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  */
  73
  74 #include "opt_inet.h"
  75 #include "opt_inet6.h"
  76 #include "opt_ipsec.h"
  77
  78 #include <sys/param.h>
  79 #include <sys/systm.h>
  80 #include <sys/kernel.h>
  81 #include <sys/sysctl.h>
  82 #include <sys/malloc.h>
  83 #include <sys/mbuf.h>
  84 #include <sys/md5.h>
  85 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
  86 #include <sys/random.h>
  87 #include <sys/socket.h>
  88 #include <sys/socketvar.h>
  89 #include <sys/in_cksum.h>
  90
  91 #include <sys/msgport2.h>
  92 #include <net/netmsg2.h>
  93 #include <net/netisr2.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  * 4 retransmits corresponds to a timeout of (3 + 3 + 3 + 3 + 3 == 15) seconds
 156  * or (1 + 1 + 2 + 4 + 8 == 16) seconds if RFC6298 is used, the odds are that
 157  * the user has given up attempting to connect by then.
 158  */
 159 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              4
 160
 161 /* Arbitrary values */
 162 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
 163 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
 164
 165 struct netmsg_sc_timer {
 166         struct netmsg_base base;
 167         struct msgrec *nm_mrec;         /* back pointer to containing msgrec */
 168 };
 169
 170 struct msgrec {
 171         struct netmsg_sc_timer msg;
 172         lwkt_port_t port;               /* constant after init */
 173         int slot;                       /* constant after init */
 174 };
 175
 176 static void syncache_timer_handler(netmsg_t);
 177
 178 struct tcp_syncache {
 179         u_int   hashsize;
 180         u_int   hashmask;
 181         u_int   bucket_limit;
 182         u_int   cache_limit;
 183         u_int   rexmt_limit;
 184         u_int   hash_secret;
 185 };
 186 static struct tcp_syncache tcp_syncache;
 187
 188 TAILQ_HEAD(syncache_list, syncache);
 189
 190 struct tcp_syncache_percpu {
 191         struct syncache_head    *hashbase;
 192         u_int                   cache_count;
 193         struct syncache_list    timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
 194         struct callout          tt_timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
 195         struct msgrec           mrec[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
 196 };
 197 static struct tcp_syncache_percpu tcp_syncache_percpu[MAXCPU];
 198
 199 SYSCTL_NODE(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncache, CTLFLAG_RW, 0, "TCP SYN cache");
 200
 201 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_RD,
 202      &tcp_syncache.bucket_limit, 0, "Per-bucket hash limit for syncache");
 203
 204 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_RD,
 205      &tcp_syncache.cache_limit, 0, "Overall entry limit for syncache");
 206
 207 /* XXX JH */
 208 #if 0
 209 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_RD,
 210      &tcp_syncache.cache_count, 0, "Current number of entries in syncache");
 211 #endif
 212
 213 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_RD,
 214      &tcp_syncache.hashsize, 0, "Size of TCP syncache hashtable");
 215
 216 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit, CTLFLAG_RW,
 217      &tcp_syncache.rexmt_limit, 0, "Limit on SYN/ACK retransmissions");
 218
 219 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
 220
 221 #define SYNCACHE_HASH(inc, mask)                                        \
 222         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
 223           (inc)->inc_faddr.s_addr ^                                     \
 224           ((inc)->inc_faddr.s_addr >> 16) ^                             \
 225           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
 226
 227 #define SYNCACHE_HASH6(inc, mask)                                       \
 228         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
 229           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[0] ^                              \
 230           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[3] ^                              \
 231           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
 232
 233 #define ENDPTS_EQ(a, b) (                                               \
 234         (a)->ie_fport == (b)->ie_fport &&                               \
 235         (a)->ie_lport == (b)->ie_lport &&                               \
 236         (a)->ie_faddr.s_addr == (b)->ie_faddr.s_addr &&                 \
 237         (a)->ie_laddr.s_addr == (b)->ie_laddr.s_addr                    \
 238 )
 239
 240 #define ENDPTS6_EQ(a, b) (memcmp(a, b, sizeof(*a)) == 0)
 241
 242 static __inline int
 243 syncache_rto(int slot)
 244 {
 245         if (tcp_low_rtobase)
 246                 return (TCPTV_RTOBASE * tcp_syn_backoff_low[slot]);
 247         else
 248                 return (TCPTV_RTOBASE * tcp_syn_backoff[slot]);
 249 }
 250
 251 static __inline void
 252 syncache_timeout(struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu,
 253                  struct syncache *sc, int slot)
 254 {
 255         int rto;
 256
 257         if (slot > 0) {
 258                 /*
 259                  * Record the time that we spent in SYN|ACK
 260                  * retransmition.
 261                  *
 262                  * Needed by RFC3390 and RFC6298.
 263                  */
 264                 sc->sc_rxtused += syncache_rto(slot - 1);
 265         }
 266         sc->sc_rxtslot = slot;
 267
 268         rto = syncache_rto(slot);
 269         sc->sc_rxttime = ticks + rto;
 270
 271         TAILQ_INSERT_TAIL(&syncache_percpu->timerq[slot], sc, sc_timerq);
 272         if (!callout_active(&syncache_percpu->tt_timerq[slot])) {
 273                 callout_reset(&syncache_percpu->tt_timerq[slot], rto,
 274                     syncache_timer, &syncache_percpu->mrec[slot]);
 275         }
 276 }
 277
 278 static void
 279 syncache_free(struct syncache *sc)
 280 {
 281         struct rtentry *rt;
 282 #ifdef INET6
 283         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 284 #else
 285         const boolean_t isipv6 = FALSE;
 286 #endif
 287
 288         if (sc->sc_ipopts)
 289                 m_free(sc->sc_ipopts);
 290
 291         rt = isipv6 ? sc->sc_route6.ro_rt : sc->sc_route.ro_rt;
 292         if (rt != NULL) {
 293                 /*
 294                  * If this is the only reference to a protocol-cloned
 295                  * route, remove it immediately.
 296                  */
 297                 if ((rt->rt_flags & (RTF_WASCLONED | RTF_LLINFO)) ==
 298                     RTF_WASCLONED && rt->rt_refcnt == 1) {
 299                         rtrequest(RTM_DELETE, rt_key(rt), rt->rt_gateway,
 300                                   rt_mask(rt), rt->rt_flags, NULL);
 301                 }
 302                 RTFREE(rt);
 303         }
 304         kfree(sc, M_SYNCACHE);
 305 }
 306
 307 void
 308 syncache_init(void)
 309 {
 310         int i, cpu;
 311
 312         tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
 313         tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
 314         tcp_syncache.cache_limit =
 315             tcp_syncache.hashsize * tcp_syncache.bucket_limit;
 316         tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
 317         tcp_syncache.hash_secret = karc4random();
 318
 319         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
 320             &tcp_syncache.hashsize);
 321         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
 322             &tcp_syncache.cache_limit);
 323         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
 324             &tcp_syncache.bucket_limit);
 325         if (!powerof2(tcp_syncache.hashsize)) {
 326                 kprintf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
 327                 tcp_syncache.hashsize = 512;    /* safe default */
 328         }
 329         tcp_syncache.hashmask = tcp_syncache.hashsize - 1;
 330
 331         for (cpu = 0; cpu < ncpus2; cpu++) {
 332                 struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 333
 334                 syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[cpu];
 335                 /* Allocate the hash table. */
 336                 syncache_percpu->hashbase = kmalloc(tcp_syncache.hashsize * sizeof(struct syncache_head),
 337                                                     M_SYNCACHE, M_WAITOK);
 338
 339                 /* Initialize the hash buckets. */
 340                 for (i = 0; i < tcp_syncache.hashsize; i++) {
 341                         struct syncache_head *bucket;
 342
 343                         bucket = &syncache_percpu->hashbase[i];
 344                         TAILQ_INIT(&bucket->sch_bucket);
 345                         bucket->sch_length = 0;
 346                 }
 347
 348                 for (i = 0; i <= SYNCACHE_MAXREXMTS; i++) {
 349                         /* Initialize the timer queues. */
 350                         TAILQ_INIT(&syncache_percpu->timerq[i]);
 351                         callout_init_mp(&syncache_percpu->tt_timerq[i]);
 352
 353                         syncache_percpu->mrec[i].slot = i;
 354                         syncache_percpu->mrec[i].port = netisr_cpuport(cpu);
 355                         syncache_percpu->mrec[i].msg.nm_mrec =
 356                                     &syncache_percpu->mrec[i];
 357                         netmsg_init(&syncache_percpu->mrec[i].msg.base,
 358                                     NULL, &netisr_adone_rport,
 359                                     MSGF_PRIORITY, syncache_timer_handler);
 360                 }
 361         }
 362 }
 363
 364 static void
 365 syncache_insert(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
 366 {
 367         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 368         struct syncache *sc2;
 369         int i;
 370
 371         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 372
 373         /*
 374          * Make sure that we don't overflow the per-bucket
 375          * limit or the total cache size limit.
 376          */
 377         if (sch->sch_length >= tcp_syncache.bucket_limit) {
 378                 /*
 379                  * The bucket is full, toss the oldest element.
 380                  */
 381                 sc2 = TAILQ_FIRST(&sch->sch_bucket);
 382                 if (sc2->sc_tp != NULL)
 383                         sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
 384                 syncache_drop(sc2, sch);
 385                 tcpstat.tcps_sc_bucketoverflow++;
 386         } else if (syncache_percpu->cache_count >= tcp_syncache.cache_limit) {
 387                 /*
 388                  * The cache is full.  Toss the oldest entry in the
 389                  * entire cache.  This is the front entry in the
 390                  * first non-empty timer queue with the largest
 391                  * timeout value.
 392                  */
 393                 for (i = SYNCACHE_MAXREXMTS; i >= 0; i--) {
 394                         sc2 = TAILQ_FIRST(&syncache_percpu->timerq[i]);
 395                         while (sc2 && (sc2->sc_flags & SCF_MARKER))
 396                                 sc2 = TAILQ_NEXT(sc2, sc_timerq);
 397                         if (sc2 != NULL)
 398                                 break;
 399                 }
 400                 if (sc2->sc_tp != NULL)
 401                         sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
 402                 syncache_drop(sc2, NULL);
 403                 tcpstat.tcps_sc_cacheoverflow++;
 404         }
 405
 406         /* Initialize the entry's timer. */
 407         syncache_timeout(syncache_percpu, sc, 0);
 408
 409         /* Put it into the bucket. */
 410         TAILQ_INSERT_TAIL(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
 411         sch->sch_length++;
 412         syncache_percpu->cache_count++;
 413         tcpstat.tcps_sc_added++;
 414 }
 415
 416 void
 417 syncache_destroy(struct tcpcb *tp, struct tcpcb *tp_inh)
 418 {
 419         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 420         struct syncache_head *bucket;
 421         struct syncache *sc;
 422         int i;
 423
 424         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 425         sc = NULL;
 426
 427         for (i = 0; i < tcp_syncache.hashsize; i++) {
 428                 bucket = &syncache_percpu->hashbase[i];
 429                 TAILQ_FOREACH(sc, &bucket->sch_bucket, sc_hash) {
 430                         if (sc->sc_tp == tp)
 431                                 sc->sc_tp = tp_inh;
 432                 }
 433         }
 434 }
 435
 436 static void
 437 syncache_drop(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
 438 {
 439         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 440 #ifdef INET6
 441         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 442 #else
 443         const boolean_t isipv6 = FALSE;
 444 #endif
 445
 446         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 447
 448         if (sch == NULL) {
 449                 if (isipv6) {
 450                         sch = &syncache_percpu->hashbase[
 451                             SYNCACHE_HASH6(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
 452                 } else {
 453                         sch = &syncache_percpu->hashbase[
 454                             SYNCACHE_HASH(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
 455                 }
 456         }
 457
 458         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
 459         sch->sch_length--;
 460         syncache_percpu->cache_count--;
 461
 462         /*
 463          * Cleanup
 464          */
 465         sc->sc_tp = NULL;
 466
 467         /*
 468          * Remove the entry from the syncache timer/timeout queue.  Note
 469          * that we do not try to stop any running timer since we do not know
 470          * whether the timer's message is in-transit or not.  Since timeouts
 471          * are fairly long, taking an unneeded callout does not detrimentally
 472          * effect performance.
 473          */
 474         TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[sc->sc_rxtslot], sc, sc_timerq);
 475
 476         syncache_free(sc);
 477 }
 478
 479 /*
 480  * Place a timeout message on the TCP thread's message queue.
 481  * This routine runs in soft interrupt context.
 482  *
 483  * An invariant is for this routine to be called, the callout must
 484  * have been active.  Note that the callout is not deactivated until
 485  * after the message has been processed in syncache_timer_handler() below.
 486  */
 487 static void
 488 syncache_timer(void *p)
 489 {
 490         struct netmsg_sc_timer *msg = p;
 491
 492         lwkt_sendmsg_oncpu(msg->nm_mrec->port, &msg->base.lmsg);
 493 }
 494
 495 /*
 496  * Service a timer message queued by timer expiration.
 497  * This routine runs in the TCP protocol thread.
 498  *
 499  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
 500  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
 501  *
 502  * When we finish processing timed-out entries, we restart the timer if there
 503  * are any entries still on the queue and deactivate it otherwise.  Only after
 504  * a timer has been deactivated here can it be restarted by syncache_timeout().
 505  */
 506 static void
 507 syncache_timer_handler(netmsg_t msg)
 508 {
 509         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 510         struct syncache *sc;
 511         struct syncache marker;
 512         struct syncache_list *list;
 513         struct inpcb *inp;
 514         int slot;
 515
 516         slot = ((struct netmsg_sc_timer *)msg)->nm_mrec->slot;
 517         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 518
 519         list = &syncache_percpu->timerq[slot];
 520
 521         /*
 522          * Use a marker to keep our place in the scan.  syncache_drop()
 523          * can block and cause any next pointer we cache to become stale.
 524          */
 525         marker.sc_flags = SCF_MARKER;
 526         TAILQ_INSERT_HEAD(list, &marker, sc_timerq);
 527
 528         while ((sc = TAILQ_NEXT(&marker, sc_timerq)) != NULL) {
 529                 /*
 530                  * Move the marker.
 531                  */
 532                 TAILQ_REMOVE(list, &marker, sc_timerq);
 533                 TAILQ_INSERT_AFTER(list, sc, &marker, sc_timerq);
 534
 535                 if (sc->sc_flags & SCF_MARKER)
 536                         continue;
 537
 538                 if (ticks < sc->sc_rxttime)
 539                         break;  /* finished because timerq sorted by time */
 540                 if (sc->sc_tp == NULL) {
 541                         syncache_drop(sc, NULL);
 542                         tcpstat.tcps_sc_stale++;
 543                         continue;
 544                 }
 545                 inp = sc->sc_tp->t_inpcb;
 546                 if (slot == SYNCACHE_MAXREXMTS ||
 547                     slot >= tcp_syncache.rexmt_limit ||
 548                     inp == NULL ||
 549                     inp->inp_gencnt != sc->sc_inp_gencnt) {
 550                         syncache_drop(sc, NULL);
 551                         tcpstat.tcps_sc_stale++;
 552                         continue;
 553                 }
 554                 /*
 555                  * syncache_respond() may call back into the syncache to
 556                  * to modify another entry, so do not obtain the next
 557                  * entry on the timer chain until it has completed.
 558                  */
 559                 syncache_respond(sc, NULL);
 560                 tcpstat.tcps_sc_retransmitted++;
 561                 TAILQ_REMOVE(list, sc, sc_timerq);
 562                 syncache_timeout(syncache_percpu, sc, slot + 1);
 563         }
 564         TAILQ_REMOVE(list, &marker, sc_timerq);
 565
 566         if (sc != NULL) {
 567                 callout_reset(&syncache_percpu->tt_timerq[slot],
 568                               sc->sc_rxttime - ticks, syncache_timer,
 569                               &syncache_percpu->mrec[slot]);
 570         } else {
 571                 callout_deactivate(&syncache_percpu->tt_timerq[slot]);
 572         }
 573         lwkt_replymsg(&msg->base.lmsg, 0);
 574 }
 575
 576 /*
 577  * Find an entry in the syncache.
 578  */
 579 struct syncache *
 580 syncache_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head **schp)
 581 {
 582         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 583         struct syncache *sc;
 584         struct syncache_head *sch;
 585
 586         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 587 #ifdef INET6
 588         if (inc->inc_isipv6) {
 589                 sch = &syncache_percpu->hashbase[
 590                     SYNCACHE_HASH6(inc, tcp_syncache.hashmask)];
 591                 *schp = sch;
 592                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash)
 593                         if (ENDPTS6_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
 594                                 return (sc);
 595         } else
 596 #endif
 597         {
 598                 sch = &syncache_percpu->hashbase[
 599                     SYNCACHE_HASH(inc, tcp_syncache.hashmask)];
 600                 *schp = sch;
 601                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
 602 #ifdef INET6
 603                         if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
 604                                 continue;
 605 #endif
 606                         if (ENDPTS_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
 607                                 return (sc);
 608                 }
 609         }
 610         return (NULL);
 611 }
 612
 613 /*
 614  * This function is called when we get a RST for a
 615  * non-existent connection, so that we can see if the
 616  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
 617  */
 618 void
 619 syncache_chkrst(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th)
 620 {
 621         struct syncache *sc;
 622         struct syncache_head *sch;
 623
 624         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 625         if (sc == NULL) {
 626                 return;
 627         }
 628         /*
 629          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
 630          * if this is a valid reset segment.
 631          * RFC 793 page 37:
 632          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
 633          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
 634          *   valid if its sequence number is in the window.
 635          *
 636          *   The sequence number in the reset segment is normally an
 637          *   echo of our outgoing acknowlegement numbers, but some hosts
 638          *   send a reset with the sequence number at the rightmost edge
 639          *   of our receive window, and we have to handle this case.
 640          */
 641         if (SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) &&
 642             SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
 643                 syncache_drop(sc, sch);
 644                 tcpstat.tcps_sc_reset++;
 645         }
 646 }
 647
 648 void
 649 syncache_badack(struct in_conninfo *inc)
 650 {
 651         struct syncache *sc;
 652         struct syncache_head *sch;
 653
 654         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 655         if (sc != NULL) {
 656                 syncache_drop(sc, sch);
 657                 tcpstat.tcps_sc_badack++;
 658         }
 659 }
 660
 661 void
 662 syncache_unreach(struct in_conninfo *inc, const struct tcphdr *th)
 663 {
 664         struct syncache *sc;
 665         struct syncache_head *sch;
 666
 667         /* we are called at splnet() here */
 668         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 669         if (sc == NULL)
 670                 return;
 671
 672         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
 673         if (ntohl(th->th_seq) != sc->sc_iss)
 674                 return;
 675
 676         /*
 677          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
 678          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
 679          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
 680          * spurious network outage.
 681          *
 682          * See tcp_notify().
 683          */
 684         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxtslot < 3) {
 685                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
 686                 return;
 687         }
 688         syncache_drop(sc, sch);
 689         tcpstat.tcps_sc_unreach++;
 690 }
 691
 692 /*
 693  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
 694  *
 695  * This is called from the context of the SYN+ACK
 696  */
 697 static struct socket *
 698 syncache_socket(struct syncache *sc, struct socket *lso, struct mbuf *m)
 699 {
 700         struct inpcb *inp = NULL, *linp;
 701         struct socket *so;
 702         struct tcpcb *tp, *ltp;
 703         lwkt_port_t port;
 704 #ifdef INET6
 705         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 706 #else
 707         const boolean_t isipv6 = FALSE;
 708 #endif
 709         struct sockaddr_in sin_faddr;
 710         struct sockaddr_in6 sin6_faddr;
 711         struct sockaddr *faddr;
 712
 713         if (isipv6) {
 714                 faddr = (struct sockaddr *)&sin6_faddr;
 715                 sin6_faddr.sin6_family = AF_INET6;
 716                 sin6_faddr.sin6_len = sizeof(sin6_faddr);
 717                 sin6_faddr.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
 718                 sin6_faddr.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
 719                 sin6_faddr.sin6_flowinfo = sin6_faddr.sin6_scope_id = 0;
 720         } else {
 721                 faddr = (struct sockaddr *)&sin_faddr;
 722                 sin_faddr.sin_family = AF_INET;
 723                 sin_faddr.sin_len = sizeof(sin_faddr);
 724                 sin_faddr.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
 725                 sin_faddr.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
 726                 bzero(sin_faddr.sin_zero, sizeof(sin_faddr.sin_zero));
 727         }
 728
 729         /*
 730          * Ok, create the full blown connection, and set things up
 731          * as they would have been set up if we had created the
 732          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
 733          * the connection, abort it.
 734          *
 735          * Set the protocol processing port for the socket to the current
 736          * port (that the connection came in on).
 737          */
 738         so = sonewconn_faddr(lso, SS_ISCONNECTED, faddr);
 739         if (so == NULL) {
 740                 /*
 741                  * Drop the connection; we will send a RST if the peer
 742                  * retransmits the ACK,
 743                  */
 744                 tcpstat.tcps_listendrop++;
 745                 goto abort;
 746         }
 747
 748         /*
 749          * Insert new socket into hash list.
 750          */
 751         inp = so->so_pcb;
 752         inp->inp_inc.inc_isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 753         if (isipv6) {
 754                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
 755         } else {
 756                 KASSERT(INP_ISIPV4(inp), ("not inet pcb"));
 757                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
 758         }
 759         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
 760         in_pcbinsporthash_lport(inp);
 761
 762         linp = lso->so_pcb;
 763 #ifdef IPSEC
 764         /* copy old policy into new socket's */
 765         if (ipsec_copy_policy(linp->inp_sp, inp->inp_sp))
 766                 kprintf("syncache_expand: could not copy policy\n");
 767 #endif
 768         if (isipv6) {
 769                 struct in6_addr laddr6;
 770                 /*
 771                  * Inherit socket options from the listening socket.
 772                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
 773                  * copied, since it stores previously received options and is
 774                  * used to detect if each new option is different than the
 775                  * previous one and hence should be passed to a user.
 776                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
 777                  * receive options just after calling the accept system call.
 778                  */
 779                 inp->inp_flags |= linp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
 780                 if (linp->in6p_outputopts)
 781                         inp->in6p_outputopts =
 782                             ip6_copypktopts(linp->in6p_outputopts, M_INTWAIT);
 783                 inp->in6p_route = sc->sc_route6;
 784                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
 785
 786                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
 787                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
 788                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
 789                 if (in6_pcbconnect(inp, faddr, &thread0)) {
 790                         inp->in6p_laddr = laddr6;
 791                         goto abort;
 792                 }
 793         } else {
 794                 struct in_addr laddr;
 795
 796                 inp->inp_options = ip_srcroute(m);
 797                 if (inp->inp_options == NULL) {
 798                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
 799                         sc->sc_ipopts = NULL;
 800                 }
 801                 inp->inp_route = sc->sc_route;
 802                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
 803
 804                 laddr = inp->inp_laddr;
 805                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
 806                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
 807                 if (in_pcbconnect(inp, faddr, &thread0)) {
 808                         inp->inp_laddr = laddr;
 809                         goto abort;
 810                 }
 811         }
 812
 813         /*
 814          * The current port should be in the context of the SYN+ACK and
 815          * so should match the tcp address port.
 816          */
 817         if (isipv6) {
 818                 port = tcp6_addrport();
 819         } else {
 820                 port = tcp_addrport(inp->inp_faddr.s_addr, inp->inp_fport,
 821                                     inp->inp_laddr.s_addr, inp->inp_lport);
 822         }
 823         KASSERT(port == &curthread->td_msgport,
 824             ("TCP PORT MISMATCH %p vs %p\n", port, &curthread->td_msgport));
 825
 826         tp = intotcpcb(inp);
 827         tp->t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
 828         tp->iss = sc->sc_iss;
 829         tp->irs = sc->sc_irs;
 830         tcp_rcvseqinit(tp);
 831         tcp_sendseqinit(tp);
 832         tp->snd_wnd = sc->sc_sndwnd;
 833         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
 834         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
 835         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
 836         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
 837
 838         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH | TF_NODELAY);
 839         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
 840                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
 841         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
 842                 tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE | TF_RCVD_SCALE;
 843                 tp->snd_scale = sc->sc_requested_s_scale;
 844                 tp->request_r_scale = sc->sc_request_r_scale;
 845         }
 846         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
 847                 tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP | TF_RCVD_TSTMP;
 848                 tp->ts_recent = sc->sc_tsrecent;
 849                 tp->ts_recent_age = ticks;
 850         }
 851         if (sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED)
 852                 tp->t_flags |= TF_SACK_PERMITTED;
 853
 854 #ifdef TCP_SIGNATURE
 855         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
 856                 tp->t_flags |= TF_SIGNATURE;
 857 #endif /* TCP_SIGNATURE */
 858
 859         tp->t_rxtsyn = sc->sc_rxtused;
 860         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
 861
 862         /*
 863          * Inherit some properties from the listen socket
 864          */
 865         ltp = intotcpcb(linp);
 866         tp->t_keepinit = ltp->t_keepinit;
 867         tp->t_keepidle = ltp->t_keepidle;
 868         tp->t_keepintvl = ltp->t_keepintvl;
 869         tp->t_keepcnt = ltp->t_keepcnt;
 870         tp->t_maxidle = ltp->t_maxidle;
 871
 872         tcp_create_timermsg(tp, port);
 873         tcp_callout_reset(tp, tp->tt_keep, tp->t_keepinit, tcp_timer_keep);
 874
 875         tcpstat.tcps_accepts++;
 876         return (so);
 877
 878 abort:
 879         if (so != NULL)
 880                 soabort_oncpu(so);
 881         return (NULL);
 882 }
 883
 884 /*
 885  * This function gets called when we receive an ACK for a
 886  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
 887  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
 888  * the cache and turn it into a full-blown connection in
 889  * the SYN-RECEIVED state.
 890  */
 891 int
 892 syncache_expand(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct socket **sop,
 893                 struct mbuf *m)
 894 {
 895         struct syncache *sc;
 896         struct syncache_head *sch;
 897         struct socket *so;
 898
 899         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 900         if (sc == NULL) {
 901                 /*
 902                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
 903                  * a returning syncookie.  To do this, first:
 904                  *  A. See if this socket has had a syncache entry dropped in
 905                  *     the past.  We don't want to accept a bogus syncookie
 906                  *     if we've never received a SYN.
 907                  *  B. check that the syncookie is valid.  If it is, then
 908                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
 909                  */
 910                 if (!tcp_syncookies)
 911                         return (0);
 912                 sc = syncookie_lookup(inc, th, *sop);
 913                 if (sc == NULL)
 914                         return (0);
 915                 sch = NULL;
 916                 tcpstat.tcps_sc_recvcookie++;
 917         }
 918
 919         /*
 920          * If seg contains an ACK, but not for our SYN/ACK, send a RST.
 921          */
 922         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1)
 923                 return (0);
 924
 925         so = syncache_socket(sc, *sop, m);
 926         if (so == NULL) {
 927 #if 0
 928 resetandabort:
 929                 /* XXXjlemon check this - is this correct? */
 930                 tcp_respond(NULL, m, m, th,
 931                     th->th_seq + tlen, (tcp_seq)0, TH_RST | TH_ACK);
 932 #endif
 933                 m_freem(m);                     /* XXX only needed for above */
 934                 tcpstat.tcps_sc_aborted++;
 935         } else {
 936                 tcpstat.tcps_sc_completed++;
 937         }
 938         if (sch == NULL)
 939                 syncache_free(sc);
 940         else
 941                 syncache_drop(sc, sch);
 942         *sop = so;
 943         return (1);
 944 }
 945
 946 /*
 947  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
 948  * this to the syn cache, and send back a segment:
 949  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
 950  * to the source.
 951  *
 952  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
 953  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
 954  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
 955  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
 956  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
 957  * the data, we avoid this DoS scenario.
 958  */
 959 int
 960 syncache_add(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
 961              struct socket *so, struct mbuf *m)
 962 {
 963         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
 964         struct tcpcb *tp;
 965         struct syncache *sc = NULL;
 966         struct syncache_head *sch;
 967         struct mbuf *ipopts = NULL;
 968         int win;
 969
 970         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
 971         tp = sototcpcb(so);
 972
 973         /*
 974          * Remember the IP options, if any.
 975          */
 976 #ifdef INET6
 977         if (!inc->inc_isipv6)
 978 #endif
 979                 ipopts = ip_srcroute(m);
 980
 981         /*
 982          * See if we already have an entry for this connection.
 983          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
 984          *
 985          * XXX
 986          * The syncache should be re-initialized with the contents
 987          * of the new SYN which may have different options.
 988          */
 989         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 990         if (sc != NULL) {
 991                 tcpstat.tcps_sc_dupsyn++;
 992                 if (ipopts) {
 993                         /*
 994                          * If we were remembering a previous source route,
 995                          * forget it and use the new one we've been given.
 996                          */
 997                         if (sc->sc_ipopts)
 998                                 m_free(sc->sc_ipopts);
 999                         sc->sc_ipopts = ipopts;
1000                 }
1001                 /*
1002                  * Update timestamp if present.
1003                  */
1004                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP)
1005                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
1006
1007                 /* Just update the TOF_SACK_PERMITTED for now. */
1008                 if (tcp_do_sack && (to->to_flags & TOF_SACK_PERMITTED))
1009                         sc->sc_flags |= SCF_SACK_PERMITTED;
1010                 else
1011                         sc->sc_flags &= ~SCF_SACK_PERMITTED;
1012
1013                 /* Update initial send window */
1014                 sc->sc_sndwnd = th->th_win;
1015
1016                 /*
1017                  * PCB may have changed, pick up new values.
1018                  */
1019                 sc->sc_tp = tp;
1020                 sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
1021                 if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
1022                         TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[sc->sc_rxtslot],
1023                                      sc, sc_timerq);
1024                         syncache_timeout(syncache_percpu, sc, sc->sc_rxtslot);
1025                         tcpstat.tcps_sndacks++;
1026                         tcpstat.tcps_sndtotal++;
1027                 }
1028                 return (1);
1029         }
1030
1031         /*
1032          * Fill in the syncache values.
1033          */
1034         sc = kmalloc(sizeof(struct syncache), M_SYNCACHE, M_WAITOK|M_ZERO);
1035         sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
1036         sc->sc_ipopts = ipopts;
1037         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1038         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1039         sc->sc_tp = tp;
1040 #ifdef INET6
1041         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1042         if (inc->inc_isipv6) {
1043                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1044                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1045                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
1046         } else
1047 #endif
1048         {
1049                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1050                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1051                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
1052         }
1053         sc->sc_irs = th->th_seq;
1054         sc->sc_flags = 0;
1055         sc->sc_peer_mss = to->to_flags & TOF_MSS ? to->to_mss : 0;
1056         if (tcp_syncookies)
1057                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sc);
1058         else
1059                 sc->sc_iss = karc4random();
1060
1061         /* Initial receive window: clip ssb_space to [0 .. TCP_MAXWIN] */
1062         win = ssb_space(&so->so_rcv);
1063         win = imax(win, 0);
1064         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
1065         sc->sc_wnd = win;
1066
1067         if (tcp_do_rfc1323) {
1068                 /*
1069                  * A timestamp received in a SYN makes
1070                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1071                  */
1072                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1073                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
1074                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1075                 }
1076                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1077                         int wscale = TCP_MIN_WINSHIFT;
1078
1079                         /* Compute proper scaling value from buffer space */
1080                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1081                             (TCP_MAXWIN << wscale) < so->so_rcv.ssb_hiwat) {
1082                                 wscale++;
1083                         }
1084                         sc->sc_request_r_scale = wscale;
1085                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_requested_s_scale;
1086                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1087                 }
1088         }
1089         if (tcp_do_sack && (to->to_flags & TOF_SACK_PERMITTED))
1090                 sc->sc_flags |= SCF_SACK_PERMITTED;
1091         if (tp->t_flags & TF_NOOPT)
1092                 sc->sc_flags = SCF_NOOPT;
1093 #ifdef TCP_SIGNATURE
1094         /*
1095          * If listening socket requested TCP digests, and received SYN
1096          * contains the option, flag this in the syncache so that
1097          * syncache_respond() will do the right thing with the SYN+ACK.
1098          * XXX Currently we always record the option by default and will
1099          * attempt to use it in syncache_respond().
1100          */
1101         if (to->to_flags & TOF_SIGNATURE)
1102                 sc->sc_flags = SCF_SIGNATURE;
1103 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1104         sc->sc_sndwnd = th->th_win;
1105
1106         if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
1107                 syncache_insert(sc, sch);
1108                 tcpstat.tcps_sndacks++;
1109                 tcpstat.tcps_sndtotal++;
1110         } else {
1111                 syncache_free(sc);
1112                 tcpstat.tcps_sc_dropped++;
1113         }
1114         return (1);
1115 }
1116
1117 static int
1118 syncache_respond(struct syncache *sc, struct mbuf *m)
1119 {
1120         u_int8_t *optp;
1121         int optlen, error;
1122         u_int16_t tlen, hlen, mssopt;
1123         struct ip *ip = NULL;
1124         struct rtentry *rt;
1125         struct tcphdr *th;
1126         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1127 #ifdef INET6
1128         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
1129 #else
1130         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1131 #endif
1132
1133         if (isipv6) {
1134                 rt = tcp_rtlookup6(&sc->sc_inc);
1135                 if (rt != NULL)
1136                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1137                              (sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr));
1138                 else
1139                         mssopt = tcp_v6mssdflt;
1140                 hlen = sizeof(struct ip6_hdr);
1141         } else {
1142                 rt = tcp_rtlookup(&sc->sc_inc);
1143                 if (rt != NULL)
1144                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1145                              (sizeof(struct ip) + sizeof(struct tcphdr));
1146                 else
1147                         mssopt = tcp_mssdflt;
1148                 hlen = sizeof(struct ip);
1149         }
1150
1151         /* Compute the size of the TCP options. */
1152         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT) {
1153                 optlen = 0;
1154         } else {
1155                 optlen = TCPOLEN_MAXSEG +
1156                     ((sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) ? 4 : 0) +
1157                     ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) ? TCPOLEN_TSTAMP_APPA : 0) +
1158                     ((sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED) ?
1159                         TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED : 0);
1160 #ifdef TCP_SIGNATURE
1161                 optlen += ((sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) ?
1162                     (TCPOLEN_SIGNATURE + 2) : 0);
1163 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1164         }
1165         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1166
1167         /*
1168          * XXX
1169          * assume that the entire packet will fit in a header mbuf
1170          */
1171         KASSERT(max_linkhdr + tlen <= MHLEN, ("syncache: mbuf too small"));
1172
1173         /*
1174          * XXX shouldn't this reuse the mbuf if possible ?
1175          * Create the IP+TCP header from scratch.
1176          */
1177         if (m)
1178                 m_freem(m);
1179
1180         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_HEADER);
1181         if (m == NULL)
1182                 return (ENOBUFS);
1183         m->m_data += max_linkhdr;
1184         m->m_len = tlen;
1185         m->m_pkthdr.len = tlen;
1186         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1187         if (tcp_prio_synack)
1188                 m->m_flags |= M_PRIO;
1189
1190         if (isipv6) {
1191                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1192                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1193                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1194                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1195                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1196                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1197                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1198                 /* ip6_flow = ??? */
1199
1200                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1201         } else {
1202                 ip = mtod(m, struct ip *);
1203                 ip->ip_v = IPVERSION;
1204                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1205                 ip->ip_len = tlen;
1206                 ip->ip_id = 0;
1207                 ip->ip_off = 0;
1208                 ip->ip_sum = 0;
1209                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1210                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1211                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1212                 ip->ip_ttl = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1213                 ip->ip_tos = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_tos;   /* XXX */
1214
1215                 /*
1216                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1217                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1218                  *
1219                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1220                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1221                  */
1222                 if (path_mtu_discovery
1223                     && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0)) {
1224                        ip->ip_off |= IP_DF;
1225                 }
1226
1227                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1228         }
1229         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1230         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1231
1232         th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1233         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1234         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1235         th->th_x2 = 0;
1236         th->th_flags = TH_SYN | TH_ACK;
1237         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1238         th->th_urp = 0;
1239
1240         /* Tack on the TCP options. */
1241         if (optlen == 0)
1242                 goto no_options;
1243         optp = (u_int8_t *)(th + 1);
1244         *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1245         *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1246         *optp++ = (mssopt >> 8) & 0xff;
1247         *optp++ = mssopt & 0xff;
1248
1249         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1250                 *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_NOP << 24 |
1251                     TCPOPT_WINDOW << 16 | TCPOLEN_WINDOW << 8 |
1252                     sc->sc_request_r_scale);
1253                 optp += 4;
1254         }
1255
1256         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1257                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1258
1259                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
1260                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
1261                 *lp++ = htonl(ticks);
1262                 *lp   = htonl(sc->sc_tsrecent);
1263                 optp += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
1264         }
1265
1266 #ifdef TCP_SIGNATURE
1267         /*
1268          * Handle TCP-MD5 passive opener response.
1269          */
1270         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1271                 u_int8_t *bp = optp;
1272                 int i;
1273
1274                 *bp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
1275                 *bp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
1276                 for (i = 0; i < TCP_SIGLEN; i++)
1277                         *bp++ = 0;
1278                 tcpsignature_compute(m, 0, optlen,
1279                                 optp + 2, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
1280                 *bp++ = TCPOPT_NOP;
1281                 *bp++ = TCPOPT_EOL;
1282                 optp += TCPOLEN_SIGNATURE + 2;
1283         }
1284 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1285
1286         if (sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED) {
1287                 *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
1288                 optp += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
1289         }
1290
1291 no_options:
1292         if (isipv6) {
1293                 struct route_in6 *ro6 = &sc->sc_route6;
1294
1295                 th->th_sum = 0;
1296                 th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP, hlen, tlen - hlen);
1297                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(NULL,
1298                     ro6->ro_rt ? ro6->ro_rt->rt_ifp : NULL);
1299                 error = ip6_output(m, NULL, ro6, 0, NULL, NULL,
1300                                 sc->sc_tp->t_inpcb);
1301         } else {
1302                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1303                                        htons(tlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1304                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1305                 m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1306                 m->m_pkthdr.csum_thlen = sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1307                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, &sc->sc_route,
1308                                   IP_DEBUGROUTE, NULL, sc->sc_tp->t_inpcb);
1309         }
1310         return (error);
1311 }
1312
1313 /*
1314  * cookie layers:
1315  *
1316  *      |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|
1317  *      | peer iss                                                      |
1318  *      | MD5(laddr,faddr,secret,lport,fport)             |. . . . . . .|
1319  *      |                     0                       |(A)|             |
1320  * (A): peer mss index
1321  */
1322
1323 /*
1324  * The values below are chosen to minimize the size of the tcp_secret
1325  * table, as well as providing roughly a 16 second lifetime for the cookie.
1326  */
1327
1328 #define SYNCOOKIE_WNDBITS       5       /* exposed bits for window indexing */
1329 #define SYNCOOKIE_TIMESHIFT     1       /* scale ticks to window time units */
1330
1331 #define SYNCOOKIE_WNDMASK       ((1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) - 1)
1332 #define SYNCOOKIE_NSECRETS      (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS)
1333 #define SYNCOOKIE_TIMEOUT \
1334     (hz * (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) / (1 << SYNCOOKIE_TIMESHIFT))
1335 #define SYNCOOKIE_DATAMASK      ((3 << SYNCOOKIE_WNDBITS) | SYNCOOKIE_WNDMASK)
1336
1337 static struct {
1338         u_int32_t       ts_secbits[4];
1339         u_int           ts_expire;
1340 } tcp_secret[SYNCOOKIE_NSECRETS];
1341
1342 static int tcp_msstab[] = { 0, 536, 1460, 8960 };
1343
1344 static MD5_CTX syn_ctx;
1345
1346 #define MD5Add(v)       MD5Update(&syn_ctx, (u_char *)&v, sizeof(v))
1347
1348 struct md5_add {
1349         u_int32_t laddr, faddr;
1350         u_int32_t secbits[4];
1351         u_int16_t lport, fport;
1352 };
1353
1354 #ifdef CTASSERT
1355 CTASSERT(sizeof(struct md5_add) == 28);
1356 #endif
1357
1358 /*
1359  * Consider the problem of a recreated (and retransmitted) cookie.  If the
1360  * original SYN was accepted, the connection is established.  The second
1361  * SYN is inflight, and if it arrives with an ISN that falls within the
1362  * receive window, the connection is killed.
1363  *
1364  * However, since cookies have other problems, this may not be worth
1365  * worrying about.
1366  */
1367
1368 static u_int32_t
1369 syncookie_generate(struct syncache *sc)
1370 {
1371         u_int32_t md5_buffer[4];
1372         u_int32_t data;
1373         int idx, i;
1374         struct md5_add add;
1375 #ifdef INET6
1376         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
1377 #else
1378         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1379 #endif
1380
1381         idx = ((ticks << SYNCOOKIE_TIMESHIFT) / hz) & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1382         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks) {
1383                 for (i = 0; i < 4; i++)
1384                         tcp_secret[idx].ts_secbits[i] = karc4random();
1385                 tcp_secret[idx].ts_expire = ticks + SYNCOOKIE_TIMEOUT;
1386         }
1387         for (data = NELEM(tcp_msstab) - 1; data > 0; data--)
1388                 if (tcp_msstab[data] <= sc->sc_peer_mss)
1389                         break;
1390         data = (data << SYNCOOKIE_WNDBITS) | idx;
1391         data ^= sc->sc_irs;                             /* peer's iss */
1392         MD5Init(&syn_ctx);
1393         if (isipv6) {
1394                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_laddr);
1395                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_faddr);
1396                 add.laddr = 0;
1397                 add.faddr = 0;
1398         } else {
1399                 add.laddr = sc->sc_inc.inc_laddr.s_addr;
1400                 add.faddr = sc->sc_inc.inc_faddr.s_addr;
1401         }
1402         add.lport = sc->sc_inc.inc_lport;
1403         add.fport = sc->sc_inc.inc_fport;
1404         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1405         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1406         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1407         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1408         MD5Add(add);
1409         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1410         data ^= (md5_buffer[0] & ~SYNCOOKIE_WNDMASK);
1411         return (data);
1412 }
1413
1414 static struct syncache *
1415 syncookie_lookup(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct socket *so)
1416 {
1417         u_int32_t md5_buffer[4];
1418         struct syncache *sc;
1419         u_int32_t data;
1420         int wnd, idx;
1421         struct md5_add add;
1422
1423         data = (th->th_ack - 1) ^ (th->th_seq - 1);     /* remove ISS */
1424         idx = data & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1425         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks ||
1426             sototcpcb(so)->ts_recent + SYNCOOKIE_TIMEOUT < ticks)
1427                 return (NULL);
1428         MD5Init(&syn_ctx);
1429 #ifdef INET6
1430         if (inc->inc_isipv6) {
1431                 MD5Add(inc->inc6_laddr);
1432                 MD5Add(inc->inc6_faddr);
1433                 add.laddr = 0;
1434                 add.faddr = 0;
1435         } else
1436 #endif
1437         {
1438                 add.laddr = inc->inc_laddr.s_addr;
1439                 add.faddr = inc->inc_faddr.s_addr;
1440         }
1441         add.lport = inc->inc_lport;
1442         add.fport = inc->inc_fport;
1443         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1444         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1445         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1446         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1447         MD5Add(add);
1448         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1449         data ^= md5_buffer[0];
1450         if (data & ~SYNCOOKIE_DATAMASK)
1451                 return (NULL);
1452         data = data >> SYNCOOKIE_WNDBITS;
1453
1454         /*
1455          * Fill in the syncache values.
1456          * XXX duplicate code from syncache_add
1457          */
1458         sc = kmalloc(sizeof(struct syncache), M_SYNCACHE, M_WAITOK|M_ZERO);
1459         sc->sc_ipopts = NULL;
1460         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1461         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1462 #ifdef INET6
1463         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1464         if (inc->inc_isipv6) {
1465                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1466                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1467                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
1468         } else
1469 #endif
1470         {
1471                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1472                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1473                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
1474         }
1475         sc->sc_irs = th->th_seq - 1;
1476         sc->sc_iss = th->th_ack - 1;
1477         wnd = ssb_space(&so->so_rcv);
1478         wnd = imax(wnd, 0);
1479         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
1480         sc->sc_wnd = wnd;
1481         sc->sc_flags = 0;
1482         sc->sc_rxtslot = 0;
1483         sc->sc_peer_mss = tcp_msstab[data];
1484         return (sc);
1485 }