sbin/dhclient/bpf.c

   1 /*      $OpenBSD: bpf.c,v 1.13 2004/05/05 14:28:58 deraadt Exp $        */
   2
   3 /* BPF socket interface code, originally contributed by Archie Cobbs. */
   4
   5 /*
   6  * Copyright (c) 1995, 1996, 1998, 1999
   7  * The Internet Software Consortium.    All rights reserved.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  *
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. Neither the name of The Internet Software Consortium nor the names
  19  *    of its contributors may be used to endorse or promote products derived
  20  *    from this software without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE INTERNET SOFTWARE CONSORTIUM AND
  23  * CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
  24  * INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  25  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
  26  * DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE INTERNET SOFTWARE CONSORTIUM OR
  27  * CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  28  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  29  * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF
  30  * USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
  31  * ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  32  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  33  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  * This software has been written for the Internet Software Consortium
  37  * by Ted Lemon <mellon@fugue.com> in cooperation with Vixie
  38  * Enterprises.  To learn more about the Internet Software Consortium,
  39  * see ``http://www.vix.com/isc''.  To learn more about Vixie
  40  * Enterprises, see ``http://www.vix.com''.
  41  */
  42
  43 #include <sys/cdefs.h>
  44 __FBSDID("$FreeBSD$");
  45
  46 #include "dhcpd.h"
  47 #include "privsep.h"
  48 #include <sys/capsicum.h>
  49 #include <sys/ioctl.h>
  50 #include <sys/uio.h>
  51
  52 #include <net/bpf.h>
  53 #include <netinet/in_systm.h>
  54 #include <netinet/ip.h>
  55 #include <netinet/udp.h>
  56 #include <netinet/if_ether.h>
  57
  58 #define BPF_FORMAT "/dev/bpf%d"
  59
  60 /*
  61  * Called by get_interface_list for each interface that's discovered.
  62  * Opens a packet filter for each interface and adds it to the select
  63  * mask.
  64  */
  65 int
  66 if_register_bpf(struct interface_info *info, int flags)
  67 {
  68         char filename[50];
  69         int sock, b;
  70
  71         /* Open a BPF device */
  72         for (b = 0;; b++) {
  73                 snprintf(filename, sizeof(filename), BPF_FORMAT, b);
  74                 sock = open(filename, flags);
  75                 if (sock < 0) {
  76                         if (errno == EBUSY)
  77                                 continue;
  78                         else
  79                                 error("Can't find free bpf: %m");
  80                 } else
  81                         break;
  82         }
  83
  84         /* Set the BPF device to point at this interface. */
  85         if (ioctl(sock, BIOCSETIF, info->ifp) < 0)
  86                 error("Can't attach interface %s to bpf device %s: %m",
  87                     info->name, filename);
  88
  89         return (sock);
  90 }
  91
  92 /*
  93  * Packet write filter program:
  94  * 'ip and udp and src port bootps and dst port (bootps or bootpc)'
  95  */
  96 struct bpf_insn dhcp_bpf_wfilter[] = {
  97         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_B + BPF_IND, 14),
  98         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, (IPVERSION << 4) + 5, 0, 12),
  99
 100         /* Make sure this is an IP packet... */
 101         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_ABS, 12),
 102         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, ETHERTYPE_IP, 0, 10),
 103
 104         /* Make sure it's a UDP packet... */
 105         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_B + BPF_ABS, 23),
 106         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, IPPROTO_UDP, 0, 8),
 107
 108         /* Make sure this isn't a fragment... */
 109         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_ABS, 20),
 110         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JSET + BPF_K, 0x1fff, 6, 0),     /* patched */
 111
 112         /* Get the IP header length... */
 113         BPF_STMT(BPF_LDX + BPF_B + BPF_MSH, 14),
 114
 115         /* Make sure it's from the right port... */
 116         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_IND, 14),
 117         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, 68, 0, 3),
 118
 119         /* Make sure it is to the right ports ... */
 120         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_IND, 16),
 121         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, 67, 0, 1),
 122
 123         /* If we passed all the tests, ask for the whole packet. */
 124         BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, (u_int)-1),
 125
 126         /* Otherwise, drop it. */
 127         BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, 0),
 128 };
 129
 130 int dhcp_bpf_wfilter_len = sizeof(dhcp_bpf_wfilter) / sizeof(struct bpf_insn);
 131
 132 void
 133 if_register_send(struct interface_info *info)
 134 {
 135         cap_rights_t rights;
 136         struct bpf_version v;
 137         struct bpf_program p;
 138         int sock, on = 1;
 139
 140         /* Open a BPF device and hang it on this interface... */
 141         info->wfdesc = if_register_bpf(info, O_WRONLY);
 142
 143         /* Make sure the BPF version is in range... */
 144         if (ioctl(info->wfdesc, BIOCVERSION, &v) < 0)
 145                 error("Can't get BPF version: %m");
 146
 147         if (v.bv_major != BPF_MAJOR_VERSION ||
 148             v.bv_minor < BPF_MINOR_VERSION)
 149                 error("Kernel BPF version out of range - recompile dhcpd!");
 150
 151         /* Set up the bpf write filter program structure. */
 152         p.bf_len = dhcp_bpf_wfilter_len;
 153         p.bf_insns = dhcp_bpf_wfilter;
 154
 155         if (dhcp_bpf_wfilter[7].k == 0x1fff)
 156                 dhcp_bpf_wfilter[7].k = htons(IP_MF|IP_OFFMASK);
 157
 158         if (ioctl(info->wfdesc, BIOCSETWF, &p) < 0)
 159                 error("Can't install write filter program: %m");
 160
 161         if (ioctl(info->wfdesc, BIOCLOCK, NULL) < 0)
 162                 error("Cannot lock bpf");
 163
 164         cap_rights_init(&rights, CAP_WRITE);
 165         if (cap_rights_limit(info->wfdesc, &rights) < 0 && errno != ENOSYS)
 166                 error("Can't limit bpf descriptor: %m");
 167
 168         /*
 169          * Use raw socket for unicast send.
 170          */
 171         if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP)) == -1)
 172                 error("socket(SOCK_RAW): %m");
 173         if (setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &on,
 174             sizeof(on)) == -1)
 175                 error("setsockopt(IP_HDRINCL): %m");
 176         info->ufdesc = sock;
 177 }
 178
 179 /*
 180  * Packet filter program...
 181  *
 182  * XXX: Changes to the filter program may require changes to the
 183  * constant offsets used in if_register_send to patch the BPF program!
 184  */
 185 struct bpf_insn dhcp_bpf_filter[] = {
 186         /* Make sure this is an IP packet... */
 187         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_ABS, 12),
 188         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, ETHERTYPE_IP, 0, 8),
 189
 190         /* Make sure it's a UDP packet... */
 191         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_B + BPF_ABS, 23),
 192         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, IPPROTO_UDP, 0, 6),
 193
 194         /* Make sure this isn't a fragment... */
 195         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_ABS, 20),
 196         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JSET + BPF_K, 0x1fff, 4, 0),
 197
 198         /* Get the IP header length... */
 199         BPF_STMT(BPF_LDX + BPF_B + BPF_MSH, 14),
 200
 201         /* Make sure it's to the right port... */
 202         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_IND, 16),
 203         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, 67, 0, 1),          /* patch */
 204
 205         /* If we passed all the tests, ask for the whole packet. */
 206         BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, (u_int)-1),
 207
 208         /* Otherwise, drop it. */
 209         BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, 0),
 210 };
 211
 212 int dhcp_bpf_filter_len = sizeof(dhcp_bpf_filter) / sizeof(struct bpf_insn);
 213
 214 void
 215 if_register_receive(struct interface_info *info)
 216 {
 217         static const unsigned long cmds[2] = { SIOCGIFFLAGS, SIOCGIFMEDIA };
 218         cap_rights_t rights;
 219         struct bpf_version v;
 220         struct bpf_program p;
 221         int flag = 1, sz;
 222
 223         /* Open a BPF device and hang it on this interface... */
 224         info->rfdesc = if_register_bpf(info, O_RDONLY);
 225
 226         /* Make sure the BPF version is in range... */
 227         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCVERSION, &v) < 0)
 228                 error("Can't get BPF version: %m");
 229
 230         if (v.bv_major != BPF_MAJOR_VERSION ||
 231             v.bv_minor < BPF_MINOR_VERSION)
 232                 error("Kernel BPF version out of range - recompile dhcpd!");
 233
 234         /*
 235          * Set immediate mode so that reads return as soon as a packet
 236          * comes in, rather than waiting for the input buffer to fill
 237          * with packets.
 238          */
 239         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCIMMEDIATE, &flag) < 0)
 240                 error("Can't set immediate mode on bpf device: %m");
 241
 242         /* Get the required BPF buffer length from the kernel. */
 243         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCGBLEN, &sz) < 0)
 244                 error("Can't get bpf buffer length: %m");
 245         info->rbuf_max = sz;
 246         info->rbuf = malloc(info->rbuf_max);
 247         if (!info->rbuf)
 248                 error("Can't allocate %lu bytes for bpf input buffer.",
 249                     (unsigned long)info->rbuf_max);
 250         info->rbuf_offset = 0;
 251         info->rbuf_len = 0;
 252
 253         /* Set up the bpf filter program structure. */
 254         p.bf_len = dhcp_bpf_filter_len;
 255         p.bf_insns = dhcp_bpf_filter;
 256
 257         /* Patch the server port into the BPF program...
 258          *
 259          * XXX: changes to filter program may require changes to the
 260          * insn number(s) used below!
 261          */
 262         dhcp_bpf_filter[8].k = LOCAL_PORT;
 263
 264         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCSETF, &p) < 0)
 265                 error("Can't install packet filter program: %m");
 266
 267         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCLOCK, NULL) < 0)
 268                 error("Cannot lock bpf");
 269
 270         cap_rights_init(&rights, CAP_IOCTL, CAP_EVENT, CAP_READ);
 271         if (cap_rights_limit(info->rfdesc, &rights) < 0 && errno != ENOSYS)
 272                 error("Can't limit bpf descriptor: %m");
 273         if (cap_ioctls_limit(info->rfdesc, cmds, 2) < 0 && errno != ENOSYS)
 274                 error("Can't limit ioctls for bpf descriptor: %m");
 275 }
 276
 277 void
 278 send_packet_unpriv(int privfd, struct dhcp_packet *raw, size_t len,
 279     struct in_addr from, struct in_addr to)
 280 {
 281         struct imsg_hdr hdr;
 282         struct buf *buf;
 283         int errs;
 284
 285         hdr.code = IMSG_SEND_PACKET;
 286         hdr.len = sizeof(hdr) +
 287             sizeof(size_t) + len +
 288             sizeof(from) + sizeof(to);
 289
 290         if ((buf = buf_open(hdr.len)) == NULL)
 291                 error("buf_open: %m");
 292
 293         errs = 0;
 294         errs += buf_add(buf, &hdr, sizeof(hdr));
 295         errs += buf_add(buf, &len, sizeof(len));
 296         errs += buf_add(buf, raw, len);
 297         errs += buf_add(buf, &from, sizeof(from));
 298         errs += buf_add(buf, &to, sizeof(to));
 299         if (errs)
 300                 error("buf_add: %m");
 301
 302         if (buf_close(privfd, buf) == -1)
 303                 error("buf_close: %m");
 304 }
 305
 306 void
 307 send_packet_priv(struct interface_info *interface, struct imsg_hdr *hdr, int fd)
 308 {
 309         unsigned char buf[256];
 310         struct iovec iov[2];
 311         struct msghdr msg;
 312         struct dhcp_packet raw;
 313         size_t len;
 314         struct in_addr from, to;
 315         int result, bufp = 0;
 316
 317         if (hdr->len < sizeof(*hdr) + sizeof(size_t))
 318                 error("corrupted message received");
 319         buf_read(fd, &len, sizeof(len));
 320         if (hdr->len != sizeof(*hdr) + sizeof(size_t) + len +
 321             sizeof(from) + sizeof(to)) {
 322                 error("corrupted message received");
 323         }
 324         if (len > sizeof(raw))
 325                 error("corrupted message received");
 326         buf_read(fd, &raw, len);
 327         buf_read(fd, &from, sizeof(from));
 328         buf_read(fd, &to, sizeof(to));
 329
 330         /* Assemble the headers... */
 331         if (to.s_addr == INADDR_BROADCAST)
 332                 assemble_hw_header(interface, buf, &bufp);
 333         assemble_udp_ip_header(buf, &bufp, from.s_addr, to.s_addr,
 334             htons(REMOTE_PORT), (unsigned char *)&raw, len);
 335
 336         iov[0].iov_base = buf;
 337         iov[0].iov_len = bufp;
 338         iov[1].iov_base = &raw;
 339         iov[1].iov_len = len;
 340
 341         /* Fire it off */
 342         if (to.s_addr == INADDR_BROADCAST)
 343                 result = writev(interface->wfdesc, iov, 2);
 344         else {
 345                 struct sockaddr_in sato;
 346
 347                 sato.sin_addr = to;
 348                 sato.sin_port = htons(REMOTE_PORT);
 349                 sato.sin_family = AF_INET;
 350                 sato.sin_len = sizeof(sato);
 351
 352                 memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 353                 msg.msg_name = (struct sockaddr *)&sato;
 354                 msg.msg_namelen = sizeof(sato);
 355                 msg.msg_iov = iov;
 356                 msg.msg_iovlen = 2;
 357                 result = sendmsg(interface->ufdesc, &msg, 0);
 358         }
 359
 360         if (result < 0)
 361                 warning("send_packet: %m");
 362 }
 363
 364 ssize_t
 365 receive_packet(struct interface_info *interface, unsigned char *buf,
 366     size_t len, struct sockaddr_in *from, struct hardware *hfrom)
 367 {
 368         int length = 0, offset = 0;
 369         struct bpf_hdr hdr;
 370
 371         /*
 372          * All this complexity is because BPF doesn't guarantee that
 373          * only one packet will be returned at a time.  We're getting
 374          * what we deserve, though - this is a terrible abuse of the BPF
 375          * interface.  Sigh.
 376          */
 377
 378         /* Process packets until we get one we can return or until we've
 379          * done a read and gotten nothing we can return...
 380          */
 381         do {
 382                 /* If the buffer is empty, fill it. */
 383                 if (interface->rbuf_offset >= interface->rbuf_len) {
 384                         length = read(interface->rfdesc, interface->rbuf,
 385                             interface->rbuf_max);
 386                         if (length <= 0)
 387                                 return (length);
 388                         interface->rbuf_offset = 0;
 389                         interface->rbuf_len = length;
 390                 }
 391
 392                 /*
 393                  * If there isn't room for a whole bpf header, something
 394                  * went wrong, but we'll ignore it and hope it goes
 395                  * away... XXX
 396                  */
 397                 if (interface->rbuf_len - interface->rbuf_offset <
 398                     sizeof(hdr)) {
 399                         interface->rbuf_offset = interface->rbuf_len;
 400                         continue;
 401                 }
 402
 403                 /* Copy out a bpf header... */
 404                 memcpy(&hdr, &interface->rbuf[interface->rbuf_offset],
 405                     sizeof(hdr));
 406
 407                 /*
 408                  * If the bpf header plus data doesn't fit in what's
 409                  * left of the buffer, stick head in sand yet again...
 410                  */
 411                 if (interface->rbuf_offset + hdr.bh_hdrlen + hdr.bh_caplen >
 412                     interface->rbuf_len) {
 413                         interface->rbuf_offset = interface->rbuf_len;
 414                         continue;
 415                 }
 416
 417                 /* Skip over the BPF header... */
 418                 interface->rbuf_offset += hdr.bh_hdrlen;
 419
 420                 /*
 421                  * If the captured data wasn't the whole packet, or if
 422                  * the packet won't fit in the input buffer, all we can
 423                  * do is drop it.
 424                  */
 425                 if (hdr.bh_caplen != hdr.bh_datalen) {
 426                         interface->rbuf_offset =
 427                             BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 428                             hdr.bh_caplen);
 429                         continue;
 430                 }
 431
 432                 /* Decode the physical header... */
 433                 offset = decode_hw_header(interface->rbuf,
 434                     interface->rbuf_offset, hfrom);
 435
 436                 /*
 437                  * If a physical layer checksum failed (dunno of any
 438                  * physical layer that supports this, but WTH), skip
 439                  * this packet.
 440                  */
 441                 if (offset < 0) {
 442                         interface->rbuf_offset =
 443                             BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 444                             hdr.bh_caplen);
 445                         continue;
 446                 }
 447                 interface->rbuf_offset += offset;
 448                 hdr.bh_caplen -= offset;
 449
 450                 /* Decode the IP and UDP headers... */
 451                 offset = decode_udp_ip_header(interface->rbuf,
 452                     interface->rbuf_offset, from, NULL, hdr.bh_caplen);
 453
 454                 /* If the IP or UDP checksum was bad, skip the packet... */
 455                 if (offset < 0) {
 456                         interface->rbuf_offset =
 457                             BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 458                             hdr.bh_caplen);
 459                         continue;
 460                 }
 461                 interface->rbuf_offset += offset;
 462                 hdr.bh_caplen -= offset;
 463
 464                 /*
 465                  * If there's not enough room to stash the packet data,
 466                  * we have to skip it (this shouldn't happen in real
 467                  * life, though).
 468                  */
 469                 if (hdr.bh_caplen > len) {
 470                         interface->rbuf_offset =
 471                             BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 472                             hdr.bh_caplen);
 473                         continue;
 474                 }
 475
 476                 /* Copy out the data in the packet... */
 477                 memcpy(buf, interface->rbuf + interface->rbuf_offset,
 478                     hdr.bh_caplen);
 479                 interface->rbuf_offset =
 480                     BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 481                     hdr.bh_caplen);
 482                 return (hdr.bh_caplen);
 483         } while (!length);
 484         return (0);
 485 }