uml: 64-bit tlb fixes
[pv_ops_mirror.git] / Documentation / keys.txt
blob51652d39e61c3d0d25bba568699f249f6e1fa0f4
1                          ============================
2                          KERNEL KEY RETENTION SERVICE
3                          ============================
5 This service allows cryptographic keys, authentication tokens, cross-domain
6 user mappings, and similar to be cached in the kernel for the use of
7 filesystems and other kernel services.
9 Keyrings are permitted; these are a special type of key that can hold links to
10 other keys. Processes each have three standard keyring subscriptions that a
11 kernel service can search for relevant keys.
13 The key service can be configured on by enabling:
15         "Security options"/"Enable access key retention support" (CONFIG_KEYS)
17 This document has the following sections:
19         - Key overview
20         - Key service overview
21         - Key access permissions
22         - SELinux support
23         - New procfs files
24         - Userspace system call interface
25         - Kernel services
26         - Notes on accessing payload contents
27         - Defining a key type
28         - Request-key callback service
29         - Key access filesystem
32 ============
33 KEY OVERVIEW
34 ============
36 In this context, keys represent units of cryptographic data, authentication
37 tokens, keyrings, etc.. These are represented in the kernel by struct key.
39 Each key has a number of attributes:
41         - A serial number.
42         - A type.
43         - A description (for matching a key in a search).
44         - Access control information.
45         - An expiry time.
46         - A payload.
47         - State.
50  (*) Each key is issued a serial number of type key_serial_t that is unique for
51      the lifetime of that key. All serial numbers are positive non-zero 32-bit
52      integers.
54      Userspace programs can use a key's serial numbers as a way to gain access
55      to it, subject to permission checking.
57  (*) Each key is of a defined "type". Types must be registered inside the
58      kernel by a kernel service (such as a filesystem) before keys of that type
59      can be added or used. Userspace programs cannot define new types directly.
61      Key types are represented in the kernel by struct key_type. This defines a
62      number of operations that can be performed on a key of that type.
64      Should a type be removed from the system, all the keys of that type will
65      be invalidated.
67  (*) Each key has a description. This should be a printable string. The key
68      type provides an operation to perform a match between the description on a
69      key and a criterion string.
71  (*) Each key has an owner user ID, a group ID and a permissions mask. These
72      are used to control what a process may do to a key from userspace, and
73      whether a kernel service will be able to find the key.
75  (*) Each key can be set to expire at a specific time by the key type's
76      instantiation function. Keys can also be immortal.
78  (*) Each key can have a payload. This is a quantity of data that represent the
79      actual "key". In the case of a keyring, this is a list of keys to which
80      the keyring links; in the case of a user-defined key, it's an arbitrary
81      blob of data.
83      Having a payload is not required; and the payload can, in fact, just be a
84      value stored in the struct key itself.
86      When a key is instantiated, the key type's instantiation function is
87      called with a blob of data, and that then creates the key's payload in
88      some way.
90      Similarly, when userspace wants to read back the contents of the key, if
91      permitted, another key type operation will be called to convert the key's
92      attached payload back into a blob of data.
94  (*) Each key can be in one of a number of basic states:
96      (*) Uninstantiated. The key exists, but does not have any data attached.
97          Keys being requested from userspace will be in this state.
99      (*) Instantiated. This is the normal state. The key is fully formed, and
100          has data attached.
102      (*) Negative. This is a relatively short-lived state. The key acts as a
103          note saying that a previous call out to userspace failed, and acts as
104          a throttle on key lookups. A negative key can be updated to a normal
105          state.
107      (*) Expired. Keys can have lifetimes set. If their lifetime is exceeded,
108          they traverse to this state. An expired key can be updated back to a
109          normal state.
111      (*) Revoked. A key is put in this state by userspace action. It can't be
112          found or operated upon (apart from by unlinking it).
114      (*) Dead. The key's type was unregistered, and so the key is now useless.
117 ====================
118 KEY SERVICE OVERVIEW
119 ====================
121 The key service provides a number of features besides keys:
123  (*) The key service defines two special key types:
125      (+) "keyring"
127          Keyrings are special keys that contain a list of other keys. Keyring
128          lists can be modified using various system calls. Keyrings should not
129          be given a payload when created.
131      (+) "user"
133          A key of this type has a description and a payload that are arbitrary
134          blobs of data. These can be created, updated and read by userspace,
135          and aren't intended for use by kernel services.
137  (*) Each process subscribes to three keyrings: a thread-specific keyring, a
138      process-specific keyring, and a session-specific keyring.
140      The thread-specific keyring is discarded from the child when any sort of
141      clone, fork, vfork or execve occurs. A new keyring is created only when
142      required.
144      The process-specific keyring is replaced with an empty one in the child on
145      clone, fork, vfork unless CLONE_THREAD is supplied, in which case it is
146      shared. execve also discards the process's process keyring and creates a
147      new one.
149      The session-specific keyring is persistent across clone, fork, vfork and
150      execve, even when the latter executes a set-UID or set-GID binary. A
151      process can, however, replace its current session keyring with a new one
152      by using PR_JOIN_SESSION_KEYRING. It is permitted to request an anonymous
153      new one, or to attempt to create or join one of a specific name.
155      The ownership of the thread keyring changes when the real UID and GID of
156      the thread changes.
158  (*) Each user ID resident in the system holds two special keyrings: a user
159      specific keyring and a default user session keyring. The default session
160      keyring is initialised with a link to the user-specific keyring.
162      When a process changes its real UID, if it used to have no session key, it
163      will be subscribed to the default session key for the new UID.
165      If a process attempts to access its session key when it doesn't have one,
166      it will be subscribed to the default for its current UID.
168  (*) Each user has two quotas against which the keys they own are tracked. One
169      limits the total number of keys and keyrings, the other limits the total
170      amount of description and payload space that can be consumed.
172      The user can view information on this and other statistics through procfs
173      files.
175      Process-specific and thread-specific keyrings are not counted towards a
176      user's quota.
178      If a system call that modifies a key or keyring in some way would put the
179      user over quota, the operation is refused and error EDQUOT is returned.
181  (*) There's a system call interface by which userspace programs can create and
182      manipulate keys and keyrings.
184  (*) There's a kernel interface by which services can register types and search
185      for keys.
187  (*) There's a way for the a search done from the kernel to call back to
188      userspace to request a key that can't be found in a process's keyrings.
190  (*) An optional filesystem is available through which the key database can be
191      viewed and manipulated.
194 ======================
195 KEY ACCESS PERMISSIONS
196 ======================
198 Keys have an owner user ID, a group access ID, and a permissions mask. The mask
199 has up to eight bits each for possessor, user, group and other access. Only
200 six of each set of eight bits are defined. These permissions granted are:
202  (*) View
204      This permits a key or keyring's attributes to be viewed - including key
205      type and description.
207  (*) Read
209      This permits a key's payload to be viewed or a keyring's list of linked
210      keys.
212  (*) Write
214      This permits a key's payload to be instantiated or updated, or it allows a
215      link to be added to or removed from a keyring.
217  (*) Search
219      This permits keyrings to be searched and keys to be found. Searches can
220      only recurse into nested keyrings that have search permission set.
222  (*) Link
224      This permits a key or keyring to be linked to. To create a link from a
225      keyring to a key, a process must have Write permission on the keyring and
226      Link permission on the key.
228  (*) Set Attribute
230      This permits a key's UID, GID and permissions mask to be changed.
232 For changing the ownership, group ID or permissions mask, being the owner of
233 the key or having the sysadmin capability is sufficient.
236 ===============
237 SELINUX SUPPORT
238 ===============
240 The security class "key" has been added to SELinux so that mandatory access
241 controls can be applied to keys created within various contexts.  This support
242 is preliminary, and is likely to change quite significantly in the near future.
243 Currently, all of the basic permissions explained above are provided in SELinux
244 as well; SELinux is simply invoked after all basic permission checks have been
245 performed.
247 The value of the file /proc/self/attr/keycreate influences the labeling of
248 newly-created keys.  If the contents of that file correspond to an SELinux
249 security context, then the key will be assigned that context.  Otherwise, the
250 key will be assigned the current context of the task that invoked the key
251 creation request.  Tasks must be granted explicit permission to assign a
252 particular context to newly-created keys, using the "create" permission in the
253 key security class.
255 The default keyrings associated with users will be labeled with the default
256 context of the user if and only if the login programs have been instrumented to
257 properly initialize keycreate during the login process.  Otherwise, they will
258 be labeled with the context of the login program itself.
260 Note, however, that the default keyrings associated with the root user are
261 labeled with the default kernel context, since they are created early in the
262 boot process, before root has a chance to log in.
264 The keyrings associated with new threads are each labeled with the context of
265 their associated thread, and both session and process keyrings are handled
266 similarly.
269 ================
270 NEW PROCFS FILES
271 ================
273 Two files have been added to procfs by which an administrator can find out
274 about the status of the key service:
276  (*) /proc/keys
278      This lists the keys that are currently viewable by the task reading the
279      file, giving information about their type, description and permissions.
280      It is not possible to view the payload of the key this way, though some
281      information about it may be given.
283      The only keys included in the list are those that grant View permission to
284      the reading process whether or not it possesses them.  Note that LSM
285      security checks are still performed, and may further filter out keys that
286      the current process is not authorised to view.
288      The contents of the file look like this:
290         SERIAL   FLAGS  USAGE EXPY PERM     UID   GID   TYPE      DESCRIPTION: SUMMARY
291         00000001 I-----    39 perm 1f3f0000     0     0 keyring   _uid_ses.0: 1/4
292         00000002 I-----     2 perm 1f3f0000     0     0 keyring   _uid.0: empty
293         00000007 I-----     1 perm 1f3f0000     0     0 keyring   _pid.1: empty
294         0000018d I-----     1 perm 1f3f0000     0     0 keyring   _pid.412: empty
295         000004d2 I--Q--     1 perm 1f3f0000    32    -1 keyring   _uid.32: 1/4
296         000004d3 I--Q--     3 perm 1f3f0000    32    -1 keyring   _uid_ses.32: empty
297         00000892 I--QU-     1 perm 1f000000     0     0 user      metal:copper: 0
298         00000893 I--Q-N     1  35s 1f3f0000     0     0 user      metal:silver: 0
299         00000894 I--Q--     1  10h 003f0000     0     0 user      metal:gold: 0
301      The flags are:
303         I       Instantiated
304         R       Revoked
305         D       Dead
306         Q       Contributes to user's quota
307         U       Under construction by callback to userspace
308         N       Negative key
310      This file must be enabled at kernel configuration time as it allows anyone
311      to list the keys database.
313  (*) /proc/key-users
315      This file lists the tracking data for each user that has at least one key
316      on the system.  Such data includes quota information and statistics:
318         [root@andromeda root]# cat /proc/key-users
319         0:     46 45/45 1/100 13/10000
320         29:     2 2/2 2/100 40/10000
321         32:     2 2/2 2/100 40/10000
322         38:     2 2/2 2/100 40/10000
324      The format of each line is
325         <UID>:                  User ID to which this applies
326         <usage>                 Structure refcount
327         <inst>/<keys>           Total number of keys and number instantiated
328         <keys>/<max>            Key count quota
329         <bytes>/<max>           Key size quota
332 ===============================
333 USERSPACE SYSTEM CALL INTERFACE
334 ===============================
336 Userspace can manipulate keys directly through three new syscalls: add_key,
337 request_key and keyctl. The latter provides a number of functions for
338 manipulating keys.
340 When referring to a key directly, userspace programs should use the key's
341 serial number (a positive 32-bit integer). However, there are some special
342 values available for referring to special keys and keyrings that relate to the
343 process making the call:
345         CONSTANT                        VALUE   KEY REFERENCED
346         ==============================  ======  ===========================
347         KEY_SPEC_THREAD_KEYRING         -1      thread-specific keyring
348         KEY_SPEC_PROCESS_KEYRING        -2      process-specific keyring
349         KEY_SPEC_SESSION_KEYRING        -3      session-specific keyring
350         KEY_SPEC_USER_KEYRING           -4      UID-specific keyring
351         KEY_SPEC_USER_SESSION_KEYRING   -5      UID-session keyring
352         KEY_SPEC_GROUP_KEYRING          -6      GID-specific keyring
353         KEY_SPEC_REQKEY_AUTH_KEY        -7      assumed request_key()
354                                                   authorisation key
357 The main syscalls are:
359  (*) Create a new key of given type, description and payload and add it to the
360      nominated keyring:
362         key_serial_t add_key(const char *type, const char *desc,
363                              const void *payload, size_t plen,
364                              key_serial_t keyring);
366      If a key of the same type and description as that proposed already exists
367      in the keyring, this will try to update it with the given payload, or it
368      will return error EEXIST if that function is not supported by the key
369      type. The process must also have permission to write to the key to be able
370      to update it. The new key will have all user permissions granted and no
371      group or third party permissions.
373      Otherwise, this will attempt to create a new key of the specified type and
374      description, and to instantiate it with the supplied payload and attach it
375      to the keyring. In this case, an error will be generated if the process
376      does not have permission to write to the keyring.
378      The payload is optional, and the pointer can be NULL if not required by
379      the type. The payload is plen in size, and plen can be zero for an empty
380      payload.
382      A new keyring can be generated by setting type "keyring", the keyring name
383      as the description (or NULL) and setting the payload to NULL.
385      User defined keys can be created by specifying type "user". It is
386      recommended that a user defined key's description by prefixed with a type
387      ID and a colon, such as "krb5tgt:" for a Kerberos 5 ticket granting
388      ticket.
390      Any other type must have been registered with the kernel in advance by a
391      kernel service such as a filesystem.
393      The ID of the new or updated key is returned if successful.
396  (*) Search the process's keyrings for a key, potentially calling out to
397      userspace to create it.
399         key_serial_t request_key(const char *type, const char *description,
400                                  const char *callout_info,
401                                  key_serial_t dest_keyring);
403      This function searches all the process's keyrings in the order thread,
404      process, session for a matching key. This works very much like
405      KEYCTL_SEARCH, including the optional attachment of the discovered key to
406      a keyring.
408      If a key cannot be found, and if callout_info is not NULL, then
409      /sbin/request-key will be invoked in an attempt to obtain a key. The
410      callout_info string will be passed as an argument to the program.
412      See also Documentation/keys-request-key.txt.
415 The keyctl syscall functions are:
417  (*) Map a special key ID to a real key ID for this process:
419         key_serial_t keyctl(KEYCTL_GET_KEYRING_ID, key_serial_t id,
420                             int create);
422      The special key specified by "id" is looked up (with the key being created
423      if necessary) and the ID of the key or keyring thus found is returned if
424      it exists.
426      If the key does not yet exist, the key will be created if "create" is
427      non-zero; and the error ENOKEY will be returned if "create" is zero.
430  (*) Replace the session keyring this process subscribes to with a new one:
432         key_serial_t keyctl(KEYCTL_JOIN_SESSION_KEYRING, const char *name);
434      If name is NULL, an anonymous keyring is created attached to the process
435      as its session keyring, displacing the old session keyring.
437      If name is not NULL, if a keyring of that name exists, the process
438      attempts to attach it as the session keyring, returning an error if that
439      is not permitted; otherwise a new keyring of that name is created and
440      attached as the session keyring.
442      To attach to a named keyring, the keyring must have search permission for
443      the process's ownership.
445      The ID of the new session keyring is returned if successful.
448  (*) Update the specified key:
450         long keyctl(KEYCTL_UPDATE, key_serial_t key, const void *payload,
451                     size_t plen);
453      This will try to update the specified key with the given payload, or it
454      will return error EOPNOTSUPP if that function is not supported by the key
455      type. The process must also have permission to write to the key to be able
456      to update it.
458      The payload is of length plen, and may be absent or empty as for
459      add_key().
462  (*) Revoke a key:
464         long keyctl(KEYCTL_REVOKE, key_serial_t key);
466      This makes a key unavailable for further operations. Further attempts to
467      use the key will be met with error EKEYREVOKED, and the key will no longer
468      be findable.
471  (*) Change the ownership of a key:
473         long keyctl(KEYCTL_CHOWN, key_serial_t key, uid_t uid, gid_t gid);
475      This function permits a key's owner and group ID to be changed. Either one
476      of uid or gid can be set to -1 to suppress that change.
478      Only the superuser can change a key's owner to something other than the
479      key's current owner. Similarly, only the superuser can change a key's
480      group ID to something other than the calling process's group ID or one of
481      its group list members.
484  (*) Change the permissions mask on a key:
486         long keyctl(KEYCTL_SETPERM, key_serial_t key, key_perm_t perm);
488      This function permits the owner of a key or the superuser to change the
489      permissions mask on a key.
491      Only bits the available bits are permitted; if any other bits are set,
492      error EINVAL will be returned.
495  (*) Describe a key:
497         long keyctl(KEYCTL_DESCRIBE, key_serial_t key, char *buffer,
498                     size_t buflen);
500      This function returns a summary of the key's attributes (but not its
501      payload data) as a string in the buffer provided.
503      Unless there's an error, it always returns the amount of data it could
504      produce, even if that's too big for the buffer, but it won't copy more
505      than requested to userspace. If the buffer pointer is NULL then no copy
506      will take place.
508      A process must have view permission on the key for this function to be
509      successful.
511      If successful, a string is placed in the buffer in the following format:
513         <type>;<uid>;<gid>;<perm>;<description>
515      Where type and description are strings, uid and gid are decimal, and perm
516      is hexadecimal. A NUL character is included at the end of the string if
517      the buffer is sufficiently big.
519      This can be parsed with
521         sscanf(buffer, "%[^;];%d;%d;%o;%s", type, &uid, &gid, &mode, desc);
524  (*) Clear out a keyring:
526         long keyctl(KEYCTL_CLEAR, key_serial_t keyring);
528      This function clears the list of keys attached to a keyring. The calling
529      process must have write permission on the keyring, and it must be a
530      keyring (or else error ENOTDIR will result).
533  (*) Link a key into a keyring:
535         long keyctl(KEYCTL_LINK, key_serial_t keyring, key_serial_t key);
537      This function creates a link from the keyring to the key. The process must
538      have write permission on the keyring and must have link permission on the
539      key.
541      Should the keyring not be a keyring, error ENOTDIR will result; and if the
542      keyring is full, error ENFILE will result.
544      The link procedure checks the nesting of the keyrings, returning ELOOP if
545      it appears too deep or EDEADLK if the link would introduce a cycle.
547      Any links within the keyring to keys that match the new key in terms of
548      type and description will be discarded from the keyring as the new one is
549      added.
552  (*) Unlink a key or keyring from another keyring:
554         long keyctl(KEYCTL_UNLINK, key_serial_t keyring, key_serial_t key);
556      This function looks through the keyring for the first link to the
557      specified key, and removes it if found. Subsequent links to that key are
558      ignored. The process must have write permission on the keyring.
560      If the keyring is not a keyring, error ENOTDIR will result; and if the key
561      is not present, error ENOENT will be the result.
564  (*) Search a keyring tree for a key:
566         key_serial_t keyctl(KEYCTL_SEARCH, key_serial_t keyring,
567                             const char *type, const char *description,
568                             key_serial_t dest_keyring);
570      This searches the keyring tree headed by the specified keyring until a key
571      is found that matches the type and description criteria. Each keyring is
572      checked for keys before recursion into its children occurs.
574      The process must have search permission on the top level keyring, or else
575      error EACCES will result. Only keyrings that the process has search
576      permission on will be recursed into, and only keys and keyrings for which
577      a process has search permission can be matched. If the specified keyring
578      is not a keyring, ENOTDIR will result.
580      If the search succeeds, the function will attempt to link the found key
581      into the destination keyring if one is supplied (non-zero ID). All the
582      constraints applicable to KEYCTL_LINK apply in this case too.
584      Error ENOKEY, EKEYREVOKED or EKEYEXPIRED will be returned if the search
585      fails. On success, the resulting key ID will be returned.
588  (*) Read the payload data from a key:
590         long keyctl(KEYCTL_READ, key_serial_t keyring, char *buffer,
591                     size_t buflen);
593      This function attempts to read the payload data from the specified key
594      into the buffer. The process must have read permission on the key to
595      succeed.
597      The returned data will be processed for presentation by the key type. For
598      instance, a keyring will return an array of key_serial_t entries
599      representing the IDs of all the keys to which it is subscribed. The user
600      defined key type will return its data as is. If a key type does not
601      implement this function, error EOPNOTSUPP will result.
603      As much of the data as can be fitted into the buffer will be copied to
604      userspace if the buffer pointer is not NULL.
606      On a successful return, the function will always return the amount of data
607      available rather than the amount copied.
610  (*) Instantiate a partially constructed key.
612         long keyctl(KEYCTL_INSTANTIATE, key_serial_t key,
613                     const void *payload, size_t plen,
614                     key_serial_t keyring);
616      If the kernel calls back to userspace to complete the instantiation of a
617      key, userspace should use this call to supply data for the key before the
618      invoked process returns, or else the key will be marked negative
619      automatically.
621      The process must have write access on the key to be able to instantiate
622      it, and the key must be uninstantiated.
624      If a keyring is specified (non-zero), the key will also be linked into
625      that keyring, however all the constraints applying in KEYCTL_LINK apply in
626      this case too.
628      The payload and plen arguments describe the payload data as for add_key().
631  (*) Negatively instantiate a partially constructed key.
633         long keyctl(KEYCTL_NEGATE, key_serial_t key,
634                     unsigned timeout, key_serial_t keyring);
636      If the kernel calls back to userspace to complete the instantiation of a
637      key, userspace should use this call mark the key as negative before the
638      invoked process returns if it is unable to fulfil the request.
640      The process must have write access on the key to be able to instantiate
641      it, and the key must be uninstantiated.
643      If a keyring is specified (non-zero), the key will also be linked into
644      that keyring, however all the constraints applying in KEYCTL_LINK apply in
645      this case too.
648  (*) Set the default request-key destination keyring.
650         long keyctl(KEYCTL_SET_REQKEY_KEYRING, int reqkey_defl);
652      This sets the default keyring to which implicitly requested keys will be
653      attached for this thread. reqkey_defl should be one of these constants:
655         CONSTANT                                VALUE   NEW DEFAULT KEYRING
656         ======================================  ======  =======================
657         KEY_REQKEY_DEFL_NO_CHANGE               -1      No change
658         KEY_REQKEY_DEFL_DEFAULT                 0       Default[1]
659         KEY_REQKEY_DEFL_THREAD_KEYRING          1       Thread keyring
660         KEY_REQKEY_DEFL_PROCESS_KEYRING         2       Process keyring
661         KEY_REQKEY_DEFL_SESSION_KEYRING         3       Session keyring
662         KEY_REQKEY_DEFL_USER_KEYRING            4       User keyring
663         KEY_REQKEY_DEFL_USER_SESSION_KEYRING    5       User session keyring
664         KEY_REQKEY_DEFL_GROUP_KEYRING           6       Group keyring
666      The old default will be returned if successful and error EINVAL will be
667      returned if reqkey_defl is not one of the above values.
669      The default keyring can be overridden by the keyring indicated to the
670      request_key() system call.
672      Note that this setting is inherited across fork/exec.
674      [1] The default is: the thread keyring if there is one, otherwise
675      the process keyring if there is one, otherwise the session keyring if
676      there is one, otherwise the user default session keyring.
679  (*) Set the timeout on a key.
681         long keyctl(KEYCTL_SET_TIMEOUT, key_serial_t key, unsigned timeout);
683      This sets or clears the timeout on a key. The timeout can be 0 to clear
684      the timeout or a number of seconds to set the expiry time that far into
685      the future.
687      The process must have attribute modification access on a key to set its
688      timeout. Timeouts may not be set with this function on negative, revoked
689      or expired keys.
692  (*) Assume the authority granted to instantiate a key
694         long keyctl(KEYCTL_ASSUME_AUTHORITY, key_serial_t key);
696      This assumes or divests the authority required to instantiate the
697      specified key. Authority can only be assumed if the thread has the
698      authorisation key associated with the specified key in its keyrings
699      somewhere.
701      Once authority is assumed, searches for keys will also search the
702      requester's keyrings using the requester's security label, UID, GID and
703      groups.
705      If the requested authority is unavailable, error EPERM will be returned,
706      likewise if the authority has been revoked because the target key is
707      already instantiated.
709      If the specified key is 0, then any assumed authority will be divested.
711      The assumed authoritative key is inherited across fork and exec.
714 ===============
715 KERNEL SERVICES
716 ===============
718 The kernel services for key management are fairly simple to deal with. They can
719 be broken down into two areas: keys and key types.
721 Dealing with keys is fairly straightforward. Firstly, the kernel service
722 registers its type, then it searches for a key of that type. It should retain
723 the key as long as it has need of it, and then it should release it. For a
724 filesystem or device file, a search would probably be performed during the open
725 call, and the key released upon close. How to deal with conflicting keys due to
726 two different users opening the same file is left to the filesystem author to
727 solve.
729 To access the key manager, the following header must be #included:
731         <linux/key.h>
733 Specific key types should have a header file under include/keys/ that should be
734 used to access that type.  For keys of type "user", for example, that would be:
736         <keys/user-type.h>
738 Note that there are two different types of pointers to keys that may be
739 encountered:
741  (*) struct key *
743      This simply points to the key structure itself. Key structures will be at
744      least four-byte aligned.
746  (*) key_ref_t
748      This is equivalent to a struct key *, but the least significant bit is set
749      if the caller "possesses" the key. By "possession" it is meant that the
750      calling processes has a searchable link to the key from one of its
751      keyrings. There are three functions for dealing with these:
753         key_ref_t make_key_ref(const struct key *key,
754                                unsigned long possession);
756         struct key *key_ref_to_ptr(const key_ref_t key_ref);
758         unsigned long is_key_possessed(const key_ref_t key_ref);
760      The first function constructs a key reference from a key pointer and
761      possession information (which must be 0 or 1 and not any other value).
763      The second function retrieves the key pointer from a reference and the
764      third retrieves the possession flag.
766 When accessing a key's payload contents, certain precautions must be taken to
767 prevent access vs modification races. See the section "Notes on accessing
768 payload contents" for more information.
770 (*) To search for a key, call:
772         struct key *request_key(const struct key_type *type,
773                                 const char *description,
774                                 const char *callout_string);
776     This is used to request a key or keyring with a description that matches
777     the description specified according to the key type's match function. This
778     permits approximate matching to occur. If callout_string is not NULL, then
779     /sbin/request-key will be invoked in an attempt to obtain the key from
780     userspace. In that case, callout_string will be passed as an argument to
781     the program.
783     Should the function fail error ENOKEY, EKEYEXPIRED or EKEYREVOKED will be
784     returned.
786     If successful, the key will have been attached to the default keyring for
787     implicitly obtained request-key keys, as set by KEYCTL_SET_REQKEY_KEYRING.
789     See also Documentation/keys-request-key.txt.
792 (*) To search for a key, passing auxiliary data to the upcaller, call:
794         struct key *request_key_with_auxdata(const struct key_type *type,
795                                              const char *description,
796                                              const char *callout_string,
797                                              void *aux);
799     This is identical to request_key(), except that the auxiliary data is
800     passed to the key_type->request_key() op if it exists.
803 (*) A key can be requested asynchronously by calling one of:
805         struct key *request_key_async(const struct key_type *type,
806                                       const char *description,
807                                       const char *callout_string);
809     or:
811         struct key *request_key_async_with_auxdata(const struct key_type *type,
812                                                    const char *description,
813                                                    const char *callout_string,
814                                                    void *aux);
816     which are asynchronous equivalents of request_key() and
817     request_key_with_auxdata() respectively.
819     These two functions return with the key potentially still under
820     construction.  To wait for contruction completion, the following should be
821     called:
823         int wait_for_key_construction(struct key *key, bool intr);
825     The function will wait for the key to finish being constructed and then
826     invokes key_validate() to return an appropriate value to indicate the state
827     of the key (0 indicates the key is usable).
829     If intr is true, then the wait can be interrupted by a signal, in which
830     case error ERESTARTSYS will be returned.
833 (*) When it is no longer required, the key should be released using:
835         void key_put(struct key *key);
837     Or:
839         void key_ref_put(key_ref_t key_ref);
841     These can be called from interrupt context. If CONFIG_KEYS is not set then
842     the argument will not be parsed.
845 (*) Extra references can be made to a key by calling the following function:
847         struct key *key_get(struct key *key);
849     These need to be disposed of by calling key_put() when they've been
850     finished with. The key pointer passed in will be returned. If the pointer
851     is NULL or CONFIG_KEYS is not set then the key will not be dereferenced and
852     no increment will take place.
855 (*) A key's serial number can be obtained by calling:
857         key_serial_t key_serial(struct key *key);
859     If key is NULL or if CONFIG_KEYS is not set then 0 will be returned (in the
860     latter case without parsing the argument).
863 (*) If a keyring was found in the search, this can be further searched by:
865         key_ref_t keyring_search(key_ref_t keyring_ref,
866                                  const struct key_type *type,
867                                  const char *description)
869     This searches the keyring tree specified for a matching key. Error ENOKEY
870     is returned upon failure (use IS_ERR/PTR_ERR to determine). If successful,
871     the returned key will need to be released.
873     The possession attribute from the keyring reference is used to control
874     access through the permissions mask and is propagated to the returned key
875     reference pointer if successful.
878 (*) To check the validity of a key, this function can be called:
880         int validate_key(struct key *key);
882     This checks that the key in question hasn't expired or and hasn't been
883     revoked. Should the key be invalid, error EKEYEXPIRED or EKEYREVOKED will
884     be returned. If the key is NULL or if CONFIG_KEYS is not set then 0 will be
885     returned (in the latter case without parsing the argument).
888 (*) To register a key type, the following function should be called:
890         int register_key_type(struct key_type *type);
892     This will return error EEXIST if a type of the same name is already
893     present.
896 (*) To unregister a key type, call:
898         void unregister_key_type(struct key_type *type);
901 Under some circumstances, it may be desirable to deal with a bundle of keys.
902 The facility provides access to the keyring type for managing such a bundle:
904         struct key_type key_type_keyring;
906 This can be used with a function such as request_key() to find a specific
907 keyring in a process's keyrings.  A keyring thus found can then be searched
908 with keyring_search().  Note that it is not possible to use request_key() to
909 search a specific keyring, so using keyrings in this way is of limited utility.
912 ===================================
913 NOTES ON ACCESSING PAYLOAD CONTENTS
914 ===================================
916 The simplest payload is just a number in key->payload.value. In this case,
917 there's no need to indulge in RCU or locking when accessing the payload.
919 More complex payload contents must be allocated and a pointer to them set in
920 key->payload.data. One of the following ways must be selected to access the
921 data:
923  (1) Unmodifiable key type.
925      If the key type does not have a modify method, then the key's payload can
926      be accessed without any form of locking, provided that it's known to be
927      instantiated (uninstantiated keys cannot be "found").
929  (2) The key's semaphore.
931      The semaphore could be used to govern access to the payload and to control
932      the payload pointer. It must be write-locked for modifications and would
933      have to be read-locked for general access. The disadvantage of doing this
934      is that the accessor may be required to sleep.
936  (3) RCU.
938      RCU must be used when the semaphore isn't already held; if the semaphore
939      is held then the contents can't change under you unexpectedly as the
940      semaphore must still be used to serialise modifications to the key. The
941      key management code takes care of this for the key type.
943      However, this means using:
945         rcu_read_lock() ... rcu_dereference() ... rcu_read_unlock()
947      to read the pointer, and:
949         rcu_dereference() ... rcu_assign_pointer() ... call_rcu()
951      to set the pointer and dispose of the old contents after a grace period.
952      Note that only the key type should ever modify a key's payload.
954      Furthermore, an RCU controlled payload must hold a struct rcu_head for the
955      use of call_rcu() and, if the payload is of variable size, the length of
956      the payload. key->datalen cannot be relied upon to be consistent with the
957      payload just dereferenced if the key's semaphore is not held.
960 ===================
961 DEFINING A KEY TYPE
962 ===================
964 A kernel service may want to define its own key type. For instance, an AFS
965 filesystem might want to define a Kerberos 5 ticket key type. To do this, it
966 author fills in a key_type struct and registers it with the system.
968 Source files that implement key types should include the following header file:
970         <linux/key-type.h>
972 The structure has a number of fields, some of which are mandatory:
974  (*) const char *name
976      The name of the key type. This is used to translate a key type name
977      supplied by userspace into a pointer to the structure.
980  (*) size_t def_datalen
982      This is optional - it supplies the default payload data length as
983      contributed to the quota. If the key type's payload is always or almost
984      always the same size, then this is a more efficient way to do things.
986      The data length (and quota) on a particular key can always be changed
987      during instantiation or update by calling:
989         int key_payload_reserve(struct key *key, size_t datalen);
991      With the revised data length. Error EDQUOT will be returned if this is not
992      viable.
995  (*) int (*instantiate)(struct key *key, const void *data, size_t datalen);
997      This method is called to attach a payload to a key during construction.
998      The payload attached need not bear any relation to the data passed to this
999      function.
1001      If the amount of data attached to the key differs from the size in
1002      keytype->def_datalen, then key_payload_reserve() should be called.
1004      This method does not have to lock the key in order to attach a payload.
1005      The fact that KEY_FLAG_INSTANTIATED is not set in key->flags prevents
1006      anything else from gaining access to the key.
1008      It is safe to sleep in this method.
1011  (*) int (*update)(struct key *key, const void *data, size_t datalen);
1013      If this type of key can be updated, then this method should be provided.
1014      It is called to update a key's payload from the blob of data provided.
1016      key_payload_reserve() should be called if the data length might change
1017      before any changes are actually made. Note that if this succeeds, the type
1018      is committed to changing the key because it's already been altered, so all
1019      memory allocation must be done first.
1021      The key will have its semaphore write-locked before this method is called,
1022      but this only deters other writers; any changes to the key's payload must
1023      be made under RCU conditions, and call_rcu() must be used to dispose of
1024      the old payload.
1026      key_payload_reserve() should be called before the changes are made, but
1027      after all allocations and other potentially failing function calls are
1028      made.
1030      It is safe to sleep in this method.
1033  (*) int (*match)(const struct key *key, const void *desc);
1035      This method is called to match a key against a description. It should
1036      return non-zero if the two match, zero if they don't.
1038      This method should not need to lock the key in any way. The type and
1039      description can be considered invariant, and the payload should not be
1040      accessed (the key may not yet be instantiated).
1042      It is not safe to sleep in this method; the caller may hold spinlocks.
1045  (*) void (*revoke)(struct key *key);
1047      This method is optional.  It is called to discard part of the payload
1048      data upon a key being revoked.  The caller will have the key semaphore
1049      write-locked.
1051      It is safe to sleep in this method, though care should be taken to avoid
1052      a deadlock against the key semaphore.
1055  (*) void (*destroy)(struct key *key);
1057      This method is optional. It is called to discard the payload data on a key
1058      when it is being destroyed.
1060      This method does not need to lock the key to access the payload; it can
1061      consider the key as being inaccessible at this time. Note that the key's
1062      type may have been changed before this function is called.
1064      It is not safe to sleep in this method; the caller may hold spinlocks.
1067  (*) void (*describe)(const struct key *key, struct seq_file *p);
1069      This method is optional. It is called during /proc/keys reading to
1070      summarise a key's description and payload in text form.
1072      This method will be called with the RCU read lock held. rcu_dereference()
1073      should be used to read the payload pointer if the payload is to be
1074      accessed. key->datalen cannot be trusted to stay consistent with the
1075      contents of the payload.
1077      The description will not change, though the key's state may.
1079      It is not safe to sleep in this method; the RCU read lock is held by the
1080      caller.
1083  (*) long (*read)(const struct key *key, char __user *buffer, size_t buflen);
1085      This method is optional. It is called by KEYCTL_READ to translate the
1086      key's payload into something a blob of data for userspace to deal with.
1087      Ideally, the blob should be in the same format as that passed in to the
1088      instantiate and update methods.
1090      If successful, the blob size that could be produced should be returned
1091      rather than the size copied.
1093      This method will be called with the key's semaphore read-locked. This will
1094      prevent the key's payload changing. It is not necessary to use RCU locking
1095      when accessing the key's payload. It is safe to sleep in this method, such
1096      as might happen when the userspace buffer is accessed.
1099  (*) int (*request_key)(struct key_construction *cons, const char *op,
1100                         void *aux);
1102      This method is optional.  If provided, request_key() and friends will
1103      invoke this function rather than upcalling to /sbin/request-key to operate
1104      upon a key of this type.
1106      The aux parameter is as passed to request_key_async_with_auxdata() and
1107      similar or is NULL otherwise.  Also passed are the construction record for
1108      the key to be operated upon and the operation type (currently only
1109      "create").
1111      This method is permitted to return before the upcall is complete, but the
1112      following function must be called under all circumstances to complete the
1113      instantiation process, whether or not it succeeds, whether or not there's
1114      an error:
1116         void complete_request_key(struct key_construction *cons, int error);
1118      The error parameter should be 0 on success, -ve on error.  The
1119      construction record is destroyed by this action and the authorisation key
1120      will be revoked.  If an error is indicated, the key under construction
1121      will be negatively instantiated if it wasn't already instantiated.
1123      If this method returns an error, that error will be returned to the
1124      caller of request_key*().  complete_request_key() must be called prior to
1125      returning.
1127      The key under construction and the authorisation key can be found in the
1128      key_construction struct pointed to by cons:
1130      (*) struct key *key;
1132          The key under construction.
1134      (*) struct key *authkey;
1136          The authorisation key.
1139 ============================
1140 REQUEST-KEY CALLBACK SERVICE
1141 ============================
1143 To create a new key, the kernel will attempt to execute the following command
1144 line:
1146         /sbin/request-key create <key> <uid> <gid> \
1147                 <threadring> <processring> <sessionring> <callout_info>
1149 <key> is the key being constructed, and the three keyrings are the process
1150 keyrings from the process that caused the search to be issued. These are
1151 included for two reasons:
1153   (1) There may be an authentication token in one of the keyrings that is
1154       required to obtain the key, eg: a Kerberos Ticket-Granting Ticket.
1156   (2) The new key should probably be cached in one of these rings.
1158 This program should set it UID and GID to those specified before attempting to
1159 access any more keys. It may then look around for a user specific process to
1160 hand the request off to (perhaps a path held in placed in another key by, for
1161 example, the KDE desktop manager).
1163 The program (or whatever it calls) should finish construction of the key by
1164 calling KEYCTL_INSTANTIATE, which also permits it to cache the key in one of
1165 the keyrings (probably the session ring) before returning. Alternatively, the
1166 key can be marked as negative with KEYCTL_NEGATE; this also permits the key to
1167 be cached in one of the keyrings.
1169 If it returns with the key remaining in the unconstructed state, the key will
1170 be marked as being negative, it will be added to the session keyring, and an
1171 error will be returned to the key requestor.
1173 Supplementary information may be provided from whoever or whatever invoked this
1174 service. This will be passed as the <callout_info> parameter. If no such
1175 information was made available, then "-" will be passed as this parameter
1176 instead.
1179 Similarly, the kernel may attempt to update an expired or a soon to expire key
1180 by executing:
1182         /sbin/request-key update <key> <uid> <gid> \
1183                 <threadring> <processring> <sessionring>
1185 In this case, the program isn't required to actually attach the key to a ring;
1186 the rings are provided for reference.