net/core/filter.c

   1 /*
   2  * Linux Socket Filter - Kernel level socket filtering
   3  *
   4  * Based on the design of the Berkeley Packet Filter. The new
   5  * internal format has been designed by PLUMgrid:
   6  *
   7  *      Copyright (c) 2011 - 2014 PLUMgrid, http://plumgrid.com
   8  *
   9  * Authors:
  10  *
  11  *      Jay Schulist <jschlst@samba.org>
  12  *      Alexei Starovoitov <ast@plumgrid.com>
  13  *      Daniel Borkmann <dborkman@redhat.com>
  14  *
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version
  18  * 2 of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * Andi Kleen - Fix a few bad bugs and races.
  21  * Kris Katterjohn - Added many additional checks in bpf_check_classic()
  22  */
  23
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/types.h>
  26 #include <linux/mm.h>
  27 #include <linux/fcntl.h>
  28 #include <linux/socket.h>
  29 #include <linux/in.h>
  30 #include <linux/inet.h>
  31 #include <linux/netdevice.h>
  32 #include <linux/if_packet.h>
  33 #include <linux/gfp.h>
  34 #include <net/ip.h>
  35 #include <net/protocol.h>
  36 #include <net/netlink.h>
  37 #include <linux/skbuff.h>
  38 #include <net/sock.h>
  39 #include <linux/errno.h>
  40 #include <linux/timer.h>
  41 #include <asm/uaccess.h>
  42 #include <asm/unaligned.h>
  43 #include <linux/filter.h>
  44 #include <linux/ratelimit.h>
  45 #include <linux/seccomp.h>
  46 #include <linux/if_vlan.h>
  47
  48 /**
  49  *      sk_filter - run a packet through a socket filter
  50  *      @sk: sock associated with &sk_buff
  51  *      @skb: buffer to filter
  52  *
  53  * Run the filter code and then cut skb->data to correct size returned by
  54  * sk_run_filter. If pkt_len is 0 we toss packet. If skb->len is smaller
  55  * than pkt_len we keep whole skb->data. This is the socket level
  56  * wrapper to sk_run_filter. It returns 0 if the packet should
  57  * be accepted or -EPERM if the packet should be tossed.
  58  *
  59  */
  60 int sk_filter(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
  61 {
  62         int err;
  63         struct sk_filter *filter;
  64
  65         /*
  66          * If the skb was allocated from pfmemalloc reserves, only
  67          * allow SOCK_MEMALLOC sockets to use it as this socket is
  68          * helping free memory
  69          */
  70         if (skb_pfmemalloc(skb) && !sock_flag(sk, SOCK_MEMALLOC))
  71                 return -ENOMEM;
  72
  73         err = security_sock_rcv_skb(sk, skb);
  74         if (err)
  75                 return err;
  76
  77         rcu_read_lock();
  78         filter = rcu_dereference(sk->sk_filter);
  79         if (filter) {
  80                 unsigned int pkt_len = SK_RUN_FILTER(filter, skb);
  81
  82                 err = pkt_len ? pskb_trim(skb, pkt_len) : -EPERM;
  83         }
  84         rcu_read_unlock();
  85
  86         return err;
  87 }
  88 EXPORT_SYMBOL(sk_filter);
  89
  90 static u64 __skb_get_pay_offset(u64 ctx, u64 a, u64 x, u64 r4, u64 r5)
  91 {
  92         return skb_get_poff((struct sk_buff *)(unsigned long) ctx);
  93 }
  94
  95 static u64 __skb_get_nlattr(u64 ctx, u64 a, u64 x, u64 r4, u64 r5)
  96 {
  97         struct sk_buff *skb = (struct sk_buff *)(unsigned long) ctx;
  98         struct nlattr *nla;
  99
 100         if (skb_is_nonlinear(skb))
 101                 return 0;
 102
 103         if (skb->len < sizeof(struct nlattr))
 104                 return 0;
 105
 106         if (a > skb->len - sizeof(struct nlattr))
 107                 return 0;
 108
 109         nla = nla_find((struct nlattr *) &skb->data[a], skb->len - a, x);
 110         if (nla)
 111                 return (void *) nla - (void *) skb->data;
 112
 113         return 0;
 114 }
 115
 116 static u64 __skb_get_nlattr_nest(u64 ctx, u64 a, u64 x, u64 r4, u64 r5)
 117 {
 118         struct sk_buff *skb = (struct sk_buff *)(unsigned long) ctx;
 119         struct nlattr *nla;
 120
 121         if (skb_is_nonlinear(skb))
 122                 return 0;
 123
 124         if (skb->len < sizeof(struct nlattr))
 125                 return 0;
 126
 127         if (a > skb->len - sizeof(struct nlattr))
 128                 return 0;
 129
 130         nla = (struct nlattr *) &skb->data[a];
 131         if (nla->nla_len > skb->len - a)
 132                 return 0;
 133
 134         nla = nla_find_nested(nla, x);
 135         if (nla)
 136                 return (void *) nla - (void *) skb->data;
 137
 138         return 0;
 139 }
 140
 141 static u64 __get_raw_cpu_id(u64 ctx, u64 a, u64 x, u64 r4, u64 r5)
 142 {
 143         return raw_smp_processor_id();
 144 }
 145
 146 /* note that this only generates 32-bit random numbers */
 147 static u64 __get_random_u32(u64 ctx, u64 a, u64 x, u64 r4, u64 r5)
 148 {
 149         return prandom_u32();
 150 }
 151
 152 static bool convert_bpf_extensions(struct sock_filter *fp,
 153                                    struct bpf_insn **insnp)
 154 {
 155         struct bpf_insn *insn = *insnp;
 156
 157         switch (fp->k) {
 158         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_PROTOCOL:
 159                 BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, protocol) != 2);
 160
 161                 /* A = *(u16 *) (CTX + offsetof(protocol)) */
 162                 *insn++ = BPF_LDX_MEM(BPF_H, BPF_REG_A, BPF_REG_CTX,
 163                                       offsetof(struct sk_buff, protocol));
 164                 /* A = ntohs(A) [emitting a nop or swap16] */
 165                 *insn = BPF_ENDIAN(BPF_FROM_BE, BPF_REG_A, 16);
 166                 break;
 167
 168         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_PKTTYPE:
 169                 *insn++ = BPF_LDX_MEM(BPF_B, BPF_REG_A, BPF_REG_CTX,
 170                                       PKT_TYPE_OFFSET());
 171                 *insn = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_A, PKT_TYPE_MAX);
 172 #ifdef __BIG_ENDIAN_BITFIELD
 173                 insn++;
 174                 *insn = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH, BPF_REG_A, 5);
 175 #endif
 176                 break;
 177
 178         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_IFINDEX:
 179         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_HATYPE:
 180                 BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device, ifindex) != 4);
 181                 BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct net_device, type) != 2);
 182                 BUILD_BUG_ON(bytes_to_bpf_size(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, dev)) < 0);
 183
 184                 *insn++ = BPF_LDX_MEM(bytes_to_bpf_size(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, dev)),
 185                                       BPF_REG_TMP, BPF_REG_CTX,
 186                                       offsetof(struct sk_buff, dev));
 187                 /* if (tmp != 0) goto pc + 1 */
 188                 *insn++ = BPF_JMP_IMM(BPF_JNE, BPF_REG_TMP, 0, 1);
 189                 *insn++ = BPF_EXIT_INSN();
 190                 if (fp->k == SKF_AD_OFF + SKF_AD_IFINDEX)
 191                         *insn = BPF_LDX_MEM(BPF_W, BPF_REG_A, BPF_REG_TMP,
 192                                             offsetof(struct net_device, ifindex));
 193                 else
 194                         *insn = BPF_LDX_MEM(BPF_H, BPF_REG_A, BPF_REG_TMP,
 195                                             offsetof(struct net_device, type));
 196                 break;
 197
 198         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_MARK:
 199                 BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, mark) != 4);
 200
 201                 *insn = BPF_LDX_MEM(BPF_W, BPF_REG_A, BPF_REG_CTX,
 202                                     offsetof(struct sk_buff, mark));
 203                 break;
 204
 205         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_RXHASH:
 206                 BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, hash) != 4);
 207
 208                 *insn = BPF_LDX_MEM(BPF_W, BPF_REG_A, BPF_REG_CTX,
 209                                     offsetof(struct sk_buff, hash));
 210                 break;
 211
 212         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_QUEUE:
 213                 BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, queue_mapping) != 2);
 214
 215                 *insn = BPF_LDX_MEM(BPF_H, BPF_REG_A, BPF_REG_CTX,
 216                                     offsetof(struct sk_buff, queue_mapping));
 217                 break;
 218
 219         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_VLAN_TAG:
 220         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_VLAN_TAG_PRESENT:
 221                 BUILD_BUG_ON(FIELD_SIZEOF(struct sk_buff, vlan_tci) != 2);
 222                 BUILD_BUG_ON(VLAN_TAG_PRESENT != 0x1000);
 223
 224                 /* A = *(u16 *) (CTX + offsetof(vlan_tci)) */
 225                 *insn++ = BPF_LDX_MEM(BPF_H, BPF_REG_A, BPF_REG_CTX,
 226                                       offsetof(struct sk_buff, vlan_tci));
 227                 if (fp->k == SKF_AD_OFF + SKF_AD_VLAN_TAG) {
 228                         *insn = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_A,
 229                                               ~VLAN_TAG_PRESENT);
 230                 } else {
 231                         /* A >>= 12 */
 232                         *insn++ = BPF_ALU32_IMM(BPF_RSH, BPF_REG_A, 12);
 233                         /* A &= 1 */
 234                         *insn = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_A, 1);
 235                 }
 236                 break;
 237
 238         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_PAY_OFFSET:
 239         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_NLATTR:
 240         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_NLATTR_NEST:
 241         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_CPU:
 242         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_RANDOM:
 243                 /* arg1 = CTX */
 244                 *insn++ = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_ARG1, BPF_REG_CTX);
 245                 /* arg2 = A */
 246                 *insn++ = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_ARG2, BPF_REG_A);
 247                 /* arg3 = X */
 248                 *insn++ = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_ARG3, BPF_REG_X);
 249                 /* Emit call(arg1=CTX, arg2=A, arg3=X) */
 250                 switch (fp->k) {
 251                 case SKF_AD_OFF + SKF_AD_PAY_OFFSET:
 252                         *insn = BPF_EMIT_CALL(__skb_get_pay_offset);
 253                         break;
 254                 case SKF_AD_OFF + SKF_AD_NLATTR:
 255                         *insn = BPF_EMIT_CALL(__skb_get_nlattr);
 256                         break;
 257                 case SKF_AD_OFF + SKF_AD_NLATTR_NEST:
 258                         *insn = BPF_EMIT_CALL(__skb_get_nlattr_nest);
 259                         break;
 260                 case SKF_AD_OFF + SKF_AD_CPU:
 261                         *insn = BPF_EMIT_CALL(__get_raw_cpu_id);
 262                         break;
 263                 case SKF_AD_OFF + SKF_AD_RANDOM:
 264                         *insn = BPF_EMIT_CALL(__get_random_u32);
 265                         break;
 266                 }
 267                 break;
 268
 269         case SKF_AD_OFF + SKF_AD_ALU_XOR_X:
 270                 /* A ^= X */
 271                 *insn = BPF_ALU32_REG(BPF_XOR, BPF_REG_A, BPF_REG_X);
 272                 break;
 273
 274         default:
 275                 /* This is just a dummy call to avoid letting the compiler
 276                  * evict __bpf_call_base() as an optimization. Placed here
 277                  * where no-one bothers.
 278                  */
 279                 BUG_ON(__bpf_call_base(0, 0, 0, 0, 0) != 0);
 280                 return false;
 281         }
 282
 283         *insnp = insn;
 284         return true;
 285 }
 286
 287 /**
 288  *      bpf_convert_filter - convert filter program
 289  *      @prog: the user passed filter program
 290  *      @len: the length of the user passed filter program
 291  *      @new_prog: buffer where converted program will be stored
 292  *      @new_len: pointer to store length of converted program
 293  *
 294  * Remap 'sock_filter' style BPF instruction set to 'sock_filter_ext' style.
 295  * Conversion workflow:
 296  *
 297  * 1) First pass for calculating the new program length:
 298  *   bpf_convert_filter(old_prog, old_len, NULL, &new_len)
 299  *
 300  * 2) 2nd pass to remap in two passes: 1st pass finds new
 301  *    jump offsets, 2nd pass remapping:
 302  *   new_prog = kmalloc(sizeof(struct bpf_insn) * new_len);
 303  *   bpf_convert_filter(old_prog, old_len, new_prog, &new_len);
 304  *
 305  * User BPF's register A is mapped to our BPF register 6, user BPF
 306  * register X is mapped to BPF register 7; frame pointer is always
 307  * register 10; Context 'void *ctx' is stored in register 1, that is,
 308  * for socket filters: ctx == 'struct sk_buff *', for seccomp:
 309  * ctx == 'struct seccomp_data *'.
 310  */
 311 int bpf_convert_filter(struct sock_filter *prog, int len,
 312                        struct bpf_insn *new_prog, int *new_len)
 313 {
 314         int new_flen = 0, pass = 0, target, i;
 315         struct bpf_insn *new_insn;
 316         struct sock_filter *fp;
 317         int *addrs = NULL;
 318         u8 bpf_src;
 319
 320         BUILD_BUG_ON(BPF_MEMWORDS * sizeof(u32) > MAX_BPF_STACK);
 321         BUILD_BUG_ON(BPF_REG_FP + 1 != MAX_BPF_REG);
 322
 323         if (len <= 0 || len > BPF_MAXINSNS)
 324                 return -EINVAL;
 325
 326         if (new_prog) {
 327                 addrs = kcalloc(len, sizeof(*addrs), GFP_KERNEL);
 328                 if (!addrs)
 329                         return -ENOMEM;
 330         }
 331
 332 do_pass:
 333         new_insn = new_prog;
 334         fp = prog;
 335
 336         if (new_insn)
 337                 *new_insn = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_CTX, BPF_REG_ARG1);
 338         new_insn++;
 339
 340         for (i = 0; i < len; fp++, i++) {
 341                 struct bpf_insn tmp_insns[6] = { };
 342                 struct bpf_insn *insn = tmp_insns;
 343
 344                 if (addrs)
 345                         addrs[i] = new_insn - new_prog;
 346
 347                 switch (fp->code) {
 348                 /* All arithmetic insns and skb loads map as-is. */
 349                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X:
 350                 case BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K:
 351                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X:
 352                 case BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K:
 353                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X:
 354                 case BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K:
 355                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X:
 356                 case BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K:
 357                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X:
 358                 case BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K:
 359                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X:
 360                 case BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K:
 361                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X:
 362                 case BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K:
 363                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X:
 364                 case BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K:
 365                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X:
 366                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 367                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X:
 368                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 369                 case BPF_ALU | BPF_NEG:
 370                 case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_W:
 371                 case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_H:
 372                 case BPF_LD | BPF_ABS | BPF_B:
 373                 case BPF_LD | BPF_IND | BPF_W:
 374                 case BPF_LD | BPF_IND | BPF_H:
 375                 case BPF_LD | BPF_IND | BPF_B:
 376                         /* Check for overloaded BPF extension and
 377                          * directly convert it if found, otherwise
 378                          * just move on with mapping.
 379                          */
 380                         if (BPF_CLASS(fp->code) == BPF_LD &&
 381                             BPF_MODE(fp->code) == BPF_ABS &&
 382                             convert_bpf_extensions(fp, &insn))
 383                                 break;
 384
 385                         *insn = BPF_RAW_INSN(fp->code, BPF_REG_A, BPF_REG_X, 0, fp->k);
 386                         break;
 387
 388                 /* Jump transformation cannot use BPF block macros
 389                  * everywhere as offset calculation and target updates
 390                  * require a bit more work than the rest, i.e. jump
 391                  * opcodes map as-is, but offsets need adjustment.
 392                  */
 393
 394 #define BPF_EMIT_JMP                                                    \
 395         do {                                                            \
 396                 if (target >= len || target < 0)                        \
 397                         goto err;                                       \
 398                 insn->off = addrs ? addrs[target] - addrs[i] - 1 : 0;   \
 399                 /* Adjust pc relative offset for 2nd or 3rd insn. */    \
 400                 insn->off -= insn - tmp_insns;                          \
 401         } while (0)
 402
 403                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 404                         target = i + fp->k + 1;
 405                         insn->code = fp->code;
 406                         BPF_EMIT_JMP;
 407                         break;
 408
 409                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 410                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 411                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 412                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 413                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 414                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 415                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 416                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 417                         if (BPF_SRC(fp->code) == BPF_K && (int) fp->k < 0) {
 418                                 /* BPF immediates are signed, zero extend
 419                                  * immediate into tmp register and use it
 420                                  * in compare insn.
 421                                  */
 422                                 *insn++ = BPF_MOV32_IMM(BPF_REG_TMP, fp->k);
 423
 424                                 insn->dst_reg = BPF_REG_A;
 425                                 insn->src_reg = BPF_REG_TMP;
 426                                 bpf_src = BPF_X;
 427                         } else {
 428                                 insn->dst_reg = BPF_REG_A;
 429                                 insn->src_reg = BPF_REG_X;
 430                                 insn->imm = fp->k;
 431                                 bpf_src = BPF_SRC(fp->code);
 432                         }
 433
 434                         /* Common case where 'jump_false' is next insn. */
 435                         if (fp->jf == 0) {
 436                                 insn->code = BPF_JMP | BPF_OP(fp->code) | bpf_src;
 437                                 target = i + fp->jt + 1;
 438                                 BPF_EMIT_JMP;
 439                                 break;
 440                         }
 441
 442                         /* Convert JEQ into JNE when 'jump_true' is next insn. */
 443                         if (fp->jt == 0 && BPF_OP(fp->code) == BPF_JEQ) {
 444                                 insn->code = BPF_JMP | BPF_JNE | bpf_src;
 445                                 target = i + fp->jf + 1;
 446                                 BPF_EMIT_JMP;
 447                                 break;
 448                         }
 449
 450                         /* Other jumps are mapped into two insns: Jxx and JA. */
 451                         target = i + fp->jt + 1;
 452                         insn->code = BPF_JMP | BPF_OP(fp->code) | bpf_src;
 453                         BPF_EMIT_JMP;
 454                         insn++;
 455
 456                         insn->code = BPF_JMP | BPF_JA;
 457                         target = i + fp->jf + 1;
 458                         BPF_EMIT_JMP;
 459                         break;
 460
 461                 /* ldxb 4 * ([14] & 0xf) is remaped into 6 insns. */
 462                 case BPF_LDX | BPF_MSH | BPF_B:
 463                         /* tmp = A */
 464                         *insn++ = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_TMP, BPF_REG_A);
 465                         /* A = BPF_R0 = *(u8 *) (skb->data + K) */
 466                         *insn++ = BPF_LD_ABS(BPF_B, fp->k);
 467                         /* A &= 0xf */
 468                         *insn++ = BPF_ALU32_IMM(BPF_AND, BPF_REG_A, 0xf);
 469                         /* A <<= 2 */
 470                         *insn++ = BPF_ALU32_IMM(BPF_LSH, BPF_REG_A, 2);
 471                         /* X = A */
 472                         *insn++ = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_X, BPF_REG_A);
 473                         /* A = tmp */
 474                         *insn = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_A, BPF_REG_TMP);
 475                         break;
 476
 477                 /* RET_K, RET_A are remaped into 2 insns. */
 478                 case BPF_RET | BPF_A:
 479                 case BPF_RET | BPF_K:
 480                         *insn++ = BPF_MOV32_RAW(BPF_RVAL(fp->code) == BPF_K ?
 481                                                 BPF_K : BPF_X, BPF_REG_0,
 482                                                 BPF_REG_A, fp->k);
 483                         *insn = BPF_EXIT_INSN();
 484                         break;
 485
 486                 /* Store to stack. */
 487                 case BPF_ST:
 488                 case BPF_STX:
 489                         *insn = BPF_STX_MEM(BPF_W, BPF_REG_FP, BPF_CLASS(fp->code) ==
 490                                             BPF_ST ? BPF_REG_A : BPF_REG_X,
 491                                             -(BPF_MEMWORDS - fp->k) * 4);
 492                         break;
 493
 494                 /* Load from stack. */
 495                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 496                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 497                         *insn = BPF_LDX_MEM(BPF_W, BPF_CLASS(fp->code) == BPF_LD  ?
 498                                             BPF_REG_A : BPF_REG_X, BPF_REG_FP,
 499                                             -(BPF_MEMWORDS - fp->k) * 4);
 500                         break;
 501
 502                 /* A = K or X = K */
 503                 case BPF_LD | BPF_IMM:
 504                 case BPF_LDX | BPF_IMM:
 505                         *insn = BPF_MOV32_IMM(BPF_CLASS(fp->code) == BPF_LD ?
 506                                               BPF_REG_A : BPF_REG_X, fp->k);
 507                         break;
 508
 509                 /* X = A */
 510                 case BPF_MISC | BPF_TAX:
 511                         *insn = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_X, BPF_REG_A);
 512                         break;
 513
 514                 /* A = X */
 515                 case BPF_MISC | BPF_TXA:
 516                         *insn = BPF_MOV64_REG(BPF_REG_A, BPF_REG_X);
 517                         break;
 518
 519                 /* A = skb->len or X = skb->len */
 520                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN:
 521                 case BPF_LDX | BPF_W | BPF_LEN:
 522                         *insn = BPF_LDX_MEM(BPF_W, BPF_CLASS(fp->code) == BPF_LD ?
 523                                             BPF_REG_A : BPF_REG_X, BPF_REG_CTX,
 524                                             offsetof(struct sk_buff, len));
 525                         break;
 526
 527                 /* Access seccomp_data fields. */
 528                 case BPF_LDX | BPF_ABS | BPF_W:
 529                         /* A = *(u32 *) (ctx + K) */
 530                         *insn = BPF_LDX_MEM(BPF_W, BPF_REG_A, BPF_REG_CTX, fp->k);
 531                         break;
 532
 533                 /* Unkown instruction. */
 534                 default:
 535                         goto err;
 536                 }
 537
 538                 insn++;
 539                 if (new_prog)
 540                         memcpy(new_insn, tmp_insns,
 541                                sizeof(*insn) * (insn - tmp_insns));
 542                 new_insn += insn - tmp_insns;
 543         }
 544
 545         if (!new_prog) {
 546                 /* Only calculating new length. */
 547                 *new_len = new_insn - new_prog;
 548                 return 0;
 549         }
 550
 551         pass++;
 552         if (new_flen != new_insn - new_prog) {
 553                 new_flen = new_insn - new_prog;
 554                 if (pass > 2)
 555                         goto err;
 556                 goto do_pass;
 557         }
 558
 559         kfree(addrs);
 560         BUG_ON(*new_len != new_flen);
 561         return 0;
 562 err:
 563         kfree(addrs);
 564         return -EINVAL;
 565 }
 566
 567 /* Security:
 568  *
 569  * A BPF program is able to use 16 cells of memory to store intermediate
 570  * values (check u32 mem[BPF_MEMWORDS] in sk_run_filter()).
 571  *
 572  * As we dont want to clear mem[] array for each packet going through
 573  * sk_run_filter(), we check that filter loaded by user never try to read
 574  * a cell if not previously written, and we check all branches to be sure
 575  * a malicious user doesn't try to abuse us.
 576  */
 577 static int check_load_and_stores(const struct sock_filter *filter, int flen)
 578 {
 579         u16 *masks, memvalid = 0; /* One bit per cell, 16 cells */
 580         int pc, ret = 0;
 581
 582         BUILD_BUG_ON(BPF_MEMWORDS > 16);
 583
 584         masks = kmalloc_array(flen, sizeof(*masks), GFP_KERNEL);
 585         if (!masks)
 586                 return -ENOMEM;
 587
 588         memset(masks, 0xff, flen * sizeof(*masks));
 589
 590         for (pc = 0; pc < flen; pc++) {
 591                 memvalid &= masks[pc];
 592
 593                 switch (filter[pc].code) {
 594                 case BPF_ST:
 595                 case BPF_STX:
 596                         memvalid |= (1 << filter[pc].k);
 597                         break;
 598                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 599                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 600                         if (!(memvalid & (1 << filter[pc].k))) {
 601                                 ret = -EINVAL;
 602                                 goto error;
 603                         }
 604                         break;
 605                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 606                         /* A jump must set masks on target */
 607                         masks[pc + 1 + filter[pc].k] &= memvalid;
 608                         memvalid = ~0;
 609                         break;
 610                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 611                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 612                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 613                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 614                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 615                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 616                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 617                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 618                         /* A jump must set masks on targets */
 619                         masks[pc + 1 + filter[pc].jt] &= memvalid;
 620                         masks[pc + 1 + filter[pc].jf] &= memvalid;
 621                         memvalid = ~0;
 622                         break;
 623                 }
 624         }
 625 error:
 626         kfree(masks);
 627         return ret;
 628 }
 629
 630 static bool chk_code_allowed(u16 code_to_probe)
 631 {
 632         static const bool codes[] = {
 633                 /* 32 bit ALU operations */
 634                 [BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_K] = true,
 635                 [BPF_ALU | BPF_ADD | BPF_X] = true,
 636                 [BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_K] = true,
 637                 [BPF_ALU | BPF_SUB | BPF_X] = true,
 638                 [BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_K] = true,
 639                 [BPF_ALU | BPF_MUL | BPF_X] = true,
 640                 [BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K] = true,
 641                 [BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_X] = true,
 642                 [BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K] = true,
 643                 [BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_X] = true,
 644                 [BPF_ALU | BPF_AND | BPF_K] = true,
 645                 [BPF_ALU | BPF_AND | BPF_X] = true,
 646                 [BPF_ALU | BPF_OR | BPF_K] = true,
 647                 [BPF_ALU | BPF_OR | BPF_X] = true,
 648                 [BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_K] = true,
 649                 [BPF_ALU | BPF_XOR | BPF_X] = true,
 650                 [BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_K] = true,
 651                 [BPF_ALU | BPF_LSH | BPF_X] = true,
 652                 [BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_K] = true,
 653                 [BPF_ALU | BPF_RSH | BPF_X] = true,
 654                 [BPF_ALU | BPF_NEG] = true,
 655                 /* Load instructions */
 656                 [BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS] = true,
 657                 [BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS] = true,
 658                 [BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS] = true,
 659                 [BPF_LD | BPF_W | BPF_LEN] = true,
 660                 [BPF_LD | BPF_W | BPF_IND] = true,
 661                 [BPF_LD | BPF_H | BPF_IND] = true,
 662                 [BPF_LD | BPF_B | BPF_IND] = true,
 663                 [BPF_LD | BPF_IMM] = true,
 664                 [BPF_LD | BPF_MEM] = true,
 665                 [BPF_LDX | BPF_W | BPF_LEN] = true,
 666                 [BPF_LDX | BPF_B | BPF_MSH] = true,
 667                 [BPF_LDX | BPF_IMM] = true,
 668                 [BPF_LDX | BPF_MEM] = true,
 669                 /* Store instructions */
 670                 [BPF_ST] = true,
 671                 [BPF_STX] = true,
 672                 /* Misc instructions */
 673                 [BPF_MISC | BPF_TAX] = true,
 674                 [BPF_MISC | BPF_TXA] = true,
 675                 /* Return instructions */
 676                 [BPF_RET | BPF_K] = true,
 677                 [BPF_RET | BPF_A] = true,
 678                 /* Jump instructions */
 679                 [BPF_JMP | BPF_JA] = true,
 680                 [BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K] = true,
 681                 [BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X] = true,
 682                 [BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K] = true,
 683                 [BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X] = true,
 684                 [BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K] = true,
 685                 [BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X] = true,
 686                 [BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K] = true,
 687                 [BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X] = true,
 688         };
 689
 690         if (code_to_probe >= ARRAY_SIZE(codes))
 691                 return false;
 692
 693         return codes[code_to_probe];
 694 }
 695
 696 /**
 697  *      bpf_check_classic - verify socket filter code
 698  *      @filter: filter to verify
 699  *      @flen: length of filter
 700  *
 701  * Check the user's filter code. If we let some ugly
 702  * filter code slip through kaboom! The filter must contain
 703  * no references or jumps that are out of range, no illegal
 704  * instructions, and must end with a RET instruction.
 705  *
 706  * All jumps are forward as they are not signed.
 707  *
 708  * Returns 0 if the rule set is legal or -EINVAL if not.
 709  */
 710 int bpf_check_classic(const struct sock_filter *filter, unsigned int flen)
 711 {
 712         bool anc_found;
 713         int pc;
 714
 715         if (flen == 0 || flen > BPF_MAXINSNS)
 716                 return -EINVAL;
 717
 718         /* Check the filter code now */
 719         for (pc = 0; pc < flen; pc++) {
 720                 const struct sock_filter *ftest = &filter[pc];
 721
 722                 /* May we actually operate on this code? */
 723                 if (!chk_code_allowed(ftest->code))
 724                         return -EINVAL;
 725
 726                 /* Some instructions need special checks */
 727                 switch (ftest->code) {
 728                 case BPF_ALU | BPF_DIV | BPF_K:
 729                 case BPF_ALU | BPF_MOD | BPF_K:
 730                         /* Check for division by zero */
 731                         if (ftest->k == 0)
 732                                 return -EINVAL;
 733                         break;
 734                 case BPF_LD | BPF_MEM:
 735                 case BPF_LDX | BPF_MEM:
 736                 case BPF_ST:
 737                 case BPF_STX:
 738                         /* Check for invalid memory addresses */
 739                         if (ftest->k >= BPF_MEMWORDS)
 740                                 return -EINVAL;
 741                         break;
 742                 case BPF_JMP | BPF_JA:
 743                         /* Note, the large ftest->k might cause loops.
 744                          * Compare this with conditional jumps below,
 745                          * where offsets are limited. --ANK (981016)
 746                          */
 747                         if (ftest->k >= (unsigned int)(flen - pc - 1))
 748                                 return -EINVAL;
 749                         break;
 750                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_K:
 751                 case BPF_JMP | BPF_JEQ | BPF_X:
 752                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_K:
 753                 case BPF_JMP | BPF_JGE | BPF_X:
 754                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_K:
 755                 case BPF_JMP | BPF_JGT | BPF_X:
 756                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_K:
 757                 case BPF_JMP | BPF_JSET | BPF_X:
 758                         /* Both conditionals must be safe */
 759                         if (pc + ftest->jt + 1 >= flen ||
 760                             pc + ftest->jf + 1 >= flen)
 761                                 return -EINVAL;
 762                         break;
 763                 case BPF_LD | BPF_W | BPF_ABS:
 764                 case BPF_LD | BPF_H | BPF_ABS:
 765                 case BPF_LD | BPF_B | BPF_ABS:
 766                         anc_found = false;
 767                         if (bpf_anc_helper(ftest) & BPF_ANC)
 768                                 anc_found = true;
 769                         /* Ancillary operation unknown or unsupported */
 770                         if (anc_found == false && ftest->k >= SKF_AD_OFF)
 771                                 return -EINVAL;
 772                 }
 773         }
 774
 775         /* Last instruction must be a RET code */
 776         switch (filter[flen - 1].code) {
 777         case BPF_RET | BPF_K:
 778         case BPF_RET | BPF_A:
 779                 return check_load_and_stores(filter, flen);
 780         }
 781
 782         return -EINVAL;
 783 }
 784 EXPORT_SYMBOL(bpf_check_classic);
 785
 786 static int bpf_prog_store_orig_filter(struct bpf_prog *fp,
 787                                       const struct sock_fprog *fprog)
 788 {
 789         unsigned int fsize = bpf_classic_proglen(fprog);
 790         struct sock_fprog_kern *fkprog;
 791
 792         fp->orig_prog = kmalloc(sizeof(*fkprog), GFP_KERNEL);
 793         if (!fp->orig_prog)
 794                 return -ENOMEM;
 795
 796         fkprog = fp->orig_prog;
 797         fkprog->len = fprog->len;
 798         fkprog->filter = kmemdup(fp->insns, fsize, GFP_KERNEL);
 799         if (!fkprog->filter) {
 800                 kfree(fp->orig_prog);
 801                 return -ENOMEM;
 802         }
 803
 804         return 0;
 805 }
 806
 807 static void bpf_release_orig_filter(struct bpf_prog *fp)
 808 {
 809         struct sock_fprog_kern *fprog = fp->orig_prog;
 810
 811         if (fprog) {
 812                 kfree(fprog->filter);
 813                 kfree(fprog);
 814         }
 815 }
 816
 817 static void __bpf_prog_release(struct bpf_prog *prog)
 818 {
 819         bpf_release_orig_filter(prog);
 820         bpf_prog_free(prog);
 821 }
 822
 823 static void __sk_filter_release(struct sk_filter *fp)
 824 {
 825         __bpf_prog_release(fp->prog);
 826         kfree(fp);
 827 }
 828
 829 /**
 830  *      sk_filter_release_rcu - Release a socket filter by rcu_head
 831  *      @rcu: rcu_head that contains the sk_filter to free
 832  */
 833 static void sk_filter_release_rcu(struct rcu_head *rcu)
 834 {
 835         struct sk_filter *fp = container_of(rcu, struct sk_filter, rcu);
 836
 837         __sk_filter_release(fp);
 838 }
 839
 840 /**
 841  *      sk_filter_release - release a socket filter
 842  *      @fp: filter to remove
 843  *
 844  *      Remove a filter from a socket and release its resources.
 845  */
 846 static void sk_filter_release(struct sk_filter *fp)
 847 {
 848         if (atomic_dec_and_test(&fp->refcnt))
 849                 call_rcu(&fp->rcu, sk_filter_release_rcu);
 850 }
 851
 852 void sk_filter_uncharge(struct sock *sk, struct sk_filter *fp)
 853 {
 854         u32 filter_size = bpf_prog_size(fp->prog->len);
 855
 856         atomic_sub(filter_size, &sk->sk_omem_alloc);
 857         sk_filter_release(fp);
 858 }
 859
 860 /* try to charge the socket memory if there is space available
 861  * return true on success
 862  */
 863 bool sk_filter_charge(struct sock *sk, struct sk_filter *fp)
 864 {
 865         u32 filter_size = bpf_prog_size(fp->prog->len);
 866
 867         /* same check as in sock_kmalloc() */
 868         if (filter_size <= sysctl_optmem_max &&
 869             atomic_read(&sk->sk_omem_alloc) + filter_size < sysctl_optmem_max) {
 870                 atomic_inc(&fp->refcnt);
 871                 atomic_add(filter_size, &sk->sk_omem_alloc);
 872                 return true;
 873         }
 874         return false;
 875 }
 876
 877 static struct bpf_prog *bpf_migrate_filter(struct bpf_prog *fp)
 878 {
 879         struct sock_filter *old_prog;
 880         struct bpf_prog *old_fp;
 881         int err, new_len, old_len = fp->len;
 882
 883         /* We are free to overwrite insns et al right here as it
 884          * won't be used at this point in time anymore internally
 885          * after the migration to the internal BPF instruction
 886          * representation.
 887          */
 888         BUILD_BUG_ON(sizeof(struct sock_filter) !=
 889                      sizeof(struct bpf_insn));
 890
 891         /* Conversion cannot happen on overlapping memory areas,
 892          * so we need to keep the user BPF around until the 2nd
 893          * pass. At this time, the user BPF is stored in fp->insns.
 894          */
 895         old_prog = kmemdup(fp->insns, old_len * sizeof(struct sock_filter),
 896                            GFP_KERNEL);
 897         if (!old_prog) {
 898                 err = -ENOMEM;
 899                 goto out_err;
 900         }
 901
 902         /* 1st pass: calculate the new program length. */
 903         err = bpf_convert_filter(old_prog, old_len, NULL, &new_len);
 904         if (err)
 905                 goto out_err_free;
 906
 907         /* Expand fp for appending the new filter representation. */
 908         old_fp = fp;
 909         fp = bpf_prog_realloc(old_fp, bpf_prog_size(new_len), 0);
 910         if (!fp) {
 911                 /* The old_fp is still around in case we couldn't
 912                  * allocate new memory, so uncharge on that one.
 913                  */
 914                 fp = old_fp;
 915                 err = -ENOMEM;
 916                 goto out_err_free;
 917         }
 918
 919         fp->len = new_len;
 920
 921         /* 2nd pass: remap sock_filter insns into bpf_insn insns. */
 922         err = bpf_convert_filter(old_prog, old_len, fp->insnsi, &new_len);
 923         if (err)
 924                 /* 2nd bpf_convert_filter() can fail only if it fails
 925                  * to allocate memory, remapping must succeed. Note,
 926                  * that at this time old_fp has already been released
 927                  * by krealloc().
 928                  */
 929                 goto out_err_free;
 930
 931         bpf_prog_select_runtime(fp);
 932
 933         kfree(old_prog);
 934         return fp;
 935
 936 out_err_free:
 937         kfree(old_prog);
 938 out_err:
 939         __bpf_prog_release(fp);
 940         return ERR_PTR(err);
 941 }
 942
 943 static struct bpf_prog *bpf_prepare_filter(struct bpf_prog *fp)
 944 {
 945         int err;
 946
 947         fp->bpf_func = NULL;
 948         fp->jited = false;
 949
 950         err = bpf_check_classic(fp->insns, fp->len);
 951         if (err) {
 952                 __bpf_prog_release(fp);
 953                 return ERR_PTR(err);
 954         }
 955
 956         /* Probe if we can JIT compile the filter and if so, do
 957          * the compilation of the filter.
 958          */
 959         bpf_jit_compile(fp);
 960
 961         /* JIT compiler couldn't process this filter, so do the
 962          * internal BPF translation for the optimized interpreter.
 963          */
 964         if (!fp->jited)
 965                 fp = bpf_migrate_filter(fp);
 966
 967         return fp;
 968 }
 969
 970 /**
 971  *      bpf_prog_create - create an unattached filter
 972  *      @pfp: the unattached filter that is created
 973  *      @fprog: the filter program
 974  *
 975  * Create a filter independent of any socket. We first run some
 976  * sanity checks on it to make sure it does not explode on us later.
 977  * If an error occurs or there is insufficient memory for the filter
 978  * a negative errno code is returned. On success the return is zero.
 979  */
 980 int bpf_prog_create(struct bpf_prog **pfp, struct sock_fprog_kern *fprog)
 981 {
 982         unsigned int fsize = bpf_classic_proglen(fprog);
 983         struct bpf_prog *fp;
 984
 985         /* Make sure new filter is there and in the right amounts. */
 986         if (fprog->filter == NULL)
 987                 return -EINVAL;
 988
 989         fp = bpf_prog_alloc(bpf_prog_size(fprog->len), 0);
 990         if (!fp)
 991                 return -ENOMEM;
 992
 993         memcpy(fp->insns, fprog->filter, fsize);
 994
 995         fp->len = fprog->len;
 996         /* Since unattached filters are not copied back to user
 997          * space through sk_get_filter(), we do not need to hold
 998          * a copy here, and can spare us the work.
 999          */
1000         fp->orig_prog = NULL;
1001
1002         /* bpf_prepare_filter() already takes care of freeing
1003          * memory in case something goes wrong.
1004          */
1005         fp = bpf_prepare_filter(fp);
1006         if (IS_ERR(fp))
1007                 return PTR_ERR(fp);
1008
1009         *pfp = fp;
1010         return 0;
1011 }
1012 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_prog_create);
1013
1014 void bpf_prog_destroy(struct bpf_prog *fp)
1015 {
1016         __bpf_prog_release(fp);
1017 }
1018 EXPORT_SYMBOL_GPL(bpf_prog_destroy);
1019
1020 /**
1021  *      sk_attach_filter - attach a socket filter
1022  *      @fprog: the filter program
1023  *      @sk: the socket to use
1024  *
1025  * Attach the user's filter code. We first run some sanity checks on
1026  * it to make sure it does not explode on us later. If an error
1027  * occurs or there is insufficient memory for the filter a negative
1028  * errno code is returned. On success the return is zero.
1029  */
1030 int sk_attach_filter(struct sock_fprog *fprog, struct sock *sk)
1031 {
1032         struct sk_filter *fp, *old_fp;
1033         unsigned int fsize = bpf_classic_proglen(fprog);
1034         unsigned int bpf_fsize = bpf_prog_size(fprog->len);
1035         struct bpf_prog *prog;
1036         int err;
1037
1038         if (sock_flag(sk, SOCK_FILTER_LOCKED))
1039                 return -EPERM;
1040
1041         /* Make sure new filter is there and in the right amounts. */
1042         if (fprog->filter == NULL)
1043                 return -EINVAL;
1044
1045         prog = bpf_prog_alloc(bpf_fsize, 0);
1046         if (!prog)
1047                 return -ENOMEM;
1048
1049         if (copy_from_user(prog->insns, fprog->filter, fsize)) {
1050                 __bpf_prog_free(prog);
1051                 return -EFAULT;
1052         }
1053
1054         prog->len = fprog->len;
1055
1056         err = bpf_prog_store_orig_filter(prog, fprog);
1057         if (err) {
1058                 __bpf_prog_free(prog);
1059                 return -ENOMEM;
1060         }
1061
1062         /* bpf_prepare_filter() already takes care of freeing
1063          * memory in case something goes wrong.
1064          */
1065         prog = bpf_prepare_filter(prog);
1066         if (IS_ERR(prog))
1067                 return PTR_ERR(prog);
1068
1069         fp = kmalloc(sizeof(*fp), GFP_KERNEL);
1070         if (!fp) {
1071                 __bpf_prog_release(prog);
1072                 return -ENOMEM;
1073         }
1074         fp->prog = prog;
1075
1076         atomic_set(&fp->refcnt, 0);
1077
1078         if (!sk_filter_charge(sk, fp)) {
1079                 __sk_filter_release(fp);
1080                 return -ENOMEM;
1081         }
1082
1083         old_fp = rcu_dereference_protected(sk->sk_filter,
1084                                            sock_owned_by_user(sk));
1085         rcu_assign_pointer(sk->sk_filter, fp);
1086
1087         if (old_fp)
1088                 sk_filter_uncharge(sk, old_fp);
1089
1090         return 0;
1091 }
1092 EXPORT_SYMBOL_GPL(sk_attach_filter);
1093
1094 int sk_detach_filter(struct sock *sk)
1095 {
1096         int ret = -ENOENT;
1097         struct sk_filter *filter;
1098
1099         if (sock_flag(sk, SOCK_FILTER_LOCKED))
1100                 return -EPERM;
1101
1102         filter = rcu_dereference_protected(sk->sk_filter,
1103                                            sock_owned_by_user(sk));
1104         if (filter) {
1105                 RCU_INIT_POINTER(sk->sk_filter, NULL);
1106                 sk_filter_uncharge(sk, filter);
1107                 ret = 0;
1108         }
1109
1110         return ret;
1111 }
1112 EXPORT_SYMBOL_GPL(sk_detach_filter);
1113
1114 int sk_get_filter(struct sock *sk, struct sock_filter __user *ubuf,
1115                   unsigned int len)
1116 {
1117         struct sock_fprog_kern *fprog;
1118         struct sk_filter *filter;
1119         int ret = 0;
1120
1121         lock_sock(sk);
1122         filter = rcu_dereference_protected(sk->sk_filter,
1123                                            sock_owned_by_user(sk));
1124         if (!filter)
1125                 goto out;
1126
1127         /* We're copying the filter that has been originally attached,
1128          * so no conversion/decode needed anymore.
1129          */
1130         fprog = filter->prog->orig_prog;
1131
1132         ret = fprog->len;
1133         if (!len)
1134                 /* User space only enquires number of filter blocks. */
1135                 goto out;
1136
1137         ret = -EINVAL;
1138         if (len < fprog->len)
1139                 goto out;
1140
1141         ret = -EFAULT;
1142         if (copy_to_user(ubuf, fprog->filter, bpf_classic_proglen(fprog)))
1143                 goto out;
1144
1145         /* Instead of bytes, the API requests to return the number
1146          * of filter blocks.
1147          */
1148         ret = fprog->len;
1149 out:
1150         release_sock(sk);
1151         return ret;
1152 }