]> git.hungrycats.org Git - linux/commitdiff
[NET]: Fix secure tcp sequence number generation
authorManfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
Tue, 5 Oct 2004 07:23:17 +0000 (00:23 -0700)
committerDavid S. Miller <davem@nuts.davemloft.net>
Tue, 5 Oct 2004 07:23:17 +0000 (00:23 -0700)
Ted's recent random.c update broke the periodic rekeying:
schedule_work() doesn't provide synchronization. Additionally the first
syn values after boot are generated with secret 0 - not good.

Attached is a big cleanup. Linus asked me to send to to you for merging:

The tcp sequence number generator needs a random seed that is reset every
few minutes. Since the sequence numbers should be constantly increasing,
for each rekey 2^24 is added to the sequence number.
The actual use of the sequence number generator is lockless,
synchronization is achieved by having two copies of the control structure.

The attached patch:
- fixes a race in rekey_seq_generator(): schedule_work doesn't
   provide synchronization.
- Uses schedule_delayed_work() for the rekey: simplifies synchronization
   and speeds up the hot path.
- Adds a late_initcall for the first initialization after boot.
   init_call would be too early, I've checked that the late_initcall runs
   before net/ipv4/ipconfig.c, i.e. the BOOTP/DHCP autoconfiguration.

Signed-Off-By: Manfred Spraul <manfred@colorfullife.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
drivers/char/random.c

index 4f6903cc695b67fde24b2b6d931d60fb11eadeb0..295e3f718b5c4dc3e1b8a02c13c8c19ea4164fe5 100644 (file)
@@ -2187,7 +2187,7 @@ static __u32 twothirdsMD4Transform (__u32 const buf[4], __u32 const in[12])
 #undef K3
 
 /* This should not be decreased so low that ISNs wrap too fast. */
-#define REKEY_INTERVAL 300
+#define REKEY_INTERVAL (300*HZ)
 /*
  * Bit layout of the tcp sequence numbers (before adding current time):
  * bit 24-31: increased after every key exchange
@@ -2213,48 +2213,55 @@ static __u32 twothirdsMD4Transform (__u32 const buf[4], __u32 const in[12])
 #define HASH_MASK      ( (1<<HASH_BITS)-1 )
 
 static struct keydata {
-       time_t rekey_time;
        __u32   count;          // already shifted to the final position
        __u32   secret[12];
 } ____cacheline_aligned ip_keydata[2];
 
-static spinlock_t ip_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED;
 static unsigned int ip_cnt;
 
-static void rekey_seq_generator(void *private_)
-{
-       struct keydata *keyptr;
-       struct timeval  tv;
+static void rekey_seq_generator(void *private_);
 
-       do_gettimeofday(&tv);
+static DECLARE_WORK(rekey_work, rekey_seq_generator, NULL);
 
-       spin_lock_bh(&ip_lock);
-       keyptr = &ip_keydata[ip_cnt&1];
+/*
+ * Lock avoidance:
+ * The ISN generation runs lockless - it's just a hash over random data.
+ * State changes happen every 5 minutes when the random key is replaced.
+ * Synchronization is performed by having two copies of the hash function
+ * state and rekey_seq_generator always updates the inactive copy.
+ * The copy is then activated by updating ip_cnt.
+ * The implementation breaks down if someone blocks the thread
+ * that processes SYN requests for more than 5 minutes. Should never
+ * happen, and even if that happens only a not perfectly compliant
+ * ISN is generated, nothing fatal.
+ */
+static void rekey_seq_generator(void *private_)
+{
+       struct keydata *keyptr = &ip_keydata[1^(ip_cnt&1)];
 
-       keyptr = &ip_keydata[1^(ip_cnt&1)];
-       keyptr->rekey_time = tv.tv_sec;
        get_random_bytes(keyptr->secret, sizeof(keyptr->secret));
        keyptr->count = (ip_cnt&COUNT_MASK)<<HASH_BITS;
-       mb();
+       smp_wmb();
        ip_cnt++;
-
-       spin_unlock_bh(&ip_lock);
+       schedule_delayed_work(&rekey_work, REKEY_INTERVAL);
 }
 
-static DECLARE_WORK(rekey_work, rekey_seq_generator, NULL);
-
-static inline struct keydata *check_and_rekey(time_t time)
+static inline struct keydata *get_keyptr(void)
 {
        struct keydata *keyptr = &ip_keydata[ip_cnt&1];
 
-       rmb();
-       if (!keyptr->rekey_time || (time - keyptr->rekey_time) > REKEY_INTERVAL) {
-               schedule_work(&rekey_work);
-       }
+       smp_rmb();
 
        return keyptr;
 }
 
+static __init int seqgen_init(void)
+{
+       rekey_seq_generator(NULL);
+       return 0;
+}
+late_initcall(seqgen_init);
+
 #if defined(CONFIG_IPV6) || defined(CONFIG_IPV6_MODULE)
 __u32 secure_tcpv6_sequence_number(__u32 *saddr, __u32 *daddr,
                                   __u16 sport, __u16 dport)
@@ -2262,14 +2269,12 @@ __u32 secure_tcpv6_sequence_number(__u32 *saddr, __u32 *daddr,
        struct timeval  tv;
        __u32           seq;
        __u32           hash[12];
-       struct keydata *keyptr;
+       struct keydata *keyptr = get_keyptr();
 
        /* The procedure is the same as for IPv4, but addresses are longer.
         * Thus we must use twothirdsMD4Transform.
         */
 
-       do_gettimeofday(&tv);   /* We need the usecs below... */
-       keyptr = check_and_rekey(tv.tv_sec);
 
        memcpy(hash, saddr, 16);
        hash[4]=(sport << 16) + dport;
@@ -2277,6 +2282,8 @@ __u32 secure_tcpv6_sequence_number(__u32 *saddr, __u32 *daddr,
 
        seq = twothirdsMD4Transform(daddr, hash) & HASH_MASK;
        seq += keyptr->count;
+
+       do_gettimeofday(&tv);
        seq += tv.tv_usec + tv.tv_sec*1000000;
 
        return seq;
@@ -2290,13 +2297,7 @@ __u32 secure_tcp_sequence_number(__u32 saddr, __u32 daddr,
        struct timeval  tv;
        __u32           seq;
        __u32   hash[4];
-       struct keydata *keyptr;
-
-       /*
-        * Pick a random secret every REKEY_INTERVAL seconds.
-        */
-       do_gettimeofday(&tv);   /* We need the usecs below... */
-       keyptr = check_and_rekey(tv.tv_sec);
+       struct keydata *keyptr = get_keyptr();
 
        /*
         *  Pick a unique starting offset for each TCP connection endpoints
@@ -2319,6 +2320,7 @@ __u32 secure_tcp_sequence_number(__u32 saddr, __u32 daddr,
         *      That's funny, Linux has one built in!  Use it!
         *      (Networks are faster now - should this be increased?)
         */
+       do_gettimeofday(&tv);
        seq += tv.tv_usec + tv.tv_sec*1000000;
 #if 0
        printk("init_seq(%lx, %lx, %d, %d) = %d\n",
@@ -2337,7 +2339,7 @@ __u32 secure_ip_id(__u32 daddr)
        struct keydata *keyptr;
        __u32 hash[4];
 
-       keyptr = check_and_rekey(get_seconds());
+       keyptr = get_keyptr();
 
        /*
         *  Pick a unique starting offset for each IP destination.