The route in a syncache entry is cleared if the connection was successfully
[dragonfly.git] / 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  * Copyright (c) 2003, 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  * All advertising materials mentioning features or use of this software
53  * must display the following acknowledgement:
54  *   This product includes software developed by Jeffrey M. Hsu.
55  *
56  * Copyright (c) 2001 Networks Associates Technologies, Inc.
57  * All rights reserved.
58  *
59  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jonathan Lemon
60  * and NAI Labs, the Security Research Division of Network Associates, Inc.
61  * under DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
62  * DARPA CHATS research program.
63  *
64  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
65  * modification, are permitted provided that the following conditions
66  * are met:
67  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
68  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
69  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
70  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
71  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
72  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote
73  *    products derived from this software without specific prior written
74  *    permission.
75  *
76  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
77  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
78  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
79  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
80  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
81  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
82  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
83  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
84  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
85  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
86  * SUCH DAMAGE.
87  *
88  * $FreeBSD: src/sys/netinet/tcp_syncache.c,v 1.5.2.14 2003/02/24 04:02:27 silby Exp $
89  * $DragonFly: src/sys/netinet/tcp_syncache.c,v 1.22 2005/03/04 05:57:50 hsu Exp $
90  */
91
92 #include "opt_inet6.h"
93 #include "opt_ipsec.h"
94
95 #include <sys/param.h>
96 #include <sys/systm.h>
97 #include <sys/kernel.h>
98 #include <sys/sysctl.h>
99 #include <sys/malloc.h>
100 #include <sys/mbuf.h>
101 #include <sys/md5.h>
102 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
103 #include <sys/random.h>
104 #include <sys/socket.h>
105 #include <sys/socketvar.h>
106 #include <sys/in_cksum.h>
107
108 #include <sys/msgport2.h>
109
110 #include <net/if.h>
111 #include <net/route.h>
112
113 #include <netinet/in.h>
114 #include <netinet/in_systm.h>
115 #include <netinet/ip.h>
116 #include <netinet/in_var.h>
117 #include <netinet/in_pcb.h>
118 #include <netinet/ip_var.h>
119 #include <netinet/ip6.h>
120 #ifdef INET6
121 #include <netinet/icmp6.h>
122 #include <netinet6/nd6.h>
123 #endif
124 #include <netinet6/ip6_var.h>
125 #include <netinet6/in6_pcb.h>
126 #include <netinet/tcp.h>
127 #include <netinet/tcp_fsm.h>
128 #include <netinet/tcp_seq.h>
129 #include <netinet/tcp_timer.h>
130 #include <netinet/tcp_var.h>
131 #include <netinet6/tcp6_var.h>
132
133 #ifdef IPSEC
134 #include <netinet6/ipsec.h>
135 #ifdef INET6
136 #include <netinet6/ipsec6.h>
137 #endif
138 #include <netproto/key/key.h>
139 #endif /*IPSEC*/
140
141 #ifdef FAST_IPSEC
142 #include <netproto/ipsec/ipsec.h>
143 #ifdef INET6
144 #include <netproto/ipsec/ipsec6.h>
145 #endif
146 #include <netproto/ipsec/key.h>
147 #define IPSEC
148 #endif /*FAST_IPSEC*/
149
150 #include <vm/vm_zone.h>
151
152 static int tcp_syncookies = 1;
153 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies, CTLFLAG_RW,
154     &tcp_syncookies, 0,
155     "Use TCP SYN cookies if the syncache overflows");
156
157 static void      syncache_drop(struct syncache *, struct syncache_head *);
158 static void      syncache_free(struct syncache *);
159 static void      syncache_insert(struct syncache *, struct syncache_head *);
160 struct syncache *syncache_lookup(struct in_conninfo *, struct syncache_head **);
161 static int       syncache_respond(struct syncache *, struct mbuf *);
162 static struct    socket *syncache_socket(struct syncache *, struct socket *);
163 static void      syncache_timer(void *);
164 static u_int32_t syncookie_generate(struct syncache *);
165 static struct syncache *syncookie_lookup(struct in_conninfo *,
166                     struct tcphdr *, struct socket *);
167
168 /*
169  * Transmit the SYN,ACK fewer times than TCP_MAXRXTSHIFT specifies.
170  * 3 retransmits corresponds to a timeout of (1 + 2 + 4 + 8 == 15) seconds,
171  * the odds are that the user has given up attempting to connect by then.
172  */
173 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              3
174
175 /* Arbitrary values */
176 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
177 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
178
179 struct netmsg_sc_timer {
180         struct lwkt_msg nm_lmsg;
181         struct msgrec *nm_mrec;         /* back pointer to containing msgrec */
182 };
183
184 struct msgrec {
185         struct netmsg_sc_timer msg;
186         lwkt_port_t port;               /* constant after init */
187         int slot;                       /* constant after init */
188 };
189
190 static int syncache_timer_handler(lwkt_msg_t);
191
192 struct tcp_syncache {
193         struct  vm_zone *zone;
194         u_int   hashsize;
195         u_int   hashmask;
196         u_int   bucket_limit;
197         u_int   cache_limit;
198         u_int   rexmt_limit;
199         u_int   hash_secret;
200 };
201 static struct tcp_syncache tcp_syncache;
202
203 struct tcp_syncache_percpu {
204         struct syncache_head    *hashbase;
205         u_int                   cache_count;
206         TAILQ_HEAD(, syncache)  timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
207         struct callout          tt_timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
208         struct msgrec           mrec[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
209 };
210 static struct tcp_syncache_percpu tcp_syncache_percpu[MAXCPU];
211
212 static struct lwkt_port syncache_null_rport;
213
214 SYSCTL_NODE(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncache, CTLFLAG_RW, 0, "TCP SYN cache");
215
216 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_RD,
217      &tcp_syncache.bucket_limit, 0, "Per-bucket hash limit for syncache");
218
219 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_RD,
220      &tcp_syncache.cache_limit, 0, "Overall entry limit for syncache");
221
222 /* XXX JH */
223 #if 0
224 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_RD,
225      &tcp_syncache.cache_count, 0, "Current number of entries in syncache");
226 #endif
227
228 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_RD,
229      &tcp_syncache.hashsize, 0, "Size of TCP syncache hashtable");
230
231 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit, CTLFLAG_RW,
232      &tcp_syncache.rexmt_limit, 0, "Limit on SYN/ACK retransmissions");
233
234 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
235
236 #define SYNCACHE_HASH(inc, mask)                                        \
237         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
238           (inc)->inc_faddr.s_addr ^                                     \
239           ((inc)->inc_faddr.s_addr >> 16) ^                             \
240           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
241
242 #define SYNCACHE_HASH6(inc, mask)                                       \
243         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
244           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[0] ^                              \
245           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[3] ^                              \
246           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
247
248 #define ENDPTS_EQ(a, b) (                                               \
249         (a)->ie_fport == (b)->ie_fport &&                               \
250         (a)->ie_lport == (b)->ie_lport &&                               \
251         (a)->ie_faddr.s_addr == (b)->ie_faddr.s_addr &&                 \
252         (a)->ie_laddr.s_addr == (b)->ie_laddr.s_addr                    \
253 )
254
255 #define ENDPTS6_EQ(a, b) (memcmp(a, b, sizeof(*a)) == 0)
256
257 static __inline void
258 syncache_timeout(struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu,
259                  struct syncache *sc, int slot)
260 {
261         sc->sc_rxtslot = slot;
262         sc->sc_rxttime = ticks + TCPTV_RTOBASE * tcp_backoff[slot];
263         TAILQ_INSERT_TAIL(&syncache_percpu->timerq[slot], sc, sc_timerq);
264         if (!callout_active(&syncache_percpu->tt_timerq[slot])) {
265                 callout_reset(&syncache_percpu->tt_timerq[slot],
266                               TCPTV_RTOBASE * tcp_backoff[slot],
267                               syncache_timer,
268                               &syncache_percpu->mrec[slot]);
269         }
270 }
271
272 static void
273 syncache_free(struct syncache *sc)
274 {
275         struct rtentry *rt;
276 #ifdef INET6
277         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
278 #else
279         const boolean_t isipv6 = FALSE;
280 #endif
281
282         if (sc->sc_ipopts)
283                 m_free(sc->sc_ipopts);
284
285         rt = isipv6 ? sc->sc_route6.ro_rt : sc->sc_route.ro_rt;
286         if (rt != NULL) {
287                 /*
288                  * If this is the only reference to a protocol-cloned
289                  * route, remove it immediately.
290                  */
291                 if ((rt->rt_flags & RTF_WASCLONED) && rt->rt_refcnt == 1)
292                         rtrequest(RTM_DELETE, rt_key(rt), rt->rt_gateway,
293                                   rt_mask(rt), rt->rt_flags, NULL);
294                 RTFREE(rt);
295         }
296
297         zfree(tcp_syncache.zone, sc);
298 }
299
300 void
301 syncache_init(void)
302 {
303         int i, cpu;
304
305         tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
306         tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
307         tcp_syncache.cache_limit =
308             tcp_syncache.hashsize * tcp_syncache.bucket_limit;
309         tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
310         tcp_syncache.hash_secret = arc4random();
311
312         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
313             &tcp_syncache.hashsize);
314         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
315             &tcp_syncache.cache_limit);
316         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
317             &tcp_syncache.bucket_limit);
318         if (!powerof2(tcp_syncache.hashsize)) {
319                 printf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
320                 tcp_syncache.hashsize = 512;    /* safe default */
321         }
322         tcp_syncache.hashmask = tcp_syncache.hashsize - 1;
323
324         lwkt_initport_null_rport(&syncache_null_rport, NULL);
325
326         for (cpu = 0; cpu < ncpus2; cpu++) {
327                 struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
328
329                 syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[cpu];
330                 /* Allocate the hash table. */
331                 MALLOC(syncache_percpu->hashbase, struct syncache_head *,
332                     tcp_syncache.hashsize * sizeof(struct syncache_head),
333                     M_SYNCACHE, M_WAITOK);
334
335                 /* Initialize the hash buckets. */
336                 for (i = 0; i < tcp_syncache.hashsize; i++) {
337                         struct syncache_head *bucket;
338
339                         bucket = &syncache_percpu->hashbase[i];
340                         TAILQ_INIT(&bucket->sch_bucket);
341                         bucket->sch_length = 0;
342                 }
343
344                 for (i = 0; i <= SYNCACHE_MAXREXMTS; i++) {
345                         /* Initialize the timer queues. */
346                         TAILQ_INIT(&syncache_percpu->timerq[i]);
347                         callout_init(&syncache_percpu->tt_timerq[i]);
348
349                         syncache_percpu->mrec[i].slot = i;
350                         syncache_percpu->mrec[i].port = tcp_cport(cpu);
351                         syncache_percpu->mrec[i].msg.nm_mrec =
352                             &syncache_percpu->mrec[i];
353                         lwkt_initmsg(&syncache_percpu->mrec[i].msg.nm_lmsg,
354                             &syncache_null_rport, 0,
355                             lwkt_cmd_func(syncache_timer_handler),
356                             lwkt_cmd_op_none);
357                 }
358         }
359
360         /*
361          * Allocate the syncache entries.  Allow the zone to allocate one
362          * more entry than cache limit, so a new entry can bump out an
363          * older one.
364          */
365         tcp_syncache.zone = zinit("syncache", sizeof(struct syncache),
366             tcp_syncache.cache_limit, ZONE_INTERRUPT, 0);
367         tcp_syncache.cache_limit -= 1;
368 }
369
370 static void
371 syncache_insert(sc, sch)
372         struct syncache *sc;
373         struct syncache_head *sch;
374 {
375         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
376         struct syncache *sc2;
377         int i;
378
379         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
380
381         /*
382          * Make sure that we don't overflow the per-bucket
383          * limit or the total cache size limit.
384          */
385         if (sch->sch_length >= tcp_syncache.bucket_limit) {
386                 /*
387                  * The bucket is full, toss the oldest element.
388                  */
389                 sc2 = TAILQ_FIRST(&sch->sch_bucket);
390                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
391                 syncache_drop(sc2, sch);
392                 tcpstat.tcps_sc_bucketoverflow++;
393         } else if (syncache_percpu->cache_count >= tcp_syncache.cache_limit) {
394                 /*
395                  * The cache is full.  Toss the oldest entry in the
396                  * entire cache.  This is the front entry in the
397                  * first non-empty timer queue with the largest
398                  * timeout value.
399                  */
400                 for (i = SYNCACHE_MAXREXMTS; i >= 0; i--) {
401                         sc2 = TAILQ_FIRST(&syncache_percpu->timerq[i]);
402                         if (sc2 != NULL)
403                                 break;
404                 }
405                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
406                 syncache_drop(sc2, NULL);
407                 tcpstat.tcps_sc_cacheoverflow++;
408         }
409
410         /* Initialize the entry's timer. */
411         syncache_timeout(syncache_percpu, sc, 0);
412
413         /* Put it into the bucket. */
414         TAILQ_INSERT_TAIL(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
415         sch->sch_length++;
416         syncache_percpu->cache_count++;
417         tcpstat.tcps_sc_added++;
418 }
419
420 static void
421 syncache_drop(sc, sch)
422         struct syncache *sc;
423         struct syncache_head *sch;
424 {
425         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
426 #ifdef INET6
427         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
428 #else
429         const boolean_t isipv6 = FALSE;
430 #endif
431
432         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
433
434         if (sch == NULL) {
435                 if (isipv6) {
436                         sch = &syncache_percpu->hashbase[
437                             SYNCACHE_HASH6(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
438                 } else {
439                         sch = &syncache_percpu->hashbase[
440                             SYNCACHE_HASH(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
441                 }
442         }
443
444         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
445         sch->sch_length--;
446         syncache_percpu->cache_count--;
447
448         /*
449          * Remove the entry from the syncache timer/timeout queue.  Note
450          * that we do not try to stop any running timer since we do not know
451          * whether the timer's message is in-transit or not.  Since timeouts
452          * are fairly long, taking an unneeded callout does not detrimentally
453          * effect performance.
454          */
455         TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[sc->sc_rxtslot], sc, sc_timerq);
456
457         syncache_free(sc);
458 }
459
460 /*
461  * Place a timeout message on the TCP thread's message queue.
462  * This routine runs in soft interrupt context.
463  *
464  * An invariant is for this routine to be called, the callout must
465  * have been active.  Note that the callout is not deactivated until
466  * after the message has been processed in syncache_timer_handler() below.
467  */
468 static void
469 syncache_timer(void *p)
470 {
471         struct netmsg_sc_timer *msg = p;
472
473         lwkt_sendmsg(msg->nm_mrec->port, &msg->nm_lmsg);
474 }
475
476 /*
477  * Service a timer message queued by timer expiration.
478  * This routine runs in the TCP protocol thread.
479  *
480  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
481  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
482  *
483  * When we finish processing timed-out entries, we restart the timer if there
484  * are any entries still on the queue and deactivate it otherwise.  Only after
485  * a timer has been deactivated here can it be restarted by syncache_timeout().
486  */
487 static int
488 syncache_timer_handler(lwkt_msg_t msg)
489 {
490         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
491         struct syncache *sc, *nsc;
492         struct inpcb *inp;
493         int slot;
494
495         slot = ((struct netmsg_sc_timer *)msg)->nm_mrec->slot;
496         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
497
498         nsc = TAILQ_FIRST(&syncache_percpu->timerq[slot]);
499         while (nsc != NULL) {
500                 if (ticks < nsc->sc_rxttime)
501                         break;  /* finished because timerq sorted by time */
502                 sc = nsc;
503                 inp = sc->sc_tp->t_inpcb;
504                 if (slot == SYNCACHE_MAXREXMTS ||
505                     slot >= tcp_syncache.rexmt_limit ||
506                     inp->inp_gencnt != sc->sc_inp_gencnt) {
507                         nsc = TAILQ_NEXT(sc, sc_timerq);
508                         syncache_drop(sc, NULL);
509                         tcpstat.tcps_sc_stale++;
510                         continue;
511                 }
512                 /*
513                  * syncache_respond() may call back into the syncache to
514                  * to modify another entry, so do not obtain the next
515                  * entry on the timer chain until it has completed.
516                  */
517                 syncache_respond(sc, NULL);
518                 nsc = TAILQ_NEXT(sc, sc_timerq);
519                 tcpstat.tcps_sc_retransmitted++;
520                 TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[slot], sc, sc_timerq);
521                 syncache_timeout(syncache_percpu, sc, slot + 1);
522         }
523         if (nsc != NULL)
524                 callout_reset(&syncache_percpu->tt_timerq[slot],
525                     nsc->sc_rxttime - ticks, syncache_timer,
526                     &syncache_percpu->mrec[slot]);
527         else
528                 callout_deactivate(&syncache_percpu->tt_timerq[slot]);
529
530         lwkt_replymsg(msg, 0);
531         return (EASYNC);
532 }
533
534 /*
535  * Find an entry in the syncache.
536  */
537 struct syncache *
538 syncache_lookup(inc, schp)
539         struct in_conninfo *inc;
540         struct syncache_head **schp;
541 {
542         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
543         struct syncache *sc;
544         struct syncache_head *sch;
545
546         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
547 #ifdef INET6
548         if (inc->inc_isipv6) {
549                 sch = &syncache_percpu->hashbase[
550                     SYNCACHE_HASH6(inc, tcp_syncache.hashmask)];
551                 *schp = sch;
552                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash)
553                         if (ENDPTS6_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
554                                 return (sc);
555         } else
556 #endif
557         {
558                 sch = &syncache_percpu->hashbase[
559                     SYNCACHE_HASH(inc, tcp_syncache.hashmask)];
560                 *schp = sch;
561                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
562 #ifdef INET6
563                         if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
564                                 continue;
565 #endif
566                         if (ENDPTS_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
567                                 return (sc);
568                 }
569         }
570         return (NULL);
571 }
572
573 /*
574  * This function is called when we get a RST for a
575  * non-existent connection, so that we can see if the
576  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
577  */
578 void
579 syncache_chkrst(inc, th)
580         struct in_conninfo *inc;
581         struct tcphdr *th;
582 {
583         struct syncache *sc;
584         struct syncache_head *sch;
585
586         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
587         if (sc == NULL)
588                 return;
589         /*
590          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
591          * if this is a valid reset segment.
592          * RFC 793 page 37:
593          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
594          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
595          *   valid if its sequence number is in the window.
596          *
597          *   The sequence number in the reset segment is normally an
598          *   echo of our outgoing acknowlegement numbers, but some hosts
599          *   send a reset with the sequence number at the rightmost edge
600          *   of our receive window, and we have to handle this case.
601          */
602         if (SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) &&
603             SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
604                 syncache_drop(sc, sch);
605                 tcpstat.tcps_sc_reset++;
606         }
607 }
608
609 void
610 syncache_badack(inc)
611         struct in_conninfo *inc;
612 {
613         struct syncache *sc;
614         struct syncache_head *sch;
615
616         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
617         if (sc != NULL) {
618                 syncache_drop(sc, sch);
619                 tcpstat.tcps_sc_badack++;
620         }
621 }
622
623 void
624 syncache_unreach(inc, th)
625         struct in_conninfo *inc;
626         struct tcphdr *th;
627 {
628         struct syncache *sc;
629         struct syncache_head *sch;
630
631         /* we are called at splnet() here */
632         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
633         if (sc == NULL)
634                 return;
635
636         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
637         if (ntohl(th->th_seq) != sc->sc_iss)
638                 return;
639
640         /*
641          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
642          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
643          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
644          * spurious network outage.
645          *
646          * See tcp_notify().
647          */
648         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxtslot < 3) {
649                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
650                 return;
651         }
652         syncache_drop(sc, sch);
653         tcpstat.tcps_sc_unreach++;
654 }
655
656 /*
657  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
658  */
659 static struct socket *
660 syncache_socket(sc, lso)
661         struct syncache *sc;
662         struct socket *lso;
663 {
664         struct inpcb *inp = NULL, *linp;
665         struct socket *so;
666         struct tcpcb *tp;
667 #ifdef INET6
668         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
669 #else
670         const boolean_t isipv6 = FALSE;
671 #endif
672
673         /*
674          * Ok, create the full blown connection, and set things up
675          * as they would have been set up if we had created the
676          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
677          * the connection, abort it.
678          */
679         so = sonewconn(lso, SS_ISCONNECTED);
680         if (so == NULL) {
681                 /*
682                  * Drop the connection; we will send a RST if the peer
683                  * retransmits the ACK,
684                  */
685                 tcpstat.tcps_listendrop++;
686                 goto abort;
687         }
688
689         inp = so->so_pcb;
690
691         /*
692          * Insert new socket into hash list.
693          */
694         inp->inp_inc.inc_isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
695         if (isipv6) {
696                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
697         } else {
698 #ifdef INET6
699                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
700                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
701 #endif
702                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
703         }
704         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
705         if (in_pcbinsporthash(inp) != 0) {
706                 /*
707                  * Undo the assignments above if we failed to
708                  * put the PCB on the hash lists.
709                  */
710                 if (isipv6)
711                         inp->in6p_laddr = in6addr_any;
712                 else
713                         inp->inp_laddr.s_addr = INADDR_ANY;
714                 inp->inp_lport = 0;
715                 goto abort;
716         }
717         linp = so->so_pcb;
718 #ifdef IPSEC
719         /* copy old policy into new socket's */
720         if (ipsec_copy_policy(linp->inp_sp, inp->inp_sp))
721                 printf("syncache_expand: could not copy policy\n");
722 #endif
723         if (isipv6) {
724                 struct in6_addr laddr6;
725                 struct sockaddr_in6 sin6;
726                 /*
727                  * Inherit socket options from the listening socket.
728                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
729                  * copied, since it stores previously received options and is
730                  * used to detect if each new option is different than the
731                  * previous one and hence should be passed to a user.
732                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
733                  * receive options just after calling the accept system call.
734                  */
735                 inp->inp_flags |= linp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
736                 if (linp->in6p_outputopts)
737                         inp->in6p_outputopts =
738                             ip6_copypktopts(linp->in6p_outputopts, M_INTWAIT);
739                 inp->in6p_route = sc->sc_route6;
740                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
741
742                 sin6.sin6_family = AF_INET6;
743                 sin6.sin6_len = sizeof sin6;
744                 sin6.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
745                 sin6.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
746                 sin6.sin6_flowinfo = sin6.sin6_scope_id = 0;
747                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
748                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
749                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
750                 if (in6_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)&sin6, &thread0)) {
751                         inp->in6p_laddr = laddr6;
752                         goto abort;
753                 }
754         } else {
755                 struct in_addr laddr;
756                 struct sockaddr_in sin;
757
758                 inp->inp_options = ip_srcroute();
759                 if (inp->inp_options == NULL) {
760                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
761                         sc->sc_ipopts = NULL;
762                 }
763                 inp->inp_route = sc->sc_route;
764                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
765
766                 sin.sin_family = AF_INET;
767                 sin.sin_len = sizeof sin;
768                 sin.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
769                 sin.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
770                 bzero(sin.sin_zero, sizeof sin.sin_zero);
771                 laddr = inp->inp_laddr;
772                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
773                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
774                 if (in_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)&sin, &thread0)) {
775                         inp->inp_laddr = laddr;
776                         goto abort;
777                 }
778         }
779
780         tp = intotcpcb(inp);
781         tp->t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
782         tp->iss = sc->sc_iss;
783         tp->irs = sc->sc_irs;
784         tcp_rcvseqinit(tp);
785         tcp_sendseqinit(tp);
786         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
787         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
788         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
789         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
790
791         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH | TF_NODELAY);
792         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
793                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
794         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
795                 tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE | TF_RCVD_SCALE;
796                 tp->requested_s_scale = sc->sc_requested_s_scale;
797                 tp->request_r_scale = sc->sc_request_r_scale;
798         }
799         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
800                 tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP | TF_RCVD_TSTMP;
801                 tp->ts_recent = sc->sc_tsrecent;
802                 tp->ts_recent_age = ticks;
803         }
804         if (sc->sc_flags & SCF_CC) {
805                 /*
806                  * Initialization of the tcpcb for transaction;
807                  *   set SND.WND = SEG.WND,
808                  *   initialize CCsend and CCrecv.
809                  */
810                 tp->t_flags |= TF_REQ_CC | TF_RCVD_CC;
811                 tp->cc_send = sc->sc_cc_send;
812                 tp->cc_recv = sc->sc_cc_recv;
813         }
814         if (sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED)
815                 tp->t_flags |= TF_SACK_PERMITTED;
816
817         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
818
819         /*
820          * If the SYN,ACK was retransmitted, reset cwnd to 1 segment.
821          */
822         if (sc->sc_rxtslot != 0)
823                 tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
824         callout_reset(tp->tt_keep, tcp_keepinit, tcp_timer_keep, tp);
825
826         tcpstat.tcps_accepts++;
827         return (so);
828
829 abort:
830         if (so != NULL)
831                 soabort(so);
832         return (NULL);
833 }
834
835 /*
836  * This function gets called when we receive an ACK for a
837  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
838  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
839  * the cache and turn it into a full-blown connection in
840  * the SYN-RECEIVED state.
841  */
842 int
843 syncache_expand(inc, th, sop, m)
844         struct in_conninfo *inc;
845         struct tcphdr *th;
846         struct socket **sop;
847         struct mbuf *m;
848 {
849         struct syncache *sc;
850         struct syncache_head *sch;
851         struct socket *so;
852
853         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
854         if (sc == NULL) {
855                 /*
856                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
857                  * a returning syncookie.  To do this, first:
858                  *  A. See if this socket has had a syncache entry dropped in
859                  *     the past.  We don't want to accept a bogus syncookie
860                  *     if we've never received a SYN.
861                  *  B. check that the syncookie is valid.  If it is, then
862                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
863                  */
864                 if (!tcp_syncookies)
865                         return (0);
866                 sc = syncookie_lookup(inc, th, *sop);
867                 if (sc == NULL)
868                         return (0);
869                 sch = NULL;
870                 tcpstat.tcps_sc_recvcookie++;
871         }
872
873         /*
874          * If seg contains an ACK, but not for our SYN/ACK, send a RST.
875          */
876         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1)
877                 return (0);
878
879         so = syncache_socket(sc, *sop);
880         if (so == NULL) {
881 #if 0
882 resetandabort:
883                 /* XXXjlemon check this - is this correct? */
884                 tcp_respond(NULL, m, m, th,
885                     th->th_seq + tlen, (tcp_seq)0, TH_RST | TH_ACK);
886 #endif
887                 m_freem(m);                     /* XXX only needed for above */
888                 tcpstat.tcps_sc_aborted++;
889         } else {
890                 tcpstat.tcps_sc_completed++;
891         }
892         if (sch == NULL)
893                 syncache_free(sc);
894         else
895                 syncache_drop(sc, sch);
896         *sop = so;
897         return (1);
898 }
899
900 /*
901  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
902  * this to the syn cache, and send back a segment:
903  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
904  * to the source.
905  *
906  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
907  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
908  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
909  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
910  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
911  * the data, we avoid this DoS scenario.
912  */
913 int
914 syncache_add(inc, to, th, sop, m)
915         struct in_conninfo *inc;
916         struct tcpopt *to;
917         struct tcphdr *th;
918         struct socket **sop;
919         struct mbuf *m;
920 {
921         struct tcp_syncache_percpu *syncache_percpu;
922         struct tcpcb *tp;
923         struct socket *so;
924         struct syncache *sc = NULL;
925         struct syncache_head *sch;
926         struct mbuf *ipopts = NULL;
927         struct rmxp_tao *taop;
928         int win;
929
930         syncache_percpu = &tcp_syncache_percpu[mycpu->gd_cpuid];
931         so = *sop;
932         tp = sototcpcb(so);
933
934         /*
935          * Remember the IP options, if any.
936          */
937 #ifdef INET6
938         if (!inc->inc_isipv6)
939 #endif
940                 ipopts = ip_srcroute();
941
942         /*
943          * See if we already have an entry for this connection.
944          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
945          *
946          * XXX
947          * The syncache should be re-initialized with the contents
948          * of the new SYN which may have different options.
949          */
950         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
951         if (sc != NULL) {
952                 tcpstat.tcps_sc_dupsyn++;
953                 if (ipopts) {
954                         /*
955                          * If we were remembering a previous source route,
956                          * forget it and use the new one we've been given.
957                          */
958                         if (sc->sc_ipopts)
959                                 m_free(sc->sc_ipopts);
960                         sc->sc_ipopts = ipopts;
961                 }
962                 /*
963                  * Update timestamp if present.
964                  */
965                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP)
966                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
967
968                 /* Just update the TOF_SACK_PERMITTED for now. */
969                 if (tcp_do_sack && (to->to_flags & TOF_SACK_PERMITTED))
970                         sc->sc_flags |= SCF_SACK_PERMITTED;
971                 else
972                         sc->sc_flags &= ~SCF_SACK_PERMITTED;
973
974                 /*
975                  * PCB may have changed, pick up new values.
976                  */
977                 sc->sc_tp = tp;
978                 sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
979                 if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
980                         TAILQ_REMOVE(&syncache_percpu->timerq[sc->sc_rxtslot],
981                             sc, sc_timerq);
982                         syncache_timeout(syncache_percpu, sc, sc->sc_rxtslot);
983                         tcpstat.tcps_sndacks++;
984                         tcpstat.tcps_sndtotal++;
985                 }
986                 *sop = NULL;
987                 return (1);
988         }
989
990         /*
991          * This allocation is guaranteed to succeed because we
992          * preallocate one more syncache entry than cache_limit.
993          */
994         sc = zalloc(tcp_syncache.zone);
995
996         /*
997          * Fill in the syncache values.
998          */
999         sc->sc_tp = tp;
1000         sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
1001         sc->sc_ipopts = ipopts;
1002         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1003         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1004 #ifdef INET6
1005         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1006         if (inc->inc_isipv6) {
1007                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1008                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1009                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
1010         } else
1011 #endif
1012         {
1013                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1014                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1015                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
1016         }
1017         sc->sc_irs = th->th_seq;
1018         sc->sc_flags = 0;
1019         sc->sc_peer_mss = to->to_flags & TOF_MSS ? to->to_mss : 0;
1020         if (tcp_syncookies)
1021                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sc);
1022         else
1023                 sc->sc_iss = arc4random();
1024
1025         /* Initial receive window: clip sbspace to [0 .. TCP_MAXWIN] */
1026         win = sbspace(&so->so_rcv);
1027         win = imax(win, 0);
1028         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
1029         sc->sc_wnd = win;
1030
1031         if (tcp_do_rfc1323) {
1032                 /*
1033                  * A timestamp received in a SYN makes
1034                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1035                  */
1036                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1037                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
1038                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1039                 }
1040                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1041                         int wscale = 0;
1042
1043                         /* Compute proper scaling value from buffer space */
1044                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1045                             (TCP_MAXWIN << wscale) < so->so_rcv.sb_hiwat)
1046                                 wscale++;
1047                         sc->sc_request_r_scale = wscale;
1048                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_requested_s_scale;
1049                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1050                 }
1051         }
1052         if (tcp_do_rfc1644) {
1053                 /*
1054                  * A CC or CC.new option received in a SYN makes
1055                  * it ok to send CC in subsequent segments.
1056                  */
1057                 if (to->to_flags & (TOF_CC | TOF_CCNEW)) {
1058                         sc->sc_cc_recv = to->to_cc;
1059                         sc->sc_cc_send = CC_INC(tcp_ccgen);
1060                         sc->sc_flags |= SCF_CC;
1061                 }
1062         }
1063         if (tcp_do_sack && (to->to_flags & TOF_SACK_PERMITTED))
1064                 sc->sc_flags |= SCF_SACK_PERMITTED;
1065         if (tp->t_flags & TF_NOOPT)
1066                 sc->sc_flags = SCF_NOOPT;
1067
1068         /*
1069          * XXX
1070          * We have the option here of not doing TAO (even if the segment
1071          * qualifies) and instead fall back to a normal 3WHS via the syncache.
1072          * This allows us to apply synflood protection to TAO-qualifying SYNs
1073          * also. However, there should be a hueristic to determine when to
1074          * do this, and is not present at the moment.
1075          */
1076
1077         /*
1078          * Perform TAO test on incoming CC (SEG.CC) option, if any.
1079          * - compare SEG.CC against cached CC from the same host, if any.
1080          * - if SEG.CC > chached value, SYN must be new and is accepted
1081          *      immediately: save new CC in the cache, mark the socket
1082          *      connected, enter ESTABLISHED state, turn on flag to
1083          *      send a SYN in the next segment.
1084          *      A virtual advertised window is set in rcv_adv to
1085          *      initialize SWS prevention.  Then enter normal segment
1086          *      processing: drop SYN, process data and FIN.
1087          * - otherwise do a normal 3-way handshake.
1088          */
1089         taop = tcp_gettaocache(&sc->sc_inc);
1090         if (to->to_flags & TOF_CC) {
1091                 if ((tp->t_flags & TF_NOPUSH) &&
1092                     sc->sc_flags & SCF_CC &&
1093                     taop != NULL && taop->tao_cc != 0 &&
1094                     CC_GT(to->to_cc, taop->tao_cc)) {
1095                         sc->sc_rxtslot = 0;
1096                         so = syncache_socket(sc, *sop);
1097                         if (so != NULL) {
1098                                 taop->tao_cc = to->to_cc;
1099                                 *sop = so;
1100                         }
1101                         syncache_free(sc);
1102                         return (so != NULL);
1103                 }
1104         } else {
1105                 /*
1106                  * No CC option, but maybe CC.NEW: invalidate cached value.
1107                  */
1108                 if (taop != NULL)
1109                         taop->tao_cc = 0;
1110         }
1111         /*
1112          * TAO test failed or there was no CC option,
1113          *    do a standard 3-way handshake.
1114          */
1115         if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
1116                 syncache_insert(sc, sch);
1117                 tcpstat.tcps_sndacks++;
1118                 tcpstat.tcps_sndtotal++;
1119         } else {
1120                 syncache_free(sc);
1121                 tcpstat.tcps_sc_dropped++;
1122         }
1123         *sop = NULL;
1124         return (1);
1125 }
1126
1127 static int
1128 syncache_respond(sc, m)
1129         struct syncache *sc;
1130         struct mbuf *m;
1131 {
1132         u_int8_t *optp;
1133         int optlen, error;
1134         u_int16_t tlen, hlen, mssopt;
1135         struct ip *ip = NULL;
1136         struct rtentry *rt;
1137         struct tcphdr *th;
1138         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1139 #ifdef INET6
1140         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
1141 #else
1142         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1143 #endif
1144
1145         if (isipv6) {
1146                 rt = tcp_rtlookup6(&sc->sc_inc);
1147                 if (rt != NULL)
1148                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1149                              (sizeof(struct ip6_hdr) + sizeof(struct tcphdr));
1150                 else
1151                         mssopt = tcp_v6mssdflt;
1152                 hlen = sizeof(struct ip6_hdr);
1153         } else {
1154                 rt = tcp_rtlookup(&sc->sc_inc);
1155                 if (rt != NULL)
1156                         mssopt = rt->rt_ifp->if_mtu -
1157                              (sizeof(struct ip) + sizeof(struct tcphdr));
1158                 else
1159                         mssopt = tcp_mssdflt;
1160                 hlen = sizeof(struct ip);
1161         }
1162
1163         /* Compute the size of the TCP options. */
1164         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT) {
1165                 optlen = 0;
1166         } else {
1167                 optlen = TCPOLEN_MAXSEG +
1168                     ((sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) ? 4 : 0) +
1169                     ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) ? TCPOLEN_TSTAMP_APPA : 0) +
1170                     ((sc->sc_flags & SCF_CC) ? TCPOLEN_CC_APPA * 2 : 0) +
1171                     ((sc->sc_flags & SCF_SACK_PERMITTED) ?
1172                         TCPOLEN_SACK_PERMITTED_ALIGNED : 0);
1173         }
1174         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1175
1176         /*
1177          * XXX
1178          * assume that the entire packet will fit in a header mbuf
1179          */
1180         KASSERT(max_linkhdr + tlen <= MHLEN, ("syncache: mbuf too small"));
1181
1182         /*
1183          * XXX shouldn't this reuse the mbuf if possible ?
1184          * Create the IP+TCP header from scratch.
1185          */
1186         if (m)
1187                 m_freem(m);
1188
1189         m = m_gethdr(MB_DONTWAIT, MT_HEADER);
1190         if (m == NULL)
1191                 return (ENOBUFS);
1192         m->m_data += max_linkhdr;
1193         m->m_len = tlen;
1194         m->m_pkthdr.len = tlen;
1195         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1196
1197         if (isipv6) {
1198                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1199                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1200                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1201                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1202                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1203                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1204                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1205                 /* ip6_flow = ??? */
1206
1207                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1208         } else {
1209                 ip = mtod(m, struct ip *);
1210                 ip->ip_v = IPVERSION;
1211                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1212                 ip->ip_len = tlen;
1213                 ip->ip_id = 0;
1214                 ip->ip_off = 0;
1215                 ip->ip_sum = 0;
1216                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1217                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1218                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1219                 ip->ip_ttl = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1220                 ip->ip_tos = sc->sc_tp->t_inpcb->inp_ip_tos;   /* XXX */
1221
1222                 /*
1223                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1224                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1225                  *
1226                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1227                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1228                  */
1229                 if (path_mtu_discovery
1230                     && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0)) {
1231                        ip->ip_off |= IP_DF;
1232                 }
1233
1234                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1235         }
1236         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1237         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1238
1239         th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1240         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1241         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1242         th->th_x2 = 0;
1243         th->th_flags = TH_SYN | TH_ACK;
1244         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1245         th->th_urp = 0;
1246
1247         /* Tack on the TCP options. */
1248         if (optlen == 0)
1249                 goto no_options;
1250         optp = (u_int8_t *)(th + 1);
1251         *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1252         *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1253         *optp++ = (mssopt >> 8) & 0xff;
1254         *optp++ = mssopt & 0xff;
1255
1256         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1257                 *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_NOP << 24 |
1258                     TCPOPT_WINDOW << 16 | TCPOLEN_WINDOW << 8 |
1259                     sc->sc_request_r_scale);
1260                 optp += 4;
1261         }
1262
1263         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1264                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1265
1266                 /* Form timestamp option as shown in appendix A of RFC 1323. */
1267                 *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
1268                 *lp++ = htonl(ticks);
1269                 *lp   = htonl(sc->sc_tsrecent);
1270                 optp += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
1271         }
1272
1273         /*
1274          * Send CC and CC.echo if we received CC from our peer.
1275          */
1276         if (sc->sc_flags & SCF_CC) {
1277                 u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1278
1279                 *lp++ = htonl(TCPOPT_CC_HDR(TCPOPT_CC));
1280                 *lp++ = htonl(sc->sc_cc_send);
1281                 *lp++ = htonl(TCPOPT_CC_HDR(TCPOPT_CCECHO));
1282                 *lp   = htonl(sc->sc_cc_recv);
1283                 optp += TCPOLEN_CC_APPA * 2;
1284         }
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                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, &sc->sc_route, 0, NULL,
1307                                 sc->sc_tp->t_inpcb);
1308         }
1309         return (error);
1310 }
1311
1312 /*
1313  * cookie layers:
1314  *
1315  *      |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|
1316  *      | peer iss                                                      |
1317  *      | MD5(laddr,faddr,secret,lport,fport)             |. . . . . . .|
1318  *      |                     0                       |(A)|             |
1319  * (A): peer mss index
1320  */
1321
1322 /*
1323  * The values below are chosen to minimize the size of the tcp_secret
1324  * table, as well as providing roughly a 16 second lifetime for the cookie.
1325  */
1326
1327 #define SYNCOOKIE_WNDBITS       5       /* exposed bits for window indexing */
1328 #define SYNCOOKIE_TIMESHIFT     1       /* scale ticks to window time units */
1329
1330 #define SYNCOOKIE_WNDMASK       ((1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) - 1)
1331 #define SYNCOOKIE_NSECRETS      (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS)
1332 #define SYNCOOKIE_TIMEOUT \
1333     (hz * (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) / (1 << SYNCOOKIE_TIMESHIFT))
1334 #define SYNCOOKIE_DATAMASK      ((3 << SYNCOOKIE_WNDBITS) | SYNCOOKIE_WNDMASK)
1335
1336 static struct {
1337         u_int32_t       ts_secbits[4];
1338         u_int           ts_expire;
1339 } tcp_secret[SYNCOOKIE_NSECRETS];
1340
1341 static int tcp_msstab[] = { 0, 536, 1460, 8960 };
1342
1343 static MD5_CTX syn_ctx;
1344
1345 #define MD5Add(v)       MD5Update(&syn_ctx, (u_char *)&v, sizeof(v))
1346
1347 struct md5_add {
1348         u_int32_t laddr, faddr;
1349         u_int32_t secbits[4];
1350         u_int16_t lport, fport;
1351 };
1352
1353 #ifdef CTASSERT
1354 CTASSERT(sizeof(struct md5_add) == 28);
1355 #endif
1356
1357 /*
1358  * Consider the problem of a recreated (and retransmitted) cookie.  If the
1359  * original SYN was accepted, the connection is established.  The second
1360  * SYN is inflight, and if it arrives with an ISN that falls within the
1361  * receive window, the connection is killed.
1362  *
1363  * However, since cookies have other problems, this may not be worth
1364  * worrying about.
1365  */
1366
1367 static u_int32_t
1368 syncookie_generate(struct syncache *sc)
1369 {
1370         u_int32_t md5_buffer[4];
1371         u_int32_t data;
1372         int idx, i;
1373         struct md5_add add;
1374 #ifdef INET6
1375         const boolean_t isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
1376 #else
1377         const boolean_t isipv6 = FALSE;
1378 #endif
1379
1380         idx = ((ticks << SYNCOOKIE_TIMESHIFT) / hz) & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1381         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks) {
1382                 for (i = 0; i < 4; i++)
1383                         tcp_secret[idx].ts_secbits[i] = arc4random();
1384                 tcp_secret[idx].ts_expire = ticks + SYNCOOKIE_TIMEOUT;
1385         }
1386         for (data = sizeof(tcp_msstab) / sizeof(int) - 1; data > 0; data--)
1387                 if (tcp_msstab[data] <= sc->sc_peer_mss)
1388                         break;
1389         data = (data << SYNCOOKIE_WNDBITS) | idx;
1390         data ^= sc->sc_irs;                             /* peer's iss */
1391         MD5Init(&syn_ctx);
1392         if (isipv6) {
1393                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_laddr);
1394                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_faddr);
1395                 add.laddr = 0;
1396                 add.faddr = 0;
1397         } else {
1398                 add.laddr = sc->sc_inc.inc_laddr.s_addr;
1399                 add.faddr = sc->sc_inc.inc_faddr.s_addr;
1400         }
1401         add.lport = sc->sc_inc.inc_lport;
1402         add.fport = sc->sc_inc.inc_fport;
1403         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1404         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1405         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1406         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1407         MD5Add(add);
1408         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1409         data ^= (md5_buffer[0] & ~SYNCOOKIE_WNDMASK);
1410         return (data);
1411 }
1412
1413 static struct syncache *
1414 syncookie_lookup(inc, th, so)
1415         struct in_conninfo *inc;
1416         struct tcphdr *th;
1417         struct socket *so;
1418 {
1419         u_int32_t md5_buffer[4];
1420         struct syncache *sc;
1421         u_int32_t data;
1422         int wnd, idx;
1423         struct md5_add add;
1424
1425         data = (th->th_ack - 1) ^ (th->th_seq - 1);     /* remove ISS */
1426         idx = data & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1427         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks ||
1428             sototcpcb(so)->ts_recent + SYNCOOKIE_TIMEOUT < ticks)
1429                 return (NULL);
1430         MD5Init(&syn_ctx);
1431 #ifdef INET6
1432         if (inc->inc_isipv6) {
1433                 MD5Add(inc->inc6_laddr);
1434                 MD5Add(inc->inc6_faddr);
1435                 add.laddr = 0;
1436                 add.faddr = 0;
1437         } else
1438 #endif
1439         {
1440                 add.laddr = inc->inc_laddr.s_addr;
1441                 add.faddr = inc->inc_faddr.s_addr;
1442         }
1443         add.lport = inc->inc_lport;
1444         add.fport = inc->inc_fport;
1445         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1446         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1447         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1448         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1449         MD5Add(add);
1450         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1451         data ^= md5_buffer[0];
1452         if (data & ~SYNCOOKIE_DATAMASK)
1453                 return (NULL);
1454         data = data >> SYNCOOKIE_WNDBITS;
1455
1456         /*
1457          * This allocation is guaranteed to succeed because we
1458          * preallocate one more syncache entry than cache_limit.
1459          */
1460         sc = zalloc(tcp_syncache.zone);
1461
1462         /*
1463          * Fill in the syncache values.
1464          * XXX duplicate code from syncache_add
1465          */
1466         sc->sc_ipopts = NULL;
1467         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1468         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1469 #ifdef INET6
1470         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1471         if (inc->inc_isipv6) {
1472                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1473                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1474                 sc->sc_route6.ro_rt = NULL;
1475         } else
1476 #endif
1477         {
1478                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1479                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1480                 sc->sc_route.ro_rt = NULL;
1481         }
1482         sc->sc_irs = th->th_seq - 1;
1483         sc->sc_iss = th->th_ack - 1;
1484         wnd = sbspace(&so->so_rcv);
1485         wnd = imax(wnd, 0);
1486         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
1487         sc->sc_wnd = wnd;
1488         sc->sc_flags = 0;
1489         sc->sc_rxtslot = 0;
1490         sc->sc_peer_mss = tcp_msstab[data];
1491         return (sc);
1492 }