KEYS: Fix race between updating and finding a negative key
authorDavid Howells <dhowells@redhat.com>
Wed, 4 Oct 2017 15:43:25 +0000 (16:43 +0100)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
Fri, 27 Oct 2017 08:38:11 +0000 (10:38 +0200)
commit 363b02dab09b3226f3bd1420dad9c72b79a42a76 upstream.

Consolidate KEY_FLAG_INSTANTIATED, KEY_FLAG_NEGATIVE and the rejection
error into one field such that:

 (1) The instantiation state can be modified/read atomically.

 (2) The error can be accessed atomically with the state.

 (3) The error isn't stored unioned with the payload pointers.

This deals with the problem that the state is spread over three different
objects (two bits and a separate variable) and reading or updating them
atomically isn't practical, given that not only can uninstantiated keys
change into instantiated or rejected keys, but rejected keys can also turn
into instantiated keys - and someone accessing the key might not be using
any locking.

The main side effect of this problem is that what was held in the payload
may change, depending on the state.  For instance, you might observe the
key to be in the rejected state.  You then read the cached error, but if
the key semaphore wasn't locked, the key might've become instantiated
between the two reads - and you might now have something in hand that isn't
actually an error code.

The state is now KEY_IS_UNINSTANTIATED, KEY_IS_POSITIVE or a negative error
code if the key is negatively instantiated.  The key_is_instantiated()
function is replaced with key_is_positive() to avoid confusion as negative
keys are also 'instantiated'.

Additionally, barriering is included:

 (1) Order payload-set before state-set during instantiation.

 (2) Order state-read before payload-read when using the key.

Further separate barriering is necessary if RCU is being used to access the
payload content after reading the payload pointers.

Fixes: 146aa8b1453b ("KEYS: Merge the type-specific data with the payload data")
Reported-by: Eric Biggers <ebiggers@google.com>
Signed-off-by: David Howells <dhowells@redhat.com>
Reviewed-by: Eric Biggers <ebiggers@google.com>
Signed-off-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>
14 files changed:
include/linux/key.h
net/dns_resolver/dns_key.c
security/keys/big_key.c
security/keys/encrypted-keys/encrypted.c
security/keys/gc.c
security/keys/key.c
security/keys/keyctl.c
security/keys/keyring.c
security/keys/proc.c
security/keys/process_keys.c
security/keys/request_key.c
security/keys/request_key_auth.c
security/keys/trusted.c
security/keys/user_defined.c

index 6a544726903e6b79fa7854e3b0ef1675ed25410e..ed9b44fd9580efcca1a7b4757a77463fd6e0fbe0 100644 (file)
@@ -126,6 +126,11 @@ static inline bool is_key_possessed(const key_ref_t key_ref)
        return (unsigned long) key_ref & 1UL;
 }
 
+enum key_state {
+       KEY_IS_UNINSTANTIATED,
+       KEY_IS_POSITIVE,                /* Positively instantiated */
+};
+
 /*****************************************************************************/
 /*
  * authentication token / access credential / keyring
@@ -157,6 +162,7 @@ struct key {
                                                 * - may not match RCU dereferenced payload
                                                 * - payload should contain own length
                                                 */
+       short                   state;          /* Key state (+) or rejection error (-) */
 
 #ifdef KEY_DEBUGGING
        unsigned                magic;
@@ -165,18 +171,16 @@ struct key {
 #endif
 
        unsigned long           flags;          /* status flags (change with bitops) */
-#define KEY_FLAG_INSTANTIATED  0       /* set if key has been instantiated */
-#define KEY_FLAG_DEAD          1       /* set if key type has been deleted */
-#define KEY_FLAG_REVOKED       2       /* set if key had been revoked */
-#define KEY_FLAG_IN_QUOTA      3       /* set if key consumes quota */
-#define KEY_FLAG_USER_CONSTRUCT        4       /* set if key is being constructed in userspace */
-#define KEY_FLAG_NEGATIVE      5       /* set if key is negative */
-#define KEY_FLAG_ROOT_CAN_CLEAR        6       /* set if key can be cleared by root without permission */
-#define KEY_FLAG_INVALIDATED   7       /* set if key has been invalidated */
-#define KEY_FLAG_BUILTIN       8       /* set if key is built in to the kernel */
-#define KEY_FLAG_ROOT_CAN_INVAL        9       /* set if key can be invalidated by root without permission */
-#define KEY_FLAG_KEEP          10      /* set if key should not be removed */
-#define KEY_FLAG_UID_KEYRING   11      /* set if key is a user or user session keyring */
+#define KEY_FLAG_DEAD          0       /* set if key type has been deleted */
+#define KEY_FLAG_REVOKED       1       /* set if key had been revoked */
+#define KEY_FLAG_IN_QUOTA      2       /* set if key consumes quota */
+#define KEY_FLAG_USER_CONSTRUCT        3       /* set if key is being constructed in userspace */
+#define KEY_FLAG_ROOT_CAN_CLEAR        4       /* set if key can be cleared by root without permission */
+#define KEY_FLAG_INVALIDATED   5       /* set if key has been invalidated */
+#define KEY_FLAG_BUILTIN       6       /* set if key is built in to the kernel */
+#define KEY_FLAG_ROOT_CAN_INVAL        7       /* set if key can be invalidated by root without permission */
+#define KEY_FLAG_KEEP          8       /* set if key should not be removed */
+#define KEY_FLAG_UID_KEYRING   9       /* set if key is a user or user session keyring */
 
        /* the key type and key description string
         * - the desc is used to match a key against search criteria
@@ -202,7 +206,6 @@ struct key {
                        struct list_head name_link;
                        struct assoc_array keys;
                };
-               int reject_error;
        };
 
        /* This is set on a keyring to restrict the addition of a link to a key
@@ -343,17 +346,27 @@ extern void key_set_timeout(struct key *, unsigned);
 #define        KEY_NEED_SETATTR 0x20   /* Require permission to change attributes */
 #define        KEY_NEED_ALL    0x3f    /* All the above permissions */
 
+static inline short key_read_state(const struct key *key)
+{
+       /* Barrier versus mark_key_instantiated(). */
+       return smp_load_acquire(&key->state);
+}
+
 /**
- * key_is_instantiated - Determine if a key has been positively instantiated
+ * key_is_positive - Determine if a key has been positively instantiated
  * @key: The key to check.
  *
  * Return true if the specified key has been positively instantiated, false
  * otherwise.
  */
-static inline bool key_is_instantiated(const struct key *key)
+static inline bool key_is_positive(const struct key *key)
+{
+       return key_read_state(key) == KEY_IS_POSITIVE;
+}
+
+static inline bool key_is_negative(const struct key *key)
 {
-       return test_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags) &&
-               !test_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags);
+       return key_read_state(key) < 0;
 }
 
 #define rcu_dereference_key(KEY)                                       \
index 8737412c7b27f33125c14c8aa6e64c4ce5cd2dc8..e1d4d898a007df9ba0911fd612caac4a48a50dc2 100644 (file)
@@ -224,7 +224,7 @@ static int dns_resolver_match_preparse(struct key_match_data *match_data)
 static void dns_resolver_describe(const struct key *key, struct seq_file *m)
 {
        seq_puts(m, key->description);
-       if (key_is_instantiated(key)) {
+       if (key_is_positive(key)) {
                int err = PTR_ERR(key->payload.data[dns_key_error]);
 
                if (err)
index 47c6dcab1a8e23baed40bd4b667e35d3606f8b7f..e6288173d99de32aed964ee9ed61c6f47fd4b1a1 100644 (file)
@@ -245,7 +245,7 @@ void big_key_revoke(struct key *key)
 
        /* clear the quota */
        key_payload_reserve(key, 0);
-       if (key_is_instantiated(key) &&
+       if (key_is_positive(key) &&
            (size_t)key->payload.data[big_key_len] > BIG_KEY_FILE_THRESHOLD)
                vfs_truncate(path, 0);
 }
@@ -277,7 +277,7 @@ void big_key_describe(const struct key *key, struct seq_file *m)
 
        seq_puts(m, key->description);
 
-       if (key_is_instantiated(key))
+       if (key_is_positive(key))
                seq_printf(m, ": %zu [%s]",
                           datalen,
                           datalen > BIG_KEY_FILE_THRESHOLD ? "file" : "buff");
index dd1e642f14fbdab2ce66a10c7e0871f50970db92..a871159bf03cc74e84f541ced1674af75086fcce 100644 (file)
@@ -874,7 +874,7 @@ static int encrypted_update(struct key *key, struct key_preparsed_payload *prep)
        size_t datalen = prep->datalen;
        int ret = 0;
 
-       if (test_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags))
+       if (key_is_negative(key))
                return -ENOKEY;
        if (datalen <= 0 || datalen > 32767 || !prep->data)
                return -EINVAL;
index 9cb4fe4478a137e7bb3352ae958830657f6b5b7c..1659094d684db34c722c43fd89d506ff1a1d8cb1 100644 (file)
@@ -129,15 +129,15 @@ static noinline void key_gc_unused_keys(struct list_head *keys)
        while (!list_empty(keys)) {
                struct key *key =
                        list_entry(keys->next, struct key, graveyard_link);
+               short state = key->state;
+
                list_del(&key->graveyard_link);
 
                kdebug("- %u", key->serial);
                key_check(key);
 
                /* Throw away the key data if the key is instantiated */
-               if (test_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags) &&
-                   !test_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags) &&
-                   key->type->destroy)
+               if (state == KEY_IS_POSITIVE && key->type->destroy)
                        key->type->destroy(key);
 
                security_key_free(key);
@@ -151,7 +151,7 @@ static noinline void key_gc_unused_keys(struct list_head *keys)
                }
 
                atomic_dec(&key->user->nkeys);
-               if (test_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags))
+               if (state != KEY_IS_UNINSTANTIATED)
                        atomic_dec(&key->user->nikeys);
 
                key_user_put(key->user);
index dd6dcee024926709732be5143146f0db83123665..7dc59069e8c76f9846d0dc5e1e4de15403c2e5ce 100644 (file)
@@ -400,6 +400,18 @@ int key_payload_reserve(struct key *key, size_t datalen)
 }
 EXPORT_SYMBOL(key_payload_reserve);
 
+/*
+ * Change the key state to being instantiated.
+ */
+static void mark_key_instantiated(struct key *key, int reject_error)
+{
+       /* Commit the payload before setting the state; barrier versus
+        * key_read_state().
+        */
+       smp_store_release(&key->state,
+                         (reject_error < 0) ? reject_error : KEY_IS_POSITIVE);
+}
+
 /*
  * Instantiate a key and link it into the target keyring atomically.  Must be
  * called with the target keyring's semaphore writelocked.  The target key's
@@ -423,14 +435,14 @@ static int __key_instantiate_and_link(struct key *key,
        mutex_lock(&key_construction_mutex);
 
        /* can't instantiate twice */
-       if (!test_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags)) {
+       if (key->state == KEY_IS_UNINSTANTIATED) {
                /* instantiate the key */
                ret = key->type->instantiate(key, prep);
 
                if (ret == 0) {
                        /* mark the key as being instantiated */
                        atomic_inc(&key->user->nikeys);
-                       set_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags);
+                       mark_key_instantiated(key, 0);
 
                        if (test_and_clear_bit(KEY_FLAG_USER_CONSTRUCT, &key->flags))
                                awaken = 1;
@@ -572,13 +584,10 @@ int key_reject_and_link(struct key *key,
        mutex_lock(&key_construction_mutex);
 
        /* can't instantiate twice */
-       if (!test_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags)) {
+       if (key->state == KEY_IS_UNINSTANTIATED) {
                /* mark the key as being negatively instantiated */
                atomic_inc(&key->user->nikeys);
-               key->reject_error = -error;
-               smp_wmb();
-               set_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags);
-               set_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags);
+               mark_key_instantiated(key, -error);
                now = current_kernel_time();
                key->expiry = now.tv_sec + timeout;
                key_schedule_gc(key->expiry + key_gc_delay);
@@ -750,8 +759,8 @@ static inline key_ref_t __key_update(key_ref_t key_ref,
 
        ret = key->type->update(key, prep);
        if (ret == 0)
-               /* updating a negative key instantiates it */
-               clear_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags);
+               /* Updating a negative key positively instantiates it */
+               mark_key_instantiated(key, 0);
 
        up_write(&key->sem);
 
@@ -995,8 +1004,8 @@ int key_update(key_ref_t key_ref, const void *payload, size_t plen)
 
        ret = key->type->update(key, &prep);
        if (ret == 0)
-               /* updating a negative key instantiates it */
-               clear_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags);
+               /* Updating a negative key positively instantiates it */
+               mark_key_instantiated(key, 0);
 
        up_write(&key->sem);
 
index 1302cb398346aaccf0ce00aa2f00b171eabed466..797edcf1d42455311e90b66f76e8200e0af52ac2 100644 (file)
@@ -766,10 +766,9 @@ long keyctl_read_key(key_serial_t keyid, char __user *buffer, size_t buflen)
 
        key = key_ref_to_ptr(key_ref);
 
-       if (test_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags)) {
-               ret = -ENOKEY;
-               goto error2;
-       }
+       ret = key_read_state(key);
+       if (ret < 0)
+               goto error2; /* Negatively instantiated */
 
        /* see if we can read it directly */
        ret = key_permission(key_ref, KEY_NEED_READ);
@@ -901,7 +900,7 @@ long keyctl_chown_key(key_serial_t id, uid_t user, gid_t group)
                atomic_dec(&key->user->nkeys);
                atomic_inc(&newowner->nkeys);
 
-               if (test_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags)) {
+               if (key->state != KEY_IS_UNINSTANTIATED) {
                        atomic_dec(&key->user->nikeys);
                        atomic_inc(&newowner->nikeys);
                }
index a86d0ae1773c8f9177c599b9cb214f86258b40aa..32969f630438363928b3822a4adc4f9315f5c0e8 100644 (file)
@@ -407,7 +407,7 @@ static void keyring_describe(const struct key *keyring, struct seq_file *m)
        else
                seq_puts(m, "[anon]");
 
-       if (key_is_instantiated(keyring)) {
+       if (key_is_positive(keyring)) {
                if (keyring->keys.nr_leaves_on_tree != 0)
                        seq_printf(m, ": %lu", keyring->keys.nr_leaves_on_tree);
                else
@@ -546,7 +546,8 @@ static int keyring_search_iterator(const void *object, void *iterator_data)
 {
        struct keyring_search_context *ctx = iterator_data;
        const struct key *key = keyring_ptr_to_key(object);
-       unsigned long kflags = key->flags;
+       unsigned long kflags = READ_ONCE(key->flags);
+       short state = READ_ONCE(key->state);
 
        kenter("{%d}", key->serial);
 
@@ -590,9 +591,8 @@ static int keyring_search_iterator(const void *object, void *iterator_data)
 
        if (ctx->flags & KEYRING_SEARCH_DO_STATE_CHECK) {
                /* we set a different error code if we pass a negative key */
-               if (kflags & (1 << KEY_FLAG_NEGATIVE)) {
-                       smp_rmb();
-                       ctx->result = ERR_PTR(key->reject_error);
+               if (state < 0) {
+                       ctx->result = ERR_PTR(state);
                        kleave(" = %d [neg]", ctx->skipped_ret);
                        goto skipped;
                }
index b9f531c9e4fa753d326752b63dc2cf599579ffeb..0361286824638d97f048058abaaed555e7a4f55a 100644 (file)
@@ -182,6 +182,7 @@ static int proc_keys_show(struct seq_file *m, void *v)
        unsigned long timo;
        key_ref_t key_ref, skey_ref;
        char xbuf[16];
+       short state;
        int rc;
 
        struct keyring_search_context ctx = {
@@ -240,17 +241,19 @@ static int proc_keys_show(struct seq_file *m, void *v)
                        sprintf(xbuf, "%luw", timo / (60*60*24*7));
        }
 
+       state = key_read_state(key);
+
 #define showflag(KEY, LETTER, FLAG) \
        (test_bit(FLAG, &(KEY)->flags) ? LETTER : '-')
 
        seq_printf(m, "%08x %c%c%c%c%c%c%c %5d %4s %08x %5d %5d %-9.9s ",
                   key->serial,
-                  showflag(key, 'I', KEY_FLAG_INSTANTIATED),
+                  state != KEY_IS_UNINSTANTIATED ? 'I' : '-',
                   showflag(key, 'R', KEY_FLAG_REVOKED),
                   showflag(key, 'D', KEY_FLAG_DEAD),
                   showflag(key, 'Q', KEY_FLAG_IN_QUOTA),
                   showflag(key, 'U', KEY_FLAG_USER_CONSTRUCT),
-                  showflag(key, 'N', KEY_FLAG_NEGATIVE),
+                  state < 0 ? 'N' : '-',
                   showflag(key, 'i', KEY_FLAG_INVALIDATED),
                   atomic_read(&key->usage),
                   xbuf,
index ce45c78cf0a23a4c8c8c4cab8b6f6f45b4d3e929..2d35d71d7d9a2d90e0168b459c862034835b80f2 100644 (file)
@@ -729,7 +729,7 @@ key_ref_t lookup_user_key(key_serial_t id, unsigned long lflags,
 
        ret = -EIO;
        if (!(lflags & KEY_LOOKUP_PARTIAL) &&
-           !test_bit(KEY_FLAG_INSTANTIATED, &key->flags))
+           key_read_state(key) == KEY_IS_UNINSTANTIATED)
                goto invalid_key;
 
        /* check the permissions */
index 43affcf10b22f2d0d4cc033a472b374596d4c578..5030fcf236818962e3c5d29b9a239d34be3d752d 100644 (file)
@@ -594,10 +594,9 @@ int wait_for_key_construction(struct key *key, bool intr)
                          intr ? TASK_INTERRUPTIBLE : TASK_UNINTERRUPTIBLE);
        if (ret)
                return -ERESTARTSYS;
-       if (test_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags)) {
-               smp_rmb();
-               return key->reject_error;
-       }
+       ret = key_read_state(key);
+       if (ret < 0)
+               return ret;
        return key_validate(key);
 }
 EXPORT_SYMBOL(wait_for_key_construction);
index 9db8b4a8278711fdf5d157160bb08a19fdd276d2..ba74a0b4d1cb6a909e2a81b02ac7594d77515099 100644 (file)
@@ -73,7 +73,7 @@ static void request_key_auth_describe(const struct key *key,
 
        seq_puts(m, "key:");
        seq_puts(m, key->description);
-       if (key_is_instantiated(key))
+       if (key_is_positive(key))
                seq_printf(m, " pid:%d ci:%zu", rka->pid, rka->callout_len);
 }
 
index 90d61751ff12f3e9d4015900c39ac7b595411240..f4db42e669e9b56be09266f429b20665af75474f 100644 (file)
@@ -1067,7 +1067,7 @@ static int trusted_update(struct key *key, struct key_preparsed_payload *prep)
        char *datablob;
        int ret = 0;
 
-       if (test_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags))
+       if (key_is_negative(key))
                return -ENOKEY;
        p = key->payload.data[0];
        if (!p->migratable)
index 66b1840b4110b6ee876af85c8ba598a3054a43f8..3dc2607211cc00d991adafa058a367cdf4570944 100644 (file)
@@ -106,7 +106,7 @@ int user_update(struct key *key, struct key_preparsed_payload *prep)
 
        /* attach the new data, displacing the old */
        key->expiry = prep->expiry;
-       if (!test_bit(KEY_FLAG_NEGATIVE, &key->flags))
+       if (key_is_positive(key))
                zap = rcu_dereference_key(key);
        rcu_assign_keypointer(key, prep->payload.data[0]);
        prep->payload.data[0] = NULL;
@@ -154,7 +154,7 @@ EXPORT_SYMBOL_GPL(user_destroy);
 void user_describe(const struct key *key, struct seq_file *m)
 {
        seq_puts(m, key->description);
-       if (key_is_instantiated(key))
+       if (key_is_positive(key))
                seq_printf(m, ": %u", key->datalen);
 }