sbin/hammer2/network.h

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2011-2012 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   5  * by Matthew Dillon <dillon@dragonflybsd.org>
   6  * by Venkatesh Srinivas <vsrinivas@dragonflybsd.org>
   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  *
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  16  *    the documentation and/or other materials provided with the
  17  *    distribution.
  18  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  19  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  20  *    from this software without specific, prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  23  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  24  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  25  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  26  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  27  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  28  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  29  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  30  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  31  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  32  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  33  * SUCH DAMAGE.
  34  */
  35
  36 #include <openssl/rsa.h>        /* public/private key functions */
  37 #include <openssl/pem.h>        /* public/private key file load */
  38 #include <openssl/err.h>
  39 #include <openssl/evp.h>        /* aes_256_cbc functions */
  40
  41 /***************************************************************************
  42  *                              CRYPTO HANDSHAKE                           *
  43  ***************************************************************************
  44  *
  45  * The initial public-key exchange is implementing by transmitting a
  46  * 512-byte buffer to the other side in a symmetrical fashion.  This
  47  * buffer contains the following:
  48  *
  49  * (1) A random session key.  512 bits is specified.  We use aes_256_cbc()
  50  *     and initialize the key with the first 256 bits and the iv[] with
  51  *     the second.  Note that the transmitted and received session
  52  *     keys are XOR'd together to create the session key used for
  53  *     communications (so even if the verifier is compromised the session
  54  *     will still be gobbly gook if the public key has not been completely
  55  *     broken).
  56  *
  57  * (2) A verifier to determine that the decode was successful.  It encodes
  58  *     an XOR of each group of 4 bytes from the session key.
  59  *
  60  * (3) Additional configuration and additional random data.
  61  *
  62  *     - The hammer2 message header magic for endian detect
  63  *
  64  *     - The hammer2 protocol version.  The two sides agree on the
  65  *       smaller of the two.
  66  *
  67  *     - All unused fields (junk*) are filled with random data.
  68  *
  69  * This structure must be exactly 512 bytes and expects to use 256-byte
  70  * RSA keys.
  71  */
  72 struct hammer2_handshake {
  73         char pad1[8];           /* 000 */
  74         uint16_t magic;         /* 008 HAMMER2_MSGHDR_MAGIC for endian detect */
  75         uint16_t version;       /* 00A hammer2 protocol version */
  76         uint32_t flags;         /* 00C protocol extension flags */
  77         uint8_t sess[64];       /* 010 512-bit session key */
  78         uint8_t verf[16];       /* 050 verifier = ~sess */
  79         char quickmsg[32];      /* 060 reason for connecting */
  80         char junk080[128];      /* 080-0FF */
  81         char pad2[8];           /* 100-107 */
  82         char junk100[256-8];    /* 108-1FF */
  83 };
  84
  85 typedef struct hammer2_handshake hammer2_handshake_t;
  86
  87 #define HAMMER2_AES_KEY_SIZE    32
  88 #define HAMMER2_AES_KEY_MASK    (HAMMER2_AES_KEY_SIZE - 1)
  89 #define HAMMER2_AES_TYPE        aes_256_cbc
  90 #define HAMMER2_AES_TYPE_EVP    EVP_aes_256_cbc()
  91 #define HAMMER2_AES_TYPE_STR    #HAMMER2_AES_TYPE
  92
  93 /***************************************************************************
  94  *                              LOW LEVEL MESSAGING                        *
  95  ***************************************************************************
  96  *
  97  * hammer2_msg - A standalone copy of a message, typically referenced by
  98  *               or embedded in other structures, or used with I/O queues.
  99  *
 100  * These structures are strictly temporary, so they do not have to be
 101  * particularly optimized for size.  All possible message headers are
 102  * directly embedded (any), and the message may contain a reference
 103  * to allocated auxillary data.  The structure is recycled quite often
 104  * by a connection.
 105  *
 106  * This structure is typically not used for storing persistent message
 107  * state (see hammer2_persist for that).
 108  */
 109 struct hammer2_iocom;
 110 struct hammer2_persist;
 111 struct hammre2_state;
 112 struct hammre2_msg;
 113
 114 TAILQ_HEAD(hammer2_msg_queue, hammer2_msg);
 115 RB_HEAD(hammer2_state_tree, hammer2_state);
 116
 117 struct hammer2_state {
 118         RB_ENTRY(hammer2_state) rbnode;         /* indexed by msgid */
 119         struct hammer2_iocom *iocom;
 120         uint32_t        txcmd;                  /* mostly for CMDF flags */
 121         uint32_t        rxcmd;                  /* mostly for CMDF flags */
 122         uint16_t        source;                 /* command originator */
 123         uint16_t        target;                 /* reply originator */
 124         uint32_t        msgid;                  /* {source,target,msgid} uniq */
 125         int             flags;
 126         int             error;
 127         struct hammer2_msg *msg;
 128         int (*func)(struct hammer2_iocom *, struct hammer2_msg *);
 129 };
 130
 131 #define HAMMER2_STATE_INSERTED  0x0001
 132 #define HAMMER2_STATE_DYNAMIC   0x0002
 133
 134 struct hammer2_msg {
 135         TAILQ_ENTRY(hammer2_msg) qentry;
 136         struct hammer2_state *state;
 137         size_t          hdr_size;
 138         size_t          aux_size;
 139         char            *aux_data;
 140         hammer2_msg_any_t any;
 141 };
 142
 143 typedef struct hammer2_state hammer2_state_t;
 144 typedef struct hammer2_msg hammer2_msg_t;
 145 typedef struct hammer2_msg_queue hammer2_msg_queue_t;
 146
 147 int hammer2_state_cmp(hammer2_state_t *state1, hammer2_state_t *state2);
 148 RB_PROTOTYPE(hammer2_state_tree, hammer2_state, rbnode, hammer2_state_cmp);
 149
 150 /*
 151  * hammer2_ioq - An embedded component of hammer2_connect, holds state
 152  * for the buffering and parsing of incoming and outgoing messages.
 153  */
 154 struct hammer2_ioq {
 155         enum { HAMMER2_MSGQ_STATE_HEADER1,
 156                HAMMER2_MSGQ_STATE_HEADER2,
 157                HAMMER2_MSGQ_STATE_AUXDATA1,
 158                HAMMER2_MSGQ_STATE_AUXDATA2,
 159                HAMMER2_MSGQ_STATE_ERROR } state;
 160         int             fifo_beg;               /* buffered data */
 161         int             fifo_cdx;               /* encrypt/decrypt index */
 162         int             fifo_end;
 163         size_t          hbytes;                 /* header size */
 164         size_t          abytes;                 /* aux_data size */
 165         size_t          already;                /* aux_data already decrypted */
 166         int             error;
 167         int             seq;                    /* salt sequencer */
 168         int             msgcount;
 169         EVP_CIPHER_CTX  ctx;
 170         char            iv[HAMMER2_AES_KEY_SIZE]; /* encrypt or decrypt iv[] */
 171         hammer2_msg_t   *msg;
 172         hammer2_msg_queue_t msgq;
 173         char            buf[HAMMER2_MSGBUF_SIZE]; /* staging buffer */
 174 };
 175
 176 typedef struct hammer2_ioq hammer2_ioq_t;
 177
 178 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_SYNC          1       /* bad magic / out of sync */
 179 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_EOF           2       /* unexpected EOF */
 180 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_SOCK          3       /* read() error on socket */
 181 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_FIELD         4       /* invalid field */
 182 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_HCRC          5       /* core header crc bad */
 183 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_XCRC          6       /* ext header crc bad */
 184 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_ACRC          7       /* aux data crc bad */
 185 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_STATE         8       /* bad state */
 186 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_NOPEER        9       /* bad socket peer */
 187 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_NORKEY        10      /* no remote keyfile found */
 188 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_NOLKEY        11      /* no local keyfile found */
 189 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_KEYXCHGFAIL   12      /* key exchange failed */
 190 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_KEYFMT        13      /* key file format problem */
 191 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_BADURANDOM    14      /* /dev/urandom is bad */
 192 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_MSGSEQ        15      /* message sequence error */
 193 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_EALREADY      16      /* ignore this message */
 194 #define HAMMER2_IOQ_ERROR_TRANS         17      /* state transaction issue */
 195
 196 #define HAMMER2_IOQ_MAXIOVEC    16
 197
 198 /*
 199  * hammer2_iocom - governs a messaging stream connection
 200  */
 201 struct hammer2_iocom {
 202         hammer2_ioq_t   ioq_rx;
 203         hammer2_ioq_t   ioq_tx;
 204         hammer2_msg_queue_t freeq;              /* free msgs hdr only */
 205         hammer2_msg_queue_t freeq_aux;          /* free msgs w/aux_data */
 206         void    (*recvmsg_callback)(struct hammer2_iocom *);
 207         void    (*sendmsg_callback)(struct hammer2_iocom *);
 208         void    (*altmsg_callback)(struct hammer2_iocom *);
 209         int     sock_fd;                        /* comm socket or pipe */
 210         int     alt_fd;                         /* thread signal, tty, etc */
 211         int     flags;
 212         int     rxmisc;
 213         int     txmisc;
 214         char    sess[HAMMER2_AES_KEY_SIZE];     /* aes_256_cbc key */
 215         struct hammer2_state_tree staterd_tree; /* active messages */
 216         struct hammer2_state_tree statewr_tree; /* active messages */
 217 };
 218
 219 typedef struct hammer2_iocom hammer2_iocom_t;
 220
 221 #define HAMMER2_IOCOMF_EOF      0x00000001      /* EOF or ERROR on desc */
 222 #define HAMMER2_IOCOMF_RREQ     0x00000002      /* request read-data event */
 223 #define HAMMER2_IOCOMF_WREQ     0x00000004      /* request write-avail event */
 224 #define HAMMER2_IOCOMF_WIDLE    0x00000008      /* request write-avail event */
 225 #define HAMMER2_IOCOMF_SIGNAL   0x00000010
 226 #define HAMMER2_IOCOMF_CRYPTED  0x00000020      /* encrypt enabled */