kernel - Fix auto port assignment collision in network code
[dragonfly.git] / share / man / man9 / crypto.9
blob7eb6d0ea9e1bb48c77c200f070e89dc86fe0c37b
1 .\"     $OpenBSD: crypto.9,v 1.19 2002/07/16 06:31:57 angelos Exp $
2 .\"
3 .\" The author of this manual page is Angelos D. Keromytis (angelos@cis.upenn.edu)
4 .\"
5 .\" Copyright (c) 2000, 2001 Angelos D. Keromytis
6 .\"
7 .\" Permission to use, copy, and modify this software with or without fee
8 .\" is hereby granted, provided that this entire notice is included in
9 .\" all source code copies of any software which is or includes a copy or
10 .\" modification of this software.
11 .\"
12 .\" THIS SOFTWARE IS BEING PROVIDED "AS IS", WITHOUT ANY EXPRESS OR
13 .\" IMPLIED WARRANTY. IN PARTICULAR, NONE OF THE AUTHORS MAKES ANY
14 .\" REPRESENTATION OR WARRANTY OF ANY KIND CONCERNING THE
15 .\" MERCHANTABILITY OF THIS SOFTWARE OR ITS FITNESS FOR ANY PARTICULAR
16 .\" PURPOSE.
17 .\"
18 .\" $FreeBSD: src/share/man/man9/crypto.9,v 1.14 2007/09/19 16:28:46 brueffer Exp $
19 .\"
20 .Dd April 21, 2018
21 .Dt CRYPTO 9
22 .Os
23 .Sh NAME
24 .Nm crypto
25 .Nd API for cryptographic services in the kernel
26 .Sh SYNOPSIS
27 .In sys/malloc.h
28 .In sys/time.h
29 .In opencrypto/cryptodev.h
30 .Ft int32_t
31 .Fn crypto_get_driverid "device_t dev" "int flags"
32 .Ft int
33 .Fn crypto_find_driver "const char *match"
34 .Ft device_t
35 .Fn crypto_find_device_byhid "int hid"
36 .Ft int
37 .Fn crypto_getcaps "int hid"
38 .Ft int
39 .Fn crypto_register "u_int32_t driverid" "int alg" "u_int16_t maxoplen" "u_int32_t flags"
40 .Ft int
41 .Fn crypto_kregister "u_int32_t driverid" "int kalg" "u_int32_t flags"
42 .Ft int
43 .Fn crypto_unregister "u_int32_t driverid" "int alg"
44 .Ft int
45 .Fn crypto_unregister_all "u_int32_t driverid"
46 .Ft void
47 .Fn crypto_done "struct cryptop *crp"
48 .Ft void
49 .Fn crypto_kdone "struct cryptkop *krp"
50 .Ft int
51 .Fn crypto_newsession "u_int64_t *sid" "struct cryptoini *cri" "int crid"
52 .Ft int
53 .Fn crypto_freesession "u_int64_t sid"
54 .Ft int
55 .Fn crypto_dispatch "struct cryptop *crp"
56 .Ft int
57 .Fn crypto_kdispatch "struct cryptkop *krp"
58 .Ft int
59 .Fn crypto_unblock "u_int32_t driverid" "int what"
60 .Ft "struct cryptop *"
61 .Fn crypto_getreq "int num"
62 .Ft void
63 .Fn crypto_freereq "struct cryptop *crp"
64 .Bd -literal
65 #define CRYPTO_SYMQ     0x1
66 #define CRYPTO_ASYMQ    0x2
68 #define EALG_MAX_BLOCK_LEN      16
70 struct cryptoini {
71         int                cri_alg;
72         int                cri_klen;
73         int                cri_mlen;
74         caddr_t            cri_key;
75         u_int8_t           cri_iv[EALG_MAX_BLOCK_LEN];
76         struct cryptoini  *cri_next;
79 struct cryptodesc {
80         int                crd_skip;
81         int                crd_len;
82         int                crd_inject;
83         int                crd_flags;
84         struct cryptoini   CRD_INI;
85 #define crd_iv          CRD_INI.cri_iv
86 #define crd_key         CRD_INI.cri_key
87 #define crd_alg         CRD_INI.cri_alg
88 #define crd_klen        CRD_INI.cri_klen
89         struct cryptodesc *crd_next;
92 struct cryptop {
93         TAILQ_ENTRY(cryptop) crp_next;
94         u_int64_t          crp_sid;
95         int                crp_ilen;
96         int                crp_olen;
97         int                crp_etype;
98         int                crp_flags;
99         caddr_t            crp_buf;
100         caddr_t            crp_opaque;
101         struct cryptodesc *crp_desc;
102         int              (*crp_callback) (struct cryptop *);
103         caddr_t            crp_mac;
106 struct crparam {
107         caddr_t         crp_p;
108         u_int           crp_nbits;
111 #define CRK_MAXPARAM    8
113 struct cryptkop {
114         TAILQ_ENTRY(cryptkop) krp_next;
115         u_int              krp_op;         /* ie. CRK_MOD_EXP or other */
116         u_int              krp_status;     /* return status */
117         u_short            krp_iparams;    /* # of input parameters */
118         u_short            krp_oparams;    /* # of output parameters */
119         u_int32_t          krp_hid;
120         struct crparam     krp_param[CRK_MAXPARAM];
121         int               (*krp_callback)(struct cryptkop *);
124 .Sh DESCRIPTION
126 is a framework for drivers of cryptographic hardware to register with
127 the kernel so
128 .Dq consumers
129 (other kernel subsystems, and
130 users through the
131 .Pa /dev/crypto
132 device) are able to make use of it.
133 Drivers register with the framework the algorithms they support,
134 and provide entry points (functions) the framework may call to
135 establish, use, and tear down sessions.
136 Sessions are used to cache cryptographic information in a particular driver
137 (or associated hardware), so initialization is not needed with every request.
138 Consumers of cryptographic services pass a set of
139 descriptors that instruct the framework (and the drivers registered
140 with it) of the operations that should be applied on the data (more
141 than one cryptographic operation can be requested).
143 Keying operations are supported as well.
144 Unlike the symmetric operators described above,
145 these sessionless commands perform mathematical operations using
146 input and output parameters.
148 Since the consumers may not be associated with a process, drivers may
150 .Xr sleep 9 .
151 The same holds for the framework.
152 Thus, a callback mechanism is used
153 to notify a consumer that a request has been completed (the
154 callback is specified by the consumer on an per-request basis).
155 The callback is invoked by the framework whether the request was
156 successfully completed or not.
157 An error indication is provided in the latter case.
158 A specific error code,
159 .Er EAGAIN ,
160 is used to indicate that a session number has changed and that the
161 request may be re-submitted immediately with the new session number.
162 Errors are only returned to the invoking function if not
163 enough information to call the callback is available (meaning, there
164 was a fatal error in verifying the arguments).
165 For session initialization and teardown there is no callback mechanism used.
168 .Fn crypto_newsession
169 routine is called by consumers of cryptographic services
170 that wish to establish a new session with the framework.
171 On success, the first argument will contain the Session Identifier (SID).
172 The second argument contains all the necessary information for
173 the driver to establish the session.
174 The third argument indicates whether a
175 hardware driver (1) should be used or not (0).
176 The various fields in the
177 .Vt cryptoini
178 structure are:
179 .Bl -tag -width ".Va cri_next"
180 .It Va cri_alg
181 Contains an algorithm identifier.
182 Currently supported algorithms are:
184 .Bl -tag -width ".Dv CRYPTO_RIPEMD160_HMAC" -compact
185 .It Dv CRYPTO_AES_CBC
186 .It Dv CRYPTO_AES_XTS
187 .It Dv CRYPTO_AES_CTR
188 .It Dv CRYPTO_AES_GCM_16
189 .It Dv CRYPTO_AES_GMAC
190 .It Dv CRYPTO_AES_128_GMAC
191 .It Dv CRYPTO_AES_192_GMAC
192 .It Dv CRYPTO_AES_256_GMAC
193 .It Dv CRYPTO_TWOFISH_CBC
194 .It Dv CRYPTO_TWOFISH_XTS
195 .It Dv CRYPTO_SERPENT_CBC
196 .It Dv CRYPTO_SERPENT_XTS
197 .It Dv CRYPTO_ARC4
198 .It Dv CRYPTO_BLF_CBC
199 .It Dv CRYPTO_CAMELLIA_CBC
200 .It Dv CRYPTO_CAST_CBC
201 .It Dv CRYPTO_DES_CBC
202 .It Dv CRYPTO_3DES_CBC
203 .It Dv CRYPTO_SKIPJACK_CBC
204 .It Dv CRYPTO_MD5
205 .It Dv CRYPTO_MD5_HMAC
206 .It Dv CRYPTO_MD5_KPDK
207 .It Dv CRYPTO_RIPEMD160_HMAC
208 .It Dv CRYPTO_SHA1
209 .It Dv CRYPTO_SHA1_HMAC
210 .It Dv CRYPTO_SHA1_KPDK
211 .It Dv CRYPTO_SHA2_256_HMAC
212 .It Dv CRYPTO_SHA2_384_HMAC
213 .It Dv CRYPTO_SHA2_512_HMAC
214 .It Dv CRYPTO_NULL_HMAC
215 .It Dv CRYPTO_NULL_CBC
217 .It Va cri_klen
218 Specifies the length of the key in bits, for variable-size key
219 algorithms.
220 .It Va cri_mlen
221 Specifies how many bytes from the calculated hash should be copied back.
222 0 means entire hash.
223 .It Va cri_key
224 Contains the key to be used with the algorithm.
225 .It Va cri_iv
226 Contains an explicit initialization vector (IV), if it does not prefix
227 the data.
228 This field is ignored during initialization.
229 If no IV is explicitly passed (see below on details), a random IV is used
230 by the device driver processing the request.
231 .It Va cri_next
232 Contains a pointer to another
233 .Vt cryptoini
234 structure.
235 Multiple such structures may be linked to establish multi-algorithm sessions.
239 .Vt cryptoini
240 structure and its contents will not be modified by the framework (or
241 the drivers used).
242 Subsequent requests for processing that use the
243 SID returned will avoid the cost of re-initializing the hardware (in
244 essence, SID acts as an index in the session cache of the driver).
246 .Fn crypto_freesession
247 is called with the SID returned by
248 .Fn crypto_newsession
249 to disestablish the session.
251 .Fn crypto_dispatch
252 is called to process a request.
253 The various fields in the
254 .Vt cryptop
255 structure are:
256 .Bl -tag -width ".Va crp_callback"
257 .It Va crp_sid
258 Contains the SID.
259 .It Va crp_ilen
260 Indicates the total length in bytes of the buffer to be processed.
261 .It Va crp_olen
262 On return, contains the total length of the result.
263 For symmetric crypto operations, this will be the same as the input length.
264 This will be used if the framework needs to allocate a new
265 buffer for the result (or for re-formatting the input).
266 .It Va crp_callback
267 This routine is invoked upon completion of the request, whether
268 successful or not.
269 It is invoked through the
270 .Fn crypto_done
271 routine.
272 If the request was not successful, an error code is set in the
273 .Va crp_etype
274 field.
275 It is the responsibility of the callback routine to enter a critical
276 section.
277 .It Va crp_etype
278 Contains the error type, if any errors were encountered, or zero if
279 the request was successfully processed.
280 If the
281 .Er EAGAIN
282 error code is returned, the SID has changed (and has been recorded in the
283 .Va crp_sid
284 field).
285 The consumer should record the new SID and use it in all subsequent requests.
286 In this case, the request may be re-submitted immediately.
287 This mechanism is used by the framework to perform
288 session migration (move a session from one driver to another, because
289 of availability, performance, or other considerations).
291 Note that this field only makes sense when examined by
292 the callback routine specified in
293 .Va crp_callback .
294 Errors are returned to the invoker of
295 .Fn crypto_process
296 only when enough information is not present to call the callback
297 routine (i.e., if the pointer passed is
298 .Dv NULL
299 or if no callback routine was specified).
300 .It Va crp_flags
301 Is a bitmask of flags associated with this request.
302 Currently defined flags are:
303 .Bl -tag -width ".Dv CRYPTO_F_CBIFSYNC"
304 .It Dv CRYPTO_F_IMBUF
305 The buffer pointed to by
306 .Va crp_buf
307 is an mbuf chain.
308 .It Dv CRYPTO_F_IOV
309 The buffer pointed to by
310 .Va crp_buf
311 is an
312 .Vt uio
313 structure.
314 .It Dv CRYPTO_F_REL
315 Must return data in the same place.
316 .It Dv CRYPTO_F_BATCH
317 Batch operation if possible.
318 .It Dv CRYPTO_F_CBIMM
319 Do callback immediately instead of doing it from a dedicated kernel thread.
320 .It Dv CRYPTO_F_DONE
321 Operation completed.
322 .It Dv CRYPTO_F_CBIFSYNC
323 Do callback immediately if operation is synchronous.
325 .It Va crp_buf
326 Points to the input buffer.
327 On return (when the callback is invoked),
328 it contains the result of the request.
329 The input buffer may be an mbuf
330 chain or a contiguous buffer,
331 depending on
332 .Va crp_flags .
333 .It Va crp_opaque
334 This is passed through the crypto framework untouched and is
335 intended for the invoking application's use.
336 .It Va crp_desc
337 This is a linked list of descriptors.
338 Each descriptor provides
339 information about what type of cryptographic operation should be done
340 on the input buffer.
341 The various fields are:
342 .Bl -tag -width ".Va crd_inject"
343 .It Va crd_iv
344 The field where IV should be provided when the
345 .Dv CRD_F_IV_EXPLICIT
346 flag is given.
347 .It Va crd_key
348 When the
349 .Dv CRD_F_KEY_EXPLICIT
350 flag is given, the
351 .Va crd_key
352 points to a buffer with encryption or authentication key.
353 .It Va crd_alg
354 An algorithm to use.
355 Must be the same as the one given at newsession time.
356 .It Va crd_klen
358 .Va crd_key
359 key length.
360 .It Va crd_skip
361 The offset in the input buffer where processing should start.
362 .It Va crd_len
363 How many bytes, after
364 .Va crd_skip ,
365 should be processed.
366 .It Va crd_inject
367 Offset from the beginning of the buffer to insert any results.
368 For encryption algorithms, this is where the initialization vector
369 (IV) will be inserted when encrypting or where it can be found when
370 decrypting (subject to
371 .Va crd_flags ) .
372 For MAC algorithms, this is where the result of the keyed hash will be
373 inserted.
374 .It Va crd_flags
375 The following flags are defined:
376 .Bl -tag -width 3n
377 .It Dv CRD_F_ENCRYPT
378 For encryption algorithms, this bit is set when encryption is required
379 (when not set, decryption is performed).
380 .It Dv CRD_F_IV_PRESENT
381 For encryption algorithms, this bit is set when the IV already
382 precedes the data, so the
383 .Va crd_inject
384 value will be ignored and no IV will be written in the buffer.
385 Otherwise, the IV used to encrypt the packet will be written
386 at the location pointed to by
387 .Va crd_inject .
388 The IV length is assumed to be equal to the blocksize of the
389 encryption algorithm.
390 Some applications that do special
391 .Dq "IV cooking"
392 can use this flag to indicate that the IV should not be written on the packet.
393 This flag is typically used in conjunction with the
394 .Dv CRD_F_IV_EXPLICIT
395 flag.
396 .It Dv CRD_F_IV_EXPLICIT
397 For encryption algorithms, this bit is set when the IV is explicitly
398 provided by the consumer in the
399 .Va crd_iv
400 field.
401 Otherwise, for encryption operations the IV is provided for by
402 the driver used to perform the operation, whereas for decryption
403 operations it is pointed to by the
404 .Va crd_inject
405 field.
406 This flag is typically used when the IV is calculated
407 .Dq "on the fly"
408 by the consumer, and does not precede the data
409 (encrypted swap being an example).
410 .It Dv CRD_F_KEY_EXPLICIT
411 For encryption and authentication (MAC) algorithms, this bit is set when the key
412 is explicitly provided by the consumer in the
413 .Va crd_key
414 field for the given operation.
415 Otherwise, the key is taken at newsession time from the
416 .Va cri_key
417 field.
418 .It Dv CRD_F_COMP
419 For compression algorithms, this bit is set when compression is required (when
420 not set, decompression is performed).
422 .It Va CRD_INI
423 This
424 .Vt cryptoini
425 structure will not be modified by the framework or the device drivers.
426 Since this information accompanies every cryptographic
427 operation request, drivers may re-initialize state on-demand
428 (typically an expensive operation).
429 Furthermore, the cryptographic
430 framework may re-route requests as a result of full queues or hardware
431 failure, as described above.
432 .It Va crd_next
433 Point to the next descriptor.
434 Linked operations are useful in protocols
435 where multiple cryptographic transforms may be applied on the same
436 block of data.
440 .Fn crypto_getreq
441 allocates a
442 .Vt cryptop
443 structure with a linked list of as many
444 .Vt cryptodesc
445 structures as were specified in the argument passed to it.
447 .Fn crypto_freereq
448 deallocates a structure
449 .Vt cryptop
450 and any
451 .Vt cryptodesc
452 structures linked to it.
453 Note that it is the responsibility of the
454 callback routine to do the necessary cleanups associated with the
455 opaque field in the
456 .Vt cryptop
457 structure.
459 .Fn crypto_kdispatch
460 is called to perform a keying operation.
461 The various fields in the
462 .Vt cryptkop
463 structure are:
464 .Bl -tag -width ".Va krp_callback"
465 .It Va krp_op
466 Operation code, such as
467 .Dv CRK_MOD_EXP .
468 .It Va krp_status
469 Return code.
470 This
471 .Va errno Ns -style
472 variable indicates whether lower level reasons
473 for operation failure.
474 .It Va krp_iparams
475 Number if input parameters to the specified operation.
476 Note that each operation has a (typically hardwired) number of such parameters.
477 .It Va krp_oparams
478 Number if output parameters from the specified operation.
479 Note that each operation has a (typically hardwired) number of such parameters.
480 .It Va krp_kvp
481 An array of kernel memory blocks containing the parameters.
482 .It Va krp_hid
483 Identifier specifying which low-level driver is being used.
484 .It Va krp_callback
485 Callback called on completion of a keying operation.
487 .Sh DRIVER-SIDE API
489 .Fn crypto_get_driverid ,
490 .Fn crypto_register ,
491 .Fn crypto_kregister ,
492 .Fn crypto_unregister ,
493 .Fn crypto_unblock ,
495 .Fn crypto_done
496 routines are used by drivers that provide support for cryptographic
497 primitives to register and unregister with the kernel crypto services
498 framework.
499 Drivers must first use the
500 .Fn crypto_get_driverid
501 function to acquire a driver identifier, specifying the
502 .Fa cc_flags
503 as an argument (normally 0, but software-only drivers should specify
504 .Dv CRYPTOCAP_F_SOFTWARE ) .
505 For each algorithm the driver supports, it must then call
506 .Fn crypto_register .
507 The first two arguments are the driver and algorithm identifiers.
508 The next two arguments specify the largest possible operator length (in bits,
509 important for public key operations) and flags for this algorithm.
510 The last four arguments must be provided in the first call to
511 .Fn crypto_register
512 and are ignored in all subsequent calls.
513 They are pointers to three
514 driver-provided functions that the framework may call to establish new
515 cryptographic context with the driver, free already established
516 context, and ask for a request to be processed (encrypt, decrypt,
517 etc.); and an opaque parameter to pass when calling each of these routines.
518 .Fn crypto_unregister
519 is called by drivers that wish to withdraw support for an algorithm.
520 The two arguments are the driver and algorithm identifiers, respectively.
521 Typically, drivers for
522 PCMCIA
523 crypto cards that are being ejected will invoke this routine for all
524 algorithms supported by the card.
525 .Fn crypto_unregister_all
526 will unregister all algorithms registered by a driver
527 and the driver will be disabled (no new sessions will be allocated on
528 that driver, and any existing sessions will be migrated to other
529 drivers).
530 The same will be done if all algorithms associated with a driver are
531 unregistered one by one.
533 The calling convention for the three driver-supplied routines is:
535 .Bl -item -compact
537 .Ft int
538 .Fn (*newsession) "void *" "u_int32_t *" "struct cryptoini *" ;
540 .Ft int
541 .Fn (*freesession) "void *" "u_int64_t" ;
543 .Ft int
544 .Fn (*process) "void *" "struct cryptop *" ;
546 .Ft int
547 .Fn (*kprocess) "void *" "struct cryptkop *" ;
550 On invocation, the first argument to
551 all routines is an opaque data value supplied when the algorithm
552 is registered with
553 .Fn crypto_register .
554 The second argument to
555 .Fn newsession
556 contains the driver identifier obtained via
557 .Fn crypto_get_driverid .
558 On successful return, it should contain a driver-specific session
559 identifier.
560 The third argument is identical to that of
561 .Fn crypto_newsession .
564 .Fn freesession
565 routine takes as arguments the opaque data value and the SID
566 (which is the concatenation of the
567 driver identifier and the driver-specific session identifier).
568 It should clear any context associated with the session (clear hardware
569 registers, memory, etc.).
572 .Fn process
573 routine is invoked with a request to perform crypto processing.
574 This routine must not block, but should queue the request and return
575 immediately.
576 Upon processing the request, the callback routine should be invoked.
577 In case of an unrecoverable error, the error indication must be placed in the
578 .Va crp_etype
579 field of the
580 .Vt cryptop
581 structure.
582 When the request is completed, or an error is detected, the
583 .Fn process
584 routine should invoke
585 .Fn crypto_done .
586 Session migration may be performed, as mentioned previously.
588 In case of a temporary resource exhaustion, the
589 .Fn process
590 routine may return
591 .Er ERESTART
592 in which case the crypto services will requeue the request, mark the driver
594 .Dq blocked ,
595 and stop submitting requests for processing.
596 The driver is then responsible for notifying the crypto services
597 when it is again able to process requests through the
598 .Fn crypto_unblock
599 routine.
600 This simple flow control mechanism should only be used for short-lived
601 resource exhaustion as it causes operations to be queued in the crypto
602 layer.
603 Doing so is preferable to returning an error in such cases as
604 it can cause network protocols to degrade performance by treating the
605 failure much like a lost packet.
608 .Fn kprocess
609 routine is invoked with a request to perform crypto key processing.
610 This routine must not block, but should queue the request and return
611 immediately.
612 Upon processing the request, the callback routine should be invoked.
613 In case of an unrecoverable error, the error indication must be placed in the
614 .Va krp_status
615 field of the
616 .Vt cryptkop
617 structure.
618 When the request is completed, or an error is detected, the
619 .Fn kprocess
620 routine should invoked
621 .Fn crypto_kdone .
622 .Sh RETURN VALUES
623 .Fn crypto_register ,
624 .Fn crypto_kregister ,
625 .Fn crypto_unregister ,
626 .Fn crypto_newsession ,
627 .Fn crypto_freesession ,
629 .Fn crypto_unblock
630 return 0 on success, or an error code on failure.
631 .Fn crypto_get_driverid
632 returns a non-negative value on error, and \-1 on failure.
633 .Fn crypto_getreq
634 returns a pointer to a
635 .Vt cryptop
636 structure and
637 .Dv NULL
638 on failure.
639 .Fn crypto_dispatch
640 returns
641 .Er EINVAL
642 if its argument or the callback function was
643 .Dv NULL ,
644 and 0 otherwise.
645 The callback is provided with an error code in case of failure, in the
646 .Va crp_etype
647 field.
648 .Sh FILES
649 .Bl -tag -width ".Pa sys/opencrypto/crypto.c"
650 .It Pa sys/opencrypto/crypto.c
651 most of the framework code
653 .Sh SEE ALSO
654 .Xr kmalloc 9 ,
655 .Xr sleep 9
656 .Sh HISTORY
657 The cryptographic framework first appeared in
658 .Ox 2.7
659 and was written by
660 .An Angelos D. Keromytis Aq Mt angelos@openbsd.org .
661 .Sh BUGS
662 The framework currently assumes that all the algorithms in a
663 .Fn crypto_newsession
664 operation must be available by the same driver.
665 If that is not the case, session initialization will fail.
667 The framework also needs a mechanism for determining which driver is
668 best for a specific set of algorithms associated with a session.
669 Some type of benchmarking is in order here.
671 Multiple instances of the same algorithm in the same session are not
672 supported.
673 Note that 3DES is considered one algorithm (and not three
674 instances of DES).
675 Thus, 3DES and DES could be mixed in the same request.