sys/netinet/tcp_syncache.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2001 Networks Associates Technologies, Inc.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jonathan Lemon
   6  * and NAI Labs, the Security Research Division of Network Associates, Inc.
   7  * under DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
   8  * DARPA CHATS research program.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote
  19  *    products derived from this software without specific prior written
  20  *    permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  32  * SUCH DAMAGE.
  33  *
  34  * $FreeBSD: src/sys/netinet/tcp_syncache.c,v 1.5.2.14 2003/02/24 04:02:27 silby Exp $
  35  * $DragonFly: src/sys/netinet/tcp_syncache.c,v 1.5 2003/08/07 21:54:32 dillon Exp $
  36  */
  37
  38 #include "opt_inet6.h"
  39 #include "opt_ipsec.h"
  40
  41 #include <sys/param.h>
  42 #include <sys/systm.h>
  43 #include <sys/kernel.h>
  44 #include <sys/sysctl.h>
  45 #include <sys/malloc.h>
  46 #include <sys/mbuf.h>
  47 #include <sys/md5.h>
  48 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
  49 #include <sys/random.h>
  50 #include <sys/socket.h>
  51 #include <sys/socketvar.h>
  52
  53 #include <net/if.h>
  54 #include <net/route.h>
  55
  56 #include <netinet/in.h>
  57 #include <netinet/in_systm.h>
  58 #include <netinet/ip.h>
  59 #include <netinet/in_var.h>
  60 #include <netinet/in_pcb.h>
  61 #include <netinet/ip_var.h>
  62 #ifdef INET6
  63 #include <netinet/ip6.h>
  64 #include <netinet/icmp6.h>
  65 #include <netinet6/nd6.h>
  66 #include <netinet6/ip6_var.h>
  67 #include <netinet6/in6_pcb.h>
  68 #endif
  69 #include <netinet/tcp.h>
  70 #include <netinet/tcp_fsm.h>
  71 #include <netinet/tcp_seq.h>
  72 #include <netinet/tcp_timer.h>
  73 #include <netinet/tcp_var.h>
  74 #ifdef INET6
  75 #include <netinet6/tcp6_var.h>
  76 #endif
  77
  78 #ifdef IPSEC
  79 #include <netinet6/ipsec.h>
  80 #ifdef INET6
  81 #include <netinet6/ipsec6.h>
  82 #endif
  83 #include <netproto/key/key.h>
  84 #endif /*IPSEC*/
  85
  86 #ifdef FAST_IPSEC
  87 #include <netipsec/ipsec.h>
  88 #ifdef INET6
  89 #include <netipsec/ipsec6.h>
  90 #endif
  91 #include <netipsec/key.h>
  92 #define IPSEC
  93 #endif /*FAST_IPSEC*/
  94
  95 #include <machine/in_cksum.h>
  96 #include <vm/vm_zone.h>
  97
  98 static int tcp_syncookies = 1;
  99 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies, CTLFLAG_RW,
 100     &tcp_syncookies, 0,
 101     "Use TCP SYN cookies if the syncache overflows");
 102
 103 static void      syncache_drop(struct syncache *, struct syncache_head *);
 104 static void      syncache_free(struct syncache *);
 105 static void      syncache_insert(struct syncache *, struct syncache_head *);
 106 struct syncache *syncache_lookup(struct in_conninfo *, struct syncache_head **);
 107 static int       syncache_respond(struct syncache *, struct mbuf *);
 108 static struct    socket *syncache_socket(struct syncache *, struct socket *);
 109 static void      syncache_timer(void *);
 110 static u_int32_t syncookie_generate(struct syncache *);
 111 static struct syncache *syncookie_lookup(struct in_conninfo *,
 112                     struct tcphdr *, struct socket *);
 113
 114 /*
 115  * Transmit the SYN,ACK fewer times than TCP_MAXRXTSHIFT specifies.
 116  * 3 retransmits corresponds to a timeout of (1 + 2 + 4 + 8 == 15) seconds,
 117  * the odds are that the user has given up attempting to connect by then.
 118  */
 119 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              3
 120
 121 /* Arbitrary values */
 122 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
 123 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
 124
 125 struct tcp_syncache {
 126         struct  syncache_head *hashbase;
 127         struct  vm_zone *zone;
 128         u_int   hashsize;
 129         u_int   hashmask;
 130         u_int   bucket_limit;
 131         u_int   cache_count;
 132         u_int   cache_limit;
 133         u_int   rexmt_limit;
 134         u_int   hash_secret;
 135         u_int   next_reseed;
 136         TAILQ_HEAD(, syncache) timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
 137         struct  callout tt_timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
 138 };
 139 static struct tcp_syncache tcp_syncache;
 140
 141 SYSCTL_NODE(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncache, CTLFLAG_RW, 0, "TCP SYN cache");
 142
 143 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_RD,
 144      &tcp_syncache.bucket_limit, 0, "Per-bucket hash limit for syncache");
 145
 146 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_RD,
 147      &tcp_syncache.cache_limit, 0, "Overall entry limit for syncache");
 148
 149 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_RD,
 150      &tcp_syncache.cache_count, 0, "Current number of entries in syncache");
 151
 152 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_RD,
 153      &tcp_syncache.hashsize, 0, "Size of TCP syncache hashtable");
 154
 155 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit, CTLFLAG_RW,
 156      &tcp_syncache.rexmt_limit, 0, "Limit on SYN/ACK retransmissions");
 157
 158 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
 159
 160 #define SYNCACHE_HASH(inc, mask)                                        \
 161         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
 162           (inc)->inc_faddr.s_addr ^                                     \
 163           ((inc)->inc_faddr.s_addr >> 16) ^                             \
 164           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
 165
 166 #define SYNCACHE_HASH6(inc, mask)                                       \
 167         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
 168           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[0] ^                              \
 169           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[3] ^                              \
 170           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
 171
 172 #define ENDPTS_EQ(a, b) (                                               \
 173         (a)->ie_fport == (b)->ie_fport &&                               \
 174         (a)->ie_lport == (b)->ie_lport &&                               \
 175         (a)->ie_faddr.s_addr == (b)->ie_faddr.s_addr &&                 \
 176         (a)->ie_laddr.s_addr == (b)->ie_laddr.s_addr                    \
 177 )
 178
 179 #define ENDPTS6_EQ(a, b) (memcmp(a, b, sizeof(*a)) == 0)
 180
 181 #define SYNCACHE_TIMEOUT(sc, slot) do {                                 \
 182         sc->sc_rxtslot = slot;                                          \
 183         sc->sc_rxttime = ticks + TCPTV_RTOBASE * tcp_backoff[slot];     \
 184         TAILQ_INSERT_TAIL(&tcp_syncache.timerq[slot], sc, sc_timerq);   \
 185         if (!callout_active(&tcp_syncache.tt_timerq[slot]))             \
 186                 callout_reset(&tcp_syncache.tt_timerq[slot],            \
 187                     TCPTV_RTOBASE * tcp_backoff[slot],                  \
 188                     syncache_timer, (void *)((intptr_t)slot));          \
 189 } while (0)
 190
 191 static void
 192 syncache_free(struct syncache *sc)
 193 {
 194         struct rtentry *rt;
 195
 196         if (sc->sc_ipopts)
 197                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
 198 #ifdef INET6
 199         if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
 200                 rt = sc->sc_route6.ro_rt;
 201         else
 202 #endif
 203                 rt = sc->sc_route.ro_rt;
 204         if (rt != NULL) {
 205                 /*
 206                  * If this is the only reference to a protocol cloned
 207                  * route, remove it immediately.
 208                  */
 209                 if (rt->rt_flags & RTF_WASCLONED &&
 210                     (sc->sc_flags & SCF_KEEPROUTE) == 0 &&
 211                     rt->rt_refcnt == 1)
 212                         rtrequest(RTM_DELETE, rt_key(rt),
 213                             rt->rt_gateway, rt_mask(rt),
 214                             rt->rt_flags, NULL);
 215                 RTFREE(rt);
 216         }
 217         zfree(tcp_syncache.zone, sc);
 218 }
 219
 220 void
 221 syncache_init(void)
 222 {
 223         int i;
 224
 225         tcp_syncache.cache_count = 0;
 226         tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
 227         tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
 228         tcp_syncache.cache_limit =
 229             tcp_syncache.hashsize * tcp_syncache.bucket_limit;
 230         tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
 231         tcp_syncache.next_reseed = 0;
 232         tcp_syncache.hash_secret = arc4random();
 233
 234         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
 235             &tcp_syncache.hashsize);
 236         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
 237             &tcp_syncache.cache_limit);
 238         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
 239             &tcp_syncache.bucket_limit);
 240         if (!powerof2(tcp_syncache.hashsize)) {
 241                 printf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
 242                 tcp_syncache.hashsize = 512;    /* safe default */
 243         }
 244         tcp_syncache.hashmask = tcp_syncache.hashsize - 1;
 245
 246         /* Allocate the hash table. */
 247         MALLOC(tcp_syncache.hashbase, struct syncache_head *,
 248             tcp_syncache.hashsize * sizeof(struct syncache_head),
 249             M_SYNCACHE, M_WAITOK);
 250
 251         /* Initialize the hash buckets. */
 252         for (i = 0; i < tcp_syncache.hashsize; i++) {
 253                 TAILQ_INIT(&tcp_syncache.hashbase[i].sch_bucket);
 254                 tcp_syncache.hashbase[i].sch_length = 0;
 255         }
 256
 257         /* Initialize the timer queues. */
 258         for (i = 0; i <= SYNCACHE_MAXREXMTS; i++) {
 259                 TAILQ_INIT(&tcp_syncache.timerq[i]);
 260                 callout_init(&tcp_syncache.tt_timerq[i]);
 261         }
 262
 263         /*
 264          * Allocate the syncache entries.  Allow the zone to allocate one
 265          * more entry than cache limit, so a new entry can bump out an
 266          * older one.
 267          */
 268         tcp_syncache.cache_limit -= 1;
 269         tcp_syncache.zone = zinit("syncache", sizeof(struct syncache),
 270             tcp_syncache.cache_limit, ZONE_INTERRUPT, 0);
 271 }
 272
 273 static void
 274 syncache_insert(sc, sch)
 275         struct syncache *sc;
 276         struct syncache_head *sch;
 277 {
 278         struct syncache *sc2;
 279         int s, i;
 280
 281         /*
 282          * Make sure that we don't overflow the per-bucket
 283          * limit or the total cache size limit.
 284          */
 285         s = splnet();
 286         if (sch->sch_length >= tcp_syncache.bucket_limit) {
 287                 /*
 288                  * The bucket is full, toss the oldest element.
 289                  */
 290                 sc2 = TAILQ_FIRST(&sch->sch_bucket);
 291                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
 292                 syncache_drop(sc2, sch);
 293                 tcpstat.tcps_sc_bucketoverflow++;
 294         } else if (tcp_syncache.cache_count >= tcp_syncache.cache_limit) {
 295                 /*
 296                  * The cache is full.  Toss the oldest entry in the
 297                  * entire cache.  This is the front entry in the
 298                  * first non-empty timer queue with the largest
 299                  * timeout value.
 300                  */
 301                 for (i = SYNCACHE_MAXREXMTS; i >= 0; i--) {
 302                         sc2 = TAILQ_FIRST(&tcp_syncache.timerq[i]);
 303                         if (sc2 != NULL)
 304                                 break;
 305                 }
 306                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
 307                 syncache_drop(sc2, NULL);
 308                 tcpstat.tcps_sc_cacheoverflow++;
 309         }
 310
 311         /* Initialize the entry's timer. */
 312         SYNCACHE_TIMEOUT(sc, 0);
 313
 314         /* Put it into the bucket. */
 315         TAILQ_INSERT_TAIL(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
 316         sch->sch_length++;
 317         tcp_syncache.cache_count++;
 318         tcpstat.tcps_sc_added++;
 319         splx(s);
 320 }
 321
 322 static void
 323 syncache_drop(sc, sch)
 324         struct syncache *sc;
 325         struct syncache_head *sch;
 326 {
 327         int s;
 328
 329         if (sch == NULL) {
 330 #ifdef INET6
 331                 if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
 332                         sch = &tcp_syncache.hashbase[
 333                             SYNCACHE_HASH6(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
 334                 } else
 335 #endif
 336                 {
 337                         sch = &tcp_syncache.hashbase[
 338                             SYNCACHE_HASH(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
 339                 }
 340         }
 341
 342         s = splnet();
 343
 344         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
 345         sch->sch_length--;
 346         tcp_syncache.cache_count--;
 347
 348         TAILQ_REMOVE(&tcp_syncache.timerq[sc->sc_rxtslot], sc, sc_timerq);
 349         if (TAILQ_EMPTY(&tcp_syncache.timerq[sc->sc_rxtslot]))
 350                 callout_stop(&tcp_syncache.tt_timerq[sc->sc_rxtslot]);
 351         splx(s);
 352
 353         syncache_free(sc);
 354 }
 355
 356 /*
 357  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
 358  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
 359  */
 360 static void
 361 syncache_timer(xslot)
 362         void *xslot;
 363 {
 364         intptr_t slot = (intptr_t)xslot;
 365         struct syncache *sc, *nsc;
 366         struct inpcb *inp;
 367         int s;
 368
 369         s = splnet();
 370         if (callout_pending(&tcp_syncache.tt_timerq[slot]) ||
 371             !callout_active(&tcp_syncache.tt_timerq[slot])) {
 372                 splx(s);
 373                 return;
 374         }
 375         callout_deactivate(&tcp_syncache.tt_timerq[slot]);
 376
 377         nsc = TAILQ_FIRST(&tcp_syncache.timerq[slot]);
 378         while (nsc != NULL) {
 379                 if (ticks < nsc->sc_rxttime)
 380                         break;
 381                 sc = nsc;
 382                 inp = sc->sc_tp->t_inpcb;
 383                 if (slot == SYNCACHE_MAXREXMTS ||
 384                     slot >= tcp_syncache.rexmt_limit ||
 385                     inp->inp_gencnt != sc->sc_inp_gencnt) {
 386                         nsc = TAILQ_NEXT(sc, sc_timerq);
 387                         syncache_drop(sc, NULL);
 388                         tcpstat.tcps_sc_stale++;
 389                         continue;
 390                 }
 391                 /*
 392                  * syncache_respond() may call back into the syncache to
 393                  * to modify another entry, so do not obtain the next
 394                  * entry on the timer chain until it has completed.
 395                  */
 396                 (void) syncache_respond(sc, NULL);
 397                 nsc = TAILQ_NEXT(sc, sc_timerq);
 398                 tcpstat.tcps_sc_retransmitted++;
 399                 TAILQ_REMOVE(&tcp_syncache.timerq[slot], sc, sc_timerq);
 400                 SYNCACHE_TIMEOUT(sc, slot + 1);
 401         }
 402         if (nsc != NULL)
 403                 callout_reset(&tcp_syncache.tt_timerq[slot],
 404                     nsc->sc_rxttime - ticks, syncache_timer, (void *)(slot));
 405         splx(s);
 406 }
 407
 408 /*
 409  * Find an entry in the syncache.
 410  */
 411 struct syncache *
 412 syncache_lookup(inc, schp)
 413         struct in_conninfo *inc;
 414         struct syncache_head **schp;
 415 {
 416         struct syncache *sc;
 417         struct syncache_head *sch;
 418         int s;
 419
 420 #ifdef INET6
 421         if (inc->inc_isipv6) {
 422                 sch = &tcp_syncache.hashbase[
 423                     SYNCACHE_HASH6(inc, tcp_syncache.hashmask)];
 424                 *schp = sch;
 425                 s = splnet();
 426                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
 427                         if (ENDPTS6_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie)) {
 428                                 splx(s);
 429                                 return (sc);
 430                         }
 431                 }
 432                 splx(s);
 433         } else
 434 #endif
 435         {
 436                 sch = &tcp_syncache.hashbase[
 437                     SYNCACHE_HASH(inc, tcp_syncache.hashmask)];
 438                 *schp = sch;
 439                 s = splnet();
 440                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
 441 #ifdef INET6
 442                         if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
 443                                 continue;
 444 #endif
 445                         if (ENDPTS_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie)) {
 446                                 splx(s);
 447                                 return (sc);
 448                         }
 449                 }
 450                 splx(s);
 451         }
 452         return (NULL);
 453 }
 454
 455 /*
 456  * This function is called when we get a RST for a
 457  * non-existent connection, so that we can see if the
 458  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
 459  */
 460 void
 461 syncache_chkrst(inc, th)
 462         struct in_conninfo *inc;
 463         struct tcphdr *th;
 464 {
 465         struct syncache *sc;
 466         struct syncache_head *sch;
 467
 468         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 469         if (sc == NULL)
 470                 return;
 471         /*
 472          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
 473          * if this is a valid reset segment.
 474          * RFC 793 page 37:
 475          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
 476          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
 477          *   valid if its sequence number is in the window.
 478          *
 479          *   The sequence number in the reset segment is normally an
 480          *   echo of our outgoing acknowlegement numbers, but some hosts
 481          *   send a reset with the sequence number at the rightmost edge
 482          *   of our receive window, and we have to handle this case.
 483          */
 484         if (SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) &&
 485             SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
 486                 syncache_drop(sc, sch);
 487                 tcpstat.tcps_sc_reset++;
 488         }
 489 }
 490
 491 void
 492 syncache_badack(inc)
 493         struct in_conninfo *inc;
 494 {
 495         struct syncache *sc;
 496         struct syncache_head *sch;
 497
 498         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 499         if (sc != NULL) {
 500                 syncache_drop(sc, sch);
 501                 tcpstat.tcps_sc_badack++;
 502         }
 503 }
 504
 505 void
 506 syncache_unreach(inc, th)
 507         struct in_conninfo *inc;
 508         struct tcphdr *th;
 509 {
 510         struct syncache *sc;
 511         struct syncache_head *sch;
 512
 513         /* we are called at splnet() here */
 514         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 515         if (sc == NULL)
 516                 return;
 517
 518         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
 519         if (ntohl(th->th_seq) != sc->sc_iss)
 520                 return;
 521
 522         /*
 523          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
 524          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
 525          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
 526          * spurious network outage.
 527          *
 528          * See tcp_notify().
 529          */
 530         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxtslot < 3) {
 531                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
 532                 return;
 533         }
 534         syncache_drop(sc, sch);
 535         tcpstat.tcps_sc_unreach++;
 536 }
 537
 538 /*
 539  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
 540  */
 541 static struct socket *
 542 syncache_socket(sc, lso)
 543         struct syncache *sc;
 544         struct socket *lso;
 545 {
 546         struct inpcb *inp = NULL;
 547         struct socket *so;
 548         struct tcpcb *tp;
 549
 550         /*
 551          * Ok, create the full blown connection, and set things up
 552          * as they would have been set up if we had created the
 553          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
 554          * the connection, abort it.
 555          */
 556         so = sonewconn(lso, SS_ISCONNECTED);
 557         if (so == NULL) {
 558                 /*
 559                  * Drop the connection; we will send a RST if the peer
 560                  * retransmits the ACK,
 561                  */
 562                 tcpstat.tcps_listendrop++;
 563                 goto abort;
 564         }
 565
 566         inp = sotoinpcb(so);
 567
 568         /*
 569          * Insert new socket into hash list.
 570          */
 571         inp->inp_inc.inc_isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 572 #ifdef INET6
 573         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
 574                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
 575         } else {
 576                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
 577                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
 578 #endif
 579                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
 580 #ifdef INET6
 581         }
 582 #endif
 583         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
 584         if (in_pcbinshash(inp) != 0) {
 585                 /*
 586                  * Undo the assignments above if we failed to
 587                  * put the PCB on the hash lists.
 588                  */
 589 #ifdef INET6
 590                 if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
 591                         inp->in6p_laddr = in6addr_any;
 592                 else
 593 #endif
 594                         inp->inp_laddr.s_addr = INADDR_ANY;
 595                 inp->inp_lport = 0;
 596                 goto abort;
 597         }
 598 #ifdef IPSEC
 599         /* copy old policy into new socket's */
 600         if (ipsec_copy_policy(sotoinpcb(lso)->inp_sp, inp->inp_sp))
 601                 printf("syncache_expand: could not copy policy\n");
 602 #endif
 603 #ifdef INET6
 604         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
 605                 struct inpcb *oinp = sotoinpcb(lso);
 606                 struct in6_addr laddr6;
 607                 struct sockaddr_in6 *sin6;
 608                 /*
 609                  * Inherit socket options from the listening socket.
 610                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
 611                  * copied, since it stores previously received options and is
 612                  * used to detect if each new option is different than the
 613                  * previous one and hence should be passed to a user.
 614                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
 615                  * receive options just after calling the accept system call.
 616                  */
 617                 inp->inp_flags |= oinp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
 618                 if (oinp->in6p_outputopts)
 619                         inp->in6p_outputopts =
 620                             ip6_copypktopts(oinp->in6p_outputopts, M_NOWAIT);
 621                 inp->in6p_route = sc->sc_route6;
 622                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
 623
 624                 MALLOC(sin6, struct sockaddr_in6 *, sizeof *sin6,
 625                     M_SONAME, M_NOWAIT | M_ZERO);
 626                 if (sin6 == NULL)
 627                         goto abort;
 628                 sin6->sin6_family = AF_INET6;
 629                 sin6->sin6_len = sizeof(*sin6);
 630                 sin6->sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
 631                 sin6->sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
 632                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
 633                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
 634                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
 635                 if (in6_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)sin6, &thread0)) {
 636                         inp->in6p_laddr = laddr6;
 637                         FREE(sin6, M_SONAME);
 638                         goto abort;
 639                 }
 640                 FREE(sin6, M_SONAME);
 641         } else
 642 #endif
 643         {
 644                 struct in_addr laddr;
 645                 struct sockaddr_in *sin;
 646
 647                 inp->inp_options = ip_srcroute();
 648                 if (inp->inp_options == NULL) {
 649                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
 650                         sc->sc_ipopts = NULL;
 651                 }
 652                 inp->inp_route = sc->sc_route;
 653                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
 654
 655                 MALLOC(sin, struct sockaddr_in *, sizeof *sin,
 656                     M_SONAME, M_NOWAIT | M_ZERO);
 657                 if (sin == NULL)
 658                         goto abort;
 659                 sin->sin_family = AF_INET;
 660                 sin->sin_len = sizeof(*sin);
 661                 sin->sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
 662                 sin->sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
 663                 bzero((caddr_t)sin->sin_zero, sizeof(sin->sin_zero));
 664                 laddr = inp->inp_laddr;
 665                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
 666                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
 667                 if (in_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)sin, &thread0)) {
 668                         inp->inp_laddr = laddr;
 669                         FREE(sin, M_SONAME);
 670                         goto abort;
 671                 }
 672                 FREE(sin, M_SONAME);
 673         }
 674
 675         tp = intotcpcb(inp);
 676         tp->t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
 677         tp->iss = sc->sc_iss;
 678         tp->irs = sc->sc_irs;
 679         tcp_rcvseqinit(tp);
 680         tcp_sendseqinit(tp);
 681         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
 682         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
 683         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
 684         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
 685
 686         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH|TF_NODELAY);
 687         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
 688                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
 689         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
 690                 tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE|TF_RCVD_SCALE;
 691                 tp->requested_s_scale = sc->sc_requested_s_scale;
 692                 tp->request_r_scale = sc->sc_request_r_scale;
 693         }
 694         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
 695                 tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP|TF_RCVD_TSTMP;
 696                 tp->ts_recent = sc->sc_tsrecent;
 697                 tp->ts_recent_age = ticks;
 698         }
 699         if (sc->sc_flags & SCF_CC) {
 700                 /*
 701                  * Initialization of the tcpcb for transaction;
 702                  *   set SND.WND = SEG.WND,
 703                  *   initialize CCsend and CCrecv.
 704                  */
 705                 tp->t_flags |= TF_REQ_CC|TF_RCVD_CC;
 706                 tp->cc_send = sc->sc_cc_send;
 707                 tp->cc_recv = sc->sc_cc_recv;
 708         }
 709
 710         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
 711
 712         /*
 713          * If the SYN,ACK was retransmitted, reset cwnd to 1 segment.
 714          */
 715         if (sc->sc_rxtslot != 0)
 716                 tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
 717         callout_reset(tp->tt_keep, tcp_keepinit, tcp_timer_keep, tp);
 718
 719         tcpstat.tcps_accepts++;
 720         return (so);
 721
 722 abort:
 723         if (so != NULL)
 724                 (void) soabort(so);
 725         return (NULL);
 726 }
 727
 728 /*
 729  * This function gets called when we receive an ACK for a
 730  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
 731  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
 732  * the cache and turn it into a full-blown connection in
 733  * the SYN-RECEIVED state.
 734  */
 735 int
 736 syncache_expand(inc, th, sop, m)
 737         struct in_conninfo *inc;
 738         struct tcphdr *th;
 739         struct socket **sop;
 740         struct mbuf *m;
 741 {
 742         struct syncache *sc;
 743         struct syncache_head *sch;
 744         struct socket *so;
 745
 746         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 747         if (sc == NULL) {
 748                 /*
 749                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
 750                  * a returning syncookie.  To do this, first:
 751                  *  A. See if this socket has had a syncache entry dropped in
 752                  *     the past.  We don't want to accept a bogus syncookie
 753                  *     if we've never received a SYN.
 754                  *  B. check that the syncookie is valid.  If it is, then
 755                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
 756                  */
 757                 if (!tcp_syncookies)
 758                         return (0);
 759                 sc = syncookie_lookup(inc, th, *sop);
 760                 if (sc == NULL)
 761                         return (0);
 762                 sch = NULL;
 763                 tcpstat.tcps_sc_recvcookie++;
 764         }
 765
 766         /*
 767          * If seg contains an ACK, but not for our SYN/ACK, send a RST.
 768          */
 769         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1)
 770                 return (0);
 771
 772         so = syncache_socket(sc, *sop);
 773         if (so == NULL) {
 774 #if 0
 775 resetandabort:
 776                 /* XXXjlemon check this - is this correct? */
 777                 (void) tcp_respond(NULL, m, m, th,
 778                     th->th_seq + tlen, (tcp_seq)0, TH_RST|TH_ACK);
 779 #endif
 780                 m_freem(m);                     /* XXX only needed for above */
 781                 tcpstat.tcps_sc_aborted++;
 782         } else {
 783                 sc->sc_flags |= SCF_KEEPROUTE;
 784                 tcpstat.tcps_sc_completed++;
 785         }
 786         if (sch == NULL)
 787                 syncache_free(sc);
 788         else
 789                 syncache_drop(sc, sch);
 790         *sop = so;
 791         return (1);
 792 }
 793
 794 /*
 795  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
 796  * this to the syn cache, and send back a segment:
 797  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
 798  * to the source.
 799  *
 800  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
 801  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
 802  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
 803  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
 804  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
 805  * the data, we avoid this DoS scenario.
 806  */
 807 int
 808 syncache_add(inc, to, th, sop, m)
 809         struct in_conninfo *inc;
 810         struct tcpopt *to;
 811         struct tcphdr *th;
 812         struct socket **sop;
 813         struct mbuf *m;
 814 {
 815         struct tcpcb *tp;
 816         struct socket *so;
 817         struct syncache *sc = NULL;
 818         struct syncache_head *sch;
 819         struct mbuf *ipopts = NULL;
 820         struct rmxp_tao *taop;
 821         int i, s, win;
 822
 823         so = *sop;
 824         tp = sototcpcb(so);
 825
 826         /*
 827          * Remember the IP options, if any.
 828          */
 829 #ifdef INET6
 830         if (!inc->inc_isipv6)
 831 #endif
 832                 ipopts = ip_srcroute();
 833
 834         /*
 835          * See if we already have an entry for this connection.
 836          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
 837          *
 838          * XXX
 839          * should the syncache be re-initialized with the contents
 840          * of the new SYN here (which may have different options?)
 841          */
 842         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 843         if (sc != NULL) {
 844                 tcpstat.tcps_sc_dupsyn++;
 845                 if (ipopts) {
 846                         /*
 847                          * If we were remembering a previous source route,
 848                          * forget it and use the new one we've been given.
 849                          */
 850                         if (sc->sc_ipopts)
 851                                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
 852                         sc->sc_ipopts = ipopts;
 853                 }
 854                 /*
 855                  * Update timestamp if present.
 856                  */
 857                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP)
 858                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
 859                 /*
 860                  * PCB may have changed, pick up new values.
 861                  */
 862                 sc->sc_tp = tp;
 863                 sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
 864                 if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
 865                         s = splnet();
 866                         TAILQ_REMOVE(&tcp_syncache.timerq[sc->sc_rxtslot],
 867                             sc, sc_timerq);
 868                         SYNCACHE_TIMEOUT(sc, sc->sc_rxtslot);
 869                         splx(s);
 870                         tcpstat.tcps_sndacks++;
 871                         tcpstat.tcps_sndtotal++;
 872                 }
 873                 *sop = NULL;
 874                 return (1);
 875         }
 876
 877         sc = zalloc(tcp_syncache.zone);
 878         if (sc == NULL) {
 879                 /*
 880                  * The zone allocator couldn't provide more entries.
 881                  * Treat this as if the cache was full; drop the oldest
 882                  * entry and insert the new one.
 883                  */
 884                 s = splnet();
 885                 for (i = SYNCACHE_MAXREXMTS; i >= 0; i--) {
 886                         sc = TAILQ_FIRST(&tcp_syncache.timerq[i]);
 887                         if (sc != NULL)
 888                                 break;
 889                 }
 890                 sc->sc_tp->ts_recent = ticks;
 891                 syncache_drop(sc, NULL);
 892                 splx(s);
 893                 tcpstat.tcps_sc_zonefail++;
 894                 sc = zalloc(tcp_syncache.zone);
 895                 if (sc == NULL) {
 896                         if (ipopts)
 897                                 (void) m_free(ipopts);
 898                         return (0);
 899                 }
 900         }
 901
 902         /*
 903          * Fill in the syncache values.
 904          */
 905         bzero(sc, sizeof(*sc));
 906         sc->sc_tp = tp;
 907         sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
 908         sc->sc_ipopts = ipopts;
 909         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
 910         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
 911 #ifdef INET6
 912         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
 913         if (inc->inc_isipv6) {
 914                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
 915                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
 916                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
 917         } else
 918 #endif
 919         {
 920                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
 921                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
 922                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
 923         }
 924         sc->sc_irs = th->th_seq;
 925         sc->sc_flags = 0;
 926         sc->sc_peer_mss = to->to_flags & TOF_MSS ? to->to_mss : 0;
 927         if (tcp_syncookies)
 928                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sc);
 929         else
 930                 sc->sc_iss = arc4random();
 931
 932         /* Initial receive window: clip sbspace to [0 .. TCP_MAXWIN] */
 933         win = sbspace(&so->so_rcv);
 934         win = imax(win, 0);
 935         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
 936         sc->sc_wnd = win;
 937
 938         if (tcp_do_rfc1323) {
 939                 /*
 940                  * A timestamp received in a SYN makes
 941                  * it ok to send timestamp requests and replies.
 942                  */
 943                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
 944                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
 945                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
 946                 }
 947                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
 948                         int wscale = 0;
 949
 950                         /* Compute proper scaling value from buffer space */
 951                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
 952                             (TCP_MAXWIN << wscale) < so->so_rcv.sb_hiwat)
 953                                 wscale++;
 954                         sc->sc_request_r_scale = wscale;
 955                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_requested_s_scale;
 956                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
 957                 }
 958         }
 959         if (tcp_do_rfc1644) {
 960                 /*
 961                  * A CC or CC.new option received in a SYN makes
 962                  * it ok to send CC in subsequent segments.
 963                  */
 964                 if (to->to_flags & (TOF_CC|TOF_CCNEW)) {
 965                         sc->sc_cc_recv = to->to_cc;
 966                         sc->sc_cc_send = CC_INC(tcp_ccgen);
 967                         sc->sc_flags |= SCF_CC;
 968                 }
 969         }
 970         if (tp->t_flags & TF_NOOPT)
 971                 sc->sc_flags = SCF_NOOPT;
 972
 973         /*
 974          * XXX
 975          * We have the option here of not doing TAO (even if the segment
 976          * qualifies) and instead fall back to a normal 3WHS via the syncache.
 977          * This allows us to apply synflood protection to TAO-qualifying SYNs
 978          * also. However, there should be a hueristic to determine when to
 979          * do this, and is not present at the moment.
 980          */
 981
 982         /*
 983          * Perform TAO test on incoming CC (SEG.CC) option, if any.
 984          * - compare SEG.CC against cached CC from the same host, if any.
 985          * - if SEG.CC > chached value, SYN must be new and is accepted
 986          *      immediately: save new CC in the cache, mark the socket
 987          *      connected, enter ESTABLISHED state, turn on flag to
 988          *      send a SYN in the next segment.
 989          *      A virtual advertised window is set in rcv_adv to
 990          *      initialize SWS prevention.  Then enter normal segment
 991          *      processing: drop SYN, process data and FIN.
 992          * - otherwise do a normal 3-way handshake.
 993          */
 994         taop = tcp_gettaocache(&sc->sc_inc);
 995         if ((to->to_flags & TOF_CC) != 0) {
 996                 if (((tp->t_flags & TF_NOPUSH) != 0) &&
 997                     sc->sc_flags & SCF_CC &&
 998                     taop != NULL && taop->tao_cc != 0 &&
 999                     CC_GT(to->to_cc, taop->tao_cc)) {
1000                         sc->sc_rxtslot = 0;
1001                         so = syncache_socket(sc, *sop);
1002                         if (so != NULL) {
1003                                 sc->sc_flags |= SCF_KEEPROUTE;
1004                                 taop->tao_cc = to->to_cc;
1005                                 *sop = so;
1006                         }
1007                         syncache_free(sc);
1008                         return (so != NULL);
1009                 }
1010         } else {
1011                 /*
1012                  * No CC option, but maybe CC.NEW: invalidate cached value.
1013                  */
1014                 if (taop != NULL)
1015                         taop->tao_cc = 0;
1016         }
1017         /*
1018          * TAO test failed or there was no CC option,
1019          *    do a standard 3-way handshake.
1020          */
1021         if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
1022                 syncache_insert(sc, sch);
1023                 tcpstat.tcps_sndacks++;
1024                 tcpstat.tcps_sndtotal++;
1025         } else {
1026                 syncache_free(sc);
1027                 tcpstat.tcps_sc_dropped++;
1028         }
1029         *sop = NULL;
1030         return (1);
1031 }
1032
1033 static int
1034 syncache_respond(sc, m)
1035         struct syncache *sc;
1036         struct mbuf *m;
1037 {
1038         u_int8_t *optp;
1039         int optlen, error;
1040         u_int16_t tlen, hlen, mssopt;
1041         struct ip *ip = NULL;
1042         struct rtentry *rt;
1043         struct tcphdr *th;
1044 #ifdef INET6
1045         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1046 #endif
1047
1048 #ifdef INET6
1049         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
1050                 rt = tcp_rtlookup6(&sc->sc_inc);
1051                 if (rt != NULL)
1052                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1053                              (sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr));
1054                 else
1055                         mssopt = tcp_v6mssdflt;
1056                 hlen = sizeof(struct ip6_hdr);
1057         } else
1058 #endif
1059         {
1060                 rt = tcp_rtlookup(&sc->sc_inc);
1061                 if (rt != NULL)
1062                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1063                              (sizeof(struct ip) + sizeof(struct tcphdr));
1064                 else
1065                         mssopt = tcp_mssdflt;
1066                 hlen = sizeof(struct ip);
1067         }
1068
1069         /* Compute the size of the TCP options. */
1070         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT) {
1071                 optlen = 0;
1072         } else {
1073                 optlen = TCPOLEN_MAXSEG +
1074                     ((sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) ? 4 : 0) +
1075                     ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) ? TCPOLEN_TSTAMP_APPA : 0) +
1076                     ((sc->sc_flags & SCF_CC) ? TCPOLEN_CC_APPA * 2 : 0);
1077         }
1078         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1079
1080         /*
1081          * XXX
1082          * assume that the entire packet will fit in a header mbuf
1083          */
1084         KASSERT(max_linkhdr + tlen <= MHLEN, ("syncache: mbuf too small"));
1085
1086         /*
1087          * XXX shouldn't this reuse the mbuf if possible ?
1088          * Create the IP+TCP header from scratch.
1089          */
1090         if (m)
1091                 m_freem(m);
1092
1093         m = m_gethdr(M_DONTWAIT, MT_HEADER);
1094         if (m == NULL)
1095                 return (ENOBUFS);
1096         m->m_data += max_linkhdr;
1097         m->m_len = tlen;
1098         m->m_pkthdr.len = tlen;
1099         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1100
1101 #ifdef INET6
1102         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
1103                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1104                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1105                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1106                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1107                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1108                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1109                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1110                 /* ip6_flow = ??? */
1111
1112                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1113         } else
1114 #endif
1115         {
1116                 ip = mtod(m, struct ip *);
1117                 ip->ip_v = IPVERSION;
1118                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1119                 ip->ip_len = tlen;
1120                 ip->ip_id = 0;
1121                 ip->ip_off = 0;
1122                 ip->ip_sum = 0;
1123                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1124                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1125                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1126                 ip->ip_ttl = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1127                 ip->ip_tos = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_tos;   /* XXX */
1128
1129                 /*
1130                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are expensive,
1131                  * so we will only unset the DF bit if:
1132                  *
1133                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1134                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1135                  */
1136                 if (path_mtu_discovery
1137                     && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0)) {
1138                        ip->ip_off |= IP_DF;
1139                 }
1140
1141                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1142         }
1143         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1144         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1145
1146         th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1147         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1148         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1149         th->th_x2 = 0;
1150         th->th_flags = TH_SYN|TH_ACK;
1151         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1152         th->th_urp = 0;
1153
1154         /* Tack on the TCP options. */
1155         if (optlen == 0)
1156                 goto no_options;
1157         optp = (u_int8_t *)(th + 1);
1158         *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1159         *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1160         *optp++ = (mssopt >> 8) & 0xff;
1161         *optp++ = mssopt & 0xff;
1162
1163         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1164                 *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_NOP << 24 |
1165                     TCPOPT_WINDOW << 16 | TCPOLEN_WINDOW << 8 |
1166                     sc->sc_request_r_scale);
1167                 optp += 4;
1168         }
1169
1170         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1171                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1172
1173                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
1174                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
1175                 *lp++ = htonl(ticks);
1176                 *lp   = htonl(sc->sc_tsrecent);
1177                 optp += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
1178         }
1179
1180         /*
1181          * Send CC and CC.echo if we received CC from our peer.
1182          */
1183         if (sc->sc_flags & SCF_CC) {
1184                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1185
1186                 *lp++ = htonl(TCPOPT_CC_HDR(TCPOPT_CC));
1187                 *lp++ = htonl(sc->sc_cc_send);
1188                 *lp++ = htonl(TCPOPT_CC_HDR(TCPOPT_CCECHO));
1189                 *lp   = htonl(sc->sc_cc_recv);
1190                 optp += TCPOLEN_CC_APPA * 2;
1191         }
1192 no_options:
1193
1194 #ifdef INET6
1195         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
1196                 struct route_in6 *ro6 = &sc->sc_route6;
1197
1198                 th->th_sum = 0;
1199                 th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP, hlen, tlen - hlen);
1200                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(NULL,
1201                     ro6->ro_rt ? ro6->ro_rt->rt_ifp : NULL);
1202                 error = ip6_output(m, NULL, ro6, 0, NULL, NULL,
1203                                 sc->sc_tp->t_inpcb);
1204         } else
1205 #endif
1206         {
1207                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1208                     htons(tlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1209                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1210                 m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1211                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, &sc->sc_route, 0, NULL,
1212                                 sc->sc_tp->t_inpcb);
1213         }
1214         return (error);
1215 }
1216
1217 /*
1218  * cookie layers:
1219  *
1220  *      |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|
1221  *      | peer iss                                                      |
1222  *      | MD5(laddr,faddr,secret,lport,fport)             |. . . . . . .|
1223  *      |                     0                       |(A)|             |
1224  * (A): peer mss index
1225  */
1226
1227 /*
1228  * The values below are chosen to minimize the size of the tcp_secret
1229  * table, as well as providing roughly a 16 second lifetime for the cookie.
1230  */
1231
1232 #define SYNCOOKIE_WNDBITS       5       /* exposed bits for window indexing */
1233 #define SYNCOOKIE_TIMESHIFT     1       /* scale ticks to window time units */
1234
1235 #define SYNCOOKIE_WNDMASK       ((1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) - 1)
1236 #define SYNCOOKIE_NSECRETS      (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS)
1237 #define SYNCOOKIE_TIMEOUT \
1238     (hz * (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) / (1 << SYNCOOKIE_TIMESHIFT))
1239 #define SYNCOOKIE_DATAMASK      ((3 << SYNCOOKIE_WNDBITS) | SYNCOOKIE_WNDMASK)
1240
1241 static struct {
1242         u_int32_t       ts_secbits[4];
1243         u_int           ts_expire;
1244 } tcp_secret[SYNCOOKIE_NSECRETS];
1245
1246 static int tcp_msstab[] = { 0, 536, 1460, 8960 };
1247
1248 static MD5_CTX syn_ctx;
1249
1250 #define MD5Add(v)       MD5Update(&syn_ctx, (u_char *)&v, sizeof(v))
1251
1252 struct md5_add {
1253         u_int32_t laddr, faddr;
1254         u_int32_t secbits[4];
1255         u_int16_t lport, fport;
1256 };
1257
1258 #ifdef CTASSERT
1259 CTASSERT(sizeof(struct md5_add) == 28);
1260 #endif
1261
1262 /*
1263  * Consider the problem of a recreated (and retransmitted) cookie.  If the
1264  * original SYN was accepted, the connection is established.  The second
1265  * SYN is inflight, and if it arrives with an ISN that falls within the
1266  * receive window, the connection is killed.
1267  *
1268  * However, since cookies have other problems, this may not be worth
1269  * worrying about.
1270  */
1271
1272 static u_int32_t
1273 syncookie_generate(struct syncache *sc)
1274 {
1275         u_int32_t md5_buffer[4];
1276         u_int32_t data;
1277         int idx, i;
1278         struct md5_add add;
1279
1280         idx = ((ticks << SYNCOOKIE_TIMESHIFT) / hz) & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1281         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks) {
1282                 for (i = 0; i < 4; i++)
1283                         tcp_secret[idx].ts_secbits[i] = arc4random();
1284                 tcp_secret[idx].ts_expire = ticks + SYNCOOKIE_TIMEOUT;
1285         }
1286         for (data = sizeof(tcp_msstab) / sizeof(int) - 1; data > 0; data--)
1287                 if (tcp_msstab[data] <= sc->sc_peer_mss)
1288                         break;
1289         data = (data << SYNCOOKIE_WNDBITS) | idx;
1290         data ^= sc->sc_irs;                             /* peer's iss */
1291         MD5Init(&syn_ctx);
1292 #ifdef INET6
1293         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
1294                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_laddr);
1295                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_faddr);
1296                 add.laddr = 0;
1297                 add.faddr = 0;
1298         } else
1299 #endif
1300         {
1301                 add.laddr = sc->sc_inc.inc_laddr.s_addr;
1302                 add.faddr = sc->sc_inc.inc_faddr.s_addr;
1303         }
1304         add.lport = sc->sc_inc.inc_lport;
1305         add.fport = sc->sc_inc.inc_fport;
1306         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1307         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1308         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1309         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1310         MD5Add(add);
1311         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1312         data ^= (md5_buffer[0] & ~SYNCOOKIE_WNDMASK);
1313         return (data);
1314 }
1315
1316 static struct syncache *
1317 syncookie_lookup(inc, th, so)
1318         struct in_conninfo *inc;
1319         struct tcphdr *th;
1320         struct socket *so;
1321 {
1322         u_int32_t md5_buffer[4];
1323         struct syncache *sc;
1324         u_int32_t data;
1325         int wnd, idx;
1326         struct md5_add add;
1327
1328         data = (th->th_ack - 1) ^ (th->th_seq - 1);     /* remove ISS */
1329         idx = data & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1330         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks ||
1331             sototcpcb(so)->ts_recent + SYNCOOKIE_TIMEOUT < ticks)
1332                 return (NULL);
1333         MD5Init(&syn_ctx);
1334 #ifdef INET6
1335         if (inc->inc_isipv6) {
1336                 MD5Add(inc->inc6_laddr);
1337                 MD5Add(inc->inc6_faddr);
1338                 add.laddr = 0;
1339                 add.faddr = 0;
1340         } else
1341 #endif
1342         {
1343                 add.laddr = inc->inc_laddr.s_addr;
1344                 add.faddr = inc->inc_faddr.s_addr;
1345         }
1346         add.lport = inc->inc_lport;
1347         add.fport = inc->inc_fport;
1348         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1349         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1350         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1351         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1352         MD5Add(add);
1353         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1354         data ^= md5_buffer[0];
1355         if ((data & ~SYNCOOKIE_DATAMASK) != 0)
1356                 return (NULL);
1357         data = data >> SYNCOOKIE_WNDBITS;
1358
1359         sc = zalloc(tcp_syncache.zone);
1360         if (sc == NULL)
1361                 return (NULL);
1362         /*
1363          * Fill in the syncache values.
1364          * XXX duplicate code from syncache_add
1365          */
1366         sc->sc_ipopts = NULL;
1367         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1368         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1369 #ifdef INET6
1370         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1371         if (inc->inc_isipv6) {
1372                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1373                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1374                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
1375         } else
1376 #endif
1377         {
1378                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1379                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1380                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
1381         }
1382         sc->sc_irs = th->th_seq - 1;
1383         sc->sc_iss = th->th_ack - 1;
1384         wnd = sbspace(&so->so_rcv);
1385         wnd = imax(wnd, 0);
1386         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
1387         sc->sc_wnd = wnd;
1388         sc->sc_flags = 0;
1389         sc->sc_rxtslot = 0;
1390         sc->sc_peer_mss = tcp_msstab[data];
1391         return (sc);
1392 }