Documentation/device-mapper/verity.txt

   1 dm-verity
   2 ==========
   3
   4 Device-Mapper's "verity" target provides transparent integrity checking of
   5 block devices using a cryptographic digest provided by the kernel crypto API.
   6 This target is read-only.
   7
   8 Construction Parameters
   9 =======================
  10     <version> <dev> <hash_dev>
  11     <data_block_size> <hash_block_size>
  12     <num_data_blocks> <hash_start_block>
  13     <algorithm> <digest> <salt>
  14     [<#opt_params> <opt_params>]
  15
  16 <version>
  17     This is the type of the on-disk hash format.
  18
  19     0 is the original format used in the Chromium OS.
  20       The salt is appended when hashing, digests are stored continuously and
  21       the rest of the block is padded with zeroes.
  22
  23     1 is the current format that should be used for new devices.
  24       The salt is prepended when hashing and each digest is
  25       padded with zeroes to the power of two.
  26
  27 <dev>
  28     This is the device containing data, the integrity of which needs to be
  29     checked.  It may be specified as a path, like /dev/sdaX, or a device number,
  30     <major>:<minor>.
  31
  32 <hash_dev>
  33     This is the device that supplies the hash tree data.  It may be
  34     specified similarly to the device path and may be the same device.  If the
  35     same device is used, the hash_start should be outside the configured
  36     dm-verity device.
  37
  38 <data_block_size>
  39     The block size on a data device in bytes.
  40     Each block corresponds to one digest on the hash device.
  41
  42 <hash_block_size>
  43     The size of a hash block in bytes.
  44
  45 <num_data_blocks>
  46     The number of data blocks on the data device.  Additional blocks are
  47     inaccessible.  You can place hashes to the same partition as data, in this
  48     case hashes are placed after <num_data_blocks>.
  49
  50 <hash_start_block>
  51     This is the offset, in <hash_block_size>-blocks, from the start of hash_dev
  52     to the root block of the hash tree.
  53
  54 <algorithm>
  55     The cryptographic hash algorithm used for this device.  This should
  56     be the name of the algorithm, like "sha1".
  57
  58 <digest>
  59     The hexadecimal encoding of the cryptographic hash of the root hash block
  60     and the salt.  This hash should be trusted as there is no other authenticity
  61     beyond this point.
  62
  63 <salt>
  64     The hexadecimal encoding of the salt value.
  65
  66 <#opt_params>
  67     Number of optional parameters. If there are no optional parameters,
  68     the optional paramaters section can be skipped or #opt_params can be zero.
  69     Otherwise #opt_params is the number of following arguments.
  70
  71     Example of optional parameters section:
  72         1 ignore_corruption
  73
  74 ignore_corruption
  75     Log corrupted blocks, but allow read operations to proceed normally.
  76
  77 restart_on_corruption
  78     Restart the system when a corrupted block is discovered. This option is
  79     not compatible with ignore_corruption and requires user space support to
  80     avoid restart loops.
  81
  82 use_fec_from_device <fec_dev>
  83     Use forward error correction (FEC) to recover from corruption if hash
  84     verification fails. Use encoding data from the specified device. This
  85     may be the same device where data and hash blocks reside, in which case
  86     fec_start must be outside data and hash areas.
  87
  88     If the encoding data covers additional metadata, it must be accessible
  89     on the hash device after the hash blocks.
  90
  91     Note: block sizes for data and hash devices must match. Also, if the
  92     verity <dev> is encrypted the <fec_dev> should be too.
  93
  94 fec_roots <num>
  95     Number of generator roots. This equals to the number of parity bytes in
  96     the encoding data. For example, in RS(M, N) encoding, the number of roots
  97     is M-N.
  98
  99 fec_blocks <num>
 100     The number of encoding data blocks on the FEC device. The block size for
 101     the FEC device is <data_block_size>.
 102
 103 fec_start <offset>
 104     This is the offset, in <data_block_size> blocks, from the start of the
 105     FEC device to the beginning of the encoding data.
 106
 107
 108 Theory of operation
 109 ===================
 110
 111 dm-verity is meant to be set up as part of a verified boot path.  This
 112 may be anything ranging from a boot using tboot or trustedgrub to just
 113 booting from a known-good device (like a USB drive or CD).
 114
 115 When a dm-verity device is configured, it is expected that the caller
 116 has been authenticated in some way (cryptographic signatures, etc).
 117 After instantiation, all hashes will be verified on-demand during
 118 disk access.  If they cannot be verified up to the root node of the
 119 tree, the root hash, then the I/O will fail.  This should detect
 120 tampering with any data on the device and the hash data.
 121
 122 Cryptographic hashes are used to assert the integrity of the device on a
 123 per-block basis. This allows for a lightweight hash computation on first read
 124 into the page cache. Block hashes are stored linearly, aligned to the nearest
 125 block size.
 126
 127 If forward error correction (FEC) support is enabled any recovery of
 128 corrupted data will be verified using the cryptographic hash of the
 129 corresponding data. This is why combining error correction with
 130 integrity checking is essential.
 131
 132 Hash Tree
 133 ---------
 134
 135 Each node in the tree is a cryptographic hash.  If it is a leaf node, the hash
 136 of some data block on disk is calculated. If it is an intermediary node,
 137 the hash of a number of child nodes is calculated.
 138
 139 Each entry in the tree is a collection of neighboring nodes that fit in one
 140 block.  The number is determined based on block_size and the size of the
 141 selected cryptographic digest algorithm.  The hashes are linearly-ordered in
 142 this entry and any unaligned trailing space is ignored but included when
 143 calculating the parent node.
 144
 145 The tree looks something like:
 146
 147 alg = sha256, num_blocks = 32768, block_size = 4096
 148
 149                                  [   root    ]
 150                                 /    . . .    \
 151                      [entry_0]                 [entry_1]
 152                     /  . . .  \                 . . .   \
 153          [entry_0_0]   . . .  [entry_0_127]    . . . .  [entry_1_127]
 154            / ... \             /   . . .  \             /           \
 155      blk_0 ... blk_127  blk_16256   blk_16383      blk_32640 . . . blk_32767
 156
 157
 158 On-disk format
 159 ==============
 160
 161 The verity kernel code does not read the verity metadata on-disk header.
 162 It only reads the hash blocks which directly follow the header.
 163 It is expected that a user-space tool will verify the integrity of the
 164 verity header.
 165
 166 Alternatively, the header can be omitted and the dmsetup parameters can
 167 be passed via the kernel command-line in a rooted chain of trust where
 168 the command-line is verified.
 169
 170 Directly following the header (and with sector number padded to the next hash
 171 block boundary) are the hash blocks which are stored a depth at a time
 172 (starting from the root), sorted in order of increasing index.
 173
 174 The full specification of kernel parameters and on-disk metadata format
 175 is available at the cryptsetup project's wiki page
 176   https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/wikis/DMVerity
 177
 178 Status
 179 ======
 180 V (for Valid) is returned if every check performed so far was valid.
 181 If any check failed, C (for Corruption) is returned.
 182
 183 Example
 184 =======
 185 Set up a device:
 186   # dmsetup create vroot --readonly --table \
 187     "0 2097152 verity 1 /dev/sda1 /dev/sda2 4096 4096 262144 1 sha256 "\
 188     "4392712ba01368efdf14b05c76f9e4df0d53664630b5d48632ed17a137f39076 "\
 189     "1234000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
 190
 191 A command line tool veritysetup is available to compute or verify
 192 the hash tree or activate the kernel device. This is available from
 193 the cryptsetup upstream repository https://gitlab.com/cryptsetup/cryptsetup/
 194 (as a libcryptsetup extension).
 195
 196 Create hash on the device:
 197   # veritysetup format /dev/sda1 /dev/sda2
 198   ...
 199   Root hash: 4392712ba01368efdf14b05c76f9e4df0d53664630b5d48632ed17a137f39076
 200
 201 Activate the device:
 202   # veritysetup create vroot /dev/sda1 /dev/sda2 \
 203     4392712ba01368efdf14b05c76f9e4df0d53664630b5d48632ed17a137f39076