sys/net/bpf.h

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1990, 1991, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  *
   7  * This code is derived from the Stanford/CMU enet packet filter,
   8  * (net/enet.c) distributed as part of 4.3BSD, and code contributed
   9  * to Berkeley by Steven McCanne and Van Jacobson both of Lawrence
  10  * Berkeley Laboratory.
  11  *
  12  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  13  * modification, are permitted provided that the following conditions
  14  * are met:
  15  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  17  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  19  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  20  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      @(#)bpf.h       8.1 (Berkeley) 6/10/93
  37  *      @(#)bpf.h       1.34 (LBL)     6/16/96
  38  *
  39  * $FreeBSD$
  40  */
  41
  42 #ifndef _NET_BPF_H_
  43 #define _NET_BPF_H_
  44
  45 #include <sys/_eventhandler.h>
  46 #include <sys/ck.h>
  47 #include <net/dlt.h>
  48
  49 /* BSD style release date */
  50 #define BPF_RELEASE 199606
  51
  52 typedef int32_t   bpf_int32;
  53 typedef u_int32_t bpf_u_int32;
  54 typedef int64_t   bpf_int64;
  55 typedef u_int64_t bpf_u_int64;
  56
  57 /*
  58  * Alignment macros.  BPF_WORDALIGN rounds up to the next
  59  * even multiple of BPF_ALIGNMENT.
  60  */
  61 #define BPF_ALIGNMENT sizeof(long)
  62 #define BPF_WORDALIGN(x) (((x)+(BPF_ALIGNMENT-1))&~(BPF_ALIGNMENT-1))
  63
  64 #define BPF_MAXINSNS 512
  65 #define BPF_MAXBUFSIZE 0x80000
  66 #define BPF_MINBUFSIZE 32
  67
  68 /*
  69  *  Structure for BIOCSETF.
  70  */
  71 struct bpf_program {
  72         u_int bf_len;
  73         struct bpf_insn *bf_insns;
  74 };
  75
  76 /*
  77  * Struct returned by BIOCGSTATS.
  78  */
  79 struct bpf_stat {
  80         u_int bs_recv;          /* number of packets received */
  81         u_int bs_drop;          /* number of packets dropped */
  82 };
  83
  84 /*
  85  * Struct return by BIOCVERSION.  This represents the version number of
  86  * the filter language described by the instruction encodings below.
  87  * bpf understands a program iff kernel_major == filter_major &&
  88  * kernel_minor >= filter_minor, that is, if the value returned by the
  89  * running kernel has the same major number and a minor number equal
  90  * equal to or less than the filter being downloaded.  Otherwise, the
  91  * results are undefined, meaning an error may be returned or packets
  92  * may be accepted haphazardly.
  93  * It has nothing to do with the source code version.
  94  */
  95 struct bpf_version {
  96         u_short bv_major;
  97         u_short bv_minor;
  98 };
  99 /* Current version number of filter architecture. */
 100 #define BPF_MAJOR_VERSION 1
 101 #define BPF_MINOR_VERSION 1
 102
 103 /*
 104  * Historically, BPF has supported a single buffering model, first using mbuf
 105  * clusters in kernel, and later using malloc(9) buffers in kernel.  We now
 106  * support multiple buffering modes, which may be queried and set using
 107  * BIOCGETBUFMODE and BIOCSETBUFMODE.  So as to avoid handling the complexity
 108  * of changing modes while sniffing packets, the mode becomes fixed once an
 109  * interface has been attached to the BPF descriptor.
 110  */
 111 #define BPF_BUFMODE_BUFFER      1       /* Kernel buffers with read(). */
 112 #define BPF_BUFMODE_ZBUF        2       /* Zero-copy buffers. */
 113
 114 /*-
 115  * Struct used by BIOCSETZBUF, BIOCROTZBUF: describes up to two zero-copy
 116  * buffer as used by BPF.
 117  */
 118 struct bpf_zbuf {
 119         void    *bz_bufa;       /* Location of 'a' zero-copy buffer. */
 120         void    *bz_bufb;       /* Location of 'b' zero-copy buffer. */
 121         size_t   bz_buflen;     /* Size of zero-copy buffers. */
 122 };
 123
 124 #define BIOCGBLEN       _IOR('B', 102, u_int)
 125 #define BIOCSBLEN       _IOWR('B', 102, u_int)
 126 #define BIOCSETF        _IOW('B', 103, struct bpf_program)
 127 #define BIOCFLUSH       _IO('B', 104)
 128 #define BIOCPROMISC     _IO('B', 105)
 129 #define BIOCGDLT        _IOR('B', 106, u_int)
 130 #define BIOCGETIF       _IOR('B', 107, struct ifreq)
 131 #define BIOCSETIF       _IOW('B', 108, struct ifreq)
 132 #define BIOCSRTIMEOUT   _IOW('B', 109, struct timeval)
 133 #define BIOCGRTIMEOUT   _IOR('B', 110, struct timeval)
 134 #define BIOCGSTATS      _IOR('B', 111, struct bpf_stat)
 135 #define BIOCIMMEDIATE   _IOW('B', 112, u_int)
 136 #define BIOCVERSION     _IOR('B', 113, struct bpf_version)
 137 #define BIOCGRSIG       _IOR('B', 114, u_int)
 138 #define BIOCSRSIG       _IOW('B', 115, u_int)
 139 #define BIOCGHDRCMPLT   _IOR('B', 116, u_int)
 140 #define BIOCSHDRCMPLT   _IOW('B', 117, u_int)
 141 #define BIOCGDIRECTION  _IOR('B', 118, u_int)
 142 #define BIOCSDIRECTION  _IOW('B', 119, u_int)
 143 #define BIOCSDLT        _IOW('B', 120, u_int)
 144 #define BIOCGDLTLIST    _IOWR('B', 121, struct bpf_dltlist)
 145 #define BIOCLOCK        _IO('B', 122)
 146 #define BIOCSETWF       _IOW('B', 123, struct bpf_program)
 147 #define BIOCFEEDBACK    _IOW('B', 124, u_int)
 148 #define BIOCGETBUFMODE  _IOR('B', 125, u_int)
 149 #define BIOCSETBUFMODE  _IOW('B', 126, u_int)
 150 #define BIOCGETZMAX     _IOR('B', 127, size_t)
 151 #define BIOCROTZBUF     _IOR('B', 128, struct bpf_zbuf)
 152 #define BIOCSETZBUF     _IOW('B', 129, struct bpf_zbuf)
 153 #define BIOCSETFNR      _IOW('B', 130, struct bpf_program)
 154 #define BIOCGTSTAMP     _IOR('B', 131, u_int)
 155 #define BIOCSTSTAMP     _IOW('B', 132, u_int)
 156 #define BIOCSETVLANPCP  _IOW('B', 133, u_int)
 157
 158 /* Obsolete */
 159 #define BIOCGSEESENT    BIOCGDIRECTION
 160 #define BIOCSSEESENT    BIOCSDIRECTION
 161
 162 /* Packet directions */
 163 enum bpf_direction {
 164         BPF_D_IN,       /* See incoming packets */
 165         BPF_D_INOUT,    /* See incoming and outgoing packets */
 166         BPF_D_OUT       /* See outgoing packets */
 167 };
 168
 169 /* Time stamping functions */
 170 #define BPF_T_MICROTIME         0x0000
 171 #define BPF_T_NANOTIME          0x0001
 172 #define BPF_T_BINTIME           0x0002
 173 #define BPF_T_NONE              0x0003
 174 #define BPF_T_FORMAT_MASK       0x0003
 175 #define BPF_T_NORMAL            0x0000
 176 #define BPF_T_FAST              0x0100
 177 #define BPF_T_MONOTONIC         0x0200
 178 #define BPF_T_MONOTONIC_FAST    (BPF_T_FAST | BPF_T_MONOTONIC)
 179 #define BPF_T_FLAG_MASK         0x0300
 180 #define BPF_T_FORMAT(t)         ((t) & BPF_T_FORMAT_MASK)
 181 #define BPF_T_FLAG(t)           ((t) & BPF_T_FLAG_MASK)
 182 #define BPF_T_VALID(t)                                          \
 183     ((t) == BPF_T_NONE || (BPF_T_FORMAT(t) != BPF_T_NONE &&     \
 184     ((t) & ~(BPF_T_FORMAT_MASK | BPF_T_FLAG_MASK)) == 0))
 185
 186 #define BPF_T_MICROTIME_FAST            (BPF_T_MICROTIME | BPF_T_FAST)
 187 #define BPF_T_NANOTIME_FAST             (BPF_T_NANOTIME | BPF_T_FAST)
 188 #define BPF_T_BINTIME_FAST              (BPF_T_BINTIME | BPF_T_FAST)
 189 #define BPF_T_MICROTIME_MONOTONIC       (BPF_T_MICROTIME | BPF_T_MONOTONIC)
 190 #define BPF_T_NANOTIME_MONOTONIC        (BPF_T_NANOTIME | BPF_T_MONOTONIC)
 191 #define BPF_T_BINTIME_MONOTONIC         (BPF_T_BINTIME | BPF_T_MONOTONIC)
 192 #define BPF_T_MICROTIME_MONOTONIC_FAST  (BPF_T_MICROTIME | BPF_T_MONOTONIC_FAST)
 193 #define BPF_T_NANOTIME_MONOTONIC_FAST   (BPF_T_NANOTIME | BPF_T_MONOTONIC_FAST)
 194 #define BPF_T_BINTIME_MONOTONIC_FAST    (BPF_T_BINTIME | BPF_T_MONOTONIC_FAST)
 195
 196 /*
 197  * Structure prepended to each packet.
 198  */
 199 struct bpf_ts {
 200         bpf_int64       bt_sec;         /* seconds */
 201         bpf_u_int64     bt_frac;        /* fraction */
 202 };
 203 struct bpf_xhdr {
 204         struct bpf_ts   bh_tstamp;      /* time stamp */
 205         bpf_u_int32     bh_caplen;      /* length of captured portion */
 206         bpf_u_int32     bh_datalen;     /* original length of packet */
 207         u_short         bh_hdrlen;      /* length of bpf header (this struct
 208                                            plus alignment padding) */
 209 };
 210 /* Obsolete */
 211 struct bpf_hdr {
 212         struct timeval  bh_tstamp;      /* time stamp */
 213         bpf_u_int32     bh_caplen;      /* length of captured portion */
 214         bpf_u_int32     bh_datalen;     /* original length of packet */
 215         u_short         bh_hdrlen;      /* length of bpf header (this struct
 216                                            plus alignment padding) */
 217 };
 218 #ifdef _KERNEL
 219 #define MTAG_BPF                0x627066
 220 #define MTAG_BPF_TIMESTAMP      0
 221 #endif
 222
 223 /*
 224  * When using zero-copy BPF buffers, a shared memory header is present
 225  * allowing the kernel BPF implementation and user process to synchronize
 226  * without using system calls.  This structure defines that header.  When
 227  * accessing these fields, appropriate atomic operation and memory barriers
 228  * are required in order not to see stale or out-of-order data; see bpf(4)
 229  * for reference code to access these fields from userspace.
 230  *
 231  * The layout of this structure is critical, and must not be changed; if must
 232  * fit in a single page on all architectures.
 233  */
 234 struct bpf_zbuf_header {
 235         volatile u_int  bzh_kernel_gen; /* Kernel generation number. */
 236         volatile u_int  bzh_kernel_len; /* Length of data in the buffer. */
 237         volatile u_int  bzh_user_gen;   /* User generation number. */
 238         u_int _bzh_pad[5];
 239 };
 240
 241 /*
 242  * The instruction encodings.
 243  *
 244  * Please inform tcpdump-workers@lists.tcpdump.org if you use any
 245  * of the reserved values, so that we can note that they're used
 246  * (and perhaps implement it in the reference BPF implementation
 247  * and encourage its implementation elsewhere).
 248  */
 249
 250 /*
 251  * The upper 8 bits of the opcode aren't used. BSD/OS used 0x8000.
 252  */
 253
 254 /* instruction classes */
 255 #define BPF_CLASS(code) ((code) & 0x07)
 256 #define         BPF_LD          0x00
 257 #define         BPF_LDX         0x01
 258 #define         BPF_ST          0x02
 259 #define         BPF_STX         0x03
 260 #define         BPF_ALU         0x04
 261 #define         BPF_JMP         0x05
 262 #define         BPF_RET         0x06
 263 #define         BPF_MISC        0x07
 264
 265 /* ld/ldx fields */
 266 #define BPF_SIZE(code)  ((code) & 0x18)
 267 #define         BPF_W           0x00
 268 #define         BPF_H           0x08
 269 #define         BPF_B           0x10
 270 /*                              0x18    reserved; used by BSD/OS */
 271 #define BPF_MODE(code)  ((code) & 0xe0)
 272 #define         BPF_IMM         0x00
 273 #define         BPF_ABS         0x20
 274 #define         BPF_IND         0x40
 275 #define         BPF_MEM         0x60
 276 #define         BPF_LEN         0x80
 277 #define         BPF_MSH         0xa0
 278 /*                              0xc0    reserved; used by BSD/OS */
 279 /*                              0xe0    reserved; used by BSD/OS */
 280
 281 /* alu/jmp fields */
 282 #define BPF_OP(code)    ((code) & 0xf0)
 283 #define         BPF_ADD         0x00
 284 #define         BPF_SUB         0x10
 285 #define         BPF_MUL         0x20
 286 #define         BPF_DIV         0x30
 287 #define         BPF_OR          0x40
 288 #define         BPF_AND         0x50
 289 #define         BPF_LSH         0x60
 290 #define         BPF_RSH         0x70
 291 #define         BPF_NEG         0x80
 292 #define         BPF_MOD         0x90
 293 #define         BPF_XOR         0xa0
 294 /*                              0xb0    reserved */
 295 /*                              0xc0    reserved */
 296 /*                              0xd0    reserved */
 297 /*                              0xe0    reserved */
 298 /*                              0xf0    reserved */
 299
 300 #define         BPF_JA          0x00
 301 #define         BPF_JEQ         0x10
 302 #define         BPF_JGT         0x20
 303 #define         BPF_JGE         0x30
 304 #define         BPF_JSET        0x40
 305 /*                              0x50    reserved; used on BSD/OS */
 306 /*                              0x60    reserved */
 307 /*                              0x70    reserved */
 308 /*                              0x80    reserved */
 309 /*                              0x90    reserved */
 310 /*                              0xa0    reserved */
 311 /*                              0xb0    reserved */
 312 /*                              0xc0    reserved */
 313 /*                              0xd0    reserved */
 314 /*                              0xe0    reserved */
 315 /*                              0xf0    reserved */
 316 #define BPF_SRC(code)   ((code) & 0x08)
 317 #define         BPF_K           0x00
 318 #define         BPF_X           0x08
 319
 320 /* ret - BPF_K and BPF_X also apply */
 321 #define BPF_RVAL(code)  ((code) & 0x18)
 322 #define         BPF_A           0x10
 323 /*                              0x18    reserved */
 324
 325 /* misc */
 326 #define BPF_MISCOP(code) ((code) & 0xf8)
 327 #define         BPF_TAX         0x00
 328 /*                              0x08    reserved */
 329 /*                              0x10    reserved */
 330 /*                              0x18    reserved */
 331 /* #define      BPF_COP         0x20    NetBSD "coprocessor" extensions */
 332 /*                              0x28    reserved */
 333 /*                              0x30    reserved */
 334 /*                              0x38    reserved */
 335 /* #define      BPF_COPX        0x40    NetBSD "coprocessor" extensions */
 336 /*                                      also used on BSD/OS */
 337 /*                              0x48    reserved */
 338 /*                              0x50    reserved */
 339 /*                              0x58    reserved */
 340 /*                              0x60    reserved */
 341 /*                              0x68    reserved */
 342 /*                              0x70    reserved */
 343 /*                              0x78    reserved */
 344 #define         BPF_TXA         0x80
 345 /*                              0x88    reserved */
 346 /*                              0x90    reserved */
 347 /*                              0x98    reserved */
 348 /*                              0xa0    reserved */
 349 /*                              0xa8    reserved */
 350 /*                              0xb0    reserved */
 351 /*                              0xb8    reserved */
 352 /*                              0xc0    reserved; used on BSD/OS */
 353 /*                              0xc8    reserved */
 354 /*                              0xd0    reserved */
 355 /*                              0xd8    reserved */
 356 /*                              0xe0    reserved */
 357 /*                              0xe8    reserved */
 358 /*                              0xf0    reserved */
 359 /*                              0xf8    reserved */
 360
 361 /*
 362  * The instruction data structure.
 363  */
 364 struct bpf_insn {
 365         u_short         code;
 366         u_char          jt;
 367         u_char          jf;
 368         bpf_u_int32     k;
 369 };
 370
 371 /*
 372  * Macros for insn array initializers.
 373  */
 374 #define BPF_STMT(code, k) { (u_short)(code), 0, 0, k }
 375 #define BPF_JUMP(code, k, jt, jf) { (u_short)(code), jt, jf, k }
 376
 377 /*
 378  * Structure to retrieve available DLTs for the interface.
 379  */
 380 struct bpf_dltlist {
 381         u_int   bfl_len;        /* number of bfd_list array */
 382         u_int   *bfl_list;      /* array of DLTs */
 383 };
 384
 385 #ifdef _KERNEL
 386 #ifdef MALLOC_DECLARE
 387 MALLOC_DECLARE(M_BPF);
 388 #endif
 389 #ifdef SYSCTL_DECL
 390 SYSCTL_DECL(_net_bpf);
 391 #endif
 392
 393 /*
 394  * Rotate the packet buffers in descriptor d.  Move the store buffer into the
 395  * hold slot, and the free buffer into the store slot.  Zero the length of the
 396  * new store buffer.  Descriptor lock should be held.  One must be careful to
 397  * not rotate the buffers twice, i.e. if fbuf != NULL.
 398  */
 399 #define ROTATE_BUFFERS(d)       do {                                    \
 400         (d)->bd_hbuf = (d)->bd_sbuf;                                    \
 401         (d)->bd_hlen = (d)->bd_slen;                                    \
 402         (d)->bd_sbuf = (d)->bd_fbuf;                                    \
 403         (d)->bd_slen = 0;                                               \
 404         (d)->bd_fbuf = NULL;                                            \
 405         bpf_bufheld(d);                                                 \
 406 } while (0)
 407
 408 /*
 409  * Descriptor associated with each attached hardware interface.
 410  * Part of this structure is exposed to external callers to speed up
 411  * bpf_peers_present() calls.
 412  */
 413 struct bpf_if;
 414 CK_LIST_HEAD(bpfd_list, bpf_d);
 415
 416 struct bpf_if_ext {
 417         CK_LIST_ENTRY(bpf_if)   bif_next;       /* list of all interfaces */
 418         struct bpfd_list        bif_dlist;      /* descriptor list */
 419 };
 420
 421 void     bpf_bufheld(struct bpf_d *d);
 422 int      bpf_validate(const struct bpf_insn *, int);
 423 void     bpf_tap(struct bpf_if *, u_char *, u_int);
 424 void     bpf_mtap(struct bpf_if *, struct mbuf *);
 425 void     bpf_mtap2(struct bpf_if *, void *, u_int, struct mbuf *);
 426 void     bpfattach(struct ifnet *, u_int, u_int);
 427 void     bpfattach2(struct ifnet *, u_int, u_int, struct bpf_if **);
 428 void     bpfdetach(struct ifnet *);
 429 #ifdef VIMAGE
 430 int      bpf_get_bp_params(struct bpf_if *, u_int *, u_int *);
 431 #endif
 432
 433 void     bpfilterattach(int);
 434 u_int    bpf_filter(const struct bpf_insn *, u_char *, u_int, u_int);
 435
 436 static __inline int
 437 bpf_peers_present(struct bpf_if *bpf)
 438 {
 439         struct bpf_if_ext *ext;
 440
 441         ext = (struct bpf_if_ext *)bpf;
 442         if (!CK_LIST_EMPTY(&ext->bif_dlist))
 443                 return (1);
 444         return (0);
 445 }
 446
 447 #define BPF_TAP(_ifp,_pkt,_pktlen) do {                         \
 448         if (bpf_peers_present((_ifp)->if_bpf))                  \
 449                 bpf_tap((_ifp)->if_bpf, (_pkt), (_pktlen));     \
 450 } while (0)
 451 #define BPF_MTAP(_ifp,_m) do {                                  \
 452         if (bpf_peers_present((_ifp)->if_bpf)) {                \
 453                 M_ASSERTVALID(_m);                              \
 454                 bpf_mtap((_ifp)->if_bpf, (_m));                 \
 455         }                                                       \
 456 } while (0)
 457 #define BPF_MTAP2(_ifp,_data,_dlen,_m) do {                     \
 458         if (bpf_peers_present((_ifp)->if_bpf)) {                \
 459                 M_ASSERTVALID(_m);                              \
 460                 bpf_mtap2((_ifp)->if_bpf,(_data),(_dlen),(_m)); \
 461         }                                                       \
 462 } while (0)
 463 #endif
 464
 465 /*
 466  * Number of scratch memory words (for BPF_LD|BPF_MEM and BPF_ST).
 467  */
 468 #define BPF_MEMWORDS 16
 469
 470 /* BPF attach/detach events */
 471 struct ifnet;
 472 typedef void (*bpf_track_fn)(void *, struct ifnet *, int /* dlt */,
 473     int /* 1 =>'s attach */);
 474 EVENTHANDLER_DECLARE(bpf_track, bpf_track_fn);
 475
 476 #endif /* _NET_BPF_H_ */