ipsec: Fix setting the hi-sequence number for decrypt
[vpp.git] / src / vnet / ipsec / ipsec_sa.h
index 7827ef1..14461ad 100644 (file)
@@ -131,9 +131,8 @@ typedef struct
   u32 spi;
   u32 seq;
   u32 seq_hi;
-  u32 last_seq;
-  u32 last_seq_hi;
   u64 replay_window;
+  u64 ctr_iv_counter;
   dpo_id_t dpo;
 
   vnet_crypto_key_index_t crypto_key_index;
@@ -162,7 +161,6 @@ typedef struct
 
   CLIB_CACHE_LINE_ALIGN_MARK (cacheline1);
 
-  u64 ctr_iv_counter;
   union
   {
     ip4_header_t ip4_hdr;
@@ -312,45 +310,104 @@ extern uword unformat_ipsec_key (unformat_input_t * input, va_list * args);
  */
 #define IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_LOWER_BOUND(_tl) (_tl - IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_SIZE + 1)
 
+always_inline int
+ipsec_sa_anti_replay_check (const ipsec_sa_t *sa, u32 seq)
+{
+  if (ipsec_sa_is_set_USE_ANTI_REPLAY (sa) &&
+      sa->replay_window & (1ULL << (sa->seq - seq)))
+    return 1;
+  else
+    return 0;
+}
+
 /*
  * Anti replay check.
  *  inputs need to be in host byte order.
+ *
+ * The function runs in two contexts. pre and post decrypt.
+ * Pre-decrypt it:
+ *  1 - determines if a packet is a replay - a simple check in the window
+ *  2 - returns the hi-seq number that should be used to decrypt.
+ * post-decrypt:
+ *  Checks whether the packet is a replay or falls out of window
+ *
+ * This funcion should be called even without anti-replay enabled to ensure
+ * the high sequence number is set.
  */
 always_inline int
-ipsec_sa_anti_replay_check (ipsec_sa_t * sa, u32 seq)
+ipsec_sa_anti_replay_and_sn_advance (const ipsec_sa_t *sa, u32 seq,
+                                    u32 hi_seq_used, bool post_decrypt,
+                                    u32 *hi_seq_req)
 {
-  u32 diff, tl, th;
-
-  if ((sa->flags & IPSEC_SA_FLAG_USE_ANTI_REPLAY) == 0)
-    return 0;
+  ASSERT ((post_decrypt == false) == (hi_seq_req != 0));
 
   if (!ipsec_sa_is_set_USE_ESN (sa))
     {
-      if (PREDICT_TRUE (seq > sa->last_seq))
+      if (hi_seq_req)
+       /* no ESN, therefore the hi-seq is always 0 */
+       *hi_seq_req = 0;
+
+      if (!ipsec_sa_is_set_USE_ANTI_REPLAY (sa))
        return 0;
 
-      diff = sa->last_seq - seq;
+      if (PREDICT_TRUE (seq > sa->seq))
+       return 0;
+
+      u32 diff = sa->seq - seq;
 
       if (IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_SIZE > diff)
-       return (sa->replay_window & (1ULL << diff)) ? 1 : 0;
+       return ((sa->replay_window & (1ULL << diff)) ? 1 : 0);
       else
        return 1;
 
       return 0;
     }
 
-  tl = sa->last_seq;
-  th = sa->last_seq_hi;
-  diff = tl - seq;
-
-  if (PREDICT_TRUE (tl >= (IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_MAX_INDEX)))
+  if (!ipsec_sa_is_set_USE_ANTI_REPLAY (sa))
+    {
+      /* there's no AR configured for this SA, but in order
+       * to know whether a packet has wrapped the hi ESN we need
+       * to know whether it is out of window. if we use the default
+       * lower bound then we are effectively forcing AR because
+       * out of window packets will get the increased hi seq number
+       * and will thus fail to decrypt. IOW we need a window to know
+       * if the SN has wrapped, but we don't want a window to check for
+       * anti replay. to resolve the contradiction we use a huge window.
+       * if the packet is not within 2^30 of the current SN, we'll consider
+       * it a wrap.
+       */
+      if (hi_seq_req)
+       {
+         if (seq >= sa->seq)
+           /* The packet's sequence number is larger that the SA's.
+            * that can't be a warp - unless we lost more than
+            * 2^32 packets ... how could we know? */
+           *hi_seq_req = sa->seq_hi;
+         else
+           {
+             /* The packet's SN is less than the SAs, so either the SN has
+              * wrapped or the SN is just old. */
+             if (sa->seq - seq > (1 << 30))
+               /* It's really really really old => it wrapped */
+               *hi_seq_req = sa->seq_hi + 1;
+             else
+               *hi_seq_req = sa->seq_hi;
+           }
+       }
+      /*
+       * else
+       *   this is post-decrpyt and since it decrypted we accept it
+       */
+      return 0;
+    }
+  if (PREDICT_TRUE (sa->seq >= (IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_MAX_INDEX)))
     {
       /*
        * the last sequence number VPP recieved is more than one
        * window size greater than zero.
        * Case A from RFC4303 Appendix A.
        */
-      if (seq < IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_LOWER_BOUND (tl))
+      if (seq < IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_LOWER_BOUND (sa->seq))
        {
          /*
           * the received sequence number is lower than the lower bound
@@ -358,8 +415,28 @@ ipsec_sa_anti_replay_check (ipsec_sa_t * sa, u32 seq)
           * the high sequence number has wrapped. if it decrypts corrently
           * then it's the latter.
           */
-         sa->seq_hi = th + 1;
-         return 0;
+         if (post_decrypt)
+           {
+             if (hi_seq_used == sa->seq_hi)
+               /* the high sequence number used to succesfully decrypt this
+                * packet is the same as the last-sequnence number of the SA.
+                * that means this packet did not cause a wrap.
+                * this packet is thus out of window and should be dropped */
+               return 1;
+             else
+               /* The packet decrypted with a different high sequence number
+                * to the SA, that means it is the wrap packet and should be
+                * accepted */
+               return 0;
+           }
+         else
+           {
+             /* pre-decrypt it might be the might that casues a wrap, we
+              * need to decrpyt to find out */
+             if (hi_seq_req)
+               *hi_seq_req = sa->seq_hi + 1;
+             return 0;
+           }
        }
       else
        {
@@ -367,13 +444,14 @@ ipsec_sa_anti_replay_check (ipsec_sa_t * sa, u32 seq)
           * the recieved sequence number greater than the low
           * end of the window.
           */
-         sa->seq_hi = th;
-         if (seq <= tl)
+         if (hi_seq_req)
+           *hi_seq_req = sa->seq_hi;
+         if (seq <= sa->seq)
            /*
             * The recieved seq number is within bounds of the window
             * check if it's a duplicate
             */
-           return (sa->replay_window & (1ULL << diff)) ? 1 : 0;
+           return (ipsec_sa_anti_replay_check (sa, seq));
          else
            /*
             * The received sequence number is greater than the window
@@ -393,19 +471,20 @@ ipsec_sa_anti_replay_check (ipsec_sa_t * sa, u32 seq)
        * RHS will be a larger number.
        * Case B from RFC4303 Appendix A.
        */
-      if (seq < IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_LOWER_BOUND (tl))
+      if (seq < IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_LOWER_BOUND (sa->seq))
        {
          /*
           * the sequence number is less than the lower bound.
           */
-         if (seq <= tl)
+         if (seq <= sa->seq)
            {
              /*
               * the packet is within the window upper bound.
               * check for duplicates.
               */
-             sa->seq_hi = th;
-             return (sa->replay_window & (1ULL << diff)) ? 1 : 0;
+             if (hi_seq_req)
+               *hi_seq_req = sa->seq_hi;
+             return (ipsec_sa_anti_replay_check (sa, seq));
            }
          else
            {
@@ -418,7 +497,8 @@ ipsec_sa_anti_replay_check (ipsec_sa_t * sa, u32 seq)
               * wrapped the high sequence again. If it were the latter then
               * we've lost close to 2^32 packets.
               */
-             sa->seq_hi = th;
+             if (hi_seq_req)
+               *hi_seq_req = sa->seq_hi;
              return 0;
            }
        }
@@ -431,73 +511,79 @@ ipsec_sa_anti_replay_check (ipsec_sa_t * sa, u32 seq)
           * However, since TL is the other side of 0 to the received
           * packet, the SA has moved on to a higher sequence number.
           */
-         sa->seq_hi = th - 1;
-         return (sa->replay_window & (1ULL << diff)) ? 1 : 0;
+         if (hi_seq_req)
+           *hi_seq_req = sa->seq_hi - 1;
+         return (ipsec_sa_anti_replay_check (sa, seq));
        }
     }
 
+  /* unhandled case */
+  ASSERT (0);
   return 0;
 }
 
 /*
  * Anti replay window advance
  *  inputs need to be in host byte order.
+ * This function both advances the anti-replay window and the sequence number
+ * We always need to move on the SN but the window updates are only needed
+ * if AR is on.
+ * However, updating the window is trivial, so we do it anyway to save
+ * the branch cost.
  */
 always_inline void
-ipsec_sa_anti_replay_advance (ipsec_sa_t * sa, u32 seq)
+ipsec_sa_anti_replay_advance (ipsec_sa_t *sa, u32 seq, u32 hi_seq)
 {
   u32 pos;
-  if (PREDICT_TRUE (sa->flags & IPSEC_SA_FLAG_USE_ANTI_REPLAY) == 0)
-    return;
 
-  if (PREDICT_TRUE (sa->flags & IPSEC_SA_FLAG_USE_ESN))
+  if (ipsec_sa_is_set_USE_ESN (sa))
     {
-      int wrap = sa->seq_hi - sa->last_seq_hi;
+      int wrap = hi_seq - sa->seq_hi;
 
-      if (wrap == 0 && seq > sa->last_seq)
+      if (wrap == 0 && seq > sa->seq)
        {
-         pos = seq - sa->last_seq;
+         pos = seq - sa->seq;
          if (pos < IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_SIZE)
            sa->replay_window = ((sa->replay_window) << pos) | 1;
          else
            sa->replay_window = 1;
-         sa->last_seq = seq;
+         sa->seq = seq;
        }
       else if (wrap > 0)
        {
-         pos = ~seq + sa->last_seq + 1;
+         pos = ~seq + sa->seq + 1;
          if (pos < IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_SIZE)
            sa->replay_window = ((sa->replay_window) << pos) | 1;
          else
            sa->replay_window = 1;
-         sa->last_seq = seq;
-         sa->last_seq_hi = sa->seq_hi;
+         sa->seq = seq;
+         sa->seq_hi = hi_seq;
        }
       else if (wrap < 0)
        {
-         pos = ~seq + sa->last_seq + 1;
+         pos = ~seq + sa->seq + 1;
          sa->replay_window |= (1ULL << pos);
        }
       else
        {
-         pos = sa->last_seq - seq;
+         pos = sa->seq - seq;
          sa->replay_window |= (1ULL << pos);
        }
     }
   else
     {
-      if (seq > sa->last_seq)
+      if (seq > sa->seq)
        {
-         pos = seq - sa->last_seq;
+         pos = seq - sa->seq;
          if (pos < IPSEC_SA_ANTI_REPLAY_WINDOW_SIZE)
            sa->replay_window = ((sa->replay_window) << pos) | 1;
          else
            sa->replay_window = 1;
-         sa->last_seq = seq;
+         sa->seq = seq;
        }
       else
        {
-         pos = sa->last_seq - seq;
+         pos = sa->seq - seq;
          sa->replay_window |= (1ULL << pos);
        }
     }