TCP socket's cached route entry could only be accessed on its owner CPU.
[dragonfly.git] / sys / netinet / tcp_syncache.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2003, 2004 Jeffrey M. Hsu.  All rights reserved.
3  * Copyright (c) 2003, 2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
4  *
5  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
6  * by Jeffrey M. Hsu.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
16  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
17  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
18  *    from this software without specific, prior written permission.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
21  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
22  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
23  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
24  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
25  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
26  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
27  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
28  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
29  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
30  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
31  * SUCH DAMAGE.
32  */
33
34 /*
35  * All advertising materials mentioning features or use of this software
36  * must display the following acknowledgement:
37  *   This product includes software developed by Jeffrey M. Hsu.
38  *
39  * Copyright (c) 2001 Networks Associates Technologies, Inc.
40  * All rights reserved.
41  *
42  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jonathan Lemon
43  * and NAI Labs, the Security Research Division of Network Associates, Inc.
44  * under DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
45  * DARPA CHATS research program.
46  *
47  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
48  * modification, are permitted provided that the following conditions
49  * are met:
50  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
51  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
52  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
53  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
54  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
55  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote
56  *    products derived from this software without specific prior written
57  *    permission.
58  *
59  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
60  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
61  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
62  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
63  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
64  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
65  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
66  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
67  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
68  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
69  * SUCH DAMAGE.
70  *
71  * $FreeBSD: src/sys/netinet/tcp_syncache.c,v 1.5.2.14 2003/02/24 04:02:27 silby Exp $
72  * $DragonFly: src/sys/netinet/tcp_syncache.c,v 1.35 2008/11/22 11:03:35 sephe Exp $
73  */
74
75 #include "opt_inet6.h"
76 #include "opt_ipsec.h"
77
78 #include <sys/param.h>
79 #include <sys/systm.h>
80 #include <sys/kernel.h>
81 #include <sys/sysctl.h>
82 #include <sys/malloc.h>
83 #include <sys/mbuf.h>
84 #include <sys/md5.h>
85 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
86 #include <sys/random.h>
87 #include <sys/socket.h>
88 #include <sys/socketvar.h>
89 #include <sys/in_cksum.h>
90
91 #include <sys/msgport2.h>
92 #include <net/netmsg2.h>
93
94 #include <net/if.h>
95 #include <net/route.h>
96
97 #include <netinet/in.h>
98 #include <netinet/in_systm.h>
99 #include <netinet/ip.h>
100 #include <netinet/in_var.h>
101 #include <netinet/in_pcb.h>
102 #include <netinet/ip_var.h>
103 #include <netinet/ip6.h>
104 #ifdef INET6
105 #include <netinet/icmp6.h>
106 #include <netinet6/nd6.h>
107 #endif
108 #include <netinet6/ip6_var.h>
109 #include <netinet6/in6_pcb.h>
110 #include <netinet/tcp.h>
111 #include <netinet/tcp_fsm.h>
112 #include <netinet/tcp_seq.h>
113 #include <netinet/tcp_timer.h>
114 #include <netinet/tcp_timer2.h>
115 #include <netinet/tcp_var.h>
116 #include <netinet6/tcp6_var.h>
117
118 #ifdef IPSEC
119 #include <netinet6/ipsec.h>
120 #ifdef INET6
121 #include <netinet6/ipsec6.h>
122 #endif
123 #include <netproto/key/key.h>
124 #endif /*IPSEC*/
125
126 #ifdef FAST_IPSEC
127 #include <netproto/ipsec/ipsec.h>
128 #ifdef INET6
129 #include <netproto/ipsec/ipsec6.h>
130 #endif
131 #include <netproto/ipsec/key.h>
132 #define IPSEC
133 #endif /*FAST_IPSEC*/
134
135 #include <vm/vm_zone.h>
136
137 static int tcp_syncookies = 1;
138 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies, CTLFLAG_RW,
139     &tcp_syncookies, 0,
140     "Use TCP SYN cookies if the syncache overflows");
141
142 static void      syncache_drop(struct syncache *, struct syncache_head *);
143 static void      syncache_free(struct syncache *);
144 static void      syncache_insert(struct syncache *, struct syncache_head *);
145 struct syncache *syncache_lookup(struct in_conninfo *, struct syncache_head **);
146 static int       syncache_respond(struct syncache *, struct mbuf *);
147 static struct    socket *syncache_socket(struct syncache *, struct socket *,
148                     struct mbuf *);
149 static void      syncache_timer(void *);
150 static u_int32_t syncookie_generate(struct syncache *);
151 static struct syncache *syncookie_lookup(struct in_conninfo *,
152                     struct tcphdr *, struct socket *);
153
154 /*
155  * Transmit the SYN,ACK fewer times than TCP_MAXRXTSHIFT specifies.
156  * 3 retransmits corresponds to a timeout of (1 + 2 + 4 + 8 == 15) seconds,
157  * the odds are that the user has given up attempting to connect by then.
158  */
159 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              3
160
161 /* Arbitrary values */
162 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
163 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
164
165 struct netmsg_sc_timer {
166         struct netmsg nm_netmsg;
167         struct msgrec *nm_mrec;         /* back pointer to containing msgrec */
168 };
169
170 struct msgrec {
171         struct netmsg_sc_timer msg;
172         lwkt_port_t port;               /* constant after init */
173         int slot;                       /* constant after init */
174 };
175
176 static void syncache_timer_handler(netmsg_t);
177
178 struct tcp_syncache {
179         struct  vm_zone *zone;
180         u_int   hashsize;
181         u_int   hashmask;
182         u_int   bucket_limit;
183         u_int   cache_limit;
184         u_int   rexmt_limit;
185         u_int   hash_secret;
186 };
187 static struct tcp_syncache tcp_syncache;
188
189 struct tcp_syncache_percpu {
190         struct syncache_head    *hashbase;
191         u_int                   cache_count;
192         TAILQ_HEAD(, syncache)  timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
193         struct callout          tt_timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
194         struct msgrec           mrec[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
195 };
196 static struct tcp_syncache_percpu tcp_syncache_percpu[MAXCPU];
197
198 static struct lwkt_port syncache_null_rport;
199
200 SYSCTL_NODE(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncache, CTLFLAG_RW, 0, "TCP SYN cache");
201
202 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_RD,
203      &tcp_syncache.bucket_limit, 0, "Per-bucket hash limit for syncache");
204
205 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_RD,
206      &tcp_syncache.cache_limit, 0, "Overall entry limit for syncache");
207
208 /* XXX JH */
209 #if 0
210 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_RD,
211      &tcp_syncache.cache_count, 0, "Current number of entries in syncache");
212 #endif
213
214 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_RD,
215      &tcp_syncache.hashsize, 0, "Size of TCP syncache hashtable");
216
217 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit, CTLFLAG_RW,
218      &tcp_syncache.rexmt_limit, 0, "Limit on SYN/ACK retransmissions");
219
220 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
221
222 #define SYNCACHE_HASH(inc, mask)                                        \
223         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
224           (inc)->inc_faddr.s_addr ^                                     \
225           ((inc)->inc_faddr.s_addr >> 16) ^                             \
226           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
227
228 #define SYNCACHE_HASH6(inc, mask)                                       \
229         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
230           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[0] ^                              \
231           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[3] ^                              \
232           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
233
234 #define ENDPTS_EQ(a, b) (                                               \
235         (a)->ie_fport == (b)->ie_fport &&                               \
236         (a)->ie_lport == (b)->ie_lport &&                               \
237         (a)->ie_faddr.s_addr == (b)->ie_faddr.s_addr &&                 \
238         (a)->ie_laddr.s_addr == (b)->ie_laddr.s_addr                    \
239 )
240
241 #define ENDPTS6_EQ(a, b) (memcmp(a, b, sizeof(*a)) == 0)
242
243 static __inline void
244 syncache_timeout(struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu,
245                  struct syncache *sc, int slot)
246 {
247         sc->sc_rxtslot = slot;
248         sc->sc_rxttime = ticks + TCPTV_RTOBASE * tcp_backoff[slot];
249         TAILQ_INSERT_TAIL(&syncache_percpu->timerq[slot], sc, sc_timerq);
250         if (!callout_active(&syncache_percpu->tt_timerq[slot])) {
251                 callout_reset(&syncache_percpu->tt_timerq[slot],
252                               TCPTV_RTOBASE * tcp_backoff[slot],
253                               syncache_timer,
254                               &syncache_percpu->mrec[slot]);
255         }
256 }
257
258 static void
259 syncache_free(struct syncache *sc)
260 {
261         struct rtentry *rt;
262 #ifdef INET6
263         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
264 #else
265         const boolean_t isipv6 = FALSE;
266 #endif
267
268         if (sc->sc_ipopts)
269                 m_free(sc->sc_ipopts);
270
271         rt = isipv6 ? sc->sc_route6.ro_rt : sc->sc_route.ro_rt;
272         if (rt != NULL) {
273                 /*
274                  * If this is the only reference to a protocol-cloned
275                  * route, remove it immediately.
276                  */
277                 if ((rt->rt_flags & RTF_WASCLONED) && rt->rt_refcnt == 1)
278                         rtrequest(RTM_DELETE, rt_key(rt), rt->rt_gateway,
279                                   rt_mask(rt), rt->rt_flags, NULL);
280                 RTFREE(rt);
281         }
282
283         zfree(tcp_syncache.zone, sc);
284 }
285
286 void
287 syncache_init(void)
288 {
289         int i, cpu;
290
291         tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
292         tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
293         tcp_syncache.cache_limit =
294             tcp_syncache.hashsize * tcp_syncache.bucket_limit;
295         tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
296         tcp_syncache.hash_secret = karc4random();
297
298         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
299             &tcp_syncache.hashsize);
300         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
301             &tcp_syncache.cache_limit);
302         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
303             &tcp_syncache.bucket_limit);
304         if (!powerof2(tcp_syncache.hashsize)) {
305                 kprintf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
306                 tcp_syncache.hashsize = 512;    /* safe default */
307         }
308         tcp_syncache.hashmask = tcp_syncache.hashsize - 1;
309
310         lwkt_initport_replyonly_null(&syncache_null_rport);
311
312         for (cpu = 0; cpu < ncpus2; cpu++) {
313                 struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
314
315                 syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[cpu];
316                 /* Allocate the hash table. */
317                 MALLOC(syncache_percpu->hashbase, struct syncache_head *,
318                     tcp_syncache.hashsize * sizeof(struct syncache_head),
319                     M_SYNCACHE, M_WAITOK);
320
321                 /* Initialize the hash buckets. */
322                 for (i = 0; i < tcp_syncache.hashsize; i++) {
323                         struct syncache_head *bucket;
324
325                         bucket = &syncache_percpu->hashbase[i];
326                         TAILQ_INIT(&bucket->sch_bucket);
327                         bucket->sch_length = 0;
328                 }
329
330                 for (i = 0; i <= SYNCACHE_MAXREXMTS; i++) {
331                         /* Initialize the timer queues. */
332                         TAILQ_INIT(&syncache_percpu->timerq[i]);
333                         callout_init(&syncache_percpu->tt_timerq[i]);
334
335                         syncache_percpu->mrec[i].slot = i;
336                         syncache_percpu->mrec[i].port = tcp_cport(cpu);
337                         syncache_percpu->mrec[i].msg.nm_mrec =
338                             &syncache_percpu->mrec[i];
339                         netmsg_init(&syncache_percpu->mrec[i].msg.nm_netmsg,
340                                     &syncache_null_rport, 0,
341                                     syncache_timer_handler);
342                 }
343         }
344
345         /*
346          * Allocate the syncache entries.  Allow the zone to allocate one
347          * more entry than cache limit, so a new entry can bump out an
348          * older one.
349          */
350         tcp_syncache.zone = zinit("syncache", sizeof(struct syncache),
351             tcp_syncache.cache_limit * ncpus2, ZONE_INTERRUPT, 0);
352         tcp_syncache.cache_limit -= 1;
353 }
354
355 static void
356 syncache_insert(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
357 {
358         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
359         struct syncache *sc2;
360         int i;
361
362         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
363
364         /*
365          * Make sure that we don't overflow the per-bucket
366          * limit or the total cache size limit.
367          */
368         if (sch->sch_length >= tcp_syncache.bucket_limit) {
369                 /*
370                  * The bucket is full, toss the oldest element.
371                  */
372                 sc2 = TAILQ_FIRST(&sch->sch_bucket);
373                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
374                 syncache_drop(sc2, sch);
375                 tcpstat.tcps_sc_bucketoverflow++;
376         } else if (syncache_percpu->cache_count >= tcp_syncache.cache_limit) {
377                 /*
378                  * The cache is full.  Toss the oldest entry in the
379                  * entire cache.  This is the front entry in the
380                  * first non-empty timer queue with the largest
381                  * timeout value.
382                  */
383                 for (i = SYNCACHE_MAXREXMTS; i >= 0; i--) {
384                         sc2 = TAILQ_FIRST(&syncache_percpu->timerq[i]);
385                         if (sc2 != NULL)
386                                 break;
387                 }
388                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
389                 syncache_drop(sc2, NULL);
390                 tcpstat.tcps_sc_cacheoverflow++;
391         }
392
393         /* Initialize the entry's timer. */
394         syncache_timeout(syncache_percpu, sc, 0);
395
396         /* Put it into the bucket. */
397         TAILQ_INSERT_TAIL(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
398         sch->sch_length++;
399         syncache_percpu->cache_count++;
400         tcpstat.tcps_sc_added++;
401 }
402
403 static void
404 syncache_drop(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
405 {
406         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
407 #ifdef INET6
408         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
409 #else
410         const boolean_t isipv6 = FALSE;
411 #endif
412
413         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
414
415         if (sch == NULL) {
416                 if (isipv6) {
417                         sch = &syncache_percpu->hashbase[
418                             SYNCACHE_HASH6(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
419                 } else {
420                         sch = &syncache_percpu->hashbase[
421                             SYNCACHE_HASH(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
422                 }
423         }
424
425         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
426         sch->sch_length--;
427         syncache_percpu->cache_count--;
428
429         /*
430          * Remove the entry from the syncache timer/timeout queue.  Note
431          * that we do not try to stop any running timer since we do not know
432          * whether the timer's message is in-transit or not.  Since timeouts
433          * are fairly long, taking an unneeded callout does not detrimentally
434          * effect performance.
435          */
436         TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[sc->sc_rxtslot], sc, sc_timerq);
437
438         syncache_free(sc);
439 }
440
441 /*
442  * Place a timeout message on the TCP thread's message queue.
443  * This routine runs in soft interrupt context.
444  *
445  * An invariant is for this routine to be called, the callout must
446  * have been active.  Note that the callout is not deactivated until
447  * after the message has been processed in syncache_timer_handler() below.
448  */
449 static void
450 syncache_timer(void *p)
451 {
452         struct netmsg_sc_timer *msg = p;
453
454         lwkt_sendmsg(msg->nm_mrec->port, &msg->nm_netmsg.nm_lmsg);
455 }
456
457 /*
458  * Service a timer message queued by timer expiration.
459  * This routine runs in the TCP protocol thread.
460  *
461  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
462  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
463  *
464  * When we finish processing timed-out entries, we restart the timer if there
465  * are any entries still on the queue and deactivate it otherwise.  Only after
466  * a timer has been deactivated here can it be restarted by syncache_timeout().
467  */
468 static void
469 syncache_timer_handler(netmsg_t netmsg)
470 {
471         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
472         struct syncache *sc, *nsc;
473         struct inpcb *inp;
474         int slot;
475
476         slot = ((struct netmsg_sc_timer *)netmsg)->nm_mrec->slot;
477         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
478
479         nsc = TAILQ_FIRST(&syncache_percpu->timerq[slot]);
480         while (nsc != NULL) {
481                 if (ticks < nsc->sc_rxttime)
482                         break;  /* finished because timerq sorted by time */
483                 sc = nsc;
484                 inp = sc->sc_tp->t_inpcb;
485                 if (slot == SYNCACHE_MAXREXMTS ||
486                     slot >= tcp_syncache.rexmt_limit ||
487                     inp->inp_gencnt != sc->sc_inp_gencnt) {
488                         nsc = TAILQ_NEXT(sc, sc_timerq);
489                         syncache_drop(sc, NULL);
490                         tcpstat.tcps_sc_stale++;
491                         continue;
492                 }
493                 /*
494                  * syncache_respond() may call back into the syncache to
495                  * to modify another entry, so do not obtain the next
496                  * entry on the timer chain until it has completed.
497                  */
498                 syncache_respond(sc, NULL);
499                 nsc = TAILQ_NEXT(sc, sc_timerq);
500                 tcpstat.tcps_sc_retransmitted++;
501                 TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[slot], sc, sc_timerq);
502                 syncache_timeout(syncache_percpu, sc, slot + 1);
503         }
504         if (nsc != NULL)
505                 callout_reset(&syncache_percpu->tt_timerq[slot],
506                     nsc->sc_rxttime - ticks, syncache_timer,
507                     &syncache_percpu->mrec[slot]);
508         else
509                 callout_deactivate(&syncache_percpu->tt_timerq[slot]);
510
511         lwkt_replymsg(&netmsg->nm_lmsg, 0);
512 }
513
514 /*
515  * Find an entry in the syncache.
516  */
517 struct syncache *
518 syncache_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head **schp)
519 {
520         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
521         struct syncache *sc;
522         struct syncache_head *sch;
523
524         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
525 #ifdef INET6
526         if (inc->inc_isipv6) {
527                 sch = &syncache_percpu->hashbase[
528                     SYNCACHE_HASH6(inc, tcp_syncache.hashmask)];
529                 *schp = sch;
530                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash)
531                         if (ENDPTS6_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
532                                 return (sc);
533         } else
534 #endif
535         {
536                 sch = &syncache_percpu->hashbase[
537                     SYNCACHE_HASH(inc, tcp_syncache.hashmask)];
538                 *schp = sch;
539                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
540 #ifdef INET6
541                         if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
542                                 continue;
543 #endif
544                         if (ENDPTS_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
545                                 return (sc);
546                 }
547         }
548         return (NULL);
549 }
550
551 /*
552  * This function is called when we get a RST for a
553  * non-existent connection, so that we can see if the
554  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
555  */
556 void
557 syncache_chkrst(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th)
558 {
559         struct syncache *sc;
560         struct syncache_head *sch;
561
562         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
563         if (sc == NULL)
564                 return;
565         /*
566          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
567          * if this is a valid reset segment.
568          * RFC 793 page 37:
569          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
570          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
571          *   valid if its sequence number is in the window.
572          *
573          *   The sequence number in the reset segment is normally an
574          *   echo of our outgoing acknowlegement numbers, but some hosts
575          *   send a reset with the sequence number at the rightmost edge
576          *   of our receive window, and we have to handle this case.
577          */
578         if (SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) &&
579             SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
580                 syncache_drop(sc, sch);
581                 tcpstat.tcps_sc_reset++;
582         }
583 }
584
585 void
586 syncache_badack(struct in_conninfo *inc)
587 {
588         struct syncache *sc;
589         struct syncache_head *sch;
590
591         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
592         if (sc != NULL) {
593                 syncache_drop(sc, sch);
594                 tcpstat.tcps_sc_badack++;
595         }
596 }
597
598 void
599 syncache_unreach(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th)
600 {
601         struct syncache *sc;
602         struct syncache_head *sch;
603
604         /* we are called at splnet() here */
605         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
606         if (sc == NULL)
607                 return;
608
609         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
610         if (ntohl(th->th_seq) != sc->sc_iss)
611                 return;
612
613         /*
614          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
615          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
616          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
617          * spurious network outage.
618          *
619          * See tcp_notify().
620          */
621         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxtslot < 3) {
622                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
623                 return;
624         }
625         syncache_drop(sc, sch);
626         tcpstat.tcps_sc_unreach++;
627 }
628
629 /*
630  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
631  */
632 static struct socket *
633 syncache_socket(struct syncache *sc, struct socket *lso, struct mbuf *m)
634 {
635         struct inpcb *inp = NULL, *linp;
636         struct socket *so;
637         struct tcpcb *tp;
638 #ifdef INET6
639         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
640 #else
641         const boolean_t isipv6 = FALSE;
642 #endif
643
644         /*
645          * Ok, create the full blown connection, and set things up
646          * as they would have been set up if we had created the
647          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
648          * the connection, abort it.
649          */
650         so = sonewconn(lso, SS_ISCONNECTED);
651         if (so == NULL) {
652                 /*
653                  * Drop the connection; we will send a RST if the peer
654                  * retransmits the ACK,
655                  */
656                 tcpstat.tcps_listendrop++;
657                 goto abort;
658         }
659
660         inp = so->so_pcb;
661
662         /*
663          * Insert new socket into hash list.
664          */
665         inp->inp_inc.inc_isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
666         if (isipv6) {
667                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
668         } else {
669 #ifdef INET6
670                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
671                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
672 #endif
673                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
674         }
675         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
676         if (in_pcbinsporthash(inp) != 0) {
677                 /*
678                  * Undo the assignments above if we failed to
679                  * put the PCB on the hash lists.
680                  */
681                 if (isipv6)
682                         inp->in6p_laddr = kin6addr_any;
683                 else
684                         inp->inp_laddr.s_addr = INADDR_ANY;
685                 inp->inp_lport = 0;
686                 goto abort;
687         }
688         linp = so->so_pcb;
689 #ifdef IPSEC
690         /* copy old policy into new socket's */
691         if (ipsec_copy_policy(linp->inp_sp, inp->inp_sp))
692                 kprintf("syncache_expand: could not copy policy\n");
693 #endif
694         if (isipv6) {
695                 struct in6_addr laddr6;
696                 struct sockaddr_in6 sin6;
697                 /*
698                  * Inherit socket options from the listening socket.
699                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
700                  * copied, since it stores previously received options and is
701                  * used to detect if each new option is different than the
702                  * previous one and hence should be passed to a user.
703                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
704                  * receive options just after calling the accept system call.
705                  */
706                 inp->inp_flags |= linp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
707                 if (linp->in6p_outputopts)
708                         inp->in6p_outputopts =
709                             ip6_copypktopts(linp->in6p_outputopts, M_INTWAIT);
710                 inp->in6p_route = sc->sc_route6;
711                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
712
713                 sin6.sin6_family = AF_INET6;
714                 sin6.sin6_len = sizeof sin6;
715                 sin6.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
716                 sin6.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
717                 sin6.sin6_flowinfo = sin6.sin6_scope_id = 0;
718                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
719                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
720                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
721                 if (in6_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)&sin6, &thread0)) {
722                         inp->in6p_laddr = laddr6;
723                         goto abort;
724                 }
725         } else {
726                 struct in_addr laddr;
727                 struct sockaddr_in sin;
728
729                 inp->inp_options = ip_srcroute(m);
730                 if (inp->inp_options == NULL) {
731                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
732                         sc->sc_ipopts = NULL;
733                 }
734                 inp->inp_route = sc->sc_route;
735                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
736
737                 sin.sin_family = AF_INET;
738                 sin.sin_len = sizeof sin;
739                 sin.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
740                 sin.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
741                 bzero(sin.sin_zero, sizeof sin.sin_zero);
742                 laddr = inp->inp_laddr;
743                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
744                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
745                 if (in_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)&sin, &thread0)) {
746                         inp->inp_laddr = laddr;
747                         goto abort;
748                 }
749         }
750
751         tp = intotcpcb(inp);
752         tp->t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
753         tp->iss = sc->sc_iss;
754         tp->irs = sc->sc_irs;
755         tcp_rcvseqinit(tp);
756         tcp_sendseqinit(tp);
757         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
758         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
759         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
760         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
761
762         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH | TF_NODELAY);
763         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
764                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
765         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
766                 tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE | TF_RCVD_SCALE;
767                 tp->requested_s_scale = sc->sc_requested_s_scale;
768                 tp->request_r_scale = sc->sc_request_r_scale;
769         }
770         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
771                 tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP | TF_RCVD_TSTMP;
772                 tp->ts_recent = sc->sc_tsrecent;
773                 tp->ts_recent_age = ticks;
774         }
775         if (sc->sc_flags & SCF_CC) {
776                 /*
777                  * Initialization of the tcpcb for transaction;
778                  *   set SND.WND = SEG.WND,
779                  *   initialize CCsend and CCrecv.
780                  */
781                 tp->t_flags |= TF_REQ_CC | TF_RCVD_CC;
782                 tp->cc_send = sc->sc_cc_send;
783                 tp->cc_recv = sc->sc_cc_recv;
784         }
785         if (sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED)
786                 tp->t_flags |= TF_SACK_PERMITTED;
787
788         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
789
790         /*
791          * If the SYN,ACK was retransmitted, reset cwnd to 1 segment.
792          */
793         if (sc->sc_rxtslot != 0)
794                 tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
795         tcp_create_timermsg(tp);
796         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_keep, tcp_keepinit, tcp_timer_keep);
797
798         tcpstat.tcps_accepts++;
799         return (so);
800
801 abort:
802         if (so != NULL)
803                 soaborta(so);
804         return (NULL);
805 }
806
807 /*
808  * This function gets called when we receive an ACK for a
809  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
810  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
811  * the cache and turn it into a full-blown connection in
812  * the SYN-RECEIVED state.
813  */
814 int
815 syncache_expand(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct socket **sop,
816                 struct mbuf *m)
817 {
818         struct syncache *sc;
819         struct syncache_head *sch;
820         struct socket *so;
821
822         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
823         if (sc == NULL) {
824                 /*
825                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
826                  * a returning syncookie.  To do this, first:
827                  *  A. See if this socket has had a syncache entry dropped in
828                  *     the past.  We don't want to accept a bogus syncookie
829                  *     if we've never received a SYN.
830                  *  B. check that the syncookie is valid.  If it is, then
831                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
832                  */
833                 if (!tcp_syncookies)
834                         return (0);
835                 sc = syncookie_lookup(inc, th, *sop);
836                 if (sc == NULL)
837                         return (0);
838                 sch = NULL;
839                 tcpstat.tcps_sc_recvcookie++;
840         }
841
842         /*
843          * If seg contains an ACK, but not for our SYN/ACK, send a RST.
844          */
845         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1)
846                 return (0);
847
848         so = syncache_socket(sc, *sop, m);
849         if (so == NULL) {
850 #if 0
851 resetandabort:
852                 /* XXXjlemon check this - is this correct? */
853                 tcp_respond(NULL, m, m, th,
854                     th->th_seq + tlen, (tcp_seq)0, TH_RST | TH_ACK);
855 #endif
856                 m_freem(m);                     /* XXX only needed for above */
857                 tcpstat.tcps_sc_aborted++;
858         } else {
859                 tcpstat.tcps_sc_completed++;
860         }
861         if (sch == NULL)
862                 syncache_free(sc);
863         else
864                 syncache_drop(sc, sch);
865         *sop = so;
866         return (1);
867 }
868
869 /*
870  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
871  * this to the syn cache, and send back a segment:
872  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
873  * to the source.
874  *
875  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
876  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
877  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
878  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
879  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
880  * the data, we avoid this DoS scenario.
881  */
882 int
883 syncache_add(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
884              struct socket **sop, struct mbuf *m)
885 {
886         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
887         struct tcpcb *tp;
888         struct socket *so;
889         struct syncache *sc = NULL;
890         struct syncache_head *sch;
891         struct mbuf *ipopts = NULL;
892         struct rmxp_tao *taop;
893         int win;
894
895         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
896         so = *sop;
897         tp = sototcpcb(so);
898
899         /*
900          * Remember the IP options, if any.
901          */
902 #ifdef INET6
903         if (!inc->inc_isipv6)
904 #endif
905                 ipopts = ip_srcroute(m);
906
907         /*
908          * See if we already have an entry for this connection.
909          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
910          *
911          * XXX
912          * The syncache should be re-initialized with the contents
913          * of the new SYN which may have different options.
914          */
915         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
916         if (sc != NULL) {
917                 tcpstat.tcps_sc_dupsyn++;
918                 if (ipopts) {
919                         /*
920                          * If we were remembering a previous source route,
921                          * forget it and use the new one we've been given.
922                          */
923                         if (sc->sc_ipopts)
924                                 m_free(sc->sc_ipopts);
925                         sc->sc_ipopts = ipopts;
926                 }
927                 /*
928                  * Update timestamp if present.
929                  */
930                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP)
931                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
932
933                 /* Just update the TOF_SACK_PERMITTED for now. */
934                 if (tcp_do_sack && (to->to_flags & TOF_SACK_PERMITTED))
935                         sc->sc_flags |= SCF_SACK_PERMITTED;
936                 else
937                         sc->sc_flags &= ~SCF_SACK_PERMITTED;
938
939                 /*
940                  * PCB may have changed, pick up new values.
941                  */
942                 sc->sc_tp = tp;
943                 sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
944                 if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
945                         TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[sc->sc_rxtslot],
946                             sc, sc_timerq);
947                         syncache_timeout(syncache_percpu, sc, sc->sc_rxtslot);
948                         tcpstat.tcps_sndacks++;
949                         tcpstat.tcps_sndtotal++;
950                 }
951                 *sop = NULL;
952                 return (1);
953         }
954
955         /*
956          * This allocation is guaranteed to succeed because we
957          * preallocate one more syncache entry than cache_limit.
958          */
959         sc = zalloc(tcp_syncache.zone);
960
961         /*
962          * Fill in the syncache values.
963          */
964         sc->sc_tp = tp;
965         sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
966         sc->sc_ipopts = ipopts;
967         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
968         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
969 #ifdef INET6
970         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
971         if (inc->inc_isipv6) {
972                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
973                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
974                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
975         } else
976 #endif
977         {
978                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
979                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
980                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
981         }
982         sc->sc_irs = th->th_seq;
983         sc->sc_flags = 0;
984         sc->sc_peer_mss = to->to_flags & TOF_MSS ? to->to_mss : 0;
985         if (tcp_syncookies)
986                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sc);
987         else
988                 sc->sc_iss = karc4random();
989
990         /* Initial receive window: clip ssb_space to [0 .. TCP_MAXWIN] */
991         win = ssb_space(&so->so_rcv);
992         win = imax(win, 0);
993         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
994         sc->sc_wnd = win;
995
996         if (tcp_do_rfc1323) {
997                 /*
998                  * A timestamp received in a SYN makes
999                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1000                  */
1001                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1002                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
1003                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1004                 }
1005                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1006                         int wscale = 0;
1007
1008                         /* Compute proper scaling value from buffer space */
1009                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1010                             (TCP_MAXWIN << wscale) < so->so_rcv.ssb_hiwat)
1011                                 wscale++;
1012                         sc->sc_request_r_scale = wscale;
1013                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_requested_s_scale;
1014                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1015                 }
1016         }
1017         if (tcp_do_rfc1644) {
1018                 /*
1019                  * A CC or CC.new option received in a SYN makes
1020                  * it ok to send CC in subsequent segments.
1021                  */
1022                 if (to->to_flags & (TOF_CC | TOF_CCNEW)) {
1023                         sc->sc_cc_recv = to->to_cc;
1024                         sc->sc_cc_send = CC_INC(tcp_ccgen);
1025                         sc->sc_flags |= SCF_CC;
1026                 }
1027         }
1028         if (tcp_do_sack && (to->to_flags & TOF_SACK_PERMITTED))
1029                 sc->sc_flags |= SCF_SACK_PERMITTED;
1030         if (tp->t_flags & TF_NOOPT)
1031                 sc->sc_flags = SCF_NOOPT;
1032
1033         /*
1034          * XXX
1035          * We have the option here of not doing TAO (even if the segment
1036          * qualifies) and instead fall back to a normal 3WHS via the syncache.
1037          * This allows us to apply synflood protection to TAO-qualifying SYNs
1038          * also. However, there should be a hueristic to determine when to
1039          * do this, and is not present at the moment.
1040          */
1041
1042         /*
1043          * Perform TAO test on incoming CC (SEG.CC) option, if any.
1044          * - compare SEG.CC against cached CC from the same host, if any.
1045          * - if SEG.CC > chached value, SYN must be new and is accepted
1046          *      immediately: save new CC in the cache, mark the socket
1047          *      connected, enter ESTABLISHED state, turn on flag to
1048          *      send a SYN in the next segment.
1049          *      A virtual advertised window is set in rcv_adv to
1050          *      initialize SWS prevention.  Then enter normal segment
1051          *      processing: drop SYN, process data and FIN.
1052          * - otherwise do a normal 3-way handshake.
1053          */
1054         taop = tcp_gettaocache(&sc->sc_inc);
1055         if (to->to_flags & TOF_CC) {
1056                 if ((tp->t_flags & TF_NOPUSH) &&
1057                     sc->sc_flags & SCF_CC &&
1058                     taop != NULL && taop->tao_cc != 0 &&
1059                     CC_GT(to->to_cc, taop->tao_cc)) {
1060                         sc->sc_rxtslot = 0;
1061                         so = syncache_socket(sc, *sop, m);
1062                         if (so != NULL) {
1063                                 taop->tao_cc = to->to_cc;
1064                                 *sop = so;
1065                         }
1066                         syncache_free(sc);
1067                         return (so != NULL);
1068                 }
1069         } else {
1070                 /*
1071                  * No CC option, but maybe CC.NEW: invalidate cached value.
1072                  */
1073                 if (taop != NULL)
1074                         taop->tao_cc = 0;
1075         }
1076         /*
1077          * TAO test failed or there was no CC option,
1078          *    do a standard 3-way handshake.
1079          */
1080         if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
1081                 syncache_insert(sc, sch);
1082                 tcpstat.tcps_sndacks++;
1083                 tcpstat.tcps_sndtotal++;
1084         } else {
1085                 syncache_free(sc);
1086                 tcpstat.tcps_sc_dropped++;
1087         }
1088         *sop = NULL;
1089         return (1);
1090 }
1091
1092 static int
1093 syncache_respond(struct syncache *sc, struct mbuf *m)
1094 {
1095         u_int8_t *optp;
1096         int optlen, error;
1097         u_int16_t tlen, hlen, mssopt;
1098         struct ip *ip = NULL;
1099         struct rtentry *rt;
1100         struct tcphdr *th;
1101         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1102 #ifdef INET6
1103         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
1104 #else
1105         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1106 #endif
1107
1108         if (isipv6) {
1109                 rt = tcp_rtlookup6(&sc->sc_inc);
1110                 if (rt != NULL)
1111                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1112                              (sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr));
1113                 else
1114                         mssopt = tcp_v6mssdflt;
1115                 hlen = sizeof(struct ip6_hdr);
1116         } else {
1117                 rt = tcp_rtlookup(&sc->sc_inc);
1118                 if (rt != NULL)
1119                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1120                              (sizeof(struct ip) + sizeof(struct tcphdr));
1121                 else
1122                         mssopt = tcp_mssdflt;
1123                 hlen = sizeof(struct ip);
1124         }
1125
1126         /* Compute the size of the TCP options. */
1127         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT) {
1128                 optlen = 0;
1129         } else {
1130                 optlen = TCPOLEN_MAXSEG +
1131                     ((sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) ? 4 : 0) +
1132                     ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) ? TCPOLEN_TSTAMP_APPA : 0) +
1133                     ((sc->sc_flags & SCF_CC) ? TCPOLEN_CC_APPA * 2 : 0) +
1134                     ((sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED) ?
1135                         TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED : 0);
1136         }
1137         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1138
1139         /*
1140          * XXX
1141          * assume that the entire packet will fit in a header mbuf
1142          */
1143         KASSERT(max_linkhdr + tlen <= MHLEN, ("syncache: mbuf too small"));
1144
1145         /*
1146          * XXX shouldn't this reuse the mbuf if possible ?
1147          * Create the IP+TCP header from scratch.
1148          */
1149         if (m)
1150                 m_freem(m);
1151
1152         m = m_gethdr(MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
1153         if (m == NULL)
1154                 return (ENOBUFS);
1155         m->m_data += max_linkhdr;
1156         m->m_len = tlen;
1157         m->m_pkthdr.len = tlen;
1158         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1159
1160         if (isipv6) {
1161                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1162                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1163                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1164                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1165                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1166                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1167                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1168                 /* ip6_flow = ??? */
1169
1170                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1171         } else {
1172                 ip = mtod(m, struct ip *);
1173                 ip->ip_v = IPVERSION;
1174                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1175                 ip->ip_len = tlen;
1176                 ip->ip_id = 0;
1177                 ip->ip_off = 0;
1178                 ip->ip_sum = 0;
1179                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1180                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1181                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1182                 ip->ip_ttl = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1183                 ip->ip_tos = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_tos;   /* XXX */
1184
1185                 /*
1186                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1187                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1188                  *
1189                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1190                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1191                  */
1192                 if (path_mtu_discovery
1193                     && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0)) {
1194                        ip->ip_off |= IP_DF;
1195                 }
1196
1197                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1198         }
1199         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1200         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1201
1202         th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1203         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1204         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1205         th->th_x2 = 0;
1206         th->th_flags = TH_SYN | TH_ACK;
1207         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1208         th->th_urp = 0;
1209
1210         /* Tack on the TCP options. */
1211         if (optlen == 0)
1212                 goto no_options;
1213         optp = (u_int8_t *)(th + 1);
1214         *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1215         *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1216         *optp++ = (mssopt >> 8) & 0xff;
1217         *optp++ = mssopt & 0xff;
1218
1219         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1220                 *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_NOP << 24 |
1221                     TCPOPT_WINDOW << 16 | TCPOLEN_WINDOW << 8 |
1222                     sc->sc_request_r_scale);
1223                 optp += 4;
1224         }
1225
1226         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1227                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1228
1229                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
1230                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
1231                 *lp++ = htonl(ticks);
1232                 *lp   = htonl(sc->sc_tsrecent);
1233                 optp += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
1234         }
1235
1236         /*
1237          * Send CC and CC.echo if we received CC from our peer.
1238          */
1239         if (sc->sc_flags & SCF_CC) {
1240                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1241
1242                 *lp++ = htonl(TCPOPT_CC_HDR(TCPOPT_CC));
1243                 *lp++ = htonl(sc->sc_cc_send);
1244                 *lp++ = htonl(TCPOPT_CC_HDR(TCPOPT_CCECHO));
1245                 *lp   = htonl(sc->sc_cc_recv);
1246                 optp += TCPOLEN_CC_APPA * 2;
1247         }
1248
1249         if (sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED) {
1250                 *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
1251                 optp += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
1252         }
1253
1254 no_options:
1255         if (isipv6) {
1256                 struct route_in6 *ro6 = &sc->sc_route6;
1257
1258                 th->th_sum = 0;
1259                 th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP, hlen, tlen - hlen);
1260                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(NULL,
1261                     ro6->ro_rt ? ro6->ro_rt->rt_ifp : NULL);
1262                 error = ip6_output(m, NULL, ro6, 0, NULL, NULL,
1263                                 sc->sc_tp->t_inpcb);
1264         } else {
1265                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1266                                        htons(tlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1267                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1268                 m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1269                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, &sc->sc_route,
1270                                   IP_DEBUGROUTE, NULL, sc->sc_tp->t_inpcb);
1271         }
1272         return (error);
1273 }
1274
1275 /*
1276  * cookie layers:
1277  *
1278  *      |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|
1279  *      | peer iss                                                      |
1280  *      | MD5(laddr,faddr,secret,lport,fport)             |. . . . . . .|
1281  *      |                     0                       |(A)|             |
1282  * (A): peer mss index
1283  */
1284
1285 /*
1286  * The values below are chosen to minimize the size of the tcp_secret
1287  * table, as well as providing roughly a 16 second lifetime for the cookie.
1288  */
1289
1290 #define SYNCOOKIE_WNDBITS       5       /* exposed bits for window indexing */
1291 #define SYNCOOKIE_TIMESHIFT     1       /* scale ticks to window time units */
1292
1293 #define SYNCOOKIE_WNDMASK       ((1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) - 1)
1294 #define SYNCOOKIE_NSECRETS      (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS)
1295 #define SYNCOOKIE_TIMEOUT \
1296     (hz * (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) / (1 << SYNCOOKIE_TIMESHIFT))
1297 #define SYNCOOKIE_DATAMASK      ((3 << SYNCOOKIE_WNDBITS) | SYNCOOKIE_WNDMASK)
1298
1299 static struct {
1300         u_int32_t       ts_secbits[4];
1301         u_int           ts_expire;
1302 } tcp_secret[SYNCOOKIE_NSECRETS];
1303
1304 static int tcp_msstab[] = { 0, 536, 1460, 8960 };
1305
1306 static MD5_CTX syn_ctx;
1307
1308 #define MD5Add(v)       MD5Update(&syn_ctx, (u_char *)&v, sizeof(v))
1309
1310 struct md5_add {
1311         u_int32_t laddr, faddr;
1312         u_int32_t secbits[4];
1313         u_int16_t lport, fport;
1314 };
1315
1316 #ifdef CTASSERT
1317 CTASSERT(sizeof(struct md5_add) == 28);
1318 #endif
1319
1320 /*
1321  * Consider the problem of a recreated (and retransmitted) cookie.  If the
1322  * original SYN was accepted, the connection is established.  The second
1323  * SYN is inflight, and if it arrives with an ISN that falls within the
1324  * receive window, the connection is killed.
1325  *
1326  * However, since cookies have other problems, this may not be worth
1327  * worrying about.
1328  */
1329
1330 static u_int32_t
1331 syncookie_generate(struct syncache *sc)
1332 {
1333         u_int32_t md5_buffer[4];
1334         u_int32_t data;
1335         int idx, i;
1336         struct md5_add add;
1337 #ifdef INET6
1338         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
1339 #else
1340         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1341 #endif
1342
1343         idx = ((ticks << SYNCOOKIE_TIMESHIFT) / hz) & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1344         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks) {
1345                 for (i = 0; i < 4; i++)
1346                         tcp_secret[idx].ts_secbits[i] = karc4random();
1347                 tcp_secret[idx].ts_expire = ticks + SYNCOOKIE_TIMEOUT;
1348         }
1349         for (data = sizeof(tcp_msstab) / sizeof(int) - 1; data > 0; data--)
1350                 if (tcp_msstab[data] <= sc->sc_peer_mss)
1351                         break;
1352         data = (data << SYNCOOKIE_WNDBITS) | idx;
1353         data ^= sc->sc_irs;                             /* peer's iss */
1354         MD5Init(&syn_ctx);
1355         if (isipv6) {
1356                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_laddr);
1357                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_faddr);
1358                 add.laddr = 0;
1359                 add.faddr = 0;
1360         } else {
1361                 add.laddr = sc->sc_inc.inc_laddr.s_addr;
1362                 add.faddr = sc->sc_inc.inc_faddr.s_addr;
1363         }
1364         add.lport = sc->sc_inc.inc_lport;
1365         add.fport = sc->sc_inc.inc_fport;
1366         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1367         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1368         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1369         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1370         MD5Add(add);
1371         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1372         data ^= (md5_buffer[0] & ~SYNCOOKIE_WNDMASK);
1373         return (data);
1374 }
1375
1376 static struct syncache *
1377 syncookie_lookup(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct socket *so)
1378 {
1379         u_int32_t md5_buffer[4];
1380         struct syncache *sc;
1381         u_int32_t data;
1382         int wnd, idx;
1383         struct md5_add add;
1384
1385         data = (th->th_ack - 1) ^ (th->th_seq - 1);     /* remove ISS */
1386         idx = data & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1387         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks ||
1388             sototcpcb(so)->ts_recent + SYNCOOKIE_TIMEOUT < ticks)
1389                 return (NULL);
1390         MD5Init(&syn_ctx);
1391 #ifdef INET6
1392         if (inc->inc_isipv6) {
1393                 MD5Add(inc->inc6_laddr);
1394                 MD5Add(inc->inc6_faddr);
1395                 add.laddr = 0;
1396                 add.faddr = 0;
1397         } else
1398 #endif
1399         {
1400                 add.laddr = inc->inc_laddr.s_addr;
1401                 add.faddr = inc->inc_faddr.s_addr;
1402         }
1403         add.lport = inc->inc_lport;
1404         add.fport = inc->inc_fport;
1405         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1406         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1407         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1408         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1409         MD5Add(add);
1410         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1411         data ^= md5_buffer[0];
1412         if (data & ~SYNCOOKIE_DATAMASK)
1413                 return (NULL);
1414         data = data >> SYNCOOKIE_WNDBITS;
1415
1416         /*
1417          * This allocation is guaranteed to succeed because we
1418          * preallocate one more syncache entry than cache_limit.
1419          */
1420         sc = zalloc(tcp_syncache.zone);
1421
1422         /*
1423          * Fill in the syncache values.
1424          * XXX duplicate code from syncache_add
1425          */
1426         sc->sc_ipopts = NULL;
1427         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1428         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1429 #ifdef INET6
1430         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1431         if (inc->inc_isipv6) {
1432                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1433                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1434                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
1435         } else
1436 #endif
1437         {
1438                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1439                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1440                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
1441         }
1442         sc->sc_irs = th->th_seq - 1;
1443         sc->sc_iss = th->th_ack - 1;
1444         wnd = ssb_space(&so->so_rcv);
1445         wnd = imax(wnd, 0);
1446         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
1447         sc->sc_wnd = wnd;
1448         sc->sc_flags = 0;
1449         sc->sc_rxtslot = 0;
1450         sc->sc_peer_mss = tcp_msstab[data];
1451         return (sc);
1452 }