]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/netinet/tcp_syncache.c
Add ELF flag to disable ASLR stack gap.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / netinet / tcp_syncache.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2001 McAfee, Inc.
5  * Copyright (c) 2006,2013 Andre Oppermann, Internet Business Solutions AG
6  * All rights reserved.
7  *
8  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jonathan Lemon
9  * and McAfee Research, the Security Research Division of McAfee, Inc. under
10  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
11  * DARPA CHATS research program. [2001 McAfee, Inc.]
12  *
13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
14  * modification, are permitted provided that the following conditions
15  * are met:
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #include <sys/cdefs.h>
36 __FBSDID("$FreeBSD$");
37
38 #include "opt_inet.h"
39 #include "opt_inet6.h"
40 #include "opt_ipsec.h"
41 #include "opt_pcbgroup.h"
42
43 #include <sys/param.h>
44 #include <sys/systm.h>
45 #include <sys/hash.h>
46 #include <sys/refcount.h>
47 #include <sys/kernel.h>
48 #include <sys/sysctl.h>
49 #include <sys/limits.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/mutex.h>
52 #include <sys/malloc.h>
53 #include <sys/mbuf.h>
54 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
55 #include <sys/random.h>
56 #include <sys/socket.h>
57 #include <sys/socketvar.h>
58 #include <sys/syslog.h>
59 #include <sys/ucred.h>
60
61 #include <sys/md5.h>
62 #include <crypto/siphash/siphash.h>
63
64 #include <vm/uma.h>
65
66 #include <net/if.h>
67 #include <net/if_var.h>
68 #include <net/route.h>
69 #include <net/vnet.h>
70
71 #include <netinet/in.h>
72 #include <netinet/in_kdtrace.h>
73 #include <netinet/in_systm.h>
74 #include <netinet/ip.h>
75 #include <netinet/in_var.h>
76 #include <netinet/in_pcb.h>
77 #include <netinet/ip_var.h>
78 #include <netinet/ip_options.h>
79 #ifdef INET6
80 #include <netinet/ip6.h>
81 #include <netinet/icmp6.h>
82 #include <netinet6/nd6.h>
83 #include <netinet6/ip6_var.h>
84 #include <netinet6/in6_pcb.h>
85 #endif
86 #include <netinet/tcp.h>
87 #include <netinet/tcp_fastopen.h>
88 #include <netinet/tcp_fsm.h>
89 #include <netinet/tcp_seq.h>
90 #include <netinet/tcp_timer.h>
91 #include <netinet/tcp_var.h>
92 #include <netinet/tcp_syncache.h>
93 #ifdef INET6
94 #include <netinet6/tcp6_var.h>
95 #endif
96 #ifdef TCP_OFFLOAD
97 #include <netinet/toecore.h>
98 #endif
99
100 #include <netipsec/ipsec_support.h>
101
102 #include <machine/in_cksum.h>
103
104 #include <security/mac/mac_framework.h>
105
106 VNET_DEFINE_STATIC(int, tcp_syncookies) = 1;
107 #define V_tcp_syncookies                VNET(tcp_syncookies)
108 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
109     &VNET_NAME(tcp_syncookies), 0,
110     "Use TCP SYN cookies if the syncache overflows");
111
112 VNET_DEFINE_STATIC(int, tcp_syncookiesonly) = 0;
113 #define V_tcp_syncookiesonly            VNET(tcp_syncookiesonly)
114 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies_only, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
115     &VNET_NAME(tcp_syncookiesonly), 0,
116     "Use only TCP SYN cookies");
117
118 VNET_DEFINE_STATIC(int, functions_inherit_listen_socket_stack) = 1;
119 #define V_functions_inherit_listen_socket_stack \
120     VNET(functions_inherit_listen_socket_stack)
121 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, functions_inherit_listen_socket_stack,
122     CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
123     &VNET_NAME(functions_inherit_listen_socket_stack), 0,
124     "Inherit listen socket's stack");
125
126 #ifdef TCP_OFFLOAD
127 #define ADDED_BY_TOE(sc) ((sc)->sc_tod != NULL)
128 #endif
129
130 static void      syncache_drop(struct syncache *, struct syncache_head *);
131 static void      syncache_free(struct syncache *);
132 static void      syncache_insert(struct syncache *, struct syncache_head *);
133 static int       syncache_respond(struct syncache *, const struct mbuf *, int);
134 static struct    socket *syncache_socket(struct syncache *, struct socket *,
135                     struct mbuf *m);
136 static void      syncache_timeout(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch,
137                     int docallout);
138 static void      syncache_timer(void *);
139
140 static uint32_t  syncookie_mac(struct in_conninfo *, tcp_seq, uint8_t,
141                     uint8_t *, uintptr_t);
142 static tcp_seq   syncookie_generate(struct syncache_head *, struct syncache *);
143 static struct syncache
144                 *syncookie_lookup(struct in_conninfo *, struct syncache_head *,
145                     struct syncache *, struct tcphdr *, struct tcpopt *,
146                     struct socket *);
147 static void     syncache_pause(struct in_conninfo *);
148 static void     syncache_unpause(void *);
149 static void      syncookie_reseed(void *);
150 #ifdef INVARIANTS
151 static int       syncookie_cmp(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
152                     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
153                     struct socket *lso);
154 #endif
155
156 /*
157  * Transmit the SYN,ACK fewer times than TCP_MAXRXTSHIFT specifies.
158  * 3 retransmits corresponds to a timeout with default values of
159  * tcp_rexmit_initial * (             1 +
160  *                       tcp_backoff[1] +
161  *                       tcp_backoff[2] +
162  *                       tcp_backoff[3]) + 3 * tcp_rexmit_slop,
163  * 1000 ms * (1 + 2 + 4 + 8) +  3 * 200 ms = 15600 ms,
164  * the odds are that the user has given up attempting to connect by then.
165  */
166 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              3
167
168 /* Arbitrary values */
169 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
170 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
171
172 VNET_DEFINE_STATIC(struct tcp_syncache, tcp_syncache);
173 #define V_tcp_syncache                  VNET(tcp_syncache)
174
175 static SYSCTL_NODE(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncache,
176     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
177     "TCP SYN cache");
178
179 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
180     &VNET_NAME(tcp_syncache.bucket_limit), 0,
181     "Per-bucket hash limit for syncache");
182
183 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
184     &VNET_NAME(tcp_syncache.cache_limit), 0,
185     "Overall entry limit for syncache");
186
187 SYSCTL_UMA_CUR(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_VNET,
188     &VNET_NAME(tcp_syncache.zone), "Current number of entries in syncache");
189
190 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
191     &VNET_NAME(tcp_syncache.hashsize), 0,
192     "Size of TCP syncache hashtable");
193
194 static int
195 sysctl_net_inet_tcp_syncache_rexmtlimit_check(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
196 {
197         int error;
198         u_int new;
199
200         new = V_tcp_syncache.rexmt_limit;
201         error = sysctl_handle_int(oidp, &new, 0, req);
202         if ((error == 0) && (req->newptr != NULL)) {
203                 if (new > TCP_MAXRXTSHIFT)
204                         error = EINVAL;
205                 else
206                         V_tcp_syncache.rexmt_limit = new;
207         }
208         return (error);
209 }
210
211 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit,
212     CTLFLAG_VNET | CTLTYPE_UINT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_NEEDGIANT,
213     &VNET_NAME(tcp_syncache.rexmt_limit), 0,
214     sysctl_net_inet_tcp_syncache_rexmtlimit_check, "UI",
215     "Limit on SYN/ACK retransmissions");
216
217 VNET_DEFINE(int, tcp_sc_rst_sock_fail) = 1;
218 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rst_on_sock_fail,
219     CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW, &VNET_NAME(tcp_sc_rst_sock_fail), 0,
220     "Send reset on socket allocation failure");
221
222 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
223
224 #define SCH_LOCK(sch)           mtx_lock(&(sch)->sch_mtx)
225 #define SCH_UNLOCK(sch)         mtx_unlock(&(sch)->sch_mtx)
226 #define SCH_LOCK_ASSERT(sch)    mtx_assert(&(sch)->sch_mtx, MA_OWNED)
227
228 /*
229  * Requires the syncache entry to be already removed from the bucket list.
230  */
231 static void
232 syncache_free(struct syncache *sc)
233 {
234
235         if (sc->sc_ipopts)
236                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
237         if (sc->sc_cred)
238                 crfree(sc->sc_cred);
239 #ifdef MAC
240         mac_syncache_destroy(&sc->sc_label);
241 #endif
242
243         uma_zfree(V_tcp_syncache.zone, sc);
244 }
245
246 void
247 syncache_init(void)
248 {
249         int i;
250
251         V_tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
252         V_tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
253         V_tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
254         V_tcp_syncache.hash_secret = arc4random();
255
256         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
257             &V_tcp_syncache.hashsize);
258         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
259             &V_tcp_syncache.bucket_limit);
260         if (!powerof2(V_tcp_syncache.hashsize) ||
261             V_tcp_syncache.hashsize == 0) {
262                 printf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
263                 V_tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
264         }
265         V_tcp_syncache.hashmask = V_tcp_syncache.hashsize - 1;
266
267         /* Set limits. */
268         V_tcp_syncache.cache_limit =
269             V_tcp_syncache.hashsize * V_tcp_syncache.bucket_limit;
270         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
271             &V_tcp_syncache.cache_limit);
272
273         /* Allocate the hash table. */
274         V_tcp_syncache.hashbase = malloc(V_tcp_syncache.hashsize *
275             sizeof(struct syncache_head), M_SYNCACHE, M_WAITOK | M_ZERO);
276
277 #ifdef VIMAGE
278         V_tcp_syncache.vnet = curvnet;
279 #endif
280
281         /* Initialize the hash buckets. */
282         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
283                 TAILQ_INIT(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_bucket);
284                 mtx_init(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_mtx, "tcp_sc_head",
285                          NULL, MTX_DEF);
286                 callout_init_mtx(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_timer,
287                          &V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_mtx, 0);
288                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_length = 0;
289                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_sc = &V_tcp_syncache;
290                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_last_overflow =
291                     -(SYNCOOKIE_LIFETIME + 1);
292         }
293
294         /* Create the syncache entry zone. */
295         V_tcp_syncache.zone = uma_zcreate("syncache", sizeof(struct syncache),
296             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
297         V_tcp_syncache.cache_limit = uma_zone_set_max(V_tcp_syncache.zone,
298             V_tcp_syncache.cache_limit);
299
300         /* Start the SYN cookie reseeder callout. */
301         callout_init(&V_tcp_syncache.secret.reseed, 1);
302         arc4rand(V_tcp_syncache.secret.key[0], SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
303         arc4rand(V_tcp_syncache.secret.key[1], SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
304         callout_reset(&V_tcp_syncache.secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz,
305             syncookie_reseed, &V_tcp_syncache);
306
307         /* Initialize the pause machinery. */
308         mtx_init(&V_tcp_syncache.pause_mtx, "tcp_sc_pause", NULL, MTX_DEF);
309         callout_init_mtx(&V_tcp_syncache.pause_co, &V_tcp_syncache.pause_mtx,
310             0);
311         V_tcp_syncache.pause_until = time_uptime - TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME;
312         V_tcp_syncache.pause_backoff = 0;
313         V_tcp_syncache.paused = false;
314 }
315
316 #ifdef VIMAGE
317 void
318 syncache_destroy(void)
319 {
320         struct syncache_head *sch;
321         struct syncache *sc, *nsc;
322         int i;
323
324         /*
325          * Stop the re-seed timer before freeing resources.  No need to
326          * possibly schedule it another time.
327          */
328         callout_drain(&V_tcp_syncache.secret.reseed);
329
330         /* Stop the SYN cache pause callout. */
331         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
332         if (callout_stop(&V_tcp_syncache.pause_co) == 0) {
333                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
334                 callout_drain(&V_tcp_syncache.pause_co);
335         } else
336                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
337
338         /* Cleanup hash buckets: stop timers, free entries, destroy locks. */
339         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
340                 sch = &V_tcp_syncache.hashbase[i];
341                 callout_drain(&sch->sch_timer);
342
343                 SCH_LOCK(sch);
344                 TAILQ_FOREACH_SAFE(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash, nsc)
345                         syncache_drop(sc, sch);
346                 SCH_UNLOCK(sch);
347                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&sch->sch_bucket),
348                     ("%s: sch->sch_bucket not empty", __func__));
349                 KASSERT(sch->sch_length == 0, ("%s: sch->sch_length %d not 0",
350                     __func__, sch->sch_length));
351                 mtx_destroy(&sch->sch_mtx);
352         }
353
354         KASSERT(uma_zone_get_cur(V_tcp_syncache.zone) == 0,
355             ("%s: cache_count not 0", __func__));
356
357         /* Free the allocated global resources. */
358         uma_zdestroy(V_tcp_syncache.zone);
359         free(V_tcp_syncache.hashbase, M_SYNCACHE);
360         mtx_destroy(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
361 }
362 #endif
363
364 /*
365  * Inserts a syncache entry into the specified bucket row.
366  * Locks and unlocks the syncache_head autonomously.
367  */
368 static void
369 syncache_insert(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
370 {
371         struct syncache *sc2;
372
373         SCH_LOCK(sch);
374
375         /*
376          * Make sure that we don't overflow the per-bucket limit.
377          * If the bucket is full, toss the oldest element.
378          */
379         if (sch->sch_length >= V_tcp_syncache.bucket_limit) {
380                 KASSERT(!TAILQ_EMPTY(&sch->sch_bucket),
381                         ("sch->sch_length incorrect"));
382                 syncache_pause(&sc->sc_inc);
383                 sc2 = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head);
384                 sch->sch_last_overflow = time_uptime;
385                 syncache_drop(sc2, sch);
386         }
387
388         /* Put it into the bucket. */
389         TAILQ_INSERT_HEAD(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
390         sch->sch_length++;
391
392 #ifdef TCP_OFFLOAD
393         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
394                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
395
396                 tod->tod_syncache_added(tod, sc->sc_todctx);
397         }
398 #endif
399
400         /* Reinitialize the bucket row's timer. */
401         if (sch->sch_length == 1)
402                 sch->sch_nextc = ticks + INT_MAX;
403         syncache_timeout(sc, sch, 1);
404
405         SCH_UNLOCK(sch);
406
407         TCPSTATES_INC(TCPS_SYN_RECEIVED);
408         TCPSTAT_INC(tcps_sc_added);
409 }
410
411 /*
412  * Remove and free entry from syncache bucket row.
413  * Expects locked syncache head.
414  */
415 static void
416 syncache_drop(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
417 {
418
419         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
420
421         TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
422         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
423         sch->sch_length--;
424
425 #ifdef TCP_OFFLOAD
426         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
427                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
428
429                 tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
430         }
431 #endif
432
433         syncache_free(sc);
434 }
435
436 /*
437  * Engage/reengage time on bucket row.
438  */
439 static void
440 syncache_timeout(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch, int docallout)
441 {
442         int rexmt;
443
444         if (sc->sc_rxmits == 0)
445                 rexmt = tcp_rexmit_initial;
446         else
447                 TCPT_RANGESET(rexmt,
448                     tcp_rexmit_initial * tcp_backoff[sc->sc_rxmits],
449                     tcp_rexmit_min, TCPTV_REXMTMAX);
450         sc->sc_rxttime = ticks + rexmt;
451         sc->sc_rxmits++;
452         if (TSTMP_LT(sc->sc_rxttime, sch->sch_nextc)) {
453                 sch->sch_nextc = sc->sc_rxttime;
454                 if (docallout)
455                         callout_reset(&sch->sch_timer, sch->sch_nextc - ticks,
456                             syncache_timer, (void *)sch);
457         }
458 }
459
460 /*
461  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
462  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
463  * One separate timer for each bucket row.
464  */
465 static void
466 syncache_timer(void *xsch)
467 {
468         struct syncache_head *sch = (struct syncache_head *)xsch;
469         struct syncache *sc, *nsc;
470         struct epoch_tracker et;
471         int tick = ticks;
472         char *s;
473         bool paused;
474
475         CURVNET_SET(sch->sch_sc->vnet);
476
477         /* NB: syncache_head has already been locked by the callout. */
478         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
479
480         /*
481          * In the following cycle we may remove some entries and/or
482          * advance some timeouts, so re-initialize the bucket timer.
483          */
484         sch->sch_nextc = tick + INT_MAX;
485
486         /*
487          * If we have paused processing, unconditionally remove
488          * all syncache entries.
489          */
490         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
491         paused = V_tcp_syncache.paused;
492         mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
493
494         TAILQ_FOREACH_SAFE(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash, nsc) {
495                 if (paused) {
496                         syncache_drop(sc, sch);
497                         continue;
498                 }
499                 /*
500                  * We do not check if the listen socket still exists
501                  * and accept the case where the listen socket may be
502                  * gone by the time we resend the SYN/ACK.  We do
503                  * not expect this to happens often. If it does,
504                  * then the RST will be sent by the time the remote
505                  * host does the SYN/ACK->ACK.
506                  */
507                 if (TSTMP_GT(sc->sc_rxttime, tick)) {
508                         if (TSTMP_LT(sc->sc_rxttime, sch->sch_nextc))
509                                 sch->sch_nextc = sc->sc_rxttime;
510                         continue;
511                 }
512                 if (sc->sc_rxmits > V_tcp_ecn_maxretries) {
513                         sc->sc_flags &= ~SCF_ECN;
514                 }
515                 if (sc->sc_rxmits > V_tcp_syncache.rexmt_limit) {
516                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
517                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Retransmits exhausted, "
518                                     "giving up and removing syncache entry\n",
519                                     s, __func__);
520                                 free(s, M_TCPLOG);
521                         }
522                         syncache_drop(sc, sch);
523                         TCPSTAT_INC(tcps_sc_stale);
524                         continue;
525                 }
526                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
527                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Response timeout, "
528                             "retransmitting (%u) SYN|ACK\n",
529                             s, __func__, sc->sc_rxmits);
530                         free(s, M_TCPLOG);
531                 }
532
533                 NET_EPOCH_ENTER(et);
534                 syncache_respond(sc, NULL, TH_SYN|TH_ACK);
535                 NET_EPOCH_EXIT(et);
536                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_retransmitted);
537                 syncache_timeout(sc, sch, 0);
538         }
539         if (!TAILQ_EMPTY(&(sch)->sch_bucket))
540                 callout_reset(&(sch)->sch_timer, (sch)->sch_nextc - tick,
541                         syncache_timer, (void *)(sch));
542         CURVNET_RESTORE();
543 }
544
545 /*
546  * Returns true if the system is only using cookies at the moment.
547  * This could be due to a sysadmin decision to only use cookies, or it
548  * could be due to the system detecting an attack.
549  */
550 static inline bool
551 syncache_cookiesonly(void)
552 {
553
554         return (V_tcp_syncookies && (V_tcp_syncache.paused ||
555             V_tcp_syncookiesonly));
556 }
557
558 /*
559  * Find the hash bucket for the given connection.
560  */
561 static struct syncache_head *
562 syncache_hashbucket(struct in_conninfo *inc)
563 {
564         uint32_t hash;
565
566         /*
567          * The hash is built on foreign port + local port + foreign address.
568          * We rely on the fact that struct in_conninfo starts with 16 bits
569          * of foreign port, then 16 bits of local port then followed by 128
570          * bits of foreign address.  In case of IPv4 address, the first 3
571          * 32-bit words of the address always are zeroes.
572          */
573         hash = jenkins_hash32((uint32_t *)&inc->inc_ie, 5,
574             V_tcp_syncache.hash_secret) & V_tcp_syncache.hashmask;
575
576         return (&V_tcp_syncache.hashbase[hash]);
577 }
578
579 /*
580  * Find an entry in the syncache.
581  * Returns always with locked syncache_head plus a matching entry or NULL.
582  */
583 static struct syncache *
584 syncache_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head **schp)
585 {
586         struct syncache *sc;
587         struct syncache_head *sch;
588
589         *schp = sch = syncache_hashbucket(inc);
590         SCH_LOCK(sch);
591
592         /* Circle through bucket row to find matching entry. */
593         TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash)
594                 if (bcmp(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie,
595                     sizeof(struct in_endpoints)) == 0)
596                         break;
597
598         return (sc);    /* Always returns with locked sch. */
599 }
600
601 /*
602  * This function is called when we get a RST for a
603  * non-existent connection, so that we can see if the
604  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
605  * If required send a challenge ACK.
606  */
607 void
608 syncache_chkrst(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct mbuf *m)
609 {
610         struct syncache *sc;
611         struct syncache_head *sch;
612         char *s = NULL;
613
614         if (syncache_cookiesonly())
615                 return;
616         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
617         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
618
619         /*
620          * Any RST to our SYN|ACK must not carry ACK, SYN or FIN flags.
621          * See RFC 793 page 65, section SEGMENT ARRIVES.
622          */
623         if (th->th_flags & (TH_ACK|TH_SYN|TH_FIN)) {
624                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
625                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious RST with ACK, SYN or "
626                             "FIN flag set, segment ignored\n", s, __func__);
627                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
628                 goto done;
629         }
630
631         /*
632          * No corresponding connection was found in syncache.
633          * If syncookies are enabled and possibly exclusively
634          * used, or we are under memory pressure, a valid RST
635          * may not find a syncache entry.  In that case we're
636          * done and no SYN|ACK retransmissions will happen.
637          * Otherwise the RST was misdirected or spoofed.
638          */
639         if (sc == NULL) {
640                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
641                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious RST without matching "
642                             "syncache entry (possibly syncookie only), "
643                             "segment ignored\n", s, __func__);
644                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
645                 goto done;
646         }
647
648         /*
649          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
650          * if this is a valid reset segment.
651          *
652          * RFC 793 page 37:
653          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
654          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
655          *   valid if its sequence number is in the window.
656          *
657          * RFC 793 page 69:
658          *   There are four cases for the acceptability test for an incoming
659          *   segment:
660          *
661          * Segment Receive  Test
662          * Length  Window
663          * ------- -------  -------------------------------------------
664          *    0       0     SEG.SEQ = RCV.NXT
665          *    0      >0     RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
666          *   >0       0     not acceptable
667          *   >0      >0     RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
668          *               or RCV.NXT =< SEG.SEQ+SEG.LEN-1 < RCV.NXT+RCV.WND
669          *
670          * Note that when receiving a SYN segment in the LISTEN state,
671          * IRS is set to SEG.SEQ and RCV.NXT is set to SEG.SEQ+1, as
672          * described in RFC 793, page 66.
673          */
674         if ((SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + 1) &&
675             SEQ_LT(th->th_seq, sc->sc_irs + 1 + sc->sc_wnd)) ||
676             (sc->sc_wnd == 0 && th->th_seq == sc->sc_irs + 1)) {
677                 if (V_tcp_insecure_rst ||
678                     th->th_seq == sc->sc_irs + 1) {
679                         syncache_drop(sc, sch);
680                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
681                                 log(LOG_DEBUG,
682                                     "%s; %s: Our SYN|ACK was rejected, "
683                                     "connection attempt aborted by remote "
684                                     "endpoint\n",
685                                     s, __func__);
686                         TCPSTAT_INC(tcps_sc_reset);
687                 } else {
688                         TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
689                         /* Send challenge ACK. */
690                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
691                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: RST with invalid "
692                                     " SEQ %u != NXT %u (+WND %u), "
693                                     "sending challenge ACK\n",
694                                     s, __func__,
695                                     th->th_seq, sc->sc_irs + 1, sc->sc_wnd);
696                         syncache_respond(sc, m, TH_ACK);
697                 }
698         } else {
699                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
700                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: RST with invalid SEQ %u != "
701                             "NXT %u (+WND %u), segment ignored\n",
702                             s, __func__,
703                             th->th_seq, sc->sc_irs + 1, sc->sc_wnd);
704                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
705         }
706
707 done:
708         if (s != NULL)
709                 free(s, M_TCPLOG);
710         SCH_UNLOCK(sch);
711 }
712
713 void
714 syncache_badack(struct in_conninfo *inc)
715 {
716         struct syncache *sc;
717         struct syncache_head *sch;
718
719         if (syncache_cookiesonly())
720                 return;
721         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
722         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
723         if (sc != NULL) {
724                 syncache_drop(sc, sch);
725                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_badack);
726         }
727         SCH_UNLOCK(sch);
728 }
729
730 void
731 syncache_unreach(struct in_conninfo *inc, tcp_seq th_seq)
732 {
733         struct syncache *sc;
734         struct syncache_head *sch;
735
736         if (syncache_cookiesonly())
737                 return;
738         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
739         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
740         if (sc == NULL)
741                 goto done;
742
743         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
744         if (ntohl(th_seq) != sc->sc_iss)
745                 goto done;
746
747         /*
748          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
749          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
750          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
751          * spurious network outage.
752          *
753          * See tcp_notify().
754          */
755         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxmits < 3 + 1) {
756                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
757                 goto done;
758         }
759         syncache_drop(sc, sch);
760         TCPSTAT_INC(tcps_sc_unreach);
761 done:
762         SCH_UNLOCK(sch);
763 }
764
765 /*
766  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
767  *
768  * On success return the newly created socket with its underlying inp locked.
769  */
770 static struct socket *
771 syncache_socket(struct syncache *sc, struct socket *lso, struct mbuf *m)
772 {
773         struct tcp_function_block *blk;
774         struct inpcb *inp = NULL;
775         struct socket *so;
776         struct tcpcb *tp;
777         int error;
778         char *s;
779
780         NET_EPOCH_ASSERT();
781
782         /*
783          * Ok, create the full blown connection, and set things up
784          * as they would have been set up if we had created the
785          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
786          * the connection, abort it.
787          */
788         so = sonewconn(lso, 0);
789         if (so == NULL) {
790                 /*
791                  * Drop the connection; we will either send a RST or
792                  * have the peer retransmit its SYN again after its
793                  * RTO and try again.
794                  */
795                 TCPSTAT_INC(tcps_listendrop);
796                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
797                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Socket create failed "
798                             "due to limits or memory shortage\n",
799                             s, __func__);
800                         free(s, M_TCPLOG);
801                 }
802                 goto abort2;
803         }
804 #ifdef MAC
805         mac_socketpeer_set_from_mbuf(m, so);
806 #endif
807
808         inp = sotoinpcb(so);
809         inp->inp_inc.inc_fibnum = so->so_fibnum;
810         INP_WLOCK(inp);
811         /*
812          * Exclusive pcbinfo lock is not required in syncache socket case even
813          * if two inpcb locks can be acquired simultaneously:
814          *  - the inpcb in LISTEN state,
815          *  - the newly created inp.
816          *
817          * In this case, an inp cannot be at same time in LISTEN state and
818          * just created by an accept() call.
819          */
820         INP_HASH_WLOCK(&V_tcbinfo);
821
822         /* Insert new socket into PCB hash list. */
823         inp->inp_inc.inc_flags = sc->sc_inc.inc_flags;
824 #ifdef INET6
825         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
826                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV4;
827                 inp->inp_vflag |= INP_IPV6;
828                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
829         } else {
830                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
831                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
832 #endif
833                 inp->inp_ip_ttl = sc->sc_ip_ttl;
834                 inp->inp_ip_tos = sc->sc_ip_tos;
835                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
836 #ifdef INET6
837         }
838 #endif
839
840         /*
841          * If there's an mbuf and it has a flowid, then let's initialise the
842          * inp with that particular flowid.
843          */
844         if (m != NULL && M_HASHTYPE_GET(m) != M_HASHTYPE_NONE) {
845                 inp->inp_flowid = m->m_pkthdr.flowid;
846                 inp->inp_flowtype = M_HASHTYPE_GET(m);
847 #ifdef NUMA
848                 inp->inp_numa_domain = m->m_pkthdr.numa_domain;
849 #endif
850         }
851
852         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
853 #ifdef INET6
854         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6PROTO) {
855                 struct inpcb *oinp = sotoinpcb(lso);
856
857                 /*
858                  * Inherit socket options from the listening socket.
859                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
860                  * copied, since it stores previously received options and is
861                  * used to detect if each new option is different than the
862                  * previous one and hence should be passed to a user.
863                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
864                  * receive options just after calling the accept system call.
865                  */
866                 inp->inp_flags |= oinp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
867                 if (oinp->in6p_outputopts)
868                         inp->in6p_outputopts =
869                             ip6_copypktopts(oinp->in6p_outputopts, M_NOWAIT);
870                 inp->in6p_hops = oinp->in6p_hops;
871         }
872
873         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
874                 struct in6_addr laddr6;
875                 struct sockaddr_in6 sin6;
876
877                 sin6.sin6_family = AF_INET6;
878                 sin6.sin6_len = sizeof(sin6);
879                 sin6.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
880                 sin6.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
881                 sin6.sin6_flowinfo = sin6.sin6_scope_id = 0;
882                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
883                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
884                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
885                 if ((error = in6_pcbconnect_mbuf(inp, (struct sockaddr *)&sin6,
886                     thread0.td_ucred, m, false)) != 0) {
887                         inp->in6p_laddr = laddr6;
888                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
889                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in6_pcbconnect failed "
890                                     "with error %i\n",
891                                     s, __func__, error);
892                                 free(s, M_TCPLOG);
893                         }
894                         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
895                         goto abort;
896                 }
897                 /* Override flowlabel from in6_pcbconnect. */
898                 inp->inp_flow &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
899                 inp->inp_flow |= sc->sc_flowlabel;
900         }
901 #endif /* INET6 */
902 #if defined(INET) && defined(INET6)
903         else
904 #endif
905 #ifdef INET
906         {
907                 struct in_addr laddr;
908                 struct sockaddr_in sin;
909
910                 inp->inp_options = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
911
912                 if (inp->inp_options == NULL) {
913                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
914                         sc->sc_ipopts = NULL;
915                 }
916
917                 sin.sin_family = AF_INET;
918                 sin.sin_len = sizeof(sin);
919                 sin.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
920                 sin.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
921                 bzero((caddr_t)sin.sin_zero, sizeof(sin.sin_zero));
922                 laddr = inp->inp_laddr;
923                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
924                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
925                 if ((error = in_pcbconnect_mbuf(inp, (struct sockaddr *)&sin,
926                     thread0.td_ucred, m, false)) != 0) {
927                         inp->inp_laddr = laddr;
928                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
929                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in_pcbconnect failed "
930                                     "with error %i\n",
931                                     s, __func__, error);
932                                 free(s, M_TCPLOG);
933                         }
934                         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
935                         goto abort;
936                 }
937         }
938 #endif /* INET */
939 #if defined(IPSEC) || defined(IPSEC_SUPPORT)
940         /* Copy old policy into new socket's. */
941         if (ipsec_copy_pcbpolicy(sotoinpcb(lso), inp) != 0)
942                 printf("syncache_socket: could not copy policy\n");
943 #endif
944         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
945         tp = intotcpcb(inp);
946         tcp_state_change(tp, TCPS_SYN_RECEIVED);
947         tp->iss = sc->sc_iss;
948         tp->irs = sc->sc_irs;
949         tcp_rcvseqinit(tp);
950         tcp_sendseqinit(tp);
951         blk = sototcpcb(lso)->t_fb;
952         if (V_functions_inherit_listen_socket_stack && blk != tp->t_fb) {
953                 /*
954                  * Our parents t_fb was not the default,
955                  * we need to release our ref on tp->t_fb and
956                  * pickup one on the new entry.
957                  */
958                 struct tcp_function_block *rblk;
959
960                 rblk = find_and_ref_tcp_fb(blk);
961                 KASSERT(rblk != NULL,
962                     ("cannot find blk %p out of syncache?", blk));
963                 if (tp->t_fb->tfb_tcp_fb_fini)
964                         (*tp->t_fb->tfb_tcp_fb_fini)(tp, 0);
965                 refcount_release(&tp->t_fb->tfb_refcnt);
966                 tp->t_fb = rblk;
967                 /*
968                  * XXXrrs this is quite dangerous, it is possible
969                  * for the new function to fail to init. We also
970                  * are not asking if the handoff_is_ok though at
971                  * the very start thats probalbly ok.
972                  */
973                 if (tp->t_fb->tfb_tcp_fb_init) {
974                         (*tp->t_fb->tfb_tcp_fb_init)(tp);
975                 }
976         }
977         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
978         tp->snd_max = tp->iss + 1;
979         tp->snd_nxt = tp->iss + 1;
980         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
981         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
982         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
983         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
984
985         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH|TF_NODELAY);
986         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
987                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
988         else {
989                 if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
990                         tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE|TF_RCVD_SCALE;
991                         tp->snd_scale = sc->sc_requested_s_scale;
992                         tp->request_r_scale = sc->sc_requested_r_scale;
993                 }
994                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
995                         tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP|TF_RCVD_TSTMP;
996                         tp->ts_recent = sc->sc_tsreflect;
997                         tp->ts_recent_age = tcp_ts_getticks();
998                         tp->ts_offset = sc->sc_tsoff;
999                 }
1000 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1001                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1002                         tp->t_flags |= TF_SIGNATURE;
1003 #endif
1004                 if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1005                         tp->t_flags |= TF_SACK_PERMIT;
1006         }
1007
1008         if (sc->sc_flags & SCF_ECN)
1009                 tp->t_flags2 |= TF2_ECN_PERMIT;
1010
1011         /*
1012          * Set up MSS and get cached values from tcp_hostcache.
1013          * This might overwrite some of the defaults we just set.
1014          */
1015         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
1016
1017         /*
1018          * If the SYN,ACK was retransmitted, indicate that CWND to be
1019          * limited to one segment in cc_conn_init().
1020          * NB: sc_rxmits counts all SYN,ACK transmits, not just retransmits.
1021          */
1022         if (sc->sc_rxmits > 1)
1023                 tp->snd_cwnd = 1;
1024
1025 #ifdef TCP_OFFLOAD
1026         /*
1027          * Allow a TOE driver to install its hooks.  Note that we hold the
1028          * pcbinfo lock too and that prevents tcp_usr_accept from accepting a
1029          * new connection before the TOE driver has done its thing.
1030          */
1031         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1032                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1033
1034                 tod->tod_offload_socket(tod, sc->sc_todctx, so);
1035         }
1036 #endif
1037         /*
1038          * Copy and activate timers.
1039          */
1040         tp->t_keepinit = sototcpcb(lso)->t_keepinit;
1041         tp->t_keepidle = sototcpcb(lso)->t_keepidle;
1042         tp->t_keepintvl = sototcpcb(lso)->t_keepintvl;
1043         tp->t_keepcnt = sototcpcb(lso)->t_keepcnt;
1044         tcp_timer_activate(tp, TT_KEEP, TP_KEEPINIT(tp));
1045
1046         TCPSTAT_INC(tcps_accepts);
1047         return (so);
1048
1049 abort:
1050         INP_WUNLOCK(inp);
1051 abort2:
1052         if (so != NULL)
1053                 soabort(so);
1054         return (NULL);
1055 }
1056
1057 /*
1058  * This function gets called when we receive an ACK for a
1059  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
1060  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
1061  * the cache and turn it into a full-blown connection in
1062  * the SYN-RECEIVED state.
1063  *
1064  * On syncache_socket() success the newly created socket
1065  * has its underlying inp locked.
1066  */
1067 int
1068 syncache_expand(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
1069     struct socket **lsop, struct mbuf *m)
1070 {
1071         struct syncache *sc;
1072         struct syncache_head *sch;
1073         struct syncache scs;
1074         char *s;
1075         bool locked;
1076
1077         NET_EPOCH_ASSERT();
1078         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_ACK,
1079             ("%s: can handle only ACK", __func__));
1080
1081         if (syncache_cookiesonly()) {
1082                 sc = NULL;
1083                 sch = syncache_hashbucket(inc);
1084                 locked = false;
1085         } else {
1086                 sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
1087                 locked = true;
1088                 SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1089         }
1090
1091 #ifdef INVARIANTS
1092         /*
1093          * Test code for syncookies comparing the syncache stored
1094          * values with the reconstructed values from the cookie.
1095          */
1096         if (sc != NULL)
1097                 syncookie_cmp(inc, sch, sc, th, to, *lsop);
1098 #endif
1099
1100         if (sc == NULL) {
1101                 /*
1102                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
1103                  * a returning syncookie.  To do this, first:
1104                  *  A. Check if syncookies are used in case of syncache
1105                  *     overflows
1106                  *  B. See if this socket has had a syncache entry dropped in
1107                  *     the recent past. We don't want to accept a bogus
1108                  *     syncookie if we've never received a SYN or accept it
1109                  *     twice.
1110                  *  C. check that the syncookie is valid.  If it is, then
1111                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
1112                  */
1113                 if (locked && !V_tcp_syncookies) {
1114                         SCH_UNLOCK(sch);
1115                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1116                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
1117                                     "segment rejected (syncookies disabled)\n",
1118                                     s, __func__);
1119                         goto failed;
1120                 }
1121                 if (locked && !V_tcp_syncookiesonly &&
1122                     sch->sch_last_overflow < time_uptime - SYNCOOKIE_LIFETIME) {
1123                         SCH_UNLOCK(sch);
1124                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1125                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
1126                                     "segment rejected (no syncache entry)\n",
1127                                     s, __func__);
1128                         goto failed;
1129                 }
1130                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1131                 sc = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, *lsop);
1132                 if (locked)
1133                         SCH_UNLOCK(sch);
1134                 if (sc == NULL) {
1135                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1136                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment failed "
1137                                     "SYNCOOKIE authentication, segment rejected "
1138                                     "(probably spoofed)\n", s, __func__);
1139                         goto failed;
1140                 }
1141 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1142                 /* If received ACK has MD5 signature, check it. */
1143                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) != 0 &&
1144                     (!TCPMD5_ENABLED() ||
1145                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)) {
1146                         /* Drop the ACK. */
1147                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1148                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment rejected, "
1149                                     "MD5 signature doesn't match.\n",
1150                                     s, __func__);
1151                                 free(s, M_TCPLOG);
1152                         }
1153                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_sigopt);
1154                         return (-1); /* Do not send RST */
1155                 }
1156 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1157         } else {
1158 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1159                 /*
1160                  * If listening socket requested TCP digests, check that
1161                  * received ACK has signature and it is correct.
1162                  * If not, drop the ACK and leave sc entry in th cache,
1163                  * because SYN was received with correct signature.
1164                  */
1165                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1166                         if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1167                                 /* No signature */
1168                                 TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1169                                 SCH_UNLOCK(sch);
1170                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1171                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1172                                             "rejected, MD5 signature wasn't "
1173                                             "provided.\n", s, __func__);
1174                                         free(s, M_TCPLOG);
1175                                 }
1176                                 return (-1); /* Do not send RST */
1177                         }
1178                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1179                             TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0) {
1180                                 /* Doesn't match or no SA */
1181                                 SCH_UNLOCK(sch);
1182                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1183                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1184                                             "rejected, MD5 signature doesn't "
1185                                             "match.\n", s, __func__);
1186                                         free(s, M_TCPLOG);
1187                                 }
1188                                 return (-1); /* Do not send RST */
1189                         }
1190                 }
1191 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1192
1193                 /*
1194                  * RFC 7323 PAWS: If we have a timestamp on this segment and
1195                  * it's less than ts_recent, drop it.
1196                  * XXXMT: RFC 7323 also requires to send an ACK.
1197                  *        In tcp_input.c this is only done for TCP segments
1198                  *        with user data, so be consistent here and just drop
1199                  *        the segment.
1200                  */
1201                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP && to->to_flags & TOF_TS &&
1202                     TSTMP_LT(to->to_tsval, sc->sc_tsreflect)) {
1203                         SCH_UNLOCK(sch);
1204                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1205                                 log(LOG_DEBUG,
1206                                     "%s; %s: SEG.TSval %u < TS.Recent %u, "
1207                                     "segment dropped\n", s, __func__,
1208                                     to->to_tsval, sc->sc_tsreflect);
1209                                 free(s, M_TCPLOG);
1210                         }
1211                         return (-1);  /* Do not send RST */
1212                 }
1213
1214                 /*
1215                  * If timestamps were not negotiated during SYN/ACK and a
1216                  * segment with a timestamp is received, ignore the
1217                  * timestamp and process the packet normally.
1218                  * See section 3.2 of RFC 7323.
1219                  */
1220                 if (!(sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) &&
1221                     (to->to_flags & TOF_TS)) {
1222                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1223                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp not "
1224                                     "expected, segment processed normally\n",
1225                                     s, __func__);
1226                                 free(s, M_TCPLOG);
1227                                 s = NULL;
1228                         }
1229                 }
1230
1231                 /*
1232                  * If timestamps were negotiated during SYN/ACK and a
1233                  * segment without a timestamp is received, silently drop
1234                  * the segment.
1235                  * See section 3.2 of RFC 7323.
1236                  */
1237                 if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) &&
1238                     !(to->to_flags & TOF_TS)) {
1239                         SCH_UNLOCK(sch);
1240                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1241                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp missing, "
1242                                     "segment silently dropped\n", s, __func__);
1243                                 free(s, M_TCPLOG);
1244                         }
1245                         return (-1);  /* Do not send RST */
1246                 }
1247
1248                 /*
1249                  * Pull out the entry to unlock the bucket row.
1250                  *
1251                  * NOTE: We must decrease TCPS_SYN_RECEIVED count here, not
1252                  * tcp_state_change().  The tcpcb is not existent at this
1253                  * moment.  A new one will be allocated via syncache_socket->
1254                  * sonewconn->tcp_usr_attach in TCPS_CLOSED state, then
1255                  * syncache_socket() will change it to TCPS_SYN_RECEIVED.
1256                  */
1257                 TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
1258                 TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
1259                 sch->sch_length--;
1260 #ifdef TCP_OFFLOAD
1261                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1262                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1263
1264                         tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
1265                 }
1266 #endif
1267                 SCH_UNLOCK(sch);
1268         }
1269
1270         /*
1271          * Segment validation:
1272          * ACK must match our initial sequence number + 1 (the SYN|ACK).
1273          */
1274         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1) {
1275                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1276                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: ACK %u != ISS+1 %u, segment "
1277                             "rejected\n", s, __func__, th->th_ack, sc->sc_iss);
1278                 goto failed;
1279         }
1280
1281         /*
1282          * The SEQ must fall in the window starting at the received
1283          * initial receive sequence number + 1 (the SYN).
1284          */
1285         if (SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) ||
1286             SEQ_GT(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
1287                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1288                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SEQ %u != IRS+1 %u, segment "
1289                             "rejected\n", s, __func__, th->th_seq, sc->sc_irs);
1290                 goto failed;
1291         }
1292
1293         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1294
1295         if (*lsop == NULL)
1296                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1297         else
1298                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1299
1300 /* how do we find the inp for the new socket? */
1301         if (sc != &scs)
1302                 syncache_free(sc);
1303         return (1);
1304 failed:
1305         if (sc != NULL && sc != &scs)
1306                 syncache_free(sc);
1307         if (s != NULL)
1308                 free(s, M_TCPLOG);
1309         *lsop = NULL;
1310         return (0);
1311 }
1312
1313 static void
1314 syncache_tfo_expand(struct syncache *sc, struct socket **lsop, struct mbuf *m,
1315     uint64_t response_cookie)
1316 {
1317         struct inpcb *inp;
1318         struct tcpcb *tp;
1319         unsigned int *pending_counter;
1320
1321         NET_EPOCH_ASSERT();
1322
1323         pending_counter = intotcpcb(sotoinpcb(*lsop))->t_tfo_pending;
1324         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1325         if (*lsop == NULL) {
1326                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1327                 atomic_subtract_int(pending_counter, 1);
1328         } else {
1329                 soisconnected(*lsop);
1330                 inp = sotoinpcb(*lsop);
1331                 tp = intotcpcb(inp);
1332                 tp->t_flags |= TF_FASTOPEN;
1333                 tp->t_tfo_cookie.server = response_cookie;
1334                 tp->snd_max = tp->iss;
1335                 tp->snd_nxt = tp->iss;
1336                 tp->t_tfo_pending = pending_counter;
1337                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1338         }
1339 }
1340
1341 /*
1342  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
1343  * this to the syn cache, and send back a segment:
1344  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
1345  * to the source.
1346  *
1347  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
1348  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
1349  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
1350  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
1351  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
1352  * the data, we avoid this DoS scenario.
1353  *
1354  * The exception to the above is when a SYN with a valid TCP Fast Open (TFO)
1355  * cookie is processed and a new socket is created.  In this case, any data
1356  * accompanying the SYN will be queued to the socket by tcp_input() and will
1357  * be ACKed either when the application sends response data or the delayed
1358  * ACK timer expires, whichever comes first.
1359  */
1360 int
1361 syncache_add(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
1362     struct inpcb *inp, struct socket **lsop, struct mbuf *m, void *tod,
1363     void *todctx, uint8_t iptos)
1364 {
1365         struct tcpcb *tp;
1366         struct socket *so;
1367         struct syncache *sc = NULL;
1368         struct syncache_head *sch;
1369         struct mbuf *ipopts = NULL;
1370         u_int ltflags;
1371         int win, ip_ttl, ip_tos;
1372         char *s;
1373         int rv = 0;
1374 #ifdef INET6
1375         int autoflowlabel = 0;
1376 #endif
1377 #ifdef MAC
1378         struct label *maclabel;
1379 #endif
1380         struct syncache scs;
1381         struct ucred *cred;
1382         uint64_t tfo_response_cookie;
1383         unsigned int *tfo_pending = NULL;
1384         int tfo_cookie_valid = 0;
1385         int tfo_response_cookie_valid = 0;
1386         bool locked;
1387
1388         INP_WLOCK_ASSERT(inp);                  /* listen socket */
1389         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_SYN,
1390             ("%s: unexpected tcp flags", __func__));
1391
1392         /*
1393          * Combine all so/tp operations very early to drop the INP lock as
1394          * soon as possible.
1395          */
1396         so = *lsop;
1397         KASSERT(SOLISTENING(so), ("%s: %p not listening", __func__, so));
1398         tp = sototcpcb(so);
1399         cred = crhold(so->so_cred);
1400
1401 #ifdef INET6
1402         if (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
1403                 if (inp->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL) {
1404                         autoflowlabel = 1;
1405                 }
1406                 ip_ttl = in6_selecthlim(inp, NULL);
1407                 if ((inp->in6p_outputopts == NULL) ||
1408                     (inp->in6p_outputopts->ip6po_tclass == -1)) {
1409                         ip_tos = 0;
1410                 } else {
1411                         ip_tos = inp->in6p_outputopts->ip6po_tclass;
1412                 }
1413         }
1414 #endif
1415 #if defined(INET6) && defined(INET)
1416         else
1417 #endif
1418 #ifdef INET
1419         {
1420                 ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;
1421                 ip_tos = inp->inp_ip_tos;
1422         }
1423 #endif
1424         win = so->sol_sbrcv_hiwat;
1425         ltflags = (tp->t_flags & (TF_NOOPT | TF_SIGNATURE));
1426
1427         if (V_tcp_fastopen_server_enable && IS_FASTOPEN(tp->t_flags) &&
1428             (tp->t_tfo_pending != NULL) &&
1429             (to->to_flags & TOF_FASTOPEN)) {
1430                 /*
1431                  * Limit the number of pending TFO connections to
1432                  * approximately half of the queue limit.  This prevents TFO
1433                  * SYN floods from starving the service by filling the
1434                  * listen queue with bogus TFO connections.
1435                  */
1436                 if (atomic_fetchadd_int(tp->t_tfo_pending, 1) <=
1437                     (so->sol_qlimit / 2)) {
1438                         int result;
1439
1440                         result = tcp_fastopen_check_cookie(inc,
1441                             to->to_tfo_cookie, to->to_tfo_len,
1442                             &tfo_response_cookie);
1443                         tfo_cookie_valid = (result > 0);
1444                         tfo_response_cookie_valid = (result >= 0);
1445                 }
1446
1447                 /*
1448                  * Remember the TFO pending counter as it will have to be
1449                  * decremented below if we don't make it to syncache_tfo_expand().
1450                  */
1451                 tfo_pending = tp->t_tfo_pending;
1452         }
1453
1454         /* By the time we drop the lock these should no longer be used. */
1455         so = NULL;
1456         tp = NULL;
1457
1458 #ifdef MAC
1459         if (mac_syncache_init(&maclabel) != 0) {
1460                 INP_WUNLOCK(inp);
1461                 goto done;
1462         } else
1463                 mac_syncache_create(maclabel, inp);
1464 #endif
1465         if (!tfo_cookie_valid)
1466                 INP_WUNLOCK(inp);
1467
1468         /*
1469          * Remember the IP options, if any.
1470          */
1471 #ifdef INET6
1472         if (!(inc->inc_flags & INC_ISIPV6))
1473 #endif
1474 #ifdef INET
1475                 ipopts = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
1476 #else
1477                 ipopts = NULL;
1478 #endif
1479
1480 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1481         /*
1482          * If listening socket requested TCP digests, check that received
1483          * SYN has signature and it is correct. If signature doesn't match
1484          * or TCP_SIGNATURE support isn't enabled, drop the packet.
1485          */
1486         if (ltflags & TF_SIGNATURE) {
1487                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1488                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1489                         goto done;
1490                 }
1491                 if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1492                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)
1493                         goto done;
1494         }
1495 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1496         /*
1497          * See if we already have an entry for this connection.
1498          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
1499          *
1500          * XXX: should the syncache be re-initialized with the contents
1501          * of the new SYN here (which may have different options?)
1502          *
1503          * XXX: We do not check the sequence number to see if this is a
1504          * real retransmit or a new connection attempt.  The question is
1505          * how to handle such a case; either ignore it as spoofed, or
1506          * drop the current entry and create a new one?
1507          */
1508         if (syncache_cookiesonly()) {
1509                 sc = NULL;
1510                 sch = syncache_hashbucket(inc);
1511                 locked = false;
1512         } else {
1513                 sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
1514                 locked = true;
1515                 SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1516         }
1517         if (sc != NULL) {
1518                 if (tfo_cookie_valid)
1519                         INP_WUNLOCK(inp);
1520                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dupsyn);
1521                 if (ipopts) {
1522                         /*
1523                          * If we were remembering a previous source route,
1524                          * forget it and use the new one we've been given.
1525                          */
1526                         if (sc->sc_ipopts)
1527                                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
1528                         sc->sc_ipopts = ipopts;
1529                 }
1530                 /*
1531                  * Update timestamp if present.
1532                  */
1533                 if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS))
1534                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1535                 else
1536                         sc->sc_flags &= ~SCF_TIMESTAMP;
1537                 /*
1538                  * Disable ECN if needed.
1539                  */
1540                 if ((sc->sc_flags & SCF_ECN) &&
1541                     ((th->th_flags & (TH_ECE|TH_CWR)) != (TH_ECE|TH_CWR))) {
1542                         sc->sc_flags &= ~SCF_ECN;
1543                 }
1544 #ifdef MAC
1545                 /*
1546                  * Since we have already unconditionally allocated label
1547                  * storage, free it up.  The syncache entry will already
1548                  * have an initialized label we can use.
1549                  */
1550                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1551 #endif
1552                 TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1553                 /* Retransmit SYN|ACK and reset retransmit count. */
1554                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, th, NULL, NULL))) {
1555                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Received duplicate SYN, "
1556                             "resetting timer and retransmitting SYN|ACK\n",
1557                             s, __func__);
1558                         free(s, M_TCPLOG);
1559                 }
1560                 if (syncache_respond(sc, m, TH_SYN|TH_ACK) == 0) {
1561                         sc->sc_rxmits = 0;
1562                         syncache_timeout(sc, sch, 1);
1563                         TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1564                         TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1565                 }
1566                 SCH_UNLOCK(sch);
1567                 goto donenoprobe;
1568         }
1569
1570         if (tfo_cookie_valid) {
1571                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1572                 sc = &scs;
1573                 goto skip_alloc;
1574         }
1575
1576         /*
1577          * Skip allocating a syncache entry if we are just going to discard
1578          * it later.
1579          */
1580         if (!locked) {
1581                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1582                 sc = &scs;
1583         } else
1584                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1585         if (sc == NULL) {
1586                 /*
1587                  * The zone allocator couldn't provide more entries.
1588                  * Treat this as if the cache was full; drop the oldest
1589                  * entry and insert the new one.
1590                  */
1591                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_zonefail);
1592                 if ((sc = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head)) != NULL) {
1593                         sch->sch_last_overflow = time_uptime;
1594                         syncache_drop(sc, sch);
1595                         syncache_pause(inc);
1596                 }
1597                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1598                 if (sc == NULL) {
1599                         if (V_tcp_syncookies) {
1600                                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1601                                 sc = &scs;
1602                         } else {
1603                                 KASSERT(locked,
1604                                     ("%s: bucket unexpectedly unlocked",
1605                                     __func__));
1606                                 SCH_UNLOCK(sch);
1607                                 if (ipopts)
1608                                         (void) m_free(ipopts);
1609                                 goto done;
1610                         }
1611                 }
1612         }
1613
1614 skip_alloc:
1615         if (!tfo_cookie_valid && tfo_response_cookie_valid)
1616                 sc->sc_tfo_cookie = &tfo_response_cookie;
1617
1618         /*
1619          * Fill in the syncache values.
1620          */
1621 #ifdef MAC
1622         sc->sc_label = maclabel;
1623 #endif
1624         sc->sc_cred = cred;
1625         cred = NULL;
1626         sc->sc_ipopts = ipopts;
1627         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
1628         sc->sc_ip_tos = ip_tos;
1629         sc->sc_ip_ttl = ip_ttl;
1630 #ifdef TCP_OFFLOAD
1631         sc->sc_tod = tod;
1632         sc->sc_todctx = todctx;
1633 #endif
1634         sc->sc_irs = th->th_seq;
1635         sc->sc_flags = 0;
1636         sc->sc_flowlabel = 0;
1637
1638         /*
1639          * Initial receive window: clip sbspace to [0 .. TCP_MAXWIN].
1640          * win was derived from socket earlier in the function.
1641          */
1642         win = imax(win, 0);
1643         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
1644         sc->sc_wnd = win;
1645
1646         if (V_tcp_do_rfc1323) {
1647                 /*
1648                  * A timestamp received in a SYN makes
1649                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1650                  */
1651                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1652                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1653                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1654                         sc->sc_tsoff = tcp_new_ts_offset(inc);
1655                 }
1656                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1657                         int wscale = 0;
1658
1659                         /*
1660                          * Pick the smallest possible scaling factor that
1661                          * will still allow us to scale up to sb_max, aka
1662                          * kern.ipc.maxsockbuf.
1663                          *
1664                          * We do this because there are broken firewalls that
1665                          * will corrupt the window scale option, leading to
1666                          * the other endpoint believing that our advertised
1667                          * window is unscaled.  At scale factors larger than
1668                          * 5 the unscaled window will drop below 1500 bytes,
1669                          * leading to serious problems when traversing these
1670                          * broken firewalls.
1671                          *
1672                          * With the default maxsockbuf of 256K, a scale factor
1673                          * of 3 will be chosen by this algorithm.  Those who
1674                          * choose a larger maxsockbuf should watch out
1675                          * for the compatibility problems mentioned above.
1676                          *
1677                          * RFC1323: The Window field in a SYN (i.e., a <SYN>
1678                          * or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.
1679                          */
1680                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1681                             (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
1682                                 wscale++;
1683                         sc->sc_requested_r_scale = wscale;
1684                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_wscale;
1685                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1686                 }
1687         }
1688 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1689         /*
1690          * If listening socket requested TCP digests, flag this in the
1691          * syncache so that syncache_respond() will do the right thing
1692          * with the SYN+ACK.
1693          */
1694         if (ltflags & TF_SIGNATURE)
1695                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
1696 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1697         if (to->to_flags & TOF_SACKPERM)
1698                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
1699         if (to->to_flags & TOF_MSS)
1700                 sc->sc_peer_mss = to->to_mss;   /* peer mss may be zero */
1701         if (ltflags & TF_NOOPT)
1702                 sc->sc_flags |= SCF_NOOPT;
1703         if (((th->th_flags & (TH_ECE|TH_CWR)) == (TH_ECE|TH_CWR)) &&
1704             V_tcp_do_ecn)
1705                 sc->sc_flags |= SCF_ECN;
1706
1707         if (V_tcp_syncookies)
1708                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sch, sc);
1709         else
1710                 sc->sc_iss = arc4random();
1711 #ifdef INET6
1712         if (autoflowlabel) {
1713                 if (V_tcp_syncookies)
1714                         sc->sc_flowlabel = sc->sc_iss;
1715                 else
1716                         sc->sc_flowlabel = ip6_randomflowlabel();
1717                 sc->sc_flowlabel = htonl(sc->sc_flowlabel) & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1718         }
1719 #endif
1720         if (locked)
1721                 SCH_UNLOCK(sch);
1722
1723         if (tfo_cookie_valid) {
1724                 syncache_tfo_expand(sc, lsop, m, tfo_response_cookie);
1725                 /* INP_WUNLOCK(inp) will be performed by the caller */
1726                 rv = 1;
1727                 goto tfo_expanded;
1728         }
1729
1730         TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1731         /*
1732          * Do a standard 3-way handshake.
1733          */
1734         if (syncache_respond(sc, m, TH_SYN|TH_ACK) == 0) {
1735                 if (V_tcp_syncookies && V_tcp_syncookiesonly && sc != &scs)
1736                         syncache_free(sc);
1737                 else if (sc != &scs)
1738                         syncache_insert(sc, sch);   /* locks and unlocks sch */
1739                 TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1740                 TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1741         } else {
1742                 if (sc != &scs)
1743                         syncache_free(sc);
1744                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dropped);
1745         }
1746         goto donenoprobe;
1747
1748 done:
1749         TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1750 donenoprobe:
1751         if (m) {
1752                 *lsop = NULL;
1753                 m_freem(m);
1754         }
1755         /*
1756          * If tfo_pending is not NULL here, then a TFO SYN that did not
1757          * result in a new socket was processed and the associated pending
1758          * counter has not yet been decremented.  All such TFO processing paths
1759          * transit this point.
1760          */
1761         if (tfo_pending != NULL)
1762                 tcp_fastopen_decrement_counter(tfo_pending);
1763
1764 tfo_expanded:
1765         if (cred != NULL)
1766                 crfree(cred);
1767 #ifdef MAC
1768         if (sc == &scs)
1769                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1770 #endif
1771         return (rv);
1772 }
1773
1774 /*
1775  * Send SYN|ACK or ACK to the peer.  Either in response to a peer's segment,
1776  * i.e. m0 != NULL, or upon 3WHS ACK timeout, i.e. m0 == NULL.
1777  */
1778 static int
1779 syncache_respond(struct syncache *sc, const struct mbuf *m0, int flags)
1780 {
1781         struct ip *ip = NULL;
1782         struct mbuf *m;
1783         struct tcphdr *th = NULL;
1784         int optlen, error = 0;  /* Make compiler happy */
1785         u_int16_t hlen, tlen, mssopt;
1786         struct tcpopt to;
1787 #ifdef INET6
1788         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1789 #endif
1790
1791         NET_EPOCH_ASSERT();
1792
1793         hlen =
1794 #ifdef INET6
1795                (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) ? sizeof(struct ip6_hdr) :
1796 #endif
1797                 sizeof(struct ip);
1798         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr);
1799
1800         /* Determine MSS we advertize to other end of connection. */
1801         mssopt = max(tcp_mssopt(&sc->sc_inc), V_tcp_minmss);
1802
1803         /* XXX: Assume that the entire packet will fit in a header mbuf. */
1804         KASSERT(max_linkhdr + tlen + TCP_MAXOLEN <= MHLEN,
1805             ("syncache: mbuf too small"));
1806
1807         /* Create the IP+TCP header from scratch. */
1808         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
1809         if (m == NULL)
1810                 return (ENOBUFS);
1811 #ifdef MAC
1812         mac_syncache_create_mbuf(sc->sc_label, m);
1813 #endif
1814         m->m_data += max_linkhdr;
1815         m->m_len = tlen;
1816         m->m_pkthdr.len = tlen;
1817         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1818
1819 #ifdef INET6
1820         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1821                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1822                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1823                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1824                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1825                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1826                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1827                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1828                 /* Zero out traffic class and flow label. */
1829                 ip6->ip6_flow &= ~IPV6_FLOWINFO_MASK;
1830                 ip6->ip6_flow |= sc->sc_flowlabel;
1831                 ip6->ip6_flow |= htonl(sc->sc_ip_tos << 20);
1832
1833                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1834         }
1835 #endif
1836 #if defined(INET6) && defined(INET)
1837         else
1838 #endif
1839 #ifdef INET
1840         {
1841                 ip = mtod(m, struct ip *);
1842                 ip->ip_v = IPVERSION;
1843                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1844                 ip->ip_len = htons(tlen);
1845                 ip->ip_id = 0;
1846                 ip->ip_off = 0;
1847                 ip->ip_sum = 0;
1848                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1849                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1850                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1851                 ip->ip_ttl = sc->sc_ip_ttl;
1852                 ip->ip_tos = sc->sc_ip_tos;
1853
1854                 /*
1855                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1856                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1857                  *
1858                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1859                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1860                  */
1861                 if (V_path_mtu_discovery && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0))
1862                        ip->ip_off |= htons(IP_DF);
1863
1864                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1865         }
1866 #endif /* INET */
1867         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1868         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1869
1870         if (flags & TH_SYN)
1871                 th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1872         else
1873                 th->th_seq = htonl(sc->sc_iss + 1);
1874         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1875         th->th_off = sizeof(struct tcphdr) >> 2;
1876         th->th_x2 = 0;
1877         th->th_flags = flags;
1878         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1879         th->th_urp = 0;
1880
1881         if ((flags & TH_SYN) && (sc->sc_flags & SCF_ECN)) {
1882                 th->th_flags |= TH_ECE;
1883                 TCPSTAT_INC(tcps_ecn_shs);
1884         }
1885
1886         /* Tack on the TCP options. */
1887         if ((sc->sc_flags & SCF_NOOPT) == 0) {
1888                 to.to_flags = 0;
1889
1890                 if (flags & TH_SYN) {
1891                         to.to_mss = mssopt;
1892                         to.to_flags = TOF_MSS;
1893                         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1894                                 to.to_wscale = sc->sc_requested_r_scale;
1895                                 to.to_flags |= TOF_SCALE;
1896                         }
1897                         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1898                                 to.to_flags |= TOF_SACKPERM;
1899 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1900                         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1901                                 to.to_flags |= TOF_SIGNATURE;
1902 #endif
1903                         if (sc->sc_tfo_cookie) {
1904                                 to.to_flags |= TOF_FASTOPEN;
1905                                 to.to_tfo_len = TCP_FASTOPEN_COOKIE_LEN;
1906                                 to.to_tfo_cookie = sc->sc_tfo_cookie;
1907                                 /* don't send cookie again when retransmitting response */
1908                                 sc->sc_tfo_cookie = NULL;
1909                         }
1910                 }
1911                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1912                         to.to_tsval = sc->sc_tsoff + tcp_ts_getticks();
1913                         to.to_tsecr = sc->sc_tsreflect;
1914                         to.to_flags |= TOF_TS;
1915                 }
1916                 optlen = tcp_addoptions(&to, (u_char *)(th + 1));
1917
1918                 /* Adjust headers by option size. */
1919                 th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1920                 m->m_len += optlen;
1921                 m->m_pkthdr.len += optlen;
1922 #ifdef INET6
1923                 if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
1924                         ip6->ip6_plen = htons(ntohs(ip6->ip6_plen) + optlen);
1925                 else
1926 #endif
1927                         ip->ip_len = htons(ntohs(ip->ip_len) + optlen);
1928 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1929                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1930                         KASSERT(to.to_flags & TOF_SIGNATURE,
1931                             ("tcp_addoptions() didn't set tcp_signature"));
1932
1933                         /* NOTE: to.to_signature is inside of mbuf */
1934                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1935                             TCPMD5_OUTPUT(m, th, to.to_signature) != 0) {
1936                                 m_freem(m);
1937                                 return (EACCES);
1938                         }
1939                 }
1940 #endif
1941         } else
1942                 optlen = 0;
1943
1944         M_SETFIB(m, sc->sc_inc.inc_fibnum);
1945         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1946         /*
1947          * If we have peer's SYN and it has a flowid, then let's assign it to
1948          * our SYN|ACK.  ip6_output() and ip_output() will not assign flowid
1949          * to SYN|ACK due to lack of inp here.
1950          */
1951         if (m0 != NULL && M_HASHTYPE_GET(m0) != M_HASHTYPE_NONE) {
1952                 m->m_pkthdr.flowid = m0->m_pkthdr.flowid;
1953                 M_HASHTYPE_SET(m, M_HASHTYPE_GET(m0));
1954         }
1955 #ifdef INET6
1956         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1957                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP_IPV6;
1958                 th->th_sum = in6_cksum_pseudo(ip6, tlen + optlen - hlen,
1959                     IPPROTO_TCP, 0);
1960                 ip6->ip6_hlim = sc->sc_ip_ttl;
1961 #ifdef TCP_OFFLOAD
1962                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1963                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1964
1965                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1966
1967                         return (error);
1968                 }
1969 #endif
1970                 TCP_PROBE5(send, NULL, NULL, ip6, NULL, th);
1971                 error = ip6_output(m, NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL);
1972         }
1973 #endif
1974 #if defined(INET6) && defined(INET)
1975         else
1976 #endif
1977 #ifdef INET
1978         {
1979                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1980                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1981                     htons(tlen + optlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1982 #ifdef TCP_OFFLOAD
1983                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1984                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1985
1986                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1987
1988                         return (error);
1989                 }
1990 #endif
1991                 TCP_PROBE5(send, NULL, NULL, ip, NULL, th);
1992                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, NULL, 0, NULL, NULL);
1993         }
1994 #endif
1995         return (error);
1996 }
1997
1998 /*
1999  * The purpose of syncookies is to handle spoofed SYN flooding DoS attacks
2000  * that exceed the capacity of the syncache by avoiding the storage of any
2001  * of the SYNs we receive.  Syncookies defend against blind SYN flooding
2002  * attacks where the attacker does not have access to our responses.
2003  *
2004  * Syncookies encode and include all necessary information about the
2005  * connection setup within the SYN|ACK that we send back.  That way we
2006  * can avoid keeping any local state until the ACK to our SYN|ACK returns
2007  * (if ever).  Normally the syncache and syncookies are running in parallel
2008  * with the latter taking over when the former is exhausted.  When matching
2009  * syncache entry is found the syncookie is ignored.
2010  *
2011  * The only reliable information persisting the 3WHS is our initial sequence
2012  * number ISS of 32 bits.  Syncookies embed a cryptographically sufficient
2013  * strong hash (MAC) value and a few bits of TCP SYN options in the ISS
2014  * of our SYN|ACK.  The MAC can be recomputed when the ACK to our SYN|ACK
2015  * returns and signifies a legitimate connection if it matches the ACK.
2016  *
2017  * The available space of 32 bits to store the hash and to encode the SYN
2018  * option information is very tight and we should have at least 24 bits for
2019  * the MAC to keep the number of guesses by blind spoofing reasonably high.
2020  *
2021  * SYN option information we have to encode to fully restore a connection:
2022  * MSS: is imporant to chose an optimal segment size to avoid IP level
2023  *   fragmentation along the path.  The common MSS values can be encoded
2024  *   in a 3-bit table.  Uncommon values are captured by the next lower value
2025  *   in the table leading to a slight increase in packetization overhead.
2026  * WSCALE: is necessary to allow large windows to be used for high delay-
2027  *   bandwidth product links.  Not scaling the window when it was initially
2028  *   negotiated is bad for performance as lack of scaling further decreases
2029  *   the apparent available send window.  We only need to encode the WSCALE
2030  *   we received from the remote end.  Our end can be recalculated at any
2031  *   time.  The common WSCALE values can be encoded in a 3-bit table.
2032  *   Uncommon values are captured by the next lower value in the table
2033  *   making us under-estimate the available window size halving our
2034  *   theoretically possible maximum throughput for that connection.
2035  * SACK: Greatly assists in packet loss recovery and requires 1 bit.
2036  * TIMESTAMP and SIGNATURE is not encoded because they are permanent options
2037  *   that are included in all segments on a connection.  We enable them when
2038  *   the ACK has them.
2039  *
2040  * Security of syncookies and attack vectors:
2041  *
2042  * The MAC is computed over (faddr||laddr||fport||lport||irs||flags||secmod)
2043  * together with the gloabl secret to make it unique per connection attempt.
2044  * Thus any change of any of those parameters results in a different MAC output
2045  * in an unpredictable way unless a collision is encountered.  24 bits of the
2046  * MAC are embedded into the ISS.
2047  *
2048  * To prevent replay attacks two rotating global secrets are updated with a
2049  * new random value every 15 seconds.  The life-time of a syncookie is thus
2050  * 15-30 seconds.
2051  *
2052  * Vector 1: Attacking the secret.  This requires finding a weakness in the
2053  * MAC itself or the way it is used here.  The attacker can do a chosen plain
2054  * text attack by varying and testing the all parameters under his control.
2055  * The strength depends on the size and randomness of the secret, and the
2056  * cryptographic security of the MAC function.  Due to the constant updating
2057  * of the secret the attacker has at most 29.999 seconds to find the secret
2058  * and launch spoofed connections.  After that he has to start all over again.
2059  *
2060  * Vector 2: Collision attack on the MAC of a single ACK.  With a 24 bit MAC
2061  * size an average of 4,823 attempts are required for a 50% chance of success
2062  * to spoof a single syncookie (birthday collision paradox).  However the
2063  * attacker is blind and doesn't know if one of his attempts succeeded unless
2064  * he has a side channel to interfere success from.  A single connection setup
2065  * success average of 90% requires 8,790 packets, 99.99% requires 17,578 packets.
2066  * This many attempts are required for each one blind spoofed connection.  For
2067  * every additional spoofed connection he has to launch another N attempts.
2068  * Thus for a sustained rate 100 spoofed connections per second approximately
2069  * 1,800,000 packets per second would have to be sent.
2070  *
2071  * NB: The MAC function should be fast so that it doesn't become a CPU
2072  * exhaustion attack vector itself.
2073  *
2074  * References:
2075  *  RFC4987 TCP SYN Flooding Attacks and Common Mitigations
2076  *  SYN cookies were first proposed by cryptographer Dan J. Bernstein in 1996
2077  *   http://cr.yp.to/syncookies.html    (overview)
2078  *   http://cr.yp.to/syncookies/archive (details)
2079  *
2080  *
2081  * Schematic construction of a syncookie enabled Initial Sequence Number:
2082  *  0        1         2         3
2083  *  12345678901234567890123456789012
2084  * |xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxWWWMMMSP|
2085  *
2086  *  x 24 MAC (truncated)
2087  *  W  3 Send Window Scale index
2088  *  M  3 MSS index
2089  *  S  1 SACK permitted
2090  *  P  1 Odd/even secret
2091  */
2092
2093 /*
2094  * Distribution and probability of certain MSS values.  Those in between are
2095  * rounded down to the next lower one.
2096  * [An Analysis of TCP Maximum Segment Sizes, S. Alcock and R. Nelson, 2011]
2097  *                            .2%  .3%   5%    7%    7%    20%   15%   45%
2098  */
2099 static int tcp_sc_msstab[] = { 216, 536, 1200, 1360, 1400, 1440, 1452, 1460 };
2100
2101 /*
2102  * Distribution and probability of certain WSCALE values.  We have to map the
2103  * (send) window scale (shift) option with a range of 0-14 from 4 bits into 3
2104  * bits based on prevalence of certain values.  Where we don't have an exact
2105  * match for are rounded down to the next lower one letting us under-estimate
2106  * the true available window.  At the moment this would happen only for the
2107  * very uncommon values 3, 5 and those above 8 (more than 16MB socket buffer
2108  * and window size).  The absence of the WSCALE option (no scaling in either
2109  * direction) is encoded with index zero.
2110  * [WSCALE values histograms, Allman, 2012]
2111  *                            X 10 10 35  5  6 14 10%   by host
2112  *                            X 11  4  5  5 18 49  3%   by connections
2113  */
2114 static int tcp_sc_wstab[] = { 0, 0, 1, 2, 4, 6, 7, 8 };
2115
2116 /*
2117  * Compute the MAC for the SYN cookie.  SIPHASH-2-4 is chosen for its speed
2118  * and good cryptographic properties.
2119  */
2120 static uint32_t
2121 syncookie_mac(struct in_conninfo *inc, tcp_seq irs, uint8_t flags,
2122     uint8_t *secbits, uintptr_t secmod)
2123 {
2124         SIPHASH_CTX ctx;
2125         uint32_t siphash[2];
2126
2127         SipHash24_Init(&ctx);
2128         SipHash_SetKey(&ctx, secbits);
2129         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2130 #ifdef INET
2131         case 0:
2132                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_faddr, sizeof(inc->inc_faddr));
2133                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_laddr, sizeof(inc->inc_laddr));
2134                 break;
2135 #endif
2136 #ifdef INET6
2137         case INC_ISIPV6:
2138                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_faddr, sizeof(inc->inc6_faddr));
2139                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_laddr, sizeof(inc->inc6_laddr));
2140                 break;
2141 #endif
2142         }
2143         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_fport, sizeof(inc->inc_fport));
2144         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_lport, sizeof(inc->inc_lport));
2145         SipHash_Update(&ctx, &irs, sizeof(irs));
2146         SipHash_Update(&ctx, &flags, sizeof(flags));
2147         SipHash_Update(&ctx, &secmod, sizeof(secmod));
2148         SipHash_Final((u_int8_t *)&siphash, &ctx);
2149
2150         return (siphash[0] ^ siphash[1]);
2151 }
2152
2153 static tcp_seq
2154 syncookie_generate(struct syncache_head *sch, struct syncache *sc)
2155 {
2156         u_int i, secbit, wscale;
2157         uint32_t iss, hash;
2158         uint8_t *secbits;
2159         union syncookie cookie;
2160
2161         cookie.cookie = 0;
2162
2163         /* Map our computed MSS into the 3-bit index. */
2164         for (i = nitems(tcp_sc_msstab) - 1;
2165              tcp_sc_msstab[i] > sc->sc_peer_mss && i > 0;
2166              i--)
2167                 ;
2168         cookie.flags.mss_idx = i;
2169
2170         /*
2171          * Map the send window scale into the 3-bit index but only if
2172          * the wscale option was received.
2173          */
2174         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
2175                 wscale = sc->sc_requested_s_scale;
2176                 for (i = nitems(tcp_sc_wstab) - 1;
2177                     tcp_sc_wstab[i] > wscale && i > 0;
2178                      i--)
2179                         ;
2180                 cookie.flags.wscale_idx = i;
2181         }
2182
2183         /* Can we do SACK? */
2184         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
2185                 cookie.flags.sack_ok = 1;
2186
2187         /* Which of the two secrets to use. */
2188         secbit = V_tcp_syncache.secret.oddeven & 0x1;
2189         cookie.flags.odd_even = secbit;
2190
2191         secbits = V_tcp_syncache.secret.key[secbit];
2192         hash = syncookie_mac(&sc->sc_inc, sc->sc_irs, cookie.cookie, secbits,
2193             (uintptr_t)sch);
2194
2195         /*
2196          * Put the flags into the hash and XOR them to get better ISS number
2197          * variance.  This doesn't enhance the cryptographic strength and is
2198          * done to prevent the 8 cookie bits from showing up directly on the
2199          * wire.
2200          */
2201         iss = hash & ~0xff;
2202         iss |= cookie.cookie ^ (hash >> 24);
2203
2204         TCPSTAT_INC(tcps_sc_sendcookie);
2205         return (iss);
2206 }
2207
2208 static struct syncache *
2209 syncookie_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
2210     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2211     struct socket *lso)
2212 {
2213         uint32_t hash;
2214         uint8_t *secbits;
2215         tcp_seq ack, seq;
2216         int wnd, wscale = 0;
2217         union syncookie cookie;
2218
2219         /*
2220          * Pull information out of SYN-ACK/ACK and revert sequence number
2221          * advances.
2222          */
2223         ack = th->th_ack - 1;
2224         seq = th->th_seq - 1;
2225
2226         /*
2227          * Unpack the flags containing enough information to restore the
2228          * connection.
2229          */
2230         cookie.cookie = (ack & 0xff) ^ (ack >> 24);
2231
2232         /* Which of the two secrets to use. */
2233         secbits = V_tcp_syncache.secret.key[cookie.flags.odd_even];
2234
2235         hash = syncookie_mac(inc, seq, cookie.cookie, secbits, (uintptr_t)sch);
2236
2237         /* The recomputed hash matches the ACK if this was a genuine cookie. */
2238         if ((ack & ~0xff) != (hash & ~0xff))
2239                 return (NULL);
2240
2241         /* Fill in the syncache values. */
2242         sc->sc_flags = 0;
2243         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
2244         sc->sc_ipopts = NULL;
2245
2246         sc->sc_irs = seq;
2247         sc->sc_iss = ack;
2248
2249         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2250 #ifdef INET
2251         case 0:
2252                 sc->sc_ip_ttl = sotoinpcb(lso)->inp_ip_ttl;
2253                 sc->sc_ip_tos = sotoinpcb(lso)->inp_ip_tos;
2254                 break;
2255 #endif
2256 #ifdef INET6
2257         case INC_ISIPV6:
2258                 if (sotoinpcb(lso)->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL)
2259                         sc->sc_flowlabel =
2260                             htonl(sc->sc_iss) & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
2261                 break;
2262 #endif
2263         }
2264
2265         sc->sc_peer_mss = tcp_sc_msstab[cookie.flags.mss_idx];
2266
2267         /* We can simply recompute receive window scale we sent earlier. */
2268         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT && (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
2269                 wscale++;
2270
2271         /* Only use wscale if it was enabled in the orignal SYN. */
2272         if (cookie.flags.wscale_idx > 0) {
2273                 sc->sc_requested_r_scale = wscale;
2274                 sc->sc_requested_s_scale = tcp_sc_wstab[cookie.flags.wscale_idx];
2275                 sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
2276         }
2277
2278         wnd = lso->sol_sbrcv_hiwat;
2279         wnd = imax(wnd, 0);
2280         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
2281         sc->sc_wnd = wnd;
2282
2283         if (cookie.flags.sack_ok)
2284                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
2285
2286         if (to->to_flags & TOF_TS) {
2287                 sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
2288                 sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
2289                 sc->sc_tsoff = tcp_new_ts_offset(inc);
2290         }
2291
2292         if (to->to_flags & TOF_SIGNATURE)
2293                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
2294
2295         sc->sc_rxmits = 0;
2296
2297         TCPSTAT_INC(tcps_sc_recvcookie);
2298         return (sc);
2299 }
2300
2301 #ifdef INVARIANTS
2302 static int
2303 syncookie_cmp(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
2304     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2305     struct socket *lso)
2306 {
2307         struct syncache scs, *scx;
2308         char *s;
2309
2310         bzero(&scs, sizeof(scs));
2311         scx = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, lso);
2312
2313         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)) == NULL)
2314                 return (0);
2315
2316         if (scx != NULL) {
2317                 if (sc->sc_peer_mss != scx->sc_peer_mss)
2318                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: mss different %i vs %i\n",
2319                             s, __func__, sc->sc_peer_mss, scx->sc_peer_mss);
2320
2321                 if (sc->sc_requested_r_scale != scx->sc_requested_r_scale)
2322                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: rwscale different %i vs %i\n",
2323                             s, __func__, sc->sc_requested_r_scale,
2324                             scx->sc_requested_r_scale);
2325
2326                 if (sc->sc_requested_s_scale != scx->sc_requested_s_scale)
2327                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: swscale different %i vs %i\n",
2328                             s, __func__, sc->sc_requested_s_scale,
2329                             scx->sc_requested_s_scale);
2330
2331                 if ((sc->sc_flags & SCF_SACK) != (scx->sc_flags & SCF_SACK))
2332                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SACK different\n", s, __func__);
2333         }
2334
2335         if (s != NULL)
2336                 free(s, M_TCPLOG);
2337         return (0);
2338 }
2339 #endif /* INVARIANTS */
2340
2341 static void
2342 syncookie_reseed(void *arg)
2343 {
2344         struct tcp_syncache *sc = arg;
2345         uint8_t *secbits;
2346         int secbit;
2347
2348         /*
2349          * Reseeding the secret doesn't have to be protected by a lock.
2350          * It only must be ensured that the new random values are visible
2351          * to all CPUs in a SMP environment.  The atomic with release
2352          * semantics ensures that.
2353          */
2354         secbit = (sc->secret.oddeven & 0x1) ? 0 : 1;
2355         secbits = sc->secret.key[secbit];
2356         arc4rand(secbits, SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
2357         atomic_add_rel_int(&sc->secret.oddeven, 1);
2358
2359         /* Reschedule ourself. */
2360         callout_schedule(&sc->secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz);
2361 }
2362
2363 /*
2364  * We have overflowed a bucket. Let's pause dealing with the syncache.
2365  * This function will increment the bucketoverflow statistics appropriately
2366  * (once per pause when pausing is enabled; otherwise, once per overflow).
2367  */
2368 static void
2369 syncache_pause(struct in_conninfo *inc)
2370 {
2371         time_t delta;
2372         const char *s;
2373
2374         /* XXX:
2375          * 2. Add sysctl read here so we don't get the benefit of this
2376          * change without the new sysctl.
2377          */
2378
2379         /*
2380          * Try an unlocked read. If we already know that another thread
2381          * has activated the feature, there is no need to proceed.
2382          */
2383         if (V_tcp_syncache.paused)
2384                 return;
2385
2386         /* Are cookied enabled? If not, we can't pause. */
2387         if (!V_tcp_syncookies) {
2388                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
2389                 return;
2390         }
2391
2392         /*
2393          * We may be the first thread to find an overflow. Get the lock
2394          * and evaluate if we need to take action.
2395          */
2396         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2397         if (V_tcp_syncache.paused) {
2398                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2399                 return;
2400         }
2401
2402         /* Activate protection. */
2403         V_tcp_syncache.paused = true;
2404         TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
2405
2406         /*
2407          * Determine the last backoff time. If we are seeing a re-newed
2408          * attack within that same time after last reactivating the syncache,
2409          * consider it an extension of the same attack.
2410          */
2411         delta = TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME << V_tcp_syncache.pause_backoff;
2412         if (V_tcp_syncache.pause_until + delta - time_uptime > 0) {
2413                 if (V_tcp_syncache.pause_backoff < TCP_SYNCACHE_MAX_BACKOFF) {
2414                         delta <<= 1;
2415                         V_tcp_syncache.pause_backoff++;
2416                 }
2417         } else {
2418                 delta = TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME;
2419                 V_tcp_syncache.pause_backoff = 0;
2420         }
2421
2422         /* Log a warning, including IP addresses, if able. */
2423         if (inc != NULL)
2424                 s = tcp_log_addrs(inc, NULL, NULL, NULL);
2425         else
2426                 s = (const char *)NULL;
2427         log(LOG_WARNING, "TCP syncache overflow detected; using syncookies for "
2428             "the next %lld seconds%s%s%s\n", (long long)delta,
2429             (s != NULL) ? " (last SYN: " : "", (s != NULL) ? s : "",
2430             (s != NULL) ? ")" : "");
2431         free(__DECONST(void *, s), M_TCPLOG);
2432
2433         /* Use the calculated delta to set a new pause time. */
2434         V_tcp_syncache.pause_until = time_uptime + delta;
2435         callout_reset(&V_tcp_syncache.pause_co, delta * hz, syncache_unpause,
2436             &V_tcp_syncache);
2437         mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2438 }
2439
2440 /* Evaluate whether we need to unpause. */
2441 static void
2442 syncache_unpause(void *arg)
2443 {
2444         struct tcp_syncache *sc;
2445         time_t delta;
2446
2447         sc = arg;
2448         mtx_assert(&sc->pause_mtx, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2449         callout_deactivate(&sc->pause_co);
2450
2451         /*
2452          * Check to make sure we are not running early. If the pause
2453          * time has expired, then deactivate the protection.
2454          */
2455         if ((delta = sc->pause_until - time_uptime) > 0)
2456                 callout_schedule(&sc->pause_co, delta * hz);
2457         else
2458                 sc->paused = false;
2459 }
2460
2461 /*
2462  * Exports the syncache entries to userland so that netstat can display
2463  * them alongside the other sockets.  This function is intended to be
2464  * called only from tcp_pcblist.
2465  *
2466  * Due to concurrency on an active system, the number of pcbs exported
2467  * may have no relation to max_pcbs.  max_pcbs merely indicates the
2468  * amount of space the caller allocated for this function to use.
2469  */
2470 int
2471 syncache_pcblist(struct sysctl_req *req)
2472 {
2473         struct xtcpcb xt;
2474         struct syncache *sc;
2475         struct syncache_head *sch;
2476         int error, i;
2477
2478         bzero(&xt, sizeof(xt));
2479         xt.xt_len = sizeof(xt);
2480         xt.t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
2481         xt.xt_inp.xi_socket.xso_protocol = IPPROTO_TCP;
2482         xt.xt_inp.xi_socket.xso_len = sizeof (struct xsocket);
2483         xt.xt_inp.xi_socket.so_type = SOCK_STREAM;
2484         xt.xt_inp.xi_socket.so_state = SS_ISCONNECTING;
2485
2486         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
2487                 sch = &V_tcp_syncache.hashbase[i];
2488                 SCH_LOCK(sch);
2489                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
2490                         if (cr_cansee(req->td->td_ucred, sc->sc_cred) != 0)
2491                                 continue;
2492                         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
2493                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV6;
2494                         else
2495                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV4;
2496                         bcopy(&sc->sc_inc, &xt.xt_inp.inp_inc,
2497                             sizeof (struct in_conninfo));
2498                         error = SYSCTL_OUT(req, &xt, sizeof xt);
2499                         if (error) {
2500                                 SCH_UNLOCK(sch);
2501                                 return (0);
2502                         }
2503                 }
2504                 SCH_UNLOCK(sch);
2505         }
2506
2507         return (0);
2508 }