sys/netinet/tcp_output.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2004 Jeffrey M. Hsu.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 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  * Copyright (c) 2004 Jeffrey M. Hsu.  All rights reserved.
  36  *
  37  * License terms: all terms for the DragonFly license above plus the following:
  38  *
  39  * 4. All advertising materials mentioning features or use of this software
  40  *    must display the following acknowledgement:
  41  *
  42  *      This product includes software developed by Jeffrey M. Hsu
  43  *      for the DragonFly Project.
  44  *
  45  *    This requirement may be waived with permission from Jeffrey Hsu.
  46  *    This requirement will sunset and may be removed on July 8 2005,
  47  *    after which the standard DragonFly license (as shown above) will
  48  *    apply.
  49  */
  50
  51 /*
  52  * Copyright (c) 1982, 1986, 1988, 1990, 1993, 1995
  53  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
  54  *
  55  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  56  * modification, are permitted provided that the following conditions
  57  * are met:
  58  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  59  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  60  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  61  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  62  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  63  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  64  *    must display the following acknowledgement:
  65  *      This product includes software developed by the University of
  66  *      California, Berkeley and its contributors.
  67  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  68  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  69  *    without specific prior written permission.
  70  *
  71  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  72  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  73  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  74  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  75  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  76  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  77  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  78  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  79  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  80  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  81  * SUCH DAMAGE.
  82  *
  83  *      @(#)tcp_output.c        8.4 (Berkeley) 5/24/95
  84  * $FreeBSD: src/sys/netinet/tcp_output.c,v 1.39.2.20 2003/01/29 22:45:36 hsu Exp $
  85  * $DragonFly: src/sys/netinet/tcp_output.c,v 1.26 2005/04/05 22:37:37 dillon Exp $
  86  */
  87
  88 #include "opt_inet6.h"
  89 #include "opt_ipsec.h"
  90 #include "opt_tcpdebug.h"
  91
  92 #include <sys/param.h>
  93 #include <sys/systm.h>
  94 #include <sys/kernel.h>
  95 #include <sys/sysctl.h>
  96 #include <sys/mbuf.h>
  97 #include <sys/domain.h>
  98 #include <sys/protosw.h>
  99 #include <sys/socket.h>
 100 #include <sys/socketvar.h>
 101 #include <sys/in_cksum.h>
 102 #include <sys/thread.h>
 103 #include <sys/globaldata.h>
 104
 105 #include <net/route.h>
 106
 107 #include <netinet/in.h>
 108 #include <netinet/in_systm.h>
 109 #include <netinet/ip.h>
 110 #include <netinet/in_pcb.h>
 111 #include <netinet/ip_var.h>
 112 #include <netinet6/in6_pcb.h>
 113 #include <netinet/ip6.h>
 114 #include <netinet6/ip6_var.h>
 115 #include <netinet/tcp.h>
 116 #define TCPOUTFLAGS
 117 #include <netinet/tcp_fsm.h>
 118 #include <netinet/tcp_seq.h>
 119 #include <netinet/tcp_timer.h>
 120 #include <netinet/tcp_var.h>
 121 #include <netinet/tcpip.h>
 122 #ifdef TCPDEBUG
 123 #include <netinet/tcp_debug.h>
 124 #endif
 125
 126 #ifdef IPSEC
 127 #include <netinet6/ipsec.h>
 128 #endif /*IPSEC*/
 129
 130 #ifdef FAST_IPSEC
 131 #include <netproto/ipsec/ipsec.h>
 132 #define IPSEC
 133 #endif /*FAST_IPSEC*/
 134
 135 #ifdef notyet
 136 extern struct mbuf *m_copypack();
 137 #endif
 138
 139 int path_mtu_discovery = 0;
 140 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, path_mtu_discovery, CTLFLAG_RW,
 141         &path_mtu_discovery, 1, "Enable Path MTU Discovery");
 142
 143 static int avoid_pure_win_update = 1;
 144 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, avoid_pure_win_update, CTLFLAG_RW,
 145         &avoid_pure_win_update, 1, "Avoid pure window updates when possible");
 146
 147 /*
 148  * Tcp output routine: figure out what should be sent and send it.
 149  */
 150 int
 151 tcp_output(tp)
 152         struct tcpcb *tp;
 153 {
 154         struct inpcb * const inp = tp->t_inpcb;
 155         struct socket *so = inp->inp_socket;
 156         long len, recvwin, sendwin;
 157         int nsacked = 0;
 158         int off, flags, error;
 159         struct mbuf *m;
 160         struct ip *ip = NULL;
 161         struct ipovly *ipov = NULL;
 162         struct tcphdr *th;
 163         u_char opt[TCP_MAXOLEN];
 164         unsigned int ipoptlen, optlen, hdrlen;
 165         int idle;
 166         boolean_t sendalot;
 167         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
 168 #ifdef INET6
 169         const boolean_t isipv6 = (inp->inp_vflag & INP_IPV6) != 0;
 170 #else
 171         const boolean_t isipv6 = FALSE;
 172 #endif
 173         struct rmxp_tao *taop;
 174
 175         /*
 176          * Determine length of data that should be transmitted,
 177          * and flags that will be used.
 178          * If there is some data or critical controls (SYN, RST)
 179          * to send, then transmit; otherwise, investigate further.
 180          */
 181         if ((tp->snd_max == tp->snd_una) &&
 182             (ticks - tp->t_rcvtime) >= tp->t_rxtcur) {
 183                 /*
 184                  * We have been idle for "a while" and no acks are
 185                  * expected to clock out any data we send --
 186                  * slow start to get ack "clock" running again.
 187                  */
 188                 tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
 189         }
 190
 191         /*
 192          * Calculate whether the transmit stream was previously idle
 193          * and adjust TF_LASTIDLE for the next time.
 194          */
 195         idle = (tp->t_flags & TF_LASTIDLE) || (tp->snd_max == tp->snd_una);
 196         if (idle && (tp->t_flags & TF_MORETOCOME))
 197                 tp->t_flags |= TF_LASTIDLE;
 198         else
 199                 tp->t_flags &= ~TF_LASTIDLE;
 200
 201         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
 202             !IN_FASTRECOVERY(tp))
 203                 nsacked = tcp_sack_bytes_below(&tp->scb, tp->snd_nxt);
 204
 205 again:
 206         /* Make use of SACK information when slow-starting after a RTO. */
 207         if (TCP_DO_SACK(tp) && tp->snd_nxt != tp->snd_max &&
 208             !IN_FASTRECOVERY(tp)) {
 209                 tcp_seq old_snd_nxt = tp->snd_nxt;
 210
 211                 tcp_sack_skip_sacked(&tp->scb, &tp->snd_nxt);
 212                 nsacked += tp->snd_nxt - old_snd_nxt;
 213         }
 214
 215         sendalot = FALSE;
 216         off = tp->snd_nxt - tp->snd_una;
 217         sendwin = min(tp->snd_wnd, tp->snd_cwnd + nsacked);
 218         sendwin = min(sendwin, tp->snd_bwnd);
 219
 220         flags = tcp_outflags[tp->t_state];
 221         /*
 222          * Get standard flags, and add SYN or FIN if requested by 'hidden'
 223          * state flags.
 224          */
 225         if (tp->t_flags & TF_NEEDFIN)
 226                 flags |= TH_FIN;
 227         if (tp->t_flags & TF_NEEDSYN)
 228                 flags |= TH_SYN;
 229
 230         /*
 231          * If in persist timeout with window of 0, send 1 byte.
 232          * Otherwise, if window is small but nonzero
 233          * and timer expired, we will send what we can
 234          * and go to transmit state.
 235          */
 236         if (tp->t_flags & TF_FORCE) {
 237                 if (sendwin == 0) {
 238                         /*
 239                          * If we still have some data to send, then
 240                          * clear the FIN bit.  Usually this would
 241                          * happen below when it realizes that we
 242                          * aren't sending all the data.  However,
 243                          * if we have exactly 1 byte of unsent data,
 244                          * then it won't clear the FIN bit below,
 245                          * and if we are in persist state, we wind
 246                          * up sending the packet without recording
 247                          * that we sent the FIN bit.
 248                          *
 249                          * We can't just blindly clear the FIN bit,
 250                          * because if we don't have any more data
 251                          * to send then the probe will be the FIN
 252                          * itself.
 253                          */
 254                         if (off < so->so_snd.sb_cc)
 255                                 flags &= ~TH_FIN;
 256                         sendwin = 1;
 257                 } else {
 258                         callout_stop(tp->tt_persist);
 259                         tp->t_rxtshift = 0;
 260                 }
 261         }
 262
 263         /*
 264          * If snd_nxt == snd_max and we have transmitted a FIN, the
 265          * offset will be > 0 even if so_snd.sb_cc is 0, resulting in
 266          * a negative length.  This can also occur when TCP opens up
 267          * its congestion window while receiving additional duplicate
 268          * acks after fast-retransmit because TCP will reset snd_nxt
 269          * to snd_max after the fast-retransmit.
 270          *
 271          * In the normal retransmit-FIN-only case, however, snd_nxt will
 272          * be set to snd_una, the offset will be 0, and the length may
 273          * wind up 0.
 274          */
 275         len = (long)ulmin(so->so_snd.sb_cc, sendwin) - off;
 276
 277         /*
 278          * Lop off SYN bit if it has already been sent.  However, if this
 279          * is SYN-SENT state and if segment contains data and if we don't
 280          * know that foreign host supports TAO, suppress sending segment.
 281          */
 282         if ((flags & TH_SYN) && SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_una)) {
 283                 flags &= ~TH_SYN;
 284                 off--, len++;
 285                 if (len > 0 && tp->t_state == TCPS_SYN_SENT &&
 286                     ((taop = tcp_gettaocache(&inp->inp_inc)) == NULL ||
 287                      taop->tao_ccsent == 0))
 288                         return 0;
 289         }
 290
 291         /*
 292          * Be careful not to send data and/or FIN on SYN segments
 293          * in cases when no CC option will be sent.
 294          * This measure is needed to prevent interoperability problems
 295          * with not fully conformant TCP implementations.
 296          */
 297         if ((flags & TH_SYN) &&
 298             ((tp->t_flags & TF_NOOPT) || !(tp->t_flags & TF_REQ_CC) ||
 299              ((flags & TH_ACK) && !(tp->t_flags & TF_RCVD_CC)))) {
 300                 len = 0;
 301                 flags &= ~TH_FIN;
 302         }
 303
 304         if (len < 0) {
 305                 /*
 306                  * If FIN has been sent but not acked,
 307                  * but we haven't been called to retransmit,
 308                  * len will be < 0.  Otherwise, window shrank
 309                  * after we sent into it.  If window shrank to 0,
 310                  * cancel pending retransmit, pull snd_nxt back
 311                  * to (closed) window, and set the persist timer
 312                  * if it isn't already going.  If the window didn't
 313                  * close completely, just wait for an ACK.
 314                  */
 315                 len = 0;
 316                 if (sendwin == 0) {
 317                         callout_stop(tp->tt_rexmt);
 318                         tp->t_rxtshift = 0;
 319                         tp->snd_nxt = tp->snd_una;
 320                         if (!callout_active(tp->tt_persist))
 321                                 tcp_setpersist(tp);
 322                 }
 323         }
 324
 325         /*
 326          * len will be >= 0 after this point.  Truncate to the maximum
 327          * segment length and ensure that FIN is removed if the length
 328          * no longer contains the last data byte.
 329          */
 330         if (len > tp->t_maxseg) {
 331                 len = tp->t_maxseg;
 332                 sendalot = TRUE;
 333         }
 334         if (SEQ_LT(tp->snd_nxt + len, tp->snd_una + so->so_snd.sb_cc))
 335                 flags &= ~TH_FIN;
 336
 337         recvwin = sbspace(&so->so_rcv);
 338
 339         /*
 340          * Sender silly window avoidance.   We transmit under the following
 341          * conditions when len is non-zero:
 342          *
 343          *      - We have a full segment
 344          *      - This is the last buffer in a write()/send() and we are
 345          *        either idle or running NODELAY
 346          *      - we've timed out (e.g. persist timer)
 347          *      - we have more then 1/2 the maximum send window's worth of
 348          *        data (receiver may be limiting the window size)
 349          *      - we need to retransmit
 350          */
 351         if (len) {
 352                 if (len == tp->t_maxseg)
 353                         goto send;
 354                 /*
 355                  * NOTE! on localhost connections an 'ack' from the remote
 356                  * end may occur synchronously with the output and cause
 357                  * us to flush a buffer queued with moretocome.  XXX
 358                  *
 359                  * note: the len + off check is almost certainly unnecessary.
 360                  */
 361                 if (!(tp->t_flags & TF_MORETOCOME) &&   /* normal case */
 362                     (idle || (tp->t_flags & TF_NODELAY)) &&
 363                     len + off >= so->so_snd.sb_cc &&
 364                     !(tp->t_flags & TF_NOPUSH)) {
 365                         goto send;
 366                 }
 367                 if (tp->t_flags & TF_FORCE)             /* typ. timeout case */
 368                         goto send;
 369                 if (len >= tp->max_sndwnd / 2 && tp->max_sndwnd > 0)
 370                         goto send;
 371                 if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max))   /* retransmit case */
 372                         goto send;
 373         }
 374
 375         /*
 376          * Compare available window to amount of window
 377          * known to peer (as advertised window less
 378          * next expected input).  If the difference is at least two
 379          * max size segments, or at least 50% of the maximum possible
 380          * window, then want to send a window update to peer.
 381          */
 382         if (recvwin > 0) {
 383                 /*
 384                  * "adv" is the amount we can increase the window,
 385                  * taking into account that we are limited by
 386                  * TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale.
 387                  */
 388                 long adv = min(recvwin, (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale) -
 389                         (tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 390
 391                 /*
 392                  * This ack case typically occurs when the user has drained
 393                  * the TCP socket buffer sufficiently to warrent an ack
 394                  * containing a 'pure window update'... that is, an ack that
 395                  * ONLY updates the tcp window.
 396                  *
 397                  * It is unclear why we would need to do a pure window update
 398                  * past 2 segments if we are going to do one at 1/2 the high
 399                  * water mark anyway, especially since under normal conditions
 400                  * the user program will drain the socket buffer quickly.
 401                  * The 2-segment pure window update will often add a large
 402                  * number of extra, unnecessary acks to the stream.
 403                  *
 404                  * avoid_pure_win_update now defaults to 1.
 405                  */
 406                 if (avoid_pure_win_update == 0) {
 407                         if (adv >= (long) (2 * tp->t_maxseg))
 408                                 goto send;
 409                 }
 410                 if (2 * adv >= (long) so->so_rcv.sb_hiwat)
 411                         goto send;
 412         }
 413
 414         /*
 415          * Send if we owe the peer an ACK, RST, SYN, or urgent data.  ACKNOW
 416          * is also a catch-all for the retransmit timer timeout case.
 417          */
 418         if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 419                 goto send;
 420         if ((flags & TH_RST) ||
 421             ((flags & TH_SYN) && !(tp->t_flags & TF_NEEDSYN)))
 422                 goto send;
 423         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 424                 goto send;
 425         /*
 426          * If our state indicates that FIN should be sent
 427          * and we have not yet done so, then we need to send.
 428          */
 429         if (flags & TH_FIN &&
 430             (!(tp->t_flags & TF_SENTFIN) || tp->snd_nxt == tp->snd_una))
 431                 goto send;
 432
 433         /*
 434          * TCP window updates are not reliable, rather a polling protocol
 435          * using ``persist'' packets is used to insure receipt of window
 436          * updates.  The three ``states'' for the output side are:
 437          *      idle                    not doing retransmits or persists
 438          *      persisting              to move a small or zero window
 439          *      (re)transmitting        and thereby not persisting
 440          *
 441          * callout_active(tp->tt_persist)
 442          *      is true when we are in persist state.
 443          * The TF_FORCE flag in tp->t_flags
 444          *      is set when we are called to send a persist packet.
 445          * callout_active(tp->tt_rexmt)
 446          *      is set when we are retransmitting
 447          * The output side is idle when both timers are zero.
 448          *
 449          * If send window is too small, there is data to transmit, and no
 450          * retransmit or persist is pending, then go to persist state.
 451          * If nothing happens soon, send when timer expires:
 452          * if window is nonzero, transmit what we can,
 453          * otherwise force out a byte.
 454          */
 455         if (so->so_snd.sb_cc > 0 &&
 456             !callout_active(tp->tt_rexmt) && !callout_active(tp->tt_persist)) {
 457                 tp->t_rxtshift = 0;
 458                 tcp_setpersist(tp);
 459         }
 460
 461         /*
 462          * No reason to send a segment, just return.
 463          */
 464         return (0);
 465
 466 send:
 467         /*
 468          * Before ESTABLISHED, force sending of initial options
 469          * unless TCP set not to do any options.
 470          * NOTE: we assume that the IP/TCP header plus TCP options
 471          * always fit in a single mbuf, leaving room for a maximum
 472          * link header, i.e.
 473          *      max_linkhdr + sizeof(struct tcpiphdr) + optlen <= MCLBYTES
 474          */
 475         optlen = 0;
 476         if (isipv6)
 477                 hdrlen = sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr);
 478         else
 479                 hdrlen = sizeof(struct tcpiphdr);
 480         if (flags & TH_SYN) {
 481                 tp->snd_nxt = tp->iss;
 482                 if (!(tp->t_flags & TF_NOOPT)) {
 483                         u_short mss;
 484
 485                         opt[0] = TCPOPT_MAXSEG;
 486                         opt[1] = TCPOLEN_MAXSEG;
 487                         mss = htons((u_short) tcp_mssopt(tp));
 488                         memcpy(opt + 2, &mss, sizeof mss);
 489                         optlen = TCPOLEN_MAXSEG;
 490
 491                         if ((tp->t_flags & TF_REQ_SCALE) &&
 492                             (!(flags & TH_ACK) ||
 493                              (tp->t_flags & TF_RCVD_SCALE))) {
 494                                 *((u_int32_t *)(opt + optlen)) = htonl(
 495                                         TCPOPT_NOP << 24 |
 496                                         TCPOPT_WINDOW << 16 |
 497                                         TCPOLEN_WINDOW << 8 |
 498                                         tp->request_r_scale);
 499                                 optlen += 4;
 500                         }
 501
 502                         if ((tcp_do_sack && !(flags & TH_ACK)) ||
 503                             tp->t_flags & TF_SACK_PERMITTED) {
 504                                 uint32_t *lp = (uint32_t *)(opt + optlen);
 505
 506                                 *lp = htonl(TCPOPT_SACK_PERMITTED_ALIGNED);
 507                                 optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED;
 508                         }
 509                 }
 510         }
 511
 512         /*
 513          * Send a timestamp and echo-reply if this is a SYN and our side
 514          * wants to use timestamps (TF_REQ_TSTMP is set) or both our side
 515          * and our peer have sent timestamps in our SYN's.
 516          */
 517         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_TSTMP | TF_NOOPT)) == TF_REQ_TSTMP &&
 518             !(flags & TH_RST) &&
 519             (!(flags & TH_ACK) || (tp->t_flags & TF_RCVD_TSTMP))) {
 520                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(opt + optlen);
 521
 522                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
 523                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
 524                 *lp++ = htonl(ticks);
 525                 *lp   = htonl(tp->ts_recent);
 526                 optlen += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
 527         }
 528
 529         /*
 530          * Send `CC-family' options if our side wants to use them (TF_REQ_CC),
 531          * options are allowed (!TF_NOOPT) and it's not a RST.
 532          */
 533         if ((tp->t_flags & (TF_REQ_CC | TF_NOOPT)) == TF_REQ_CC &&
 534              !(flags & TH_RST)) {
 535                 switch (flags & (TH_SYN | TH_ACK)) {
 536                 /*
 537                  * This is a normal ACK, send CC if we received CC before
 538                  * from our peer.
 539                  */
 540                 case TH_ACK:
 541                         if (!(tp->t_flags & TF_RCVD_CC))
 542                                 break;
 543                         /*FALLTHROUGH*/
 544
 545                 /*
 546                  * We can only get here in T/TCP's SYN_SENT* state, when
 547                  * we're a sending a non-SYN segment without waiting for
 548                  * the ACK of our SYN.  A check above assures that we only
 549                  * do this if our peer understands T/TCP.
 550                  */
 551                 case 0:
 552                         opt[optlen++] = TCPOPT_NOP;
 553                         opt[optlen++] = TCPOPT_NOP;
 554                         opt[optlen++] = TCPOPT_CC;
 555                         opt[optlen++] = TCPOLEN_CC;
 556                         *(u_int32_t *)&opt[optlen] = htonl(tp->cc_send);
 557                         optlen += 4;
 558                         break;
 559
 560                 /*
 561                  * This is our initial SYN, check whether we have to use
 562                  * CC or CC.new.
 563                  */
 564                 case TH_SYN:
 565                         opt[optlen++] = TCPOPT_NOP;
 566                         opt[optlen++] = TCPOPT_NOP;
 567                         opt[optlen++] = tp->t_flags & TF_SENDCCNEW ?
 568                                                 TCPOPT_CCNEW : TCPOPT_CC;
 569                         opt[optlen++] = TCPOLEN_CC;
 570                         *(u_int32_t *)&opt[optlen] = htonl(tp->cc_send);
 571                         optlen += 4;
 572                         break;
 573
 574                 /*
 575                  * This is a SYN,ACK; send CC and CC.echo if we received
 576                  * CC from our peer.
 577                  */
 578                 case (TH_SYN | TH_ACK):
 579                         if (tp->t_flags & TF_RCVD_CC) {
 580                                 opt[optlen++] = TCPOPT_NOP;
 581                                 opt[optlen++] = TCPOPT_NOP;
 582                                 opt[optlen++] = TCPOPT_CC;
 583                                 opt[optlen++] = TCPOLEN_CC;
 584                                 *(u_int32_t *)&opt[optlen] = htonl(tp->cc_send);
 585                                 optlen += 4;
 586                                 opt[optlen++] = TCPOPT_NOP;
 587                                 opt[optlen++] = TCPOPT_NOP;
 588                                 opt[optlen++] = TCPOPT_CCECHO;
 589                                 opt[optlen++] = TCPOLEN_CC;
 590                                 *(u_int32_t *)&opt[optlen] = htonl(tp->cc_recv);
 591                                 optlen += 4;
 592                         }
 593                         break;
 594                 }
 595         }
 596
 597         /*
 598          * If this is a SACK connection and we have a block to report,
 599          * fill in the SACK blocks in the TCP options.
 600          */
 601         if ((tp->t_flags & (TF_SACK_PERMITTED | TF_NOOPT)) ==
 602                 TF_SACK_PERMITTED &&
 603             (!LIST_EMPTY(&tp->t_segq) ||
 604              tp->reportblk.rblk_start != tp->reportblk.rblk_end))
 605                 tcp_sack_fill_report(tp, opt, &optlen);
 606
 607         KASSERT(optlen <= TCP_MAXOLEN, ("too many TCP options"));
 608         hdrlen += optlen;
 609
 610         if (isipv6) {
 611                 ipoptlen = ip6_optlen(inp);
 612         } else {
 613                 if (inp->inp_options) {
 614                         ipoptlen = inp->inp_options->m_len -
 615                             offsetof(struct ipoption, ipopt_list);
 616                 } else {
 617                         ipoptlen = 0;
 618                 }
 619         }
 620 #ifdef IPSEC
 621         ipoptlen += ipsec_hdrsiz_tcp(tp);
 622 #endif
 623
 624         /*
 625          * Adjust data length if insertion of options will
 626          * bump the packet length beyond the t_maxopd length.
 627          * Clear the FIN bit because we cut off the tail of
 628          * the segment.
 629          */
 630         if (len + optlen + ipoptlen > tp->t_maxopd) {
 631                 /*
 632                  * If there is still more to send, don't close the connection.
 633                  */
 634                 flags &= ~TH_FIN;
 635                 len = tp->t_maxopd - optlen - ipoptlen;
 636                 sendalot = TRUE;
 637         }
 638
 639 #ifdef INET6
 640         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MCLBYTES, ("tcphdr too big"));
 641 #else
 642         KASSERT(max_linkhdr + hdrlen <= MHLEN, ("tcphdr too big"));
 643 #endif
 644
 645         /*
 646          * Grab a header mbuf, attaching a copy of data to
 647          * be transmitted, and initialize the header from
 648          * the template for sends on this connection.
 649          */
 650         if (len) {
 651                 if ((tp->t_flags & TF_FORCE) && len == 1)
 652                         tcpstat.tcps_sndprobe++;
 653                 else if (SEQ_LT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
 654                         if (tp->snd_nxt == tp->snd_una)
 655                                 tp->snd_max_rexmt = tp->snd_max;
 656                         tcpstat.tcps_sndrexmitpack++;
 657                         tcpstat.tcps_sndrexmitbyte += len;
 658                 } else {
 659                         tcpstat.tcps_sndpack++;
 660                         tcpstat.tcps_sndbyte += len;
 661                 }
 662 #ifdef notyet
 663                 if ((m = m_copypack(so->so_snd.sb_mb, off, (int)len,
 664                     max_linkhdr + hdrlen)) == NULL) {
 665                         error = ENOBUFS;
 666                         goto out;
 667                 }
 668                 /*
 669                  * m_copypack left space for our hdr; use it.
 670                  */
 671                 m->m_len += hdrlen;
 672                 m->m_data -= hdrlen;
 673 #else
 674                 MGETHDR(m, MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
 675                 if (m == NULL) {
 676                         error = ENOBUFS;
 677                         goto out;
 678                 }
 679 #ifdef INET6
 680                 if (MHLEN < hdrlen + max_linkhdr) {
 681                         MCLGET(m, MB_DONTWAIT);
 682                         if (!(m->m_flags & M_EXT)) {
 683                                 m_freem(m);
 684                                 error = ENOBUFS;
 685                                 goto out;
 686                         }
 687                 }
 688 #endif
 689                 m->m_data += max_linkhdr;
 690                 m->m_len = hdrlen;
 691                 if (len <= MHLEN - hdrlen - max_linkhdr) {
 692                         m_copydata(so->so_snd.sb_mb, off, (int) len,
 693                             mtod(m, caddr_t) + hdrlen);
 694                         m->m_len += len;
 695                 } else {
 696                         m->m_next = m_copy(so->so_snd.sb_mb, off, (int) len);
 697                         if (m->m_next == NULL) {
 698                                 m_free(m);
 699                                 error = ENOBUFS;
 700                                 goto out;
 701                         }
 702                 }
 703 #endif
 704                 /*
 705                  * If we're sending everything we've got, set PUSH.
 706                  * (This will keep happy those implementations which only
 707                  * give data to the user when a buffer fills or
 708                  * a PUSH comes in.)
 709                  */
 710                 if (off + len == so->so_snd.sb_cc)
 711                         flags |= TH_PUSH;
 712         } else {
 713                 if (tp->t_flags & TF_ACKNOW)
 714                         tcpstat.tcps_sndacks++;
 715                 else if (flags & (TH_SYN | TH_FIN | TH_RST))
 716                         tcpstat.tcps_sndctrl++;
 717                 else if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_una))
 718                         tcpstat.tcps_sndurg++;
 719                 else
 720                         tcpstat.tcps_sndwinup++;
 721
 722                 MGETHDR(m, MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
 723                 if (m == NULL) {
 724                         error = ENOBUFS;
 725                         goto out;
 726                 }
 727                 if (isipv6 &&
 728                     (hdrlen + max_linkhdr > MHLEN) && hdrlen <= MHLEN)
 729                         MH_ALIGN(m, hdrlen);
 730                 else
 731                         m->m_data += max_linkhdr;
 732                 m->m_len = hdrlen;
 733         }
 734         m->m_pkthdr.rcvif = (struct ifnet *)0;
 735         if (isipv6) {
 736                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
 737                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
 738                 tcp_fillheaders(tp, ip6, th);
 739         } else {
 740                 ip = mtod(m, struct ip *);
 741                 ipov = (struct ipovly *)ip;
 742                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
 743                 /* this picks up the pseudo header (w/o the length) */
 744                 tcp_fillheaders(tp, ip, th);
 745         }
 746
 747         /*
 748          * Fill in fields, remembering maximum advertised
 749          * window for use in delaying messages about window sizes.
 750          * If resending a FIN, be sure not to use a new sequence number.
 751          */
 752         if (flags & TH_FIN && tp->t_flags & TF_SENTFIN &&
 753             tp->snd_nxt == tp->snd_max)
 754                 tp->snd_nxt--;
 755         /*
 756          * If we are doing retransmissions, then snd_nxt will
 757          * not reflect the first unsent octet.  For ACK only
 758          * packets, we do not want the sequence number of the
 759          * retransmitted packet, we want the sequence number
 760          * of the next unsent octet.  So, if there is no data
 761          * (and no SYN or FIN), use snd_max instead of snd_nxt
 762          * when filling in ti_seq.  But if we are in persist
 763          * state, snd_max might reflect one byte beyond the
 764          * right edge of the window, so use snd_nxt in that
 765          * case, since we know we aren't doing a retransmission.
 766          * (retransmit and persist are mutually exclusive...)
 767          */
 768         if (len || (flags & (TH_SYN|TH_FIN)) || callout_active(tp->tt_persist))
 769                 th->th_seq = htonl(tp->snd_nxt);
 770         else
 771                 th->th_seq = htonl(tp->snd_max);
 772         th->th_ack = htonl(tp->rcv_nxt);
 773         if (optlen) {
 774                 bcopy(opt, th + 1, optlen);
 775                 th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
 776         }
 777         th->th_flags = flags;
 778         /*
 779          * Calculate receive window.  Don't shrink window,
 780          * but avoid silly window syndrome.
 781          */
 782         if (recvwin < (long)(so->so_rcv.sb_hiwat / 4) &&
 783             recvwin < (long)tp->t_maxseg)
 784                 recvwin = 0;
 785         if (recvwin < (long)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt))
 786                 recvwin = (long)(tp->rcv_adv - tp->rcv_nxt);
 787         if (recvwin > (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale)
 788                 recvwin = (long)TCP_MAXWIN << tp->rcv_scale;
 789         th->th_win = htons((u_short) (recvwin>>tp->rcv_scale));
 790
 791         /*
 792          * Adjust the RXWIN0SENT flag - indicate that we have advertised
 793          * a 0 window.  This may cause the remote transmitter to stall.  This
 794          * flag tells soreceive() to disable delayed acknowledgements when
 795          * draining the buffer.  This can occur if the receiver is attempting
 796          * to read more data then can be buffered prior to transmitting on
 797          * the connection.
 798          */
 799         if (recvwin == 0)
 800                 tp->t_flags |= TF_RXWIN0SENT;
 801         else
 802                 tp->t_flags &= ~TF_RXWIN0SENT;
 803
 804         if (SEQ_GT(tp->snd_up, tp->snd_nxt)) {
 805                 th->th_urp = htons((u_short)(tp->snd_up - tp->snd_nxt));
 806                 th->th_flags |= TH_URG;
 807         } else {
 808                 /*
 809                  * If no urgent pointer to send, then we pull
 810                  * the urgent pointer to the left edge of the send window
 811                  * so that it doesn't drift into the send window on sequence
 812                  * number wraparound.
 813                  */
 814                 tp->snd_up = tp->snd_una;               /* drag it along */
 815         }
 816
 817         /*
 818          * Put TCP length in extended header, and then
 819          * checksum extended header and data.
 820          */
 821         m->m_pkthdr.len = hdrlen + len; /* in6_cksum() need this */
 822         if (isipv6) {
 823                 /*
 824                  * ip6_plen is not need to be filled now, and will be filled
 825                  * in ip6_output().
 826                  */
 827                 th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP, sizeof(struct ip6_hdr),
 828                                        sizeof(struct tcphdr) + optlen + len);
 829         } else {
 830                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
 831                 m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
 832                 if (len + optlen)
 833                         th->th_sum = in_addword(th->th_sum,
 834                                                 htons((u_short)(optlen + len)));
 835
 836                 /* IP version must be set here for ipv4/ipv6 checking later */
 837                 KASSERT(ip->ip_v == IPVERSION,
 838                     ("%s: IP version incorrect: %d", __func__, ip->ip_v));
 839         }
 840
 841         /*
 842          * In transmit state, time the transmission and arrange for
 843          * the retransmit.  In persist state, just set snd_max.
 844          */
 845         if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) || !callout_active(tp->tt_persist)) {
 846                 tcp_seq startseq = tp->snd_nxt;
 847
 848                 /*
 849                  * Advance snd_nxt over sequence space of this segment.
 850                  */
 851                 if (flags & (TH_SYN | TH_FIN)) {
 852                         if (flags & TH_SYN)
 853                                 tp->snd_nxt++;
 854                         if (flags & TH_FIN) {
 855                                 tp->snd_nxt++;
 856                                 tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
 857                         }
 858                 }
 859                 tp->snd_nxt += len;
 860                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt, tp->snd_max)) {
 861                         tp->snd_max = tp->snd_nxt;
 862                         /*
 863                          * Time this transmission if not a retransmission and
 864                          * not currently timing anything.
 865                          */
 866                         if (tp->t_rtttime == 0) {
 867                                 tp->t_rtttime = ticks;
 868                                 tp->t_rtseq = startseq;
 869                                 tcpstat.tcps_segstimed++;
 870                         }
 871                 }
 872
 873                 /*
 874                  * Set retransmit timer if not currently set,
 875                  * and not doing a pure ack or a keep-alive probe.
 876                  * Initial value for retransmit timer is smoothed
 877                  * round-trip time + 2 * round-trip time variance.
 878                  * Initialize shift counter which is used for backoff
 879                  * of retransmit time.
 880                  */
 881                 if (!callout_active(tp->tt_rexmt) &&
 882                     tp->snd_nxt != tp->snd_una) {
 883                         if (callout_active(tp->tt_persist)) {
 884                                 callout_stop(tp->tt_persist);
 885                                 tp->t_rxtshift = 0;
 886                         }
 887                         callout_reset(tp->tt_rexmt, tp->t_rxtcur,
 888                                       tcp_timer_rexmt, tp);
 889                 }
 890         } else {
 891                 /*
 892                  * Persist case, update snd_max but since we are in
 893                  * persist mode (no window) we do not update snd_nxt.
 894                  */
 895                 int xlen = len;
 896                 if (flags & TH_SYN)
 897                         ++xlen;
 898                 if (flags & TH_FIN) {
 899                         ++xlen;
 900                         tp->t_flags |= TF_SENTFIN;
 901                 }
 902                 if (SEQ_GT(tp->snd_nxt + xlen, tp->snd_max))
 903                         tp->snd_max = tp->snd_nxt + xlen;
 904         }
 905
 906 #ifdef TCPDEBUG
 907         /*
 908          * Trace.
 909          */
 910         if (so->so_options & SO_DEBUG)
 911                 tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp, mtod(m, void *), th, 0);
 912 #endif
 913
 914         /*
 915          * Fill in IP length and desired time to live and
 916          * send to IP level.  There should be a better way
 917          * to handle ttl and tos; we could keep them in
 918          * the template, but need a way to checksum without them.
 919          */
 920         /*
 921          * m->m_pkthdr.len should have been set before cksum calcuration,
 922          * because in6_cksum() need it.
 923          */
 924         if (isipv6) {
 925                 /*
 926                  * we separately set hoplimit for every segment, since the
 927                  * user might want to change the value via setsockopt.
 928                  * Also, desired default hop limit might be changed via
 929                  * Neighbor Discovery.
 930                  */
 931                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(inp,
 932                     (inp->in6p_route.ro_rt ?
 933                      inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
 934
 935                 /* TODO: IPv6 IP6TOS_ECT bit on */
 936                 error = ip6_output(m, inp->in6p_outputopts, &inp->in6p_route,
 937                                    (so->so_options & SO_DONTROUTE), NULL, NULL,
 938                                    inp);
 939         } else {
 940                 struct rtentry *rt;
 941                 ip->ip_len = m->m_pkthdr.len;
 942 #ifdef INET6
 943                 if (INP_CHECK_SOCKAF(so, AF_INET6))
 944                         ip->ip_ttl = in6_selecthlim(inp,
 945                             (inp->in6p_route.ro_rt ?
 946                              inp->in6p_route.ro_rt->rt_ifp : NULL));
 947                 else
 948 #endif
 949                         ip->ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;   /* XXX */
 950
 951                 ip->ip_tos = inp->inp_ip_tos;   /* XXX */
 952                 /*
 953                  * See if we should do MTU discovery.
 954                  * We do it only if the following are true:
 955                  *      1) we have a valid route to the destination
 956                  *      2) the MTU is not locked (if it is,
 957                  *         then discovery has been disabled)
 958                  */
 959                 if (path_mtu_discovery &&
 960                     (rt = inp->inp_route.ro_rt) && (rt->rt_flags & RTF_UP) &&
 961                     !(rt->rt_rmx.rmx_locks & RTV_MTU))
 962                         ip->ip_off |= IP_DF;
 963
 964                 error = ip_output(m, inp->inp_options, &inp->inp_route,
 965                                   (so->so_options & SO_DONTROUTE), NULL, inp);
 966         }
 967         if (error) {
 968
 969                 /*
 970                  * We know that the packet was lost, so back out the
 971                  * sequence number advance, if any.
 972                  */
 973                 if (!(tp->t_flags & TF_FORCE) ||
 974                     !callout_active(tp->tt_persist)) {
 975                         /*
 976                          * No need to check for TH_FIN here because
 977                          * the TF_SENTFIN flag handles that case.
 978                          */
 979                         if (!(flags & TH_SYN))
 980                                 tp->snd_nxt -= len;
 981                 }
 982
 983 out:
 984                 if (error == ENOBUFS) {
 985                         /*
 986                          * If we can't send, make sure there is something
 987                          * to get us going again later.  Persist state
 988                          * is not necessarily right, but it is close enough.
 989                          */
 990                         if (!callout_active(tp->tt_rexmt) &&
 991                             !callout_active(tp->tt_persist)) {
 992                                 tp->t_rxtshift = 0;
 993                                 tcp_setpersist(tp);
 994                         }
 995                         tcp_quench(inp, 0);
 996                         return (0);
 997                 }
 998                 if (error == EMSGSIZE) {
 999                         /*
1000                          * ip_output() will have already fixed the route
1001                          * for us.  tcp_mtudisc() will, as its last action,
1002                          * initiate retransmission, so it is important to
1003                          * not do so here.
1004                          */
1005                         tcp_mtudisc(inp, 0);
1006                         return 0;
1007                 }
1008                 if ((error == EHOSTUNREACH || error == ENETDOWN) &&
1009                     TCPS_HAVERCVDSYN(tp->t_state)) {
1010                         tp->t_softerror = error;
1011                         return (0);
1012                 }
1013                 return (error);
1014         }
1015         tcpstat.tcps_sndtotal++;
1016
1017         /*
1018          * Data sent (as far as we can tell).
1019          * If this advertises a larger window than any other segment,
1020          * then remember the size of the advertised window.
1021          * Any pending ACK has now been sent.
1022          */
1023         if (recvwin > 0 && SEQ_GT(tp->rcv_nxt + recvwin, tp->rcv_adv))
1024                 tp->rcv_adv = tp->rcv_nxt + recvwin;
1025         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1026         tp->t_flags &= ~TF_ACKNOW;
1027         if (tcp_delack_enabled)
1028                 callout_stop(tp->tt_delack);
1029         if (sendalot)
1030                 goto again;
1031         return (0);
1032 }
1033
1034 void
1035 tcp_setpersist(tp)
1036         struct tcpcb *tp;
1037 {
1038         int t = ((tp->t_srtt >> 2) + tp->t_rttvar) >> 1;
1039         int tt;
1040
1041         if (callout_active(tp->tt_rexmt))
1042                 panic("tcp_setpersist: retransmit pending");
1043         /*
1044          * Start/restart persistance timer.
1045          */
1046         TCPT_RANGESET(tt, t * tcp_backoff[tp->t_rxtshift], TCPTV_PERSMIN,
1047                       TCPTV_PERSMAX);
1048         callout_reset(tp->tt_persist, tt, tcp_timer_persist, tp);
1049         if (tp->t_rxtshift < TCP_MAXRXTSHIFT)
1050                 tp->t_rxtshift++;
1051 }