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[dragonfly.git] / sbin / hammer2 / network.h
1 /*
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3  *
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5  * by Matthew Dillon <dillon@dragonflybsd.org>
6  * by Venkatesh Srinivas <vsrinivas@dragonflybsd.org>
7  *
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9  * modification, are permitted provided that the following conditions
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11  *
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31  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
32  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
33  * SUCH DAMAGE.
34  */
35
36 #include <openssl/rsa.h>        /* public/private key functions */
37 #include <openssl/pem.h>        /* public/private key file load */
38 #include <openssl/err.h>
39 #include <openssl/evp.h>        /* aes_256_cbc functions */
40
41 /***************************************************************************
42  *                              CRYPTO HANDSHAKE                           *
43  ***************************************************************************
44  *
45  * The initial public-key exchange is implementing by transmitting a
46  * 512-byte buffer to the other side in a symmetrical fashion.  This
47  * buffer contains the following:
48  *
49  * (1) A random session key.  512 bits is specified.  We use aes_256_cbc()
50  *     and initialize the key with the first 256 bits and the iv[] with
51  *     the second.  Note that the transmitted and received session
52  *     keys are XOR'd together to create the session key used for
53  *     communications (so even if the verifier is compromised the session
54  *     will still be gobbly gook if the public key has not been completely
55  *     broken).
56  *
57  * (2) A verifier to determine that the decode was successful.  It encodes
58  *     an XOR of each group of 4 bytes from the session key.
59  *
60  * (3) Additional configuration and additional random data.
61  *
62  *     - The hammer2 message header magic for endian detect
63  *
64  *     - The hammer2 protocol version.  The two sides agree on the
65  *       smaller of the two.
66  *
67  *     - All unused fields (junk*) are filled with random data.
68  *
69  * This structure must be exactly 512 bytes and expects to use 256-byte
70  * RSA keys.
71  */
72 struct hammer2_handshake {
73         char pad1[8];           /* 000 */
74         uint16_t magic;         /* 008 HAMMER2_MSGHDR_MAGIC for endian detect */
75         uint16_t version;       /* 00A hammer2 protocol version */
76         uint32_t flags;         /* 00C protocol extension flags */
77         uint8_t sess[64];       /* 010 512-bit session key */
78         uint8_t verf[16];       /* 050 verifier = ~sess */
79         char quickmsg[32];      /* 060 reason for connecting */
80         char junk080[128];      /* 080-0FF */
81         char pad2[8];           /* 100-107 */
82         char junk100[256-8];    /* 108-1FF */
83 };
84
85 typedef struct hammer2_handshake hammer2_handshake_t;
86
87 #define HAMMER2_AES_KEY_SIZE    32
88 #define HAMMER2_AES_KEY_MASK    (HAMMER2_AES_KEY_SIZE - 1)
89 #define HAMMER2_AES_TYPE        aes_256_cbc
90 #define HAMMER2_AES_TYPE_EVP    EVP_aes_256_cbc()
91 #define HAMMER2_AES_TYPE_STR    #HAMMER2_AES_TYPE
92
93 /***************************************************************************
94  *                              LOW LEVEL MESSAGING                        *
95  ***************************************************************************
96  *
97  * hammer2_msg - A standalone copy of a message, typically referenced by
98  *               or embedded in other structures, or used with I/O queues.
99  *
100  * These structures are strictly temporary, so they do not have to be
101  * particularly optimized for size.  All possible message headers are
102  * directly embedded (any), and the message may contain a reference
103  * to allocated auxillary data.  The structure is recycled quite often
104  * by a connection.
105  *
106  * This structure is typically not used for storing persistent message
107  * state (see hammer2_persist for that).
108  */
109 struct hammer2_iocom;
110 struct hammer2_persist;
111 struct hammer2_state;
112 struct hammer2_address;
113 struct hammer2_msg;
114
115 TAILQ_HEAD(hammer2_state_queue, hammer2_state);
116 TAILQ_HEAD(hammer2_msg_queue, hammer2_msg);
117 TAILQ_HEAD(hammer2_address_queue, hammer2_address);
118 RB_HEAD(hammer2_state_tree, hammer2_state);
119
120 struct h2span_link;
121 struct h2span_connect;
122
123 struct hammer2_state {
124         RB_ENTRY(hammer2_state) rbnode;         /* indexed by msgid */
125         TAILQ_ENTRY(hammer2_state) source_entry;/* if routed */
126         TAILQ_ENTRY(hammer2_state) target_entry;/* if routed */
127         struct hammer2_iocom *iocom;
128         struct hammer2_address_t *source_addr;  /* if routed */
129         struct hammer2_address_t *target_addr;  /* if routed */
130         uint32_t        txcmd;                  /* mostly for CMDF flags */
131         uint32_t        rxcmd;                  /* mostly for CMDF flags */
132         uint64_t        spanid;                 /* routing id */
133         uint64_t        msgid;                  /* {spanid,msgid} uniq */
134         int             flags;
135         int             error;
136         struct hammer2_msg *msg;
137         void (*func)(struct hammer2_state *, struct hammer2_msg *);
138         union {
139                 void *any;
140                 struct h2span_link *link;
141                 struct h2span_connect *conn;
142                 struct h2span_relay *relay;
143         } any;
144 };
145
146 struct hammer2_address {
147         TAILQ_ENTRY(hammer2_address) entry;     /* on-iocom */
148         struct hammer2_iocom *iocom;            /* related iocom */
149         struct hammer2_state_queue sourceq;     /* states on source queue */
150         struct hammer2_state_queue targetq;     /* states on target queue */
151         uint16_t        id;
152 };
153
154 #define HAMMER2_STATE_INSERTED  0x0001
155 #define HAMMER2_STATE_DYNAMIC   0x0002
156 #define HAMMER2_STATE_NODEID    0x0004          /* manages a node id */
157
158 struct hammer2_msg {
159         TAILQ_ENTRY(hammer2_msg) qentry;
160         struct hammer2_state *state;
161         size_t          hdr_size;
162         size_t          aux_size;
163         char            *aux_data;
164         hammer2_msg_any_t any;
165 };
166
167 typedef struct hammer2_state hammer2_state_t;
168 typedef struct hammer2_address hammer2_address_t;
169 typedef struct hammer2_msg hammer2_msg_t;
170 typedef struct hammer2_msg_queue hammer2_msg_queue_t;
171
172 int hammer2_state_cmp(hammer2_state_t *state1, hammer2_state_t *state2);
173 RB_PROTOTYPE(hammer2_state_tree, hammer2_state, rbnode, hammer2_state_cmp);
174
175 /*
176  * hammer2_ioq - An embedded component of hammer2_connect, holds state
177  * for the buffering and parsing of incoming and outgoing messages.
178  */
179 struct hammer2_ioq {
180         enum { HAMMER2_MSGQ_STATE_HEADER1,
181                HAMMER2_MSGQ_STATE_HEADER2,
182                HAMMER2_MSGQ_STATE_AUXDATA1,
183                HAMMER2_MSGQ_STATE_AUXDATA2,
184                HAMMER2_MSGQ_STATE_ERROR } state;
185         int             fifo_beg;               /* buffered data */
186         int             fifo_cdx;               /* encrypt/decrypt index */
187         int             fifo_end;
188         size_t          hbytes;                 /* header size */
189         size_t          abytes;                 /* aux_data size */
190         size_t          already;                /* aux_data already decrypted */
191         int             error;
192         int             seq;                    /* salt sequencer */
193         int             msgcount;
194         EVP_CIPHER_CTX  ctx;
195         char            iv[HAMMER2_AES_KEY_SIZE]; /* encrypt or decrypt iv[] */
196         hammer2_msg_t   *msg;
197         hammer2_msg_queue_t msgq;
198         char            buf[HAMMER2_MSGBUF_SIZE]; /* staging buffer */
199 };
200
201 typedef struct hammer2_ioq hammer2_ioq_t;
202
203 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_SYNC          1       /* bad magic / out of sync */
204 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_EOF           2       /* unexpected EOF */
205 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_SOCK          3       /* read() error on socket */
206 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_FIELD         4       /* invalid field */
207 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_HCRC          5       /* core header crc bad */
208 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_XCRC          6       /* ext header crc bad */
209 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_ACRC          7       /* aux data crc bad */
210 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_STATE         8       /* bad state */
211 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_NOPEER        9       /* bad socket peer */
212 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_NORKEY        10      /* no remote keyfile found */
213 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_NOLKEY        11      /* no local keyfile found */
214 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_KEYXCHGFAIL   12      /* key exchange failed */
215 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_KEYFMT        13      /* key file format problem */
216 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_BADURANDOM    14      /* /dev/urandom is bad */
217 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_MSGSEQ        15      /* message sequence error */
218 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_EALREADY      16      /* ignore this message */
219 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_TRANS         17      /* state transaction issue */
220
221 #define HAMMER2_IOQ_MAXIOVEC    16
222
223 /*
224  * hammer2_iocom - governs a messaging stream connection
225  */
226 struct hammer2_iocom {
227         hammer2_ioq_t   ioq_rx;
228         hammer2_ioq_t   ioq_tx;
229         hammer2_msg_queue_t freeq;              /* free msgs hdr only */
230         hammer2_msg_queue_t freeq_aux;          /* free msgs w/aux_data */
231         struct hammer2_address_queue  addrq;    /* source/target addrs */
232         void    (*state_callback)(struct hammer2_iocom *);
233         void    (*rcvmsg_callback)(struct hammer2_iocom *,
234                                    struct hammer2_msg *);
235         void    (*altmsg_callback)(struct hammer2_iocom *);
236         int     sock_fd;                        /* comm socket or pipe */
237         int     alt_fd;                         /* thread signal, tty, etc */
238         int     wakeupfds[2];                   /* pipe wakes up iocom thread */
239         int     flags;
240         int     rxmisc;
241         int     txmisc;
242         char    sess[HAMMER2_AES_KEY_SIZE];     /* aes_256_cbc key */
243         struct hammer2_state_tree staterd_tree; /* active messages */
244         struct hammer2_state_tree statewr_tree; /* active messages */
245         hammer2_msg_queue_t txmsgq;             /* tx msgq from remote */
246         pthread_mutex_t mtx;                    /* mutex for state*tree/rmsgq */
247 };
248
249 typedef struct hammer2_iocom hammer2_iocom_t;
250
251 #define HAMMER2_IOCOMF_EOF      0x00000001      /* EOF or ERROR on desc */
252 #define HAMMER2_IOCOMF_RREQ     0x00000002      /* request read-data event */
253 #define HAMMER2_IOCOMF_WREQ     0x00000004      /* request write-avail event */
254 #define HAMMER2_IOCOMF_RWORK    0x00000008      /* immediate work pending */
255 #define HAMMER2_IOCOMF_WWORK    0x00000010      /* immediate work pending */
256 #define HAMMER2_IOCOMF_PWORK    0x00000020      /* immediate work pending */
257 #define HAMMER2_IOCOMF_ARWORK   0x00000040      /* immediate work pending */
258 #define HAMMER2_IOCOMF_AWWORK   0x00000080      /* immediate work pending */
259 #define HAMMER2_IOCOMF_SWORK    0x00000100      /* immediate work pending */
260 #define HAMMER2_IOCOMF_CRYPTED  0x00000200      /* encrypt enabled */