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_inet.h"
  76 #include "opt_inet6.h"
  77 #include "opt_ipsec.h"
  78
  79 #include <sys/param.h>
  80 #include <sys/systm.h>
  81 #include <sys/kernel.h>
  82 #include <sys/sysctl.h>
  83 #include <sys/malloc.h>
  84 #include <sys/mbuf.h>
  85 #include <sys/md5.h>
  86 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
  87 #include <sys/random.h>
  88 #include <sys/socket.h>
  89 #include <sys/socketvar.h>
  90 #include <sys/in_cksum.h>
  91
  92 #include <sys/msgport2.h>
  93 #include <net/netmsg2.h>
  94
  95 #include <net/if.h>
  96 #include <net/route.h>
  97
  98 #include <netinet/in.h>
  99 #include <netinet/in_systm.h>
 100 #include <netinet/ip.h>
 101 #include <netinet/in_var.h>
 102 #include <netinet/in_pcb.h>
 103 #include <netinet/ip_var.h>
 104 #include <netinet/ip6.h>
 105 #ifdef INET6
 106 #include <netinet/icmp6.h>
 107 #include <netinet6/nd6.h>
 108 #endif
 109 #include <netinet6/ip6_var.h>
 110 #include <netinet6/in6_pcb.h>
 111 #include <netinet/tcp.h>
 112 #include <netinet/tcp_fsm.h>
 113 #include <netinet/tcp_seq.h>
 114 #include <netinet/tcp_timer.h>
 115 #include <netinet/tcp_timer2.h>
 116 #include <netinet/tcp_var.h>
 117 #include <netinet6/tcp6_var.h>
 118
 119 #ifdef IPSEC
 120 #include <netinet6/ipsec.h>
 121 #ifdef INET6
 122 #include <netinet6/ipsec6.h>
 123 #endif
 124 #include <netproto/key/key.h>
 125 #endif /*IPSEC*/
 126
 127 #ifdef FAST_IPSEC
 128 #include <netproto/ipsec/ipsec.h>
 129 #ifdef INET6
 130 #include <netproto/ipsec/ipsec6.h>
 131 #endif
 132 #include <netproto/ipsec/key.h>
 133 #define IPSEC
 134 #endif /*FAST_IPSEC*/
 135
 136 static int tcp_syncookies = 1;
 137 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies, CTLFLAG_RW,
 138     &tcp_syncookies, 0,
 139     "Use TCP SYN cookies if the syncache overflows");
 140
 141 static void      syncache_drop(struct syncache *, struct syncache_head *);
 142 static void      syncache_free(struct syncache *);
 143 static void      syncache_insert(struct syncache *, struct syncache_head *);
 144 struct syncache *syncache_lookup(struct in_conninfo *, struct syncache_head **);
 145 static int       syncache_respond(struct syncache *, struct mbuf *);
 146 static struct    socket *syncache_socket(struct syncache *, struct socket *,
 147                     struct mbuf *);
 148 static void      syncache_timer(void *);
 149 static u_int32_t syncookie_generate(struct syncache *);
 150 static struct syncache *syncookie_lookup(struct in_conninfo *,
 151                     struct tcphdr *, struct socket *);
 152
 153 /*
 154  * Transmit the SYN,ACK fewer times than TCP_MAXRXTSHIFT specifies.
 155  * 3 retransmits corresponds to a timeout of (1 + 2 + 4 + 8 == 15) seconds,
 156  * the odds are that the user has given up attempting to connect by then.
 157  */
 158 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              3
 159
 160 /* Arbitrary values */
 161 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
 162 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
 163
 164 struct netmsg_sc_timer {
 165         struct netmsg_base base;
 166         struct msgrec *nm_mrec;         /* back pointer to containing msgrec */
 167 };
 168
 169 struct msgrec {
 170         struct netmsg_sc_timer msg;
 171         lwkt_port_t port;               /* constant after init */
 172         int slot;                       /* constant after init */
 173 };
 174
 175 static void syncache_timer_handler(netmsg_t);
 176
 177 struct tcp_syncache {
 178         u_int   hashsize;
 179         u_int   hashmask;
 180         u_int   bucket_limit;
 181         u_int   cache_limit;
 182         u_int   rexmt_limit;
 183         u_int   hash_secret;
 184 };
 185 static struct tcp_syncache tcp_syncache;
 186
 187 TAILQ_HEAD(syncache_list, syncache);
 188
 189 struct tcp_syncache_percpu {
 190         struct syncache_head    *hashbase;
 191         u_int                   cache_count;
 192         struct syncache_list    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         kfree(sc, M_SYNCACHE);
 283 }
 284
 285 void
 286 syncache_init(void)
 287 {
 288         int i, cpu;
 289
 290         tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
 291         tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
 292         tcp_syncache.cache_limit =
 293             tcp_syncache.hashsize * tcp_syncache.bucket_limit;
 294         tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
 295         tcp_syncache.hash_secret = karc4random();
 296
 297         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
 298             &tcp_syncache.hashsize);
 299         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
 300             &tcp_syncache.cache_limit);
 301         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
 302             &tcp_syncache.bucket_limit);
 303         if (!powerof2(tcp_syncache.hashsize)) {
 304                 kprintf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
 305                 tcp_syncache.hashsize = 512;    /* safe default */
 306         }
 307         tcp_syncache.hashmask = tcp_syncache.hashsize - 1;
 308
 309         lwkt_initport_replyonly_null(&syncache_null_rport);
 310
 311         for (cpu = 0; cpu < ncpus2; cpu++) {
 312                 struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 313
 314                 syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[cpu];
 315                 /* Allocate the hash table. */
 316                 MALLOC(syncache_percpu->hashbase, struct syncache_head *,
 317                     tcp_syncache.hashsize * sizeof(struct syncache_head),
 318                     M_SYNCACHE, M_WAITOK);
 319
 320                 /* Initialize the hash buckets. */
 321                 for (i = 0; i < tcp_syncache.hashsize; i++) {
 322                         struct syncache_head *bucket;
 323
 324                         bucket = &syncache_percpu->hashbase[i];
 325                         TAILQ_INIT(&bucket->sch_bucket);
 326                         bucket->sch_length = 0;
 327                 }
 328
 329                 for (i = 0; i <= SYNCACHE_MAXREXMTS; i++) {
 330                         /* Initialize the timer queues. */
 331                         TAILQ_INIT(&syncache_percpu->timerq[i]);
 332                         callout_init(&syncache_percpu->tt_timerq[i]);
 333
 334                         syncache_percpu->mrec[i].slot = i;
 335                         syncache_percpu->mrec[i].port = cpu_portfn(cpu);
 336                         syncache_percpu->mrec[i].msg.nm_mrec =
 337                                     &syncache_percpu->mrec[i];
 338                         netmsg_init(&syncache_percpu->mrec[i].msg.base,
 339                                     NULL, &syncache_null_rport,
 340                                     0, syncache_timer_handler);
 341                 }
 342         }
 343 }
 344
 345 static void
 346 syncache_insert(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
 347 {
 348         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 349         struct syncache *sc2;
 350         int i;
 351
 352         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 353
 354         /*
 355          * Make sure that we don't overflow the per-bucket
 356          * limit or the total cache size limit.
 357          */
 358         if (sch->sch_length >= tcp_syncache.bucket_limit) {
 359                 /*
 360                  * The bucket is full, toss the oldest element.
 361                  */
 362                 sc2 = TAILQ_FIRST(&sch->sch_bucket);
 363                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
 364                 syncache_drop(sc2, sch);
 365                 tcpstat.tcps_sc_bucketoverflow++;
 366         } else if (syncache_percpu->cache_count >= tcp_syncache.cache_limit) {
 367                 /*
 368                  * The cache is full.  Toss the oldest entry in the
 369                  * entire cache.  This is the front entry in the
 370                  * first non-empty timer queue with the largest
 371                  * timeout value.
 372                  */
 373                 for (i = SYNCACHE_MAXREXMTS; i >= 0; i--) {
 374                         sc2 = TAILQ_FIRST(&syncache_percpu->timerq[i]);
 375                         while (sc2 && (sc2->sc_flags & SCF_MARKER))
 376                                 sc2 = TAILQ_NEXT(sc2, sc_timerq);
 377                         if (sc2 != NULL)
 378                                 break;
 379                 }
 380                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
 381                 syncache_drop(sc2, NULL);
 382                 tcpstat.tcps_sc_cacheoverflow++;
 383         }
 384
 385         /* Initialize the entry's timer. */
 386         syncache_timeout(syncache_percpu, sc, 0);
 387
 388         /* Put it into the bucket. */
 389         TAILQ_INSERT_TAIL(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
 390         sch->sch_length++;
 391         syncache_percpu->cache_count++;
 392         tcpstat.tcps_sc_added++;
 393 }
 394
 395 void
 396 syncache_destroy(struct tcpcb *tp)
 397 {
 398         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 399         struct syncache_head *bucket;
 400         struct syncache *sc;
 401         int i;
 402
 403         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 404         sc = NULL;
 405
 406         for (i = 0; i < tcp_syncache.hashsize; i++) {
 407                 bucket = &syncache_percpu->hashbase[i];
 408                 TAILQ_FOREACH(sc, &bucket->sch_bucket, sc_hash) {
 409                         if (sc->sc_tp == tp)
 410                                 sc->sc_tp = NULL;
 411                 }
 412         }
 413 }
 414
 415 static void
 416 syncache_drop(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
 417 {
 418         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 419 #ifdef INET6
 420         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 421 #else
 422         const boolean_t isipv6 = FALSE;
 423 #endif
 424
 425         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 426
 427         if (sch == NULL) {
 428                 if (isipv6) {
 429                         sch = &syncache_percpu->hashbase[
 430                             SYNCACHE_HASH6(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
 431                 } else {
 432                         sch = &syncache_percpu->hashbase[
 433                             SYNCACHE_HASH(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
 434                 }
 435         }
 436
 437         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
 438         sch->sch_length--;
 439         syncache_percpu->cache_count--;
 440
 441         /*
 442          * Cleanup
 443          */
 444         if (sc->sc_tp)
 445                 sc->sc_tp = NULL;
 446
 447         /*
 448          * Remove the entry from the syncache timer/timeout queue.  Note
 449          * that we do not try to stop any running timer since we do not know
 450          * whether the timer's message is in-transit or not.  Since timeouts
 451          * are fairly long, taking an unneeded callout does not detrimentally
 452          * effect performance.
 453          */
 454         TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[sc->sc_rxtslot], sc, sc_timerq);
 455
 456         syncache_free(sc);
 457 }
 458
 459 /*
 460  * Place a timeout message on the TCP thread's message queue.
 461  * This routine runs in soft interrupt context.
 462  *
 463  * An invariant is for this routine to be called, the callout must
 464  * have been active.  Note that the callout is not deactivated until
 465  * after the message has been processed in syncache_timer_handler() below.
 466  */
 467 static void
 468 syncache_timer(void *p)
 469 {
 470         struct netmsg_sc_timer *msg = p;
 471
 472         lwkt_sendmsg(msg->nm_mrec->port, &msg->base.lmsg);
 473 }
 474
 475 /*
 476  * Service a timer message queued by timer expiration.
 477  * This routine runs in the TCP protocol thread.
 478  *
 479  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
 480  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
 481  *
 482  * When we finish processing timed-out entries, we restart the timer if there
 483  * are any entries still on the queue and deactivate it otherwise.  Only after
 484  * a timer has been deactivated here can it be restarted by syncache_timeout().
 485  */
 486 static void
 487 syncache_timer_handler(netmsg_t msg)
 488 {
 489         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 490         struct syncache *sc;
 491         struct syncache marker;
 492         struct syncache_list *list;
 493         struct inpcb *inp;
 494         int slot;
 495
 496         slot = ((struct netmsg_sc_timer *)msg)->nm_mrec->slot;
 497         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 498
 499         list = &syncache_percpu->timerq[slot];
 500
 501         /*
 502          * Use a marker to keep our place in the scan.  syncache_drop()
 503          * can block and cause any next pointer we cache to become stale.
 504          */
 505         marker.sc_flags = SCF_MARKER;
 506         TAILQ_INSERT_HEAD(list, &marker, sc_timerq);
 507
 508         while ((sc = TAILQ_NEXT(&marker, sc_timerq)) != NULL) {
 509                 /*
 510                  * Move the marker.
 511                  */
 512                 TAILQ_REMOVE(list, &marker, sc_timerq);
 513                 TAILQ_INSERT_AFTER(list, sc, &marker, sc_timerq);
 514
 515                 if (sc->sc_flags & SCF_MARKER)
 516                         continue;
 517
 518                 if (ticks < sc->sc_rxttime)
 519                         break;  /* finished because timerq sorted by time */
 520                 if (sc->sc_tp == NULL) {
 521                         syncache_drop(sc, NULL);
 522                         tcpstat.tcps_sc_stale++;
 523                         continue;
 524                 }
 525                 inp = sc->sc_tp->t_inpcb;
 526                 if (slot == SYNCACHE_MAXREXMTS ||
 527                     slot >= tcp_syncache.rexmt_limit ||
 528                     inp == NULL ||
 529                     inp->inp_gencnt != sc->sc_inp_gencnt) {
 530                         syncache_drop(sc, NULL);
 531                         tcpstat.tcps_sc_stale++;
 532                         continue;
 533                 }
 534                 /*
 535                  * syncache_respond() may call back into the syncache to
 536                  * to modify another entry, so do not obtain the next
 537                  * entry on the timer chain until it has completed.
 538                  */
 539                 syncache_respond(sc, NULL);
 540                 tcpstat.tcps_sc_retransmitted++;
 541                 TAILQ_REMOVE(list, sc, sc_timerq);
 542                 syncache_timeout(syncache_percpu, sc, slot + 1);
 543         }
 544         TAILQ_REMOVE(list, &marker, sc_timerq);
 545
 546         if (sc != NULL) {
 547                 callout_reset(&syncache_percpu->tt_timerq[slot],
 548                               sc->sc_rxttime - ticks, syncache_timer,
 549                               &syncache_percpu->mrec[slot]);
 550         } else {
 551                 callout_deactivate(&syncache_percpu->tt_timerq[slot]);
 552         }
 553         lwkt_replymsg(&msg->base.lmsg, 0);
 554 }
 555
 556 /*
 557  * Find an entry in the syncache.
 558  */
 559 struct syncache *
 560 syncache_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head **schp)
 561 {
 562         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 563         struct syncache *sc;
 564         struct syncache_head *sch;
 565
 566         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 567 #ifdef INET6
 568         if (inc->inc_isipv6) {
 569                 sch = &syncache_percpu->hashbase[
 570                     SYNCACHE_HASH6(inc, tcp_syncache.hashmask)];
 571                 *schp = sch;
 572                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash)
 573                         if (ENDPTS6_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
 574                                 return (sc);
 575         } else
 576 #endif
 577         {
 578                 sch = &syncache_percpu->hashbase[
 579                     SYNCACHE_HASH(inc, tcp_syncache.hashmask)];
 580                 *schp = sch;
 581                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
 582 #ifdef INET6
 583                         if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
 584                                 continue;
 585 #endif
 586                         if (ENDPTS_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
 587                                 return (sc);
 588                 }
 589         }
 590         return (NULL);
 591 }
 592
 593 /*
 594  * This function is called when we get a RST for a
 595  * non-existent connection, so that we can see if the
 596  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
 597  */
 598 void
 599 syncache_chkrst(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th)
 600 {
 601         struct syncache *sc;
 602         struct syncache_head *sch;
 603
 604         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 605         if (sc == NULL) {
 606                 return;
 607         }
 608         /*
 609          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
 610          * if this is a valid reset segment.
 611          * RFC 793 page 37:
 612          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
 613          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
 614          *   valid if its sequence number is in the window.
 615          *
 616          *   The sequence number in the reset segment is normally an
 617          *   echo of our outgoing acknowlegement numbers, but some hosts
 618          *   send a reset with the sequence number at the rightmost edge
 619          *   of our receive window, and we have to handle this case.
 620          */
 621         if (SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) &&
 622             SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
 623                 syncache_drop(sc, sch);
 624                 tcpstat.tcps_sc_reset++;
 625         }
 626 }
 627
 628 void
 629 syncache_badack(struct in_conninfo *inc)
 630 {
 631         struct syncache *sc;
 632         struct syncache_head *sch;
 633
 634         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 635         if (sc != NULL) {
 636                 syncache_drop(sc, sch);
 637                 tcpstat.tcps_sc_badack++;
 638         }
 639 }
 640
 641 void
 642 syncache_unreach(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th)
 643 {
 644         struct syncache *sc;
 645         struct syncache_head *sch;
 646
 647         /* we are called at splnet() here */
 648         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 649         if (sc == NULL)
 650                 return;
 651
 652         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
 653         if (ntohl(th->th_seq) != sc->sc_iss)
 654                 return;
 655
 656         /*
 657          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
 658          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
 659          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
 660          * spurious network outage.
 661          *
 662          * See tcp_notify().
 663          */
 664         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxtslot < 3) {
 665                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
 666                 return;
 667         }
 668         syncache_drop(sc, sch);
 669         tcpstat.tcps_sc_unreach++;
 670 }
 671
 672 /*
 673  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
 674  *
 675  * This is called from the context of the SYN+ACK
 676  */
 677 static struct socket *
 678 syncache_socket(struct syncache *sc, struct socket *lso, struct mbuf *m)
 679 {
 680         struct inpcb *inp = NULL, *linp;
 681         struct socket *so;
 682         struct tcpcb *tp;
 683         lwkt_port_t port;
 684 #ifdef INET6
 685         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 686 #else
 687         const boolean_t isipv6 = FALSE;
 688 #endif
 689
 690         /*
 691          * Ok, create the full blown connection, and set things up
 692          * as they would have been set up if we had created the
 693          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
 694          * the connection, abort it.
 695          *
 696          * Set the protocol processing port for the socket to the current
 697          * port (that the connection came in on).
 698          */
 699         so = sonewconn(lso, SS_ISCONNECTED);
 700         if (so == NULL) {
 701                 /*
 702                  * Drop the connection; we will send a RST if the peer
 703                  * retransmits the ACK,
 704                  */
 705                 tcpstat.tcps_listendrop++;
 706                 goto abort;
 707         }
 708
 709         /*
 710          * Insert new socket into hash list.
 711          */
 712         inp = so->so_pcb;
 713         inp->inp_inc.inc_isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 714         if (isipv6) {
 715                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
 716         } else {
 717 #ifdef INET6
 718                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
 719                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
 720                 inp->inp_flags &= ~IN6P_IPV6_V6ONLY;
 721 #endif
 722                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
 723         }
 724         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
 725         if (in_pcbinsporthash(inp) != 0) {
 726                 /*
 727                  * Undo the assignments above if we failed to
 728                  * put the PCB on the hash lists.
 729                  */
 730                 if (isipv6)
 731                         inp->in6p_laddr = kin6addr_any;
 732                 else
 733                         inp->inp_laddr.s_addr = INADDR_ANY;
 734                 inp->inp_lport = 0;
 735                 goto abort;
 736         }
 737         linp = lso->so_pcb;
 738 #ifdef IPSEC
 739         /* copy old policy into new socket's */
 740         if (ipsec_copy_policy(linp->inp_sp, inp->inp_sp))
 741                 kprintf("syncache_expand: could not copy policy\n");
 742 #endif
 743         if (isipv6) {
 744                 struct in6_addr laddr6;
 745                 struct sockaddr_in6 sin6;
 746                 /*
 747                  * Inherit socket options from the listening socket.
 748                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
 749                  * copied, since it stores previously received options and is
 750                  * used to detect if each new option is different than the
 751                  * previous one and hence should be passed to a user.
 752                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
 753                  * receive options just after calling the accept system call.
 754                  */
 755                 inp->inp_flags |= linp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
 756                 if (linp->in6p_outputopts)
 757                         inp->in6p_outputopts =
 758                             ip6_copypktopts(linp->in6p_outputopts, M_INTWAIT);
 759                 inp->in6p_route = sc->sc_route6;
 760                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
 761
 762                 sin6.sin6_family = AF_INET6;
 763                 sin6.sin6_len = sizeof sin6;
 764                 sin6.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
 765                 sin6.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
 766                 sin6.sin6_flowinfo = sin6.sin6_scope_id = 0;
 767                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
 768                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
 769                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
 770                 if (in6_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)&sin6, &thread0)) {
 771                         inp->in6p_laddr = laddr6;
 772                         goto abort;
 773                 }
 774         } else {
 775                 struct in_addr laddr;
 776                 struct sockaddr_in sin;
 777
 778                 inp->inp_options = ip_srcroute(m);
 779                 if (inp->inp_options == NULL) {
 780                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
 781                         sc->sc_ipopts = NULL;
 782                 }
 783                 inp->inp_route = sc->sc_route;
 784                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
 785
 786                 sin.sin_family = AF_INET;
 787                 sin.sin_len = sizeof sin;
 788                 sin.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
 789                 sin.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
 790                 bzero(sin.sin_zero, sizeof sin.sin_zero);
 791                 laddr = inp->inp_laddr;
 792                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
 793                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
 794                 if (in_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)&sin, &thread0)) {
 795                         inp->inp_laddr = laddr;
 796                         goto abort;
 797                 }
 798         }
 799
 800         /*
 801          * The current port should be in the context of the SYN+ACK and
 802          * so should match the tcp address port.
 803          *
 804          * XXX we may be running on the netisr thread instead of a tcp
 805          *     thread, in which case port will not match
 806          *     curthread->td_msgport.
 807          */
 808         if (isipv6) {
 809                 port = tcp6_addrport();
 810         } else {
 811                 port = tcp_addrport(inp->inp_faddr.s_addr, inp->inp_fport,
 812                                     inp->inp_laddr.s_addr, inp->inp_lport);
 813         }
 814         if (port != &curthread->td_msgport) {
 815                 print_backtrace(-1);
 816                 kprintf("TCP PORT MISMATCH %p vs %p\n",
 817                         port, &curthread->td_msgport);
 818         }
 819         /*KKASSERT(port == &curthread->td_msgport);*/
 820
 821         tp = intotcpcb(inp);
 822         tp->t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
 823         tp->iss = sc->sc_iss;
 824         tp->irs = sc->sc_irs;
 825         tcp_rcvseqinit(tp);
 826         tcp_sendseqinit(tp);
 827         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
 828         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
 829         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
 830         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
 831
 832         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH | TF_NODELAY);
 833         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
 834                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
 835         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
 836                 tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE | TF_RCVD_SCALE;
 837                 tp->requested_s_scale = sc->sc_requested_s_scale;
 838                 tp->request_r_scale = sc->sc_request_r_scale;
 839         }
 840         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
 841                 tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP | TF_RCVD_TSTMP;
 842                 tp->ts_recent = sc->sc_tsrecent;
 843                 tp->ts_recent_age = ticks;
 844         }
 845         if (sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED)
 846                 tp->t_flags |= TF_SACK_PERMITTED;
 847
 848 #ifdef TCP_SIGNATURE
 849         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
 850                 tp->t_flags |= TF_SIGNATURE;
 851 #endif /* TCP_SIGNATURE */
 852
 853
 854         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
 855
 856         /*
 857          * If the SYN,ACK was retransmitted, reset cwnd to 1 segment.
 858          */
 859         if (sc->sc_rxtslot != 0)
 860                 tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
 861         tcp_create_timermsg(tp, port);
 862         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_keep, tcp_keepinit, tcp_timer_keep);
 863
 864         tcpstat.tcps_accepts++;
 865         return (so);
 866
 867 abort:
 868         if (so != NULL)
 869                 soabort_oncpu(so);
 870         return (NULL);
 871 }
 872
 873 /*
 874  * This function gets called when we receive an ACK for a
 875  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
 876  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
 877  * the cache and turn it into a full-blown connection in
 878  * the SYN-RECEIVED state.
 879  */
 880 int
 881 syncache_expand(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct socket **sop,
 882                 struct mbuf *m)
 883 {
 884         struct syncache *sc;
 885         struct syncache_head *sch;
 886         struct socket *so;
 887
 888         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 889         if (sc == NULL) {
 890                 /*
 891                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
 892                  * a returning syncookie.  To do this, first:
 893                  *  A. See if this socket has had a syncache entry dropped in
 894                  *     the past.  We don't want to accept a bogus syncookie
 895                  *     if we've never received a SYN.
 896                  *  B. check that the syncookie is valid.  If it is, then
 897                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
 898                  */
 899                 if (!tcp_syncookies)
 900                         return (0);
 901                 sc = syncookie_lookup(inc, th, *sop);
 902                 if (sc == NULL)
 903                         return (0);
 904                 sch = NULL;
 905                 tcpstat.tcps_sc_recvcookie++;
 906         }
 907
 908         /*
 909          * If seg contains an ACK, but not for our SYN/ACK, send a RST.
 910          */
 911         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1)
 912                 return (0);
 913
 914         so = syncache_socket(sc, *sop, m);
 915         if (so == NULL) {
 916 #if 0
 917 resetandabort:
 918                 /* XXXjlemon check this - is this correct? */
 919                 tcp_respond(NULL, m, m, th,
 920                     th->th_seq + tlen, (tcp_seq)0, TH_RST | TH_ACK);
 921 #endif
 922                 m_freem(m);                     /* XXX only needed for above */
 923                 tcpstat.tcps_sc_aborted++;
 924         } else {
 925                 tcpstat.tcps_sc_completed++;
 926         }
 927         if (sch == NULL)
 928                 syncache_free(sc);
 929         else
 930                 syncache_drop(sc, sch);
 931         *sop = so;
 932         return (1);
 933 }
 934
 935 /*
 936  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
 937  * this to the syn cache, and send back a segment:
 938  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
 939  * to the source.
 940  *
 941  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
 942  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
 943  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
 944  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
 945  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
 946  * the data, we avoid this DoS scenario.
 947  */
 948 int
 949 syncache_add(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
 950              struct socket **sop, struct mbuf *m)
 951 {
 952         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 953         struct tcpcb *tp;
 954         struct socket *so;
 955         struct syncache *sc = NULL;
 956         struct syncache_head *sch;
 957         struct mbuf *ipopts = NULL;
 958         int win;
 959
 960         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 961         so = *sop;
 962         tp = sototcpcb(so);
 963
 964         /*
 965          * Remember the IP options, if any.
 966          */
 967 #ifdef INET6
 968         if (!inc->inc_isipv6)
 969 #endif
 970                 ipopts = ip_srcroute(m);
 971
 972         /*
 973          * See if we already have an entry for this connection.
 974          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
 975          *
 976          * XXX
 977          * The syncache should be re-initialized with the contents
 978          * of the new SYN which may have different options.
 979          */
 980         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 981         if (sc != NULL) {
 982                 tcpstat.tcps_sc_dupsyn++;
 983                 if (ipopts) {
 984                         /*
 985                          * If we were remembering a previous source route,
 986                          * forget it and use the new one we've been given.
 987                          */
 988                         if (sc->sc_ipopts)
 989                                 m_free(sc->sc_ipopts);
 990                         sc->sc_ipopts = ipopts;
 991                 }
 992                 /*
 993                  * Update timestamp if present.
 994                  */
 995                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP)
 996                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
 997
 998                 /* Just update the TOF_SACK_PERMITTED for now. */
 999                 if (tcp_do_sack && (to->to_flags & TOF_SACK_PERMITTED))
1000                         sc->sc_flags |= SCF_SACK_PERMITTED;
1001                 else
1002                         sc->sc_flags &= ~SCF_SACK_PERMITTED;
1003
1004                 /*
1005                  * PCB may have changed, pick up new values.
1006                  */
1007                 sc->sc_tp = tp;
1008                 sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
1009                 if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
1010                         TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[sc->sc_rxtslot],
1011                                      sc, sc_timerq);
1012                         syncache_timeout(syncache_percpu, sc, sc->sc_rxtslot);
1013                         tcpstat.tcps_sndacks++;
1014                         tcpstat.tcps_sndtotal++;
1015                 }
1016                 *sop = NULL;
1017                 return (1);
1018         }
1019
1020         /*
1021          * Fill in the syncache values.
1022          */
1023         sc = kmalloc(sizeof(struct syncache), M_SYNCACHE, M_WAITOK|M_ZERO);
1024         sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
1025         sc->sc_ipopts = ipopts;
1026         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1027         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1028         sc->sc_tp = tp;
1029 #ifdef INET6
1030         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1031         if (inc->inc_isipv6) {
1032                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1033                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1034                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
1035         } else
1036 #endif
1037         {
1038                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1039                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1040                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
1041         }
1042         sc->sc_irs = th->th_seq;
1043         sc->sc_flags = 0;
1044         sc->sc_peer_mss = to->to_flags & TOF_MSS ? to->to_mss : 0;
1045         if (tcp_syncookies)
1046                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sc);
1047         else
1048                 sc->sc_iss = karc4random();
1049
1050         /* Initial receive window: clip ssb_space to [0 .. TCP_MAXWIN] */
1051         win = ssb_space(&so->so_rcv);
1052         win = imax(win, 0);
1053         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
1054         sc->sc_wnd = win;
1055
1056         if (tcp_do_rfc1323) {
1057                 /*
1058                  * A timestamp received in a SYN makes
1059                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1060                  */
1061                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1062                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
1063                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1064                 }
1065                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1066                         int wscale = TCP_MIN_WINSHIFT;
1067
1068                         /* Compute proper scaling value from buffer space */
1069                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1070                             (TCP_MAXWIN << wscale) < so->so_rcv.ssb_hiwat) {
1071                                 wscale++;
1072                         }
1073                         sc->sc_request_r_scale = wscale;
1074                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_requested_s_scale;
1075                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1076                 }
1077         }
1078         if (tcp_do_sack && (to->to_flags & TOF_SACK_PERMITTED))
1079                 sc->sc_flags |= SCF_SACK_PERMITTED;
1080         if (tp->t_flags & TF_NOOPT)
1081                 sc->sc_flags = SCF_NOOPT;
1082 #ifdef TCP_SIGNATURE
1083         /*
1084          * If listening socket requested TCP digests, and received SYN
1085          * contains the option, flag this in the syncache so that
1086          * syncache_respond() will do the right thing with the SYN+ACK.
1087          * XXX Currently we always record the option by default and will
1088          * attempt to use it in syncache_respond().
1089          */
1090         if (to->to_flags & TOF_SIGNATURE)
1091                 sc->sc_flags = SCF_SIGNATURE;
1092 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1093
1094         if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
1095                 syncache_insert(sc, sch);
1096                 tcpstat.tcps_sndacks++;
1097                 tcpstat.tcps_sndtotal++;
1098         } else {
1099                 syncache_free(sc);
1100                 tcpstat.tcps_sc_dropped++;
1101         }
1102         *sop = NULL;
1103         return (1);
1104 }
1105
1106 static int
1107 syncache_respond(struct syncache *sc, struct mbuf *m)
1108 {
1109         u_int8_t *optp;
1110         int optlen, error;
1111         u_int16_t tlen, hlen, mssopt;
1112         struct ip *ip = NULL;
1113         struct rtentry *rt;
1114         struct tcphdr *th;
1115         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1116 #ifdef INET6
1117         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
1118 #else
1119         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1120 #endif
1121
1122         if (isipv6) {
1123                 rt = tcp_rtlookup6(&sc->sc_inc);
1124                 if (rt != NULL)
1125                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1126                              (sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr));
1127                 else
1128                         mssopt = tcp_v6mssdflt;
1129                 hlen = sizeof(struct ip6_hdr);
1130         } else {
1131                 rt = tcp_rtlookup(&sc->sc_inc);
1132                 if (rt != NULL)
1133                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1134                              (sizeof(struct ip) + sizeof(struct tcphdr));
1135                 else
1136                         mssopt = tcp_mssdflt;
1137                 hlen = sizeof(struct ip);
1138         }
1139
1140         /* Compute the size of the TCP options. */
1141         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT) {
1142                 optlen = 0;
1143         } else {
1144                 optlen = TCPOLEN_MAXSEG +
1145                     ((sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) ? 4 : 0) +
1146                     ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) ? TCPOLEN_TSTAMP_APPA : 0) +
1147                     ((sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED) ?
1148                         TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED : 0);
1149 #ifdef TCP_SIGNATURE
1150                                 optlen += ((sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) ?
1151                                                 (TCPOLEN_SIGNATURE + 2) : 0);
1152 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1153         }
1154         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1155
1156         /*
1157          * XXX
1158          * assume that the entire packet will fit in a header mbuf
1159          */
1160         KASSERT(max_linkhdr + tlen <= MHLEN, ("syncache: mbuf too small"));
1161
1162         /*
1163          * XXX shouldn't this reuse the mbuf if possible ?
1164          * Create the IP+TCP header from scratch.
1165          */
1166         if (m)
1167                 m_freem(m);
1168
1169         m = m_gethdr(MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
1170         if (m == NULL)
1171                 return (ENOBUFS);
1172         m->m_data += max_linkhdr;
1173         m->m_len = tlen;
1174         m->m_pkthdr.len = tlen;
1175         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1176
1177         if (isipv6) {
1178                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1179                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1180                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1181                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1182                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1183                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1184                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1185                 /* ip6_flow = ??? */
1186
1187                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1188         } else {
1189                 ip = mtod(m, struct ip *);
1190                 ip->ip_v = IPVERSION;
1191                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1192                 ip->ip_len = tlen;
1193                 ip->ip_id = 0;
1194                 ip->ip_off = 0;
1195                 ip->ip_sum = 0;
1196                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1197                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1198                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1199                 ip->ip_ttl = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1200                 ip->ip_tos = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_tos;   /* XXX */
1201
1202                 /*
1203                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1204                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1205                  *
1206                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1207                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1208                  */
1209                 if (path_mtu_discovery
1210                     && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0)) {
1211                        ip->ip_off |= IP_DF;
1212                 }
1213
1214                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1215         }
1216         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1217         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1218
1219         th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1220         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1221         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1222         th->th_x2 = 0;
1223         th->th_flags = TH_SYN | TH_ACK;
1224         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1225         th->th_urp = 0;
1226
1227         /* Tack on the TCP options. */
1228         if (optlen == 0)
1229                 goto no_options;
1230         optp = (u_int8_t *)(th + 1);
1231         *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1232         *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1233         *optp++ = (mssopt >> 8) & 0xff;
1234         *optp++ = mssopt & 0xff;
1235
1236         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1237                 *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_NOP << 24 |
1238                     TCPOPT_WINDOW << 16 | TCPOLEN_WINDOW << 8 |
1239                     sc->sc_request_r_scale);
1240                 optp += 4;
1241         }
1242
1243         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1244                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1245
1246                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
1247                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
1248                 *lp++ = htonl(ticks);
1249                 *lp   = htonl(sc->sc_tsrecent);
1250                 optp += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
1251         }
1252
1253 #ifdef TCP_SIGNATURE
1254         /*
1255          * Handle TCP-MD5 passive opener response.
1256          */
1257         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1258                 u_int8_t *bp = optp;
1259                 int i;
1260
1261                 *bp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
1262                 *bp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
1263                 for (i = 0; i < TCP_SIGLEN; i++)
1264                         *bp++ = 0;
1265                 tcpsignature_compute(m, 0, optlen,
1266                                 optp + 2, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
1267                 *bp++ = TCPOPT_NOP;
1268                 *bp++ = TCPOPT_EOL;
1269                 optp += TCPOLEN_SIGNATURE + 2;
1270 }
1271 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1272
1273         if (sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED) {
1274                 *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
1275                 optp += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
1276         }
1277
1278 no_options:
1279         if (isipv6) {
1280                 struct route_in6 *ro6 = &sc->sc_route6;
1281
1282                 th->th_sum = 0;
1283                 th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP, hlen, tlen - hlen);
1284                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(NULL,
1285                     ro6->ro_rt ? ro6->ro_rt->rt_ifp : NULL);
1286                 error = ip6_output(m, NULL, ro6, 0, NULL, NULL,
1287                                 sc->sc_tp->t_inpcb);
1288         } else {
1289                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1290                                        htons(tlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1291                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1292                 m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1293                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, &sc->sc_route,
1294                                   IP_DEBUGROUTE, NULL, sc->sc_tp->t_inpcb);
1295         }
1296         return (error);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * cookie layers:
1301  *
1302  *      |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|
1303  *      | peer iss                                                      |
1304  *      | MD5(laddr,faddr,secret,lport,fport)             |. . . . . . .|
1305  *      |                     0                       |(A)|             |
1306  * (A): peer mss index
1307  */
1308
1309 /*
1310  * The values below are chosen to minimize the size of the tcp_secret
1311  * table, as well as providing roughly a 16 second lifetime for the cookie.
1312  */
1313
1314 #define SYNCOOKIE_WNDBITS       5       /* exposed bits for window indexing */
1315 #define SYNCOOKIE_TIMESHIFT     1       /* scale ticks to window time units */
1316
1317 #define SYNCOOKIE_WNDMASK       ((1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) - 1)
1318 #define SYNCOOKIE_NSECRETS      (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS)
1319 #define SYNCOOKIE_TIMEOUT \
1320     (hz * (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) / (1 << SYNCOOKIE_TIMESHIFT))
1321 #define SYNCOOKIE_DATAMASK      ((3 << SYNCOOKIE_WNDBITS) | SYNCOOKIE_WNDMASK)
1322
1323 static struct {
1324         u_int32_t       ts_secbits[4];
1325         u_int           ts_expire;
1326 } tcp_secret[SYNCOOKIE_NSECRETS];
1327
1328 static int tcp_msstab[] = { 0, 536, 1460, 8960 };
1329
1330 static MD5_CTX syn_ctx;
1331
1332 #define MD5Add(v)       MD5Update(&syn_ctx, (u_char *)&v, sizeof(v))
1333
1334 struct md5_add {
1335         u_int32_t laddr, faddr;
1336         u_int32_t secbits[4];
1337         u_int16_t lport, fport;
1338 };
1339
1340 #ifdef CTASSERT
1341 CTASSERT(sizeof(struct md5_add) == 28);
1342 #endif
1343
1344 /*
1345  * Consider the problem of a recreated (and retransmitted) cookie.  If the
1346  * original SYN was accepted, the connection is established.  The second
1347  * SYN is inflight, and if it arrives with an ISN that falls within the
1348  * receive window, the connection is killed.
1349  *
1350  * However, since cookies have other problems, this may not be worth
1351  * worrying about.
1352  */
1353
1354 static u_int32_t
1355 syncookie_generate(struct syncache *sc)
1356 {
1357         u_int32_t md5_buffer[4];
1358         u_int32_t data;
1359         int idx, i;
1360         struct md5_add add;
1361 #ifdef INET6
1362         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
1363 #else
1364         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1365 #endif
1366
1367         idx = ((ticks << SYNCOOKIE_TIMESHIFT) / hz) & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1368         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks) {
1369                 for (i = 0; i < 4; i++)
1370                         tcp_secret[idx].ts_secbits[i] = karc4random();
1371                 tcp_secret[idx].ts_expire = ticks + SYNCOOKIE_TIMEOUT;
1372         }
1373         for (data = sizeof(tcp_msstab) / sizeof(int) - 1; data > 0; data--)
1374                 if (tcp_msstab[data] <= sc->sc_peer_mss)
1375                         break;
1376         data = (data << SYNCOOKIE_WNDBITS) | idx;
1377         data ^= sc->sc_irs;                             /* peer's iss */
1378         MD5Init(&syn_ctx);
1379         if (isipv6) {
1380                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_laddr);
1381                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_faddr);
1382                 add.laddr = 0;
1383                 add.faddr = 0;
1384         } else {
1385                 add.laddr = sc->sc_inc.inc_laddr.s_addr;
1386                 add.faddr = sc->sc_inc.inc_faddr.s_addr;
1387         }
1388         add.lport = sc->sc_inc.inc_lport;
1389         add.fport = sc->sc_inc.inc_fport;
1390         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1391         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1392         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1393         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1394         MD5Add(add);
1395         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1396         data ^= (md5_buffer[0] & ~SYNCOOKIE_WNDMASK);
1397         return (data);
1398 }
1399
1400 static struct syncache *
1401 syncookie_lookup(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct socket *so)
1402 {
1403         u_int32_t md5_buffer[4];
1404         struct syncache *sc;
1405         u_int32_t data;
1406         int wnd, idx;
1407         struct md5_add add;
1408
1409         data = (th->th_ack - 1) ^ (th->th_seq - 1);     /* remove ISS */
1410         idx = data & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1411         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks ||
1412             sototcpcb(so)->ts_recent + SYNCOOKIE_TIMEOUT < ticks)
1413                 return (NULL);
1414         MD5Init(&syn_ctx);
1415 #ifdef INET6
1416         if (inc->inc_isipv6) {
1417                 MD5Add(inc->inc6_laddr);
1418                 MD5Add(inc->inc6_faddr);
1419                 add.laddr = 0;
1420                 add.faddr = 0;
1421         } else
1422 #endif
1423         {
1424                 add.laddr = inc->inc_laddr.s_addr;
1425                 add.faddr = inc->inc_faddr.s_addr;
1426         }
1427         add.lport = inc->inc_lport;
1428         add.fport = inc->inc_fport;
1429         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1430         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1431         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1432         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1433         MD5Add(add);
1434         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1435         data ^= md5_buffer[0];
1436         if (data & ~SYNCOOKIE_DATAMASK)
1437                 return (NULL);
1438         data = data >> SYNCOOKIE_WNDBITS;
1439
1440         /*
1441          * Fill in the syncache values.
1442          * XXX duplicate code from syncache_add
1443          */
1444         sc = kmalloc(sizeof(struct syncache), M_SYNCACHE, M_WAITOK|M_ZERO);
1445         sc->sc_ipopts = NULL;
1446         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1447         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1448 #ifdef INET6
1449         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1450         if (inc->inc_isipv6) {
1451                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1452                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1453                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
1454         } else
1455 #endif
1456         {
1457                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1458                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1459                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
1460         }
1461         sc->sc_irs = th->th_seq - 1;
1462         sc->sc_iss = th->th_ack - 1;
1463         wnd = ssb_space(&so->so_rcv);
1464         wnd = imax(wnd, 0);
1465         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
1466         sc->sc_wnd = wnd;
1467         sc->sc_flags = 0;
1468         sc->sc_rxtslot = 0;
1469         sc->sc_peer_mss = tcp_msstab[data];
1470         return (sc);
1471 }