]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/netinet/tcp_syncache.c
Renumber copyright clause 4
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / netinet / tcp_syncache.c
1 /*-
2  * Copyright (c) 2001 McAfee, Inc.
3  * Copyright (c) 2006,2013 Andre Oppermann, Internet Business Solutions AG
4  * All rights reserved.
5  *
6  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jonathan Lemon
7  * and McAfee Research, the Security Research Division of McAfee, Inc. under
8  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
9  * DARPA CHATS research program. [2001 McAfee, Inc.]
10  *
11  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12  * modification, are permitted provided that the following conditions
13  * are met:
14  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
15  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
16  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
18  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
19  *
20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
30  * SUCH DAMAGE.
31  */
32
33 #include <sys/cdefs.h>
34 __FBSDID("$FreeBSD$");
35
36 #include "opt_inet.h"
37 #include "opt_inet6.h"
38 #include "opt_ipsec.h"
39 #include "opt_pcbgroup.h"
40
41 #include <sys/param.h>
42 #include <sys/systm.h>
43 #include <sys/hash.h>
44 #include <sys/refcount.h>
45 #include <sys/kernel.h>
46 #include <sys/sysctl.h>
47 #include <sys/limits.h>
48 #include <sys/lock.h>
49 #include <sys/mutex.h>
50 #include <sys/malloc.h>
51 #include <sys/mbuf.h>
52 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
53 #include <sys/random.h>
54 #include <sys/socket.h>
55 #include <sys/socketvar.h>
56 #include <sys/syslog.h>
57 #include <sys/ucred.h>
58
59 #include <sys/md5.h>
60 #include <crypto/siphash/siphash.h>
61
62 #include <vm/uma.h>
63
64 #include <net/if.h>
65 #include <net/if_var.h>
66 #include <net/route.h>
67 #include <net/vnet.h>
68
69 #include <netinet/in.h>
70 #include <netinet/in_systm.h>
71 #include <netinet/ip.h>
72 #include <netinet/in_var.h>
73 #include <netinet/in_pcb.h>
74 #include <netinet/ip_var.h>
75 #include <netinet/ip_options.h>
76 #ifdef INET6
77 #include <netinet/ip6.h>
78 #include <netinet/icmp6.h>
79 #include <netinet6/nd6.h>
80 #include <netinet6/ip6_var.h>
81 #include <netinet6/in6_pcb.h>
82 #endif
83 #include <netinet/tcp.h>
84 #ifdef TCP_RFC7413
85 #include <netinet/tcp_fastopen.h>
86 #endif
87 #include <netinet/tcp_fsm.h>
88 #include <netinet/tcp_seq.h>
89 #include <netinet/tcp_timer.h>
90 #include <netinet/tcp_var.h>
91 #include <netinet/tcp_syncache.h>
92 #ifdef INET6
93 #include <netinet6/tcp6_var.h>
94 #endif
95 #ifdef TCP_OFFLOAD
96 #include <netinet/toecore.h>
97 #endif
98
99 #include <netipsec/ipsec_support.h>
100
101 #include <machine/in_cksum.h>
102
103 #include <security/mac/mac_framework.h>
104
105 static VNET_DEFINE(int, tcp_syncookies) = 1;
106 #define V_tcp_syncookies                VNET(tcp_syncookies)
107 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
108     &VNET_NAME(tcp_syncookies), 0,
109     "Use TCP SYN cookies if the syncache overflows");
110
111 static VNET_DEFINE(int, tcp_syncookiesonly) = 0;
112 #define V_tcp_syncookiesonly            VNET(tcp_syncookiesonly)
113 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies_only, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
114     &VNET_NAME(tcp_syncookiesonly), 0,
115     "Use only TCP SYN cookies");
116
117 static VNET_DEFINE(int, functions_inherit_listen_socket_stack) = 1;
118 #define V_functions_inherit_listen_socket_stack \
119     VNET(functions_inherit_listen_socket_stack)
120 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, functions_inherit_listen_socket_stack,
121     CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
122     &VNET_NAME(functions_inherit_listen_socket_stack), 0,
123     "Inherit listen socket's stack");
124
125 #ifdef TCP_OFFLOAD
126 #define ADDED_BY_TOE(sc) ((sc)->sc_tod != NULL)
127 #endif
128
129 static void      syncache_drop(struct syncache *, struct syncache_head *);
130 static void      syncache_free(struct syncache *);
131 static void      syncache_insert(struct syncache *, struct syncache_head *);
132 static int       syncache_respond(struct syncache *, struct syncache_head *, int,
133                     const struct mbuf *);
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      syncookie_reseed(void *);
148 #ifdef INVARIANTS
149 static int       syncookie_cmp(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
150                     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
151                     struct socket *lso);
152 #endif
153
154 /*
155  * Transmit the SYN,ACK fewer times than TCP_MAXRXTSHIFT specifies.
156  * 3 retransmits corresponds to a timeout of 3 * (1 + 2 + 4 + 8) == 45 seconds,
157  * the odds are that the user has given up attempting to connect by then.
158  */
159 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              3
160
161 /* Arbitrary values */
162 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
163 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
164
165 static VNET_DEFINE(struct tcp_syncache, tcp_syncache);
166 #define V_tcp_syncache                  VNET(tcp_syncache)
167
168 static SYSCTL_NODE(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncache, CTLFLAG_RW, 0,
169     "TCP SYN cache");
170
171 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
172     &VNET_NAME(tcp_syncache.bucket_limit), 0,
173     "Per-bucket hash limit for syncache");
174
175 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
176     &VNET_NAME(tcp_syncache.cache_limit), 0,
177     "Overall entry limit for syncache");
178
179 SYSCTL_UMA_CUR(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_VNET,
180     &VNET_NAME(tcp_syncache.zone), "Current number of entries in syncache");
181
182 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
183     &VNET_NAME(tcp_syncache.hashsize), 0,
184     "Size of TCP syncache hashtable");
185
186 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
187     &VNET_NAME(tcp_syncache.rexmt_limit), 0,
188     "Limit on SYN/ACK retransmissions");
189
190 VNET_DEFINE(int, tcp_sc_rst_sock_fail) = 1;
191 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rst_on_sock_fail,
192     CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW, &VNET_NAME(tcp_sc_rst_sock_fail), 0,
193     "Send reset on socket allocation failure");
194
195 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
196
197 #define SCH_LOCK(sch)           mtx_lock(&(sch)->sch_mtx)
198 #define SCH_UNLOCK(sch)         mtx_unlock(&(sch)->sch_mtx)
199 #define SCH_LOCK_ASSERT(sch)    mtx_assert(&(sch)->sch_mtx, MA_OWNED)
200
201 /*
202  * Requires the syncache entry to be already removed from the bucket list.
203  */
204 static void
205 syncache_free(struct syncache *sc)
206 {
207
208         if (sc->sc_ipopts)
209                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
210         if (sc->sc_cred)
211                 crfree(sc->sc_cred);
212 #ifdef MAC
213         mac_syncache_destroy(&sc->sc_label);
214 #endif
215
216         uma_zfree(V_tcp_syncache.zone, sc);
217 }
218
219 void
220 syncache_init(void)
221 {
222         int i;
223
224         V_tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
225         V_tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
226         V_tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
227         V_tcp_syncache.hash_secret = arc4random();
228
229         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
230             &V_tcp_syncache.hashsize);
231         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
232             &V_tcp_syncache.bucket_limit);
233         if (!powerof2(V_tcp_syncache.hashsize) ||
234             V_tcp_syncache.hashsize == 0) {
235                 printf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
236                 V_tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
237         }
238         V_tcp_syncache.hashmask = V_tcp_syncache.hashsize - 1;
239
240         /* Set limits. */
241         V_tcp_syncache.cache_limit =
242             V_tcp_syncache.hashsize * V_tcp_syncache.bucket_limit;
243         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
244             &V_tcp_syncache.cache_limit);
245
246         /* Allocate the hash table. */
247         V_tcp_syncache.hashbase = malloc(V_tcp_syncache.hashsize *
248             sizeof(struct syncache_head), M_SYNCACHE, M_WAITOK | M_ZERO);
249
250 #ifdef VIMAGE
251         V_tcp_syncache.vnet = curvnet;
252 #endif
253
254         /* Initialize the hash buckets. */
255         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
256                 TAILQ_INIT(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_bucket);
257                 mtx_init(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_mtx, "tcp_sc_head",
258                          NULL, MTX_DEF);
259                 callout_init_mtx(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_timer,
260                          &V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_mtx, 0);
261                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_length = 0;
262                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_sc = &V_tcp_syncache;
263         }
264
265         /* Create the syncache entry zone. */
266         V_tcp_syncache.zone = uma_zcreate("syncache", sizeof(struct syncache),
267             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
268         V_tcp_syncache.cache_limit = uma_zone_set_max(V_tcp_syncache.zone,
269             V_tcp_syncache.cache_limit);
270
271         /* Start the SYN cookie reseeder callout. */
272         callout_init(&V_tcp_syncache.secret.reseed, 1);
273         arc4rand(V_tcp_syncache.secret.key[0], SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
274         arc4rand(V_tcp_syncache.secret.key[1], SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
275         callout_reset(&V_tcp_syncache.secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz,
276             syncookie_reseed, &V_tcp_syncache);
277 }
278
279 #ifdef VIMAGE
280 void
281 syncache_destroy(void)
282 {
283         struct syncache_head *sch;
284         struct syncache *sc, *nsc;
285         int i;
286
287         /*
288          * Stop the re-seed timer before freeing resources.  No need to
289          * possibly schedule it another time.
290          */
291         callout_drain(&V_tcp_syncache.secret.reseed);
292
293         /* Cleanup hash buckets: stop timers, free entries, destroy locks. */
294         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
295
296                 sch = &V_tcp_syncache.hashbase[i];
297                 callout_drain(&sch->sch_timer);
298
299                 SCH_LOCK(sch);
300                 TAILQ_FOREACH_SAFE(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash, nsc)
301                         syncache_drop(sc, sch);
302                 SCH_UNLOCK(sch);
303                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&sch->sch_bucket),
304                     ("%s: sch->sch_bucket not empty", __func__));
305                 KASSERT(sch->sch_length == 0, ("%s: sch->sch_length %d not 0",
306                     __func__, sch->sch_length));
307                 mtx_destroy(&sch->sch_mtx);
308         }
309
310         KASSERT(uma_zone_get_cur(V_tcp_syncache.zone) == 0,
311             ("%s: cache_count not 0", __func__));
312
313         /* Free the allocated global resources. */
314         uma_zdestroy(V_tcp_syncache.zone);
315         free(V_tcp_syncache.hashbase, M_SYNCACHE);
316 }
317 #endif
318
319 /*
320  * Inserts a syncache entry into the specified bucket row.
321  * Locks and unlocks the syncache_head autonomously.
322  */
323 static void
324 syncache_insert(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
325 {
326         struct syncache *sc2;
327
328         SCH_LOCK(sch);
329
330         /*
331          * Make sure that we don't overflow the per-bucket limit.
332          * If the bucket is full, toss the oldest element.
333          */
334         if (sch->sch_length >= V_tcp_syncache.bucket_limit) {
335                 KASSERT(!TAILQ_EMPTY(&sch->sch_bucket),
336                         ("sch->sch_length incorrect"));
337                 sc2 = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head);
338                 syncache_drop(sc2, sch);
339                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
340         }
341
342         /* Put it into the bucket. */
343         TAILQ_INSERT_HEAD(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
344         sch->sch_length++;
345
346 #ifdef TCP_OFFLOAD
347         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
348                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
349
350                 tod->tod_syncache_added(tod, sc->sc_todctx);
351         }
352 #endif
353
354         /* Reinitialize the bucket row's timer. */
355         if (sch->sch_length == 1)
356                 sch->sch_nextc = ticks + INT_MAX;
357         syncache_timeout(sc, sch, 1);
358
359         SCH_UNLOCK(sch);
360
361         TCPSTATES_INC(TCPS_SYN_RECEIVED);
362         TCPSTAT_INC(tcps_sc_added);
363 }
364
365 /*
366  * Remove and free entry from syncache bucket row.
367  * Expects locked syncache head.
368  */
369 static void
370 syncache_drop(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
371 {
372
373         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
374
375         TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
376         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
377         sch->sch_length--;
378
379 #ifdef TCP_OFFLOAD
380         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
381                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
382
383                 tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
384         }
385 #endif
386
387         syncache_free(sc);
388 }
389
390 /*
391  * Engage/reengage time on bucket row.
392  */
393 static void
394 syncache_timeout(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch, int docallout)
395 {
396         sc->sc_rxttime = ticks +
397                 TCPTV_RTOBASE * (tcp_syn_backoff[sc->sc_rxmits]);
398         sc->sc_rxmits++;
399         if (TSTMP_LT(sc->sc_rxttime, sch->sch_nextc)) {
400                 sch->sch_nextc = sc->sc_rxttime;
401                 if (docallout)
402                         callout_reset(&sch->sch_timer, sch->sch_nextc - ticks,
403                             syncache_timer, (void *)sch);
404         }
405 }
406
407 /*
408  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
409  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
410  * One separate timer for each bucket row.
411  */
412 static void
413 syncache_timer(void *xsch)
414 {
415         struct syncache_head *sch = (struct syncache_head *)xsch;
416         struct syncache *sc, *nsc;
417         int tick = ticks;
418         char *s;
419
420         CURVNET_SET(sch->sch_sc->vnet);
421
422         /* NB: syncache_head has already been locked by the callout. */
423         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
424
425         /*
426          * In the following cycle we may remove some entries and/or
427          * advance some timeouts, so re-initialize the bucket timer.
428          */
429         sch->sch_nextc = tick + INT_MAX;
430
431         TAILQ_FOREACH_SAFE(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash, nsc) {
432                 /*
433                  * We do not check if the listen socket still exists
434                  * and accept the case where the listen socket may be
435                  * gone by the time we resend the SYN/ACK.  We do
436                  * not expect this to happens often. If it does,
437                  * then the RST will be sent by the time the remote
438                  * host does the SYN/ACK->ACK.
439                  */
440                 if (TSTMP_GT(sc->sc_rxttime, tick)) {
441                         if (TSTMP_LT(sc->sc_rxttime, sch->sch_nextc))
442                                 sch->sch_nextc = sc->sc_rxttime;
443                         continue;
444                 }
445                 if (sc->sc_rxmits > V_tcp_syncache.rexmt_limit) {
446                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
447                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Retransmits exhausted, "
448                                     "giving up and removing syncache entry\n",
449                                     s, __func__);
450                                 free(s, M_TCPLOG);
451                         }
452                         syncache_drop(sc, sch);
453                         TCPSTAT_INC(tcps_sc_stale);
454                         continue;
455                 }
456                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
457                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Response timeout, "
458                             "retransmitting (%u) SYN|ACK\n",
459                             s, __func__, sc->sc_rxmits);
460                         free(s, M_TCPLOG);
461                 }
462
463                 syncache_respond(sc, sch, 1, NULL);
464                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_retransmitted);
465                 syncache_timeout(sc, sch, 0);
466         }
467         if (!TAILQ_EMPTY(&(sch)->sch_bucket))
468                 callout_reset(&(sch)->sch_timer, (sch)->sch_nextc - tick,
469                         syncache_timer, (void *)(sch));
470         CURVNET_RESTORE();
471 }
472
473 /*
474  * Find an entry in the syncache.
475  * Returns always with locked syncache_head plus a matching entry or NULL.
476  */
477 static struct syncache *
478 syncache_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head **schp)
479 {
480         struct syncache *sc;
481         struct syncache_head *sch;
482         uint32_t hash;
483
484         /*
485          * The hash is built on foreign port + local port + foreign address.
486          * We rely on the fact that struct in_conninfo starts with 16 bits
487          * of foreign port, then 16 bits of local port then followed by 128
488          * bits of foreign address.  In case of IPv4 address, the first 3
489          * 32-bit words of the address always are zeroes.
490          */
491         hash = jenkins_hash32((uint32_t *)&inc->inc_ie, 5,
492             V_tcp_syncache.hash_secret) & V_tcp_syncache.hashmask;
493
494         sch = &V_tcp_syncache.hashbase[hash];
495         *schp = sch;
496         SCH_LOCK(sch);
497
498         /* Circle through bucket row to find matching entry. */
499         TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash)
500                 if (bcmp(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie,
501                     sizeof(struct in_endpoints)) == 0)
502                         break;
503
504         return (sc);    /* Always returns with locked sch. */
505 }
506
507 /*
508  * This function is called when we get a RST for a
509  * non-existent connection, so that we can see if the
510  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
511  */
512 void
513 syncache_chkrst(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th)
514 {
515         struct syncache *sc;
516         struct syncache_head *sch;
517         char *s = NULL;
518
519         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
520         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
521
522         /*
523          * Any RST to our SYN|ACK must not carry ACK, SYN or FIN flags.
524          * See RFC 793 page 65, section SEGMENT ARRIVES.
525          */
526         if (th->th_flags & (TH_ACK|TH_SYN|TH_FIN)) {
527                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
528                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious RST with ACK, SYN or "
529                             "FIN flag set, segment ignored\n", s, __func__);
530                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
531                 goto done;
532         }
533
534         /*
535          * No corresponding connection was found in syncache.
536          * If syncookies are enabled and possibly exclusively
537          * used, or we are under memory pressure, a valid RST
538          * may not find a syncache entry.  In that case we're
539          * done and no SYN|ACK retransmissions will happen.
540          * Otherwise the RST was misdirected or spoofed.
541          */
542         if (sc == NULL) {
543                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
544                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious RST without matching "
545                             "syncache entry (possibly syncookie only), "
546                             "segment ignored\n", s, __func__);
547                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
548                 goto done;
549         }
550
551         /*
552          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
553          * if this is a valid reset segment.
554          * RFC 793 page 37:
555          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
556          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
557          *   valid if its sequence number is in the window.
558          *
559          *   The sequence number in the reset segment is normally an
560          *   echo of our outgoing acknowlegement numbers, but some hosts
561          *   send a reset with the sequence number at the rightmost edge
562          *   of our receive window, and we have to handle this case.
563          */
564         if (SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) &&
565             SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
566                 syncache_drop(sc, sch);
567                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
568                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Our SYN|ACK was rejected, "
569                             "connection attempt aborted by remote endpoint\n",
570                             s, __func__);
571                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_reset);
572         } else {
573                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
574                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: RST with invalid SEQ %u != "
575                             "IRS %u (+WND %u), segment ignored\n",
576                             s, __func__, th->th_seq, sc->sc_irs, sc->sc_wnd);
577                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
578         }
579
580 done:
581         if (s != NULL)
582                 free(s, M_TCPLOG);
583         SCH_UNLOCK(sch);
584 }
585
586 void
587 syncache_badack(struct in_conninfo *inc)
588 {
589         struct syncache *sc;
590         struct syncache_head *sch;
591
592         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
593         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
594         if (sc != NULL) {
595                 syncache_drop(sc, sch);
596                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_badack);
597         }
598         SCH_UNLOCK(sch);
599 }
600
601 void
602 syncache_unreach(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th)
603 {
604         struct syncache *sc;
605         struct syncache_head *sch;
606
607         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
608         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
609         if (sc == NULL)
610                 goto done;
611
612         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
613         if (ntohl(th->th_seq) != sc->sc_iss)
614                 goto done;
615
616         /*
617          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
618          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
619          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
620          * spurious network outage.
621          *
622          * See tcp_notify().
623          */
624         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxmits < 3 + 1) {
625                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
626                 goto done;
627         }
628         syncache_drop(sc, sch);
629         TCPSTAT_INC(tcps_sc_unreach);
630 done:
631         SCH_UNLOCK(sch);
632 }
633
634 /*
635  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
636  *
637  * On success return the newly created socket with its underlying inp locked.
638  */
639 static struct socket *
640 syncache_socket(struct syncache *sc, struct socket *lso, struct mbuf *m)
641 {
642         struct tcp_function_block *blk;
643         struct inpcb *inp = NULL;
644         struct socket *so;
645         struct tcpcb *tp;
646         int error;
647         char *s;
648
649         INP_INFO_RLOCK_ASSERT(&V_tcbinfo);
650
651         /*
652          * Ok, create the full blown connection, and set things up
653          * as they would have been set up if we had created the
654          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
655          * the connection, abort it.
656          */
657         so = sonewconn(lso, 0);
658         if (so == NULL) {
659                 /*
660                  * Drop the connection; we will either send a RST or
661                  * have the peer retransmit its SYN again after its
662                  * RTO and try again.
663                  */
664                 TCPSTAT_INC(tcps_listendrop);
665                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
666                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Socket create failed "
667                             "due to limits or memory shortage\n",
668                             s, __func__);
669                         free(s, M_TCPLOG);
670                 }
671                 goto abort2;
672         }
673 #ifdef MAC
674         mac_socketpeer_set_from_mbuf(m, so);
675 #endif
676
677         inp = sotoinpcb(so);
678         inp->inp_inc.inc_fibnum = so->so_fibnum;
679         INP_WLOCK(inp);
680         /*
681          * Exclusive pcbinfo lock is not required in syncache socket case even
682          * if two inpcb locks can be acquired simultaneously:
683          *  - the inpcb in LISTEN state,
684          *  - the newly created inp.
685          *
686          * In this case, an inp cannot be at same time in LISTEN state and
687          * just created by an accept() call.
688          */
689         INP_HASH_WLOCK(&V_tcbinfo);
690
691         /* Insert new socket into PCB hash list. */
692         inp->inp_inc.inc_flags = sc->sc_inc.inc_flags;
693 #ifdef INET6
694         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
695                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
696         } else {
697                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
698                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
699 #endif
700                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
701 #ifdef INET6
702         }
703 #endif
704
705         /*
706          * If there's an mbuf and it has a flowid, then let's initialise the
707          * inp with that particular flowid.
708          */
709         if (m != NULL && M_HASHTYPE_GET(m) != M_HASHTYPE_NONE) {
710                 inp->inp_flowid = m->m_pkthdr.flowid;
711                 inp->inp_flowtype = M_HASHTYPE_GET(m);
712         }
713
714         /*
715          * Install in the reservation hash table for now, but don't yet
716          * install a connection group since the full 4-tuple isn't yet
717          * configured.
718          */
719         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
720         if ((error = in_pcbinshash_nopcbgroup(inp)) != 0) {
721                 /*
722                  * Undo the assignments above if we failed to
723                  * put the PCB on the hash lists.
724                  */
725 #ifdef INET6
726                 if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
727                         inp->in6p_laddr = in6addr_any;
728                 else
729 #endif
730                         inp->inp_laddr.s_addr = INADDR_ANY;
731                 inp->inp_lport = 0;
732                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
733                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in_pcbinshash failed "
734                             "with error %i\n",
735                             s, __func__, error);
736                         free(s, M_TCPLOG);
737                 }
738                 INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
739                 goto abort;
740         }
741 #ifdef INET6
742         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
743                 struct inpcb *oinp = sotoinpcb(lso);
744                 struct in6_addr laddr6;
745                 struct sockaddr_in6 sin6;
746                 /*
747                  * Inherit socket options from the listening socket.
748                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
749                  * copied, since it stores previously received options and is
750                  * used to detect if each new option is different than the
751                  * previous one and hence should be passed to a user.
752                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
753                  * receive options just after calling the accept system call.
754                  */
755                 inp->inp_flags |= oinp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
756                 if (oinp->in6p_outputopts)
757                         inp->in6p_outputopts =
758                             ip6_copypktopts(oinp->in6p_outputopts, M_NOWAIT);
759
760                 sin6.sin6_family = AF_INET6;
761                 sin6.sin6_len = sizeof(sin6);
762                 sin6.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
763                 sin6.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
764                 sin6.sin6_flowinfo = sin6.sin6_scope_id = 0;
765                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
766                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
767                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
768                 if ((error = in6_pcbconnect_mbuf(inp, (struct sockaddr *)&sin6,
769                     thread0.td_ucred, m)) != 0) {
770                         inp->in6p_laddr = laddr6;
771                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
772                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in6_pcbconnect failed "
773                                     "with error %i\n",
774                                     s, __func__, error);
775                                 free(s, M_TCPLOG);
776                         }
777                         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
778                         goto abort;
779                 }
780                 /* Override flowlabel from in6_pcbconnect. */
781                 inp->inp_flow &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
782                 inp->inp_flow |= sc->sc_flowlabel;
783         }
784 #endif /* INET6 */
785 #if defined(INET) && defined(INET6)
786         else
787 #endif
788 #ifdef INET
789         {
790                 struct in_addr laddr;
791                 struct sockaddr_in sin;
792
793                 inp->inp_options = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
794                 
795                 if (inp->inp_options == NULL) {
796                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
797                         sc->sc_ipopts = NULL;
798                 }
799
800                 sin.sin_family = AF_INET;
801                 sin.sin_len = sizeof(sin);
802                 sin.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
803                 sin.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
804                 bzero((caddr_t)sin.sin_zero, sizeof(sin.sin_zero));
805                 laddr = inp->inp_laddr;
806                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
807                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
808                 if ((error = in_pcbconnect_mbuf(inp, (struct sockaddr *)&sin,
809                     thread0.td_ucred, m)) != 0) {
810                         inp->inp_laddr = laddr;
811                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
812                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in_pcbconnect failed "
813                                     "with error %i\n",
814                                     s, __func__, error);
815                                 free(s, M_TCPLOG);
816                         }
817                         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
818                         goto abort;
819                 }
820         }
821 #endif /* INET */
822 #if defined(IPSEC) || defined(IPSEC_SUPPORT)
823         /* Copy old policy into new socket's. */
824         if (ipsec_copy_pcbpolicy(sotoinpcb(lso), inp) != 0)
825                 printf("syncache_socket: could not copy policy\n");
826 #endif
827         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
828         tp = intotcpcb(inp);
829         tcp_state_change(tp, TCPS_SYN_RECEIVED);
830         tp->iss = sc->sc_iss;
831         tp->irs = sc->sc_irs;
832         tcp_rcvseqinit(tp);
833         tcp_sendseqinit(tp);
834         blk = sototcpcb(lso)->t_fb;
835         if (V_functions_inherit_listen_socket_stack && blk != tp->t_fb) {
836                 /*
837                  * Our parents t_fb was not the default,
838                  * we need to release our ref on tp->t_fb and 
839                  * pickup one on the new entry.
840                  */
841                 struct tcp_function_block *rblk;
842                 
843                 rblk = find_and_ref_tcp_fb(blk);
844                 KASSERT(rblk != NULL,
845                     ("cannot find blk %p out of syncache?", blk));
846                 if (tp->t_fb->tfb_tcp_fb_fini)
847                         (*tp->t_fb->tfb_tcp_fb_fini)(tp, 0);
848                 refcount_release(&tp->t_fb->tfb_refcnt);
849                 tp->t_fb = rblk;
850                 if (tp->t_fb->tfb_tcp_fb_init) {
851                         (*tp->t_fb->tfb_tcp_fb_init)(tp);
852                 }
853         }               
854         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
855         tp->snd_max = tp->iss + 1;
856         tp->snd_nxt = tp->iss + 1;
857         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
858         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
859         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
860         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
861
862         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH|TF_NODELAY);
863         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
864                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
865         else {
866                 if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
867                         tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE|TF_RCVD_SCALE;
868                         tp->snd_scale = sc->sc_requested_s_scale;
869                         tp->request_r_scale = sc->sc_requested_r_scale;
870                 }
871                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
872                         tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP|TF_RCVD_TSTMP;
873                         tp->ts_recent = sc->sc_tsreflect;
874                         tp->ts_recent_age = tcp_ts_getticks();
875                         tp->ts_offset = sc->sc_tsoff;
876                 }
877 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
878                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
879                         tp->t_flags |= TF_SIGNATURE;
880 #endif
881                 if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
882                         tp->t_flags |= TF_SACK_PERMIT;
883         }
884
885         if (sc->sc_flags & SCF_ECN)
886                 tp->t_flags |= TF_ECN_PERMIT;
887
888         /*
889          * Set up MSS and get cached values from tcp_hostcache.
890          * This might overwrite some of the defaults we just set.
891          */
892         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
893
894         /*
895          * If the SYN,ACK was retransmitted, indicate that CWND to be
896          * limited to one segment in cc_conn_init().
897          * NB: sc_rxmits counts all SYN,ACK transmits, not just retransmits.
898          */
899         if (sc->sc_rxmits > 1)
900                 tp->snd_cwnd = 1;
901
902 #ifdef TCP_OFFLOAD
903         /*
904          * Allow a TOE driver to install its hooks.  Note that we hold the
905          * pcbinfo lock too and that prevents tcp_usr_accept from accepting a
906          * new connection before the TOE driver has done its thing.
907          */
908         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
909                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
910
911                 tod->tod_offload_socket(tod, sc->sc_todctx, so);
912         }
913 #endif
914         /*
915          * Copy and activate timers.
916          */
917         tp->t_keepinit = sototcpcb(lso)->t_keepinit;
918         tp->t_keepidle = sototcpcb(lso)->t_keepidle;
919         tp->t_keepintvl = sototcpcb(lso)->t_keepintvl;
920         tp->t_keepcnt = sototcpcb(lso)->t_keepcnt;
921         tcp_timer_activate(tp, TT_KEEP, TP_KEEPINIT(tp));
922
923         TCPSTAT_INC(tcps_accepts);
924         return (so);
925
926 abort:
927         INP_WUNLOCK(inp);
928 abort2:
929         if (so != NULL)
930                 soabort(so);
931         return (NULL);
932 }
933
934 /*
935  * This function gets called when we receive an ACK for a
936  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
937  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
938  * the cache and turn it into a full-blown connection in
939  * the SYN-RECEIVED state.
940  *
941  * On syncache_socket() success the newly created socket
942  * has its underlying inp locked.
943  */
944 int
945 syncache_expand(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
946     struct socket **lsop, struct mbuf *m)
947 {
948         struct syncache *sc;
949         struct syncache_head *sch;
950         struct syncache scs;
951         char *s;
952
953         /*
954          * Global TCP locks are held because we manipulate the PCB lists
955          * and create a new socket.
956          */
957         INP_INFO_RLOCK_ASSERT(&V_tcbinfo);
958         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_ACK,
959             ("%s: can handle only ACK", __func__));
960
961         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
962         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
963
964 #ifdef INVARIANTS
965         /*
966          * Test code for syncookies comparing the syncache stored
967          * values with the reconstructed values from the cookie.
968          */
969         if (sc != NULL)
970                 syncookie_cmp(inc, sch, sc, th, to, *lsop);
971 #endif
972
973         if (sc == NULL) {
974                 /*
975                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
976                  * a returning syncookie.  To do this, first:
977                  *  A. See if this socket has had a syncache entry dropped in
978                  *     the past.  We don't want to accept a bogus syncookie
979                  *     if we've never received a SYN.
980                  *  B. check that the syncookie is valid.  If it is, then
981                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
982                  */
983                 if (!V_tcp_syncookies) {
984                         SCH_UNLOCK(sch);
985                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
986                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
987                                     "segment rejected (syncookies disabled)\n",
988                                     s, __func__);
989                         goto failed;
990                 }
991                 bzero(&scs, sizeof(scs));
992                 sc = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, *lsop);
993                 SCH_UNLOCK(sch);
994                 if (sc == NULL) {
995                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
996                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment failed "
997                                     "SYNCOOKIE authentication, segment rejected "
998                                     "(probably spoofed)\n", s, __func__);
999                         goto failed;
1000                 }
1001 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1002                 /* If received ACK has MD5 signature, check it. */
1003                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) != 0 &&
1004                     (!TCPMD5_ENABLED() ||
1005                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)) {
1006                         /* Drop the ACK. */
1007                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1008                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment rejected, "
1009                                     "MD5 signature doesn't match.\n",
1010                                     s, __func__);
1011                                 free(s, M_TCPLOG);
1012                         }
1013                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_sigopt);
1014                         return (-1); /* Do not send RST */
1015                 }
1016 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1017         } else {
1018 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1019                 /*
1020                  * If listening socket requested TCP digests, check that
1021                  * received ACK has signature and it is correct.
1022                  * If not, drop the ACK and leave sc entry in th cache,
1023                  * because SYN was received with correct signature.
1024                  */
1025                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1026                         if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1027                                 /* No signature */
1028                                 TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1029                                 SCH_UNLOCK(sch);
1030                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1031                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1032                                             "rejected, MD5 signature wasn't "
1033                                             "provided.\n", s, __func__);
1034                                         free(s, M_TCPLOG);
1035                                 }
1036                                 return (-1); /* Do not send RST */
1037                         }
1038                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1039                             TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0) {
1040                                 /* Doesn't match or no SA */
1041                                 SCH_UNLOCK(sch);
1042                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1043                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1044                                             "rejected, MD5 signature doesn't "
1045                                             "match.\n", s, __func__);
1046                                         free(s, M_TCPLOG);
1047                                 }
1048                                 return (-1); /* Do not send RST */
1049                         }
1050                 }
1051 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1052                 /*
1053                  * Pull out the entry to unlock the bucket row.
1054                  * 
1055                  * NOTE: We must decrease TCPS_SYN_RECEIVED count here, not
1056                  * tcp_state_change().  The tcpcb is not existent at this
1057                  * moment.  A new one will be allocated via syncache_socket->
1058                  * sonewconn->tcp_usr_attach in TCPS_CLOSED state, then
1059                  * syncache_socket() will change it to TCPS_SYN_RECEIVED.
1060                  */
1061                 TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
1062                 TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
1063                 sch->sch_length--;
1064 #ifdef TCP_OFFLOAD
1065                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1066                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1067
1068                         tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
1069                 }
1070 #endif
1071                 SCH_UNLOCK(sch);
1072         }
1073
1074         /*
1075          * Segment validation:
1076          * ACK must match our initial sequence number + 1 (the SYN|ACK).
1077          */
1078         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1) {
1079                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1080                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: ACK %u != ISS+1 %u, segment "
1081                             "rejected\n", s, __func__, th->th_ack, sc->sc_iss);
1082                 goto failed;
1083         }
1084
1085         /*
1086          * The SEQ must fall in the window starting at the received
1087          * initial receive sequence number + 1 (the SYN).
1088          */
1089         if (SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) ||
1090             SEQ_GT(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
1091                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1092                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SEQ %u != IRS+1 %u, segment "
1093                             "rejected\n", s, __func__, th->th_seq, sc->sc_irs);
1094                 goto failed;
1095         }
1096
1097         /*
1098          * If timestamps were not negotiated during SYN/ACK they
1099          * must not appear on any segment during this session.
1100          */
1101         if (!(sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS)) {
1102                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1103                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp not expected, "
1104                             "segment rejected\n", s, __func__);
1105                 goto failed;
1106         }
1107
1108         /*
1109          * If timestamps were negotiated during SYN/ACK they should
1110          * appear on every segment during this session.
1111          * XXXAO: This is only informal as there have been unverified
1112          * reports of non-compliants stacks.
1113          */
1114         if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && !(to->to_flags & TOF_TS)) {
1115                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1116                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp missing, "
1117                             "no action\n", s, __func__);
1118                         free(s, M_TCPLOG);
1119                         s = NULL;
1120                 }
1121         }
1122
1123         /*
1124          * If timestamps were negotiated, the reflected timestamp
1125          * must be equal to what we actually sent in the SYN|ACK
1126          * except in the case of 0. Some boxes are known for sending
1127          * broken timestamp replies during the 3whs (and potentially
1128          * during the connection also).
1129          *
1130          * Accept the final ACK of 3whs with reflected timestamp of 0
1131          * instead of sending a RST and deleting the syncache entry.
1132          */
1133         if ((to->to_flags & TOF_TS) && to->to_tsecr &&
1134             to->to_tsecr != sc->sc_ts) {
1135                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1136                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: TSECR %u != TS %u, "
1137                             "segment rejected\n",
1138                             s, __func__, to->to_tsecr, sc->sc_ts);
1139                 goto failed;
1140         }
1141
1142         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1143
1144         if (*lsop == NULL)
1145                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1146         else
1147                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1148
1149 /* how do we find the inp for the new socket? */
1150         if (sc != &scs)
1151                 syncache_free(sc);
1152         return (1);
1153 failed:
1154         if (sc != NULL && sc != &scs)
1155                 syncache_free(sc);
1156         if (s != NULL)
1157                 free(s, M_TCPLOG);
1158         *lsop = NULL;
1159         return (0);
1160 }
1161
1162 #ifdef TCP_RFC7413
1163 static void
1164 syncache_tfo_expand(struct syncache *sc, struct socket **lsop, struct mbuf *m,
1165     uint64_t response_cookie)
1166 {
1167         struct inpcb *inp;
1168         struct tcpcb *tp;
1169         unsigned int *pending_counter;
1170
1171         /*
1172          * Global TCP locks are held because we manipulate the PCB lists
1173          * and create a new socket.
1174          */
1175         INP_INFO_RLOCK_ASSERT(&V_tcbinfo);
1176
1177         pending_counter = intotcpcb(sotoinpcb(*lsop))->t_tfo_pending;
1178         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1179         if (*lsop == NULL) {
1180                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1181                 atomic_subtract_int(pending_counter, 1);
1182         } else {
1183                 inp = sotoinpcb(*lsop);
1184                 tp = intotcpcb(inp);
1185                 tp->t_flags |= TF_FASTOPEN;
1186                 tp->t_tfo_cookie = response_cookie;
1187                 tp->snd_max = tp->iss;
1188                 tp->snd_nxt = tp->iss;
1189                 tp->t_tfo_pending = pending_counter;
1190                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1191         }
1192 }
1193 #endif /* TCP_RFC7413 */
1194
1195 /*
1196  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
1197  * this to the syn cache, and send back a segment:
1198  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
1199  * to the source.
1200  *
1201  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
1202  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
1203  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
1204  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
1205  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
1206  * the data, we avoid this DoS scenario.
1207  *
1208  * The exception to the above is when a SYN with a valid TCP Fast Open (TFO)
1209  * cookie is processed and a new socket is created.  In this case, any data
1210  * accompanying the SYN will be queued to the socket by tcp_input() and will
1211  * be ACKed either when the application sends response data or the delayed
1212  * ACK timer expires, whichever comes first.
1213  */
1214 int
1215 syncache_add(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
1216     struct inpcb *inp, struct socket **lsop, struct mbuf *m, void *tod,
1217     void *todctx)
1218 {
1219         struct tcpcb *tp;
1220         struct socket *so;
1221         struct syncache *sc = NULL;
1222         struct syncache_head *sch;
1223         struct mbuf *ipopts = NULL;
1224         u_int ltflags;
1225         int win, ip_ttl, ip_tos;
1226         char *s;
1227         int rv = 0;
1228 #ifdef INET6
1229         int autoflowlabel = 0;
1230 #endif
1231 #ifdef MAC
1232         struct label *maclabel;
1233 #endif
1234         struct syncache scs;
1235         struct ucred *cred;
1236 #ifdef TCP_RFC7413
1237         uint64_t tfo_response_cookie;
1238         unsigned int *tfo_pending = NULL;
1239         int tfo_cookie_valid = 0;
1240         int tfo_response_cookie_valid = 0;
1241 #endif
1242
1243         INP_WLOCK_ASSERT(inp);                  /* listen socket */
1244         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_SYN,
1245             ("%s: unexpected tcp flags", __func__));
1246
1247         /*
1248          * Combine all so/tp operations very early to drop the INP lock as
1249          * soon as possible.
1250          */
1251         so = *lsop;
1252         tp = sototcpcb(so);
1253         cred = crhold(so->so_cred);
1254
1255 #ifdef INET6
1256         if ((inc->inc_flags & INC_ISIPV6) &&
1257             (inp->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL))
1258                 autoflowlabel = 1;
1259 #endif
1260         ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;
1261         ip_tos = inp->inp_ip_tos;
1262         win = sbspace(&so->so_rcv);
1263         ltflags = (tp->t_flags & (TF_NOOPT | TF_SIGNATURE));
1264
1265 #ifdef TCP_RFC7413
1266         if (V_tcp_fastopen_enabled && IS_FASTOPEN(tp->t_flags) &&
1267             (tp->t_tfo_pending != NULL) && (to->to_flags & TOF_FASTOPEN)) {
1268                 /*
1269                  * Limit the number of pending TFO connections to
1270                  * approximately half of the queue limit.  This prevents TFO
1271                  * SYN floods from starving the service by filling the
1272                  * listen queue with bogus TFO connections.
1273                  */
1274                 if (atomic_fetchadd_int(tp->t_tfo_pending, 1) <=
1275                     (so->so_qlimit / 2)) {
1276                         int result;
1277
1278                         result = tcp_fastopen_check_cookie(inc,
1279                             to->to_tfo_cookie, to->to_tfo_len,
1280                             &tfo_response_cookie);
1281                         tfo_cookie_valid = (result > 0);
1282                         tfo_response_cookie_valid = (result >= 0);
1283                 }
1284
1285                 /*
1286                  * Remember the TFO pending counter as it will have to be
1287                  * decremented below if we don't make it to syncache_tfo_expand().
1288                  */
1289                 tfo_pending = tp->t_tfo_pending;
1290         }
1291 #endif
1292
1293         /* By the time we drop the lock these should no longer be used. */
1294         so = NULL;
1295         tp = NULL;
1296
1297 #ifdef MAC
1298         if (mac_syncache_init(&maclabel) != 0) {
1299                 INP_WUNLOCK(inp);
1300                 goto done;
1301         } else
1302                 mac_syncache_create(maclabel, inp);
1303 #endif
1304 #ifdef TCP_RFC7413
1305         if (!tfo_cookie_valid)
1306 #endif
1307                 INP_WUNLOCK(inp);
1308
1309         /*
1310          * Remember the IP options, if any.
1311          */
1312 #ifdef INET6
1313         if (!(inc->inc_flags & INC_ISIPV6))
1314 #endif
1315 #ifdef INET
1316                 ipopts = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
1317 #else
1318                 ipopts = NULL;
1319 #endif
1320
1321 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1322         /*
1323          * If listening socket requested TCP digests, check that received
1324          * SYN has signature and it is correct. If signature doesn't match
1325          * or TCP_SIGNATURE support isn't enabled, drop the packet.
1326          */
1327         if (ltflags & TF_SIGNATURE) {
1328                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1329                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1330                         goto done;
1331                 }
1332                 if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1333                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)
1334                         goto done;
1335         }
1336 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1337         /*
1338          * See if we already have an entry for this connection.
1339          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
1340          *
1341          * XXX: should the syncache be re-initialized with the contents
1342          * of the new SYN here (which may have different options?)
1343          *
1344          * XXX: We do not check the sequence number to see if this is a
1345          * real retransmit or a new connection attempt.  The question is
1346          * how to handle such a case; either ignore it as spoofed, or
1347          * drop the current entry and create a new one?
1348          */
1349         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked entry */
1350         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1351         if (sc != NULL) {
1352 #ifdef TCP_RFC7413
1353                 if (tfo_cookie_valid)
1354                         INP_WUNLOCK(inp);
1355 #endif
1356                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dupsyn);
1357                 if (ipopts) {
1358                         /*
1359                          * If we were remembering a previous source route,
1360                          * forget it and use the new one we've been given.
1361                          */
1362                         if (sc->sc_ipopts)
1363                                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
1364                         sc->sc_ipopts = ipopts;
1365                 }
1366                 /*
1367                  * Update timestamp if present.
1368                  */
1369                 if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS))
1370                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1371                 else
1372                         sc->sc_flags &= ~SCF_TIMESTAMP;
1373 #ifdef MAC
1374                 /*
1375                  * Since we have already unconditionally allocated label
1376                  * storage, free it up.  The syncache entry will already
1377                  * have an initialized label we can use.
1378                  */
1379                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1380 #endif
1381                 /* Retransmit SYN|ACK and reset retransmit count. */
1382                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, th, NULL, NULL))) {
1383                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Received duplicate SYN, "
1384                             "resetting timer and retransmitting SYN|ACK\n",
1385                             s, __func__);
1386                         free(s, M_TCPLOG);
1387                 }
1388                 if (syncache_respond(sc, sch, 1, m) == 0) {
1389                         sc->sc_rxmits = 0;
1390                         syncache_timeout(sc, sch, 1);
1391                         TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1392                         TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1393                 }
1394                 SCH_UNLOCK(sch);
1395                 goto done;
1396         }
1397
1398 #ifdef TCP_RFC7413
1399         if (tfo_cookie_valid) {
1400                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1401                 sc = &scs;
1402                 goto skip_alloc;
1403         }
1404 #endif
1405
1406         sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1407         if (sc == NULL) {
1408                 /*
1409                  * The zone allocator couldn't provide more entries.
1410                  * Treat this as if the cache was full; drop the oldest
1411                  * entry and insert the new one.
1412                  */
1413                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_zonefail);
1414                 if ((sc = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head)) != NULL)
1415                         syncache_drop(sc, sch);
1416                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1417                 if (sc == NULL) {
1418                         if (V_tcp_syncookies) {
1419                                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1420                                 sc = &scs;
1421                         } else {
1422                                 SCH_UNLOCK(sch);
1423                                 if (ipopts)
1424                                         (void) m_free(ipopts);
1425                                 goto done;
1426                         }
1427                 }
1428         }
1429
1430 #ifdef TCP_RFC7413
1431 skip_alloc:
1432         if (!tfo_cookie_valid && tfo_response_cookie_valid)
1433                 sc->sc_tfo_cookie = &tfo_response_cookie;
1434 #endif
1435
1436         /*
1437          * Fill in the syncache values.
1438          */
1439 #ifdef MAC
1440         sc->sc_label = maclabel;
1441 #endif
1442         sc->sc_cred = cred;
1443         cred = NULL;
1444         sc->sc_ipopts = ipopts;
1445         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
1446 #ifdef INET6
1447         if (!(inc->inc_flags & INC_ISIPV6))
1448 #endif
1449         {
1450                 sc->sc_ip_tos = ip_tos;
1451                 sc->sc_ip_ttl = ip_ttl;
1452         }
1453 #ifdef TCP_OFFLOAD
1454         sc->sc_tod = tod;
1455         sc->sc_todctx = todctx;
1456 #endif
1457         sc->sc_irs = th->th_seq;
1458         sc->sc_iss = arc4random();
1459         sc->sc_flags = 0;
1460         sc->sc_flowlabel = 0;
1461
1462         /*
1463          * Initial receive window: clip sbspace to [0 .. TCP_MAXWIN].
1464          * win was derived from socket earlier in the function.
1465          */
1466         win = imax(win, 0);
1467         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
1468         sc->sc_wnd = win;
1469
1470         if (V_tcp_do_rfc1323) {
1471                 /*
1472                  * A timestamp received in a SYN makes
1473                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1474                  */
1475                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1476                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1477                         sc->sc_ts = tcp_ts_getticks();
1478                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1479                 }
1480                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1481                         int wscale = 0;
1482
1483                         /*
1484                          * Pick the smallest possible scaling factor that
1485                          * will still allow us to scale up to sb_max, aka
1486                          * kern.ipc.maxsockbuf.
1487                          *
1488                          * We do this because there are broken firewalls that
1489                          * will corrupt the window scale option, leading to
1490                          * the other endpoint believing that our advertised
1491                          * window is unscaled.  At scale factors larger than
1492                          * 5 the unscaled window will drop below 1500 bytes,
1493                          * leading to serious problems when traversing these
1494                          * broken firewalls.
1495                          *
1496                          * With the default maxsockbuf of 256K, a scale factor
1497                          * of 3 will be chosen by this algorithm.  Those who
1498                          * choose a larger maxsockbuf should watch out
1499                          * for the compatibility problems mentioned above.
1500                          *
1501                          * RFC1323: The Window field in a SYN (i.e., a <SYN>
1502                          * or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.
1503                          */
1504                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1505                             (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
1506                                 wscale++;
1507                         sc->sc_requested_r_scale = wscale;
1508                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_wscale;
1509                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1510                 }
1511         }
1512 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1513         /*
1514          * If listening socket requested TCP digests, flag this in the
1515          * syncache so that syncache_respond() will do the right thing
1516          * with the SYN+ACK.
1517          */
1518         if (ltflags & TF_SIGNATURE)
1519                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
1520 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1521         if (to->to_flags & TOF_SACKPERM)
1522                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
1523         if (to->to_flags & TOF_MSS)
1524                 sc->sc_peer_mss = to->to_mss;   /* peer mss may be zero */
1525         if (ltflags & TF_NOOPT)
1526                 sc->sc_flags |= SCF_NOOPT;
1527         if ((th->th_flags & (TH_ECE|TH_CWR)) && V_tcp_do_ecn)
1528                 sc->sc_flags |= SCF_ECN;
1529
1530         if (V_tcp_syncookies)
1531                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sch, sc);
1532 #ifdef INET6
1533         if (autoflowlabel) {
1534                 if (V_tcp_syncookies)
1535                         sc->sc_flowlabel = sc->sc_iss;
1536                 else
1537                         sc->sc_flowlabel = ip6_randomflowlabel();
1538                 sc->sc_flowlabel = htonl(sc->sc_flowlabel) & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1539         }
1540 #endif
1541         SCH_UNLOCK(sch);
1542
1543 #ifdef TCP_RFC7413
1544         if (tfo_cookie_valid) {
1545                 syncache_tfo_expand(sc, lsop, m, tfo_response_cookie);
1546                 /* INP_WUNLOCK(inp) will be performed by the caller */
1547                 rv = 1;
1548                 goto tfo_expanded;
1549         }
1550 #endif
1551
1552         /*
1553          * Do a standard 3-way handshake.
1554          */
1555         if (syncache_respond(sc, sch, 0, m) == 0) {
1556                 if (V_tcp_syncookies && V_tcp_syncookiesonly && sc != &scs)
1557                         syncache_free(sc);
1558                 else if (sc != &scs)
1559                         syncache_insert(sc, sch);   /* locks and unlocks sch */
1560                 TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1561                 TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1562         } else {
1563                 if (sc != &scs)
1564                         syncache_free(sc);
1565                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dropped);
1566         }
1567
1568 done:
1569         if (m) {
1570                 *lsop = NULL;
1571                 m_freem(m);
1572         }
1573 #ifdef TCP_RFC7413
1574         /*
1575          * If tfo_pending is not NULL here, then a TFO SYN that did not
1576          * result in a new socket was processed and the associated pending
1577          * counter has not yet been decremented.  All such TFO processing paths
1578          * transit this point.
1579          */
1580         if (tfo_pending != NULL)
1581                 tcp_fastopen_decrement_counter(tfo_pending);
1582
1583 tfo_expanded:
1584 #endif
1585         if (cred != NULL)
1586                 crfree(cred);
1587 #ifdef MAC
1588         if (sc == &scs)
1589                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1590 #endif
1591         return (rv);
1592 }
1593
1594 /*
1595  * Send SYN|ACK to the peer.  Either in response to the peer's SYN,
1596  * i.e. m0 != NULL, or upon 3WHS ACK timeout, i.e. m0 == NULL.
1597  */
1598 static int
1599 syncache_respond(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch, int locked,
1600     const struct mbuf *m0)
1601 {
1602         struct ip *ip = NULL;
1603         struct mbuf *m;
1604         struct tcphdr *th = NULL;
1605         int optlen, error = 0;  /* Make compiler happy */
1606         u_int16_t hlen, tlen, mssopt;
1607         struct tcpopt to;
1608 #ifdef INET6
1609         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1610 #endif
1611         hlen =
1612 #ifdef INET6
1613                (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) ? sizeof(struct ip6_hdr) :
1614 #endif
1615                 sizeof(struct ip);
1616         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr);
1617
1618         /* Determine MSS we advertize to other end of connection. */
1619         mssopt = tcp_mssopt(&sc->sc_inc);
1620         if (sc->sc_peer_mss)
1621                 mssopt = max( min(sc->sc_peer_mss, mssopt), V_tcp_minmss);
1622
1623         /* XXX: Assume that the entire packet will fit in a header mbuf. */
1624         KASSERT(max_linkhdr + tlen + TCP_MAXOLEN <= MHLEN,
1625             ("syncache: mbuf too small"));
1626
1627         /* Create the IP+TCP header from scratch. */
1628         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
1629         if (m == NULL)
1630                 return (ENOBUFS);
1631 #ifdef MAC
1632         mac_syncache_create_mbuf(sc->sc_label, m);
1633 #endif
1634         m->m_data += max_linkhdr;
1635         m->m_len = tlen;
1636         m->m_pkthdr.len = tlen;
1637         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1638
1639 #ifdef INET6
1640         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1641                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1642                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1643                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1644                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1645                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1646                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1647                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1648                 ip6->ip6_flow &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1649                 ip6->ip6_flow |= sc->sc_flowlabel;
1650
1651                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1652         }
1653 #endif
1654 #if defined(INET6) && defined(INET)
1655         else
1656 #endif
1657 #ifdef INET
1658         {
1659                 ip = mtod(m, struct ip *);
1660                 ip->ip_v = IPVERSION;
1661                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1662                 ip->ip_len = htons(tlen);
1663                 ip->ip_id = 0;
1664                 ip->ip_off = 0;
1665                 ip->ip_sum = 0;
1666                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1667                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1668                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1669                 ip->ip_ttl = sc->sc_ip_ttl;
1670                 ip->ip_tos = sc->sc_ip_tos;
1671
1672                 /*
1673                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1674                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1675                  *
1676                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1677                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1678                  */
1679                 if (V_path_mtu_discovery && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0))
1680                        ip->ip_off |= htons(IP_DF);
1681
1682                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1683         }
1684 #endif /* INET */
1685         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1686         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1687
1688         th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1689         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1690         th->th_off = sizeof(struct tcphdr) >> 2;
1691         th->th_x2 = 0;
1692         th->th_flags = TH_SYN|TH_ACK;
1693         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1694         th->th_urp = 0;
1695
1696         if (sc->sc_flags & SCF_ECN) {
1697                 th->th_flags |= TH_ECE;
1698                 TCPSTAT_INC(tcps_ecn_shs);
1699         }
1700
1701         /* Tack on the TCP options. */
1702         if ((sc->sc_flags & SCF_NOOPT) == 0) {
1703                 to.to_flags = 0;
1704
1705                 to.to_mss = mssopt;
1706                 to.to_flags = TOF_MSS;
1707                 if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1708                         to.to_wscale = sc->sc_requested_r_scale;
1709                         to.to_flags |= TOF_SCALE;
1710                 }
1711                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1712                         /* Virgin timestamp or TCP cookie enhanced one. */
1713                         to.to_tsval = sc->sc_ts;
1714                         to.to_tsecr = sc->sc_tsreflect;
1715                         to.to_flags |= TOF_TS;
1716                 }
1717                 if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1718                         to.to_flags |= TOF_SACKPERM;
1719 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1720                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1721                         to.to_flags |= TOF_SIGNATURE;
1722 #endif
1723 #ifdef TCP_RFC7413
1724                 if (sc->sc_tfo_cookie) {
1725                         to.to_flags |= TOF_FASTOPEN;
1726                         to.to_tfo_len = TCP_FASTOPEN_COOKIE_LEN;
1727                         to.to_tfo_cookie = sc->sc_tfo_cookie;
1728                         /* don't send cookie again when retransmitting response */
1729                         sc->sc_tfo_cookie = NULL;
1730                 }
1731 #endif
1732                 optlen = tcp_addoptions(&to, (u_char *)(th + 1));
1733
1734                 /* Adjust headers by option size. */
1735                 th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1736                 m->m_len += optlen;
1737                 m->m_pkthdr.len += optlen;
1738 #ifdef INET6
1739                 if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
1740                         ip6->ip6_plen = htons(ntohs(ip6->ip6_plen) + optlen);
1741                 else
1742 #endif
1743                         ip->ip_len = htons(ntohs(ip->ip_len) + optlen);
1744 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1745                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1746                         KASSERT(to.to_flags & TOF_SIGNATURE,
1747                             ("tcp_addoptions() didn't set tcp_signature"));
1748
1749                         /* NOTE: to.to_signature is inside of mbuf */
1750                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1751                             TCPMD5_OUTPUT(m, th, to.to_signature) != 0) {
1752                                 m_freem(m);
1753                                 return (EACCES);
1754                         }
1755                 }
1756 #endif
1757         } else
1758                 optlen = 0;
1759
1760         M_SETFIB(m, sc->sc_inc.inc_fibnum);
1761         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1762         /*
1763          * If we have peer's SYN and it has a flowid, then let's assign it to
1764          * our SYN|ACK.  ip6_output() and ip_output() will not assign flowid
1765          * to SYN|ACK due to lack of inp here.
1766          */
1767         if (m0 != NULL && M_HASHTYPE_GET(m0) != M_HASHTYPE_NONE) {
1768                 m->m_pkthdr.flowid = m0->m_pkthdr.flowid;
1769                 M_HASHTYPE_SET(m, M_HASHTYPE_GET(m0));
1770         }
1771 #ifdef INET6
1772         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1773                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP_IPV6;
1774                 th->th_sum = in6_cksum_pseudo(ip6, tlen + optlen - hlen,
1775                     IPPROTO_TCP, 0);
1776                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(NULL, NULL);
1777 #ifdef TCP_OFFLOAD
1778                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1779                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1780
1781                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1782
1783                         return (error);
1784                 }
1785 #endif
1786                 error = ip6_output(m, NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL);
1787         }
1788 #endif
1789 #if defined(INET6) && defined(INET)
1790         else
1791 #endif
1792 #ifdef INET
1793         {
1794                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1795                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1796                     htons(tlen + optlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1797 #ifdef TCP_OFFLOAD
1798                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1799                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1800
1801                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1802
1803                         return (error);
1804                 }
1805 #endif
1806                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, NULL, 0, NULL, NULL);
1807         }
1808 #endif
1809         return (error);
1810 }
1811
1812 /*
1813  * The purpose of syncookies is to handle spoofed SYN flooding DoS attacks
1814  * that exceed the capacity of the syncache by avoiding the storage of any
1815  * of the SYNs we receive.  Syncookies defend against blind SYN flooding
1816  * attacks where the attacker does not have access to our responses.
1817  *
1818  * Syncookies encode and include all necessary information about the
1819  * connection setup within the SYN|ACK that we send back.  That way we
1820  * can avoid keeping any local state until the ACK to our SYN|ACK returns
1821  * (if ever).  Normally the syncache and syncookies are running in parallel
1822  * with the latter taking over when the former is exhausted.  When matching
1823  * syncache entry is found the syncookie is ignored.
1824  *
1825  * The only reliable information persisting the 3WHS is our initial sequence
1826  * number ISS of 32 bits.  Syncookies embed a cryptographically sufficient
1827  * strong hash (MAC) value and a few bits of TCP SYN options in the ISS
1828  * of our SYN|ACK.  The MAC can be recomputed when the ACK to our SYN|ACK
1829  * returns and signifies a legitimate connection if it matches the ACK.
1830  *
1831  * The available space of 32 bits to store the hash and to encode the SYN
1832  * option information is very tight and we should have at least 24 bits for
1833  * the MAC to keep the number of guesses by blind spoofing reasonably high.
1834  *
1835  * SYN option information we have to encode to fully restore a connection:
1836  * MSS: is imporant to chose an optimal segment size to avoid IP level
1837  *   fragmentation along the path.  The common MSS values can be encoded
1838  *   in a 3-bit table.  Uncommon values are captured by the next lower value
1839  *   in the table leading to a slight increase in packetization overhead.
1840  * WSCALE: is necessary to allow large windows to be used for high delay-
1841  *   bandwidth product links.  Not scaling the window when it was initially
1842  *   negotiated is bad for performance as lack of scaling further decreases
1843  *   the apparent available send window.  We only need to encode the WSCALE
1844  *   we received from the remote end.  Our end can be recalculated at any
1845  *   time.  The common WSCALE values can be encoded in a 3-bit table.
1846  *   Uncommon values are captured by the next lower value in the table
1847  *   making us under-estimate the available window size halving our
1848  *   theoretically possible maximum throughput for that connection.
1849  * SACK: Greatly assists in packet loss recovery and requires 1 bit.
1850  * TIMESTAMP and SIGNATURE is not encoded because they are permanent options
1851  *   that are included in all segments on a connection.  We enable them when
1852  *   the ACK has them.
1853  *
1854  * Security of syncookies and attack vectors:
1855  *
1856  * The MAC is computed over (faddr||laddr||fport||lport||irs||flags||secmod)
1857  * together with the gloabl secret to make it unique per connection attempt.
1858  * Thus any change of any of those parameters results in a different MAC output
1859  * in an unpredictable way unless a collision is encountered.  24 bits of the
1860  * MAC are embedded into the ISS.
1861  *
1862  * To prevent replay attacks two rotating global secrets are updated with a
1863  * new random value every 15 seconds.  The life-time of a syncookie is thus
1864  * 15-30 seconds.
1865  *
1866  * Vector 1: Attacking the secret.  This requires finding a weakness in the
1867  * MAC itself or the way it is used here.  The attacker can do a chosen plain
1868  * text attack by varying and testing the all parameters under his control.
1869  * The strength depends on the size and randomness of the secret, and the
1870  * cryptographic security of the MAC function.  Due to the constant updating
1871  * of the secret the attacker has at most 29.999 seconds to find the secret
1872  * and launch spoofed connections.  After that he has to start all over again.
1873  *
1874  * Vector 2: Collision attack on the MAC of a single ACK.  With a 24 bit MAC
1875  * size an average of 4,823 attempts are required for a 50% chance of success
1876  * to spoof a single syncookie (birthday collision paradox).  However the
1877  * attacker is blind and doesn't know if one of his attempts succeeded unless
1878  * he has a side channel to interfere success from.  A single connection setup
1879  * success average of 90% requires 8,790 packets, 99.99% requires 17,578 packets.
1880  * This many attempts are required for each one blind spoofed connection.  For
1881  * every additional spoofed connection he has to launch another N attempts.
1882  * Thus for a sustained rate 100 spoofed connections per second approximately
1883  * 1,800,000 packets per second would have to be sent.
1884  *
1885  * NB: The MAC function should be fast so that it doesn't become a CPU
1886  * exhaustion attack vector itself.
1887  *
1888  * References:
1889  *  RFC4987 TCP SYN Flooding Attacks and Common Mitigations
1890  *  SYN cookies were first proposed by cryptographer Dan J. Bernstein in 1996
1891  *   http://cr.yp.to/syncookies.html    (overview)
1892  *   http://cr.yp.to/syncookies/archive (details)
1893  *
1894  *
1895  * Schematic construction of a syncookie enabled Initial Sequence Number:
1896  *  0        1         2         3
1897  *  12345678901234567890123456789012
1898  * |xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxWWWMMMSP|
1899  *
1900  *  x 24 MAC (truncated)
1901  *  W  3 Send Window Scale index
1902  *  M  3 MSS index
1903  *  S  1 SACK permitted
1904  *  P  1 Odd/even secret
1905  */
1906
1907 /*
1908  * Distribution and probability of certain MSS values.  Those in between are
1909  * rounded down to the next lower one.
1910  * [An Analysis of TCP Maximum Segment Sizes, S. Alcock and R. Nelson, 2011]
1911  *                            .2%  .3%   5%    7%    7%    20%   15%   45%
1912  */
1913 static int tcp_sc_msstab[] = { 216, 536, 1200, 1360, 1400, 1440, 1452, 1460 };
1914
1915 /*
1916  * Distribution and probability of certain WSCALE values.  We have to map the
1917  * (send) window scale (shift) option with a range of 0-14 from 4 bits into 3
1918  * bits based on prevalence of certain values.  Where we don't have an exact
1919  * match for are rounded down to the next lower one letting us under-estimate
1920  * the true available window.  At the moment this would happen only for the
1921  * very uncommon values 3, 5 and those above 8 (more than 16MB socket buffer
1922  * and window size).  The absence of the WSCALE option (no scaling in either
1923  * direction) is encoded with index zero.
1924  * [WSCALE values histograms, Allman, 2012]
1925  *                            X 10 10 35  5  6 14 10%   by host
1926  *                            X 11  4  5  5 18 49  3%   by connections
1927  */
1928 static int tcp_sc_wstab[] = { 0, 0, 1, 2, 4, 6, 7, 8 };
1929
1930 /*
1931  * Compute the MAC for the SYN cookie.  SIPHASH-2-4 is chosen for its speed
1932  * and good cryptographic properties.
1933  */
1934 static uint32_t
1935 syncookie_mac(struct in_conninfo *inc, tcp_seq irs, uint8_t flags,
1936     uint8_t *secbits, uintptr_t secmod)
1937 {
1938         SIPHASH_CTX ctx;
1939         uint32_t siphash[2];
1940
1941         SipHash24_Init(&ctx);
1942         SipHash_SetKey(&ctx, secbits);
1943         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
1944 #ifdef INET
1945         case 0:
1946                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_faddr, sizeof(inc->inc_faddr));
1947                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_laddr, sizeof(inc->inc_laddr));
1948                 break;
1949 #endif
1950 #ifdef INET6
1951         case INC_ISIPV6:
1952                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_faddr, sizeof(inc->inc6_faddr));
1953                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_laddr, sizeof(inc->inc6_laddr));
1954                 break;
1955 #endif
1956         }
1957         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_fport, sizeof(inc->inc_fport));
1958         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_lport, sizeof(inc->inc_lport));
1959         SipHash_Update(&ctx, &irs, sizeof(irs));
1960         SipHash_Update(&ctx, &flags, sizeof(flags));
1961         SipHash_Update(&ctx, &secmod, sizeof(secmod));
1962         SipHash_Final((u_int8_t *)&siphash, &ctx);
1963
1964         return (siphash[0] ^ siphash[1]);
1965 }
1966
1967 static tcp_seq
1968 syncookie_generate(struct syncache_head *sch, struct syncache *sc)
1969 {
1970         u_int i, mss, secbit, wscale;
1971         uint32_t iss, hash;
1972         uint8_t *secbits;
1973         union syncookie cookie;
1974
1975         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1976
1977         cookie.cookie = 0;
1978
1979         /* Map our computed MSS into the 3-bit index. */
1980         mss = min(tcp_mssopt(&sc->sc_inc), max(sc->sc_peer_mss, V_tcp_minmss));
1981         for (i = nitems(tcp_sc_msstab) - 1; tcp_sc_msstab[i] > mss && i > 0;
1982              i--)
1983                 ;
1984         cookie.flags.mss_idx = i;
1985
1986         /*
1987          * Map the send window scale into the 3-bit index but only if
1988          * the wscale option was received.
1989          */
1990         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1991                 wscale = sc->sc_requested_s_scale;
1992                 for (i = nitems(tcp_sc_wstab) - 1;
1993                     tcp_sc_wstab[i] > wscale && i > 0;
1994                      i--)
1995                         ;
1996                 cookie.flags.wscale_idx = i;
1997         }
1998
1999         /* Can we do SACK? */
2000         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
2001                 cookie.flags.sack_ok = 1;
2002
2003         /* Which of the two secrets to use. */
2004         secbit = sch->sch_sc->secret.oddeven & 0x1;
2005         cookie.flags.odd_even = secbit;
2006
2007         secbits = sch->sch_sc->secret.key[secbit];
2008         hash = syncookie_mac(&sc->sc_inc, sc->sc_irs, cookie.cookie, secbits,
2009             (uintptr_t)sch);
2010
2011         /*
2012          * Put the flags into the hash and XOR them to get better ISS number
2013          * variance.  This doesn't enhance the cryptographic strength and is
2014          * done to prevent the 8 cookie bits from showing up directly on the
2015          * wire.
2016          */
2017         iss = hash & ~0xff;
2018         iss |= cookie.cookie ^ (hash >> 24);
2019
2020         /* Randomize the timestamp. */
2021         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
2022                 sc->sc_ts = arc4random();
2023                 sc->sc_tsoff = sc->sc_ts - tcp_ts_getticks();
2024         }
2025
2026         TCPSTAT_INC(tcps_sc_sendcookie);
2027         return (iss);
2028 }
2029
2030 static struct syncache *
2031 syncookie_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch, 
2032     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2033     struct socket *lso)
2034 {
2035         uint32_t hash;
2036         uint8_t *secbits;
2037         tcp_seq ack, seq;
2038         int wnd, wscale = 0;
2039         union syncookie cookie;
2040
2041         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
2042
2043         /*
2044          * Pull information out of SYN-ACK/ACK and revert sequence number
2045          * advances.
2046          */
2047         ack = th->th_ack - 1;
2048         seq = th->th_seq - 1;
2049
2050         /*
2051          * Unpack the flags containing enough information to restore the
2052          * connection.
2053          */
2054         cookie.cookie = (ack & 0xff) ^ (ack >> 24);
2055
2056         /* Which of the two secrets to use. */
2057         secbits = sch->sch_sc->secret.key[cookie.flags.odd_even];
2058
2059         hash = syncookie_mac(inc, seq, cookie.cookie, secbits, (uintptr_t)sch);
2060
2061         /* The recomputed hash matches the ACK if this was a genuine cookie. */
2062         if ((ack & ~0xff) != (hash & ~0xff))
2063                 return (NULL);
2064
2065         /* Fill in the syncache values. */
2066         sc->sc_flags = 0;
2067         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
2068         sc->sc_ipopts = NULL;
2069         
2070         sc->sc_irs = seq;
2071         sc->sc_iss = ack;
2072
2073         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2074 #ifdef INET
2075         case 0:
2076                 sc->sc_ip_ttl = sotoinpcb(lso)->inp_ip_ttl;
2077                 sc->sc_ip_tos = sotoinpcb(lso)->inp_ip_tos;
2078                 break;
2079 #endif
2080 #ifdef INET6
2081         case INC_ISIPV6:
2082                 if (sotoinpcb(lso)->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL)
2083                         sc->sc_flowlabel = sc->sc_iss & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
2084                 break;
2085 #endif
2086         }
2087
2088         sc->sc_peer_mss = tcp_sc_msstab[cookie.flags.mss_idx];
2089
2090         /* We can simply recompute receive window scale we sent earlier. */
2091         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT && (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
2092                 wscale++;
2093
2094         /* Only use wscale if it was enabled in the orignal SYN. */
2095         if (cookie.flags.wscale_idx > 0) {
2096                 sc->sc_requested_r_scale = wscale;
2097                 sc->sc_requested_s_scale = tcp_sc_wstab[cookie.flags.wscale_idx];
2098                 sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
2099         }
2100
2101         wnd = sbspace(&lso->so_rcv);
2102         wnd = imax(wnd, 0);
2103         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
2104         sc->sc_wnd = wnd;
2105
2106         if (cookie.flags.sack_ok)
2107                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
2108
2109         if (to->to_flags & TOF_TS) {
2110                 sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
2111                 sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
2112                 sc->sc_ts = to->to_tsecr;
2113                 sc->sc_tsoff = to->to_tsecr - tcp_ts_getticks();
2114         }
2115
2116         if (to->to_flags & TOF_SIGNATURE)
2117                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
2118
2119         sc->sc_rxmits = 0;
2120
2121         TCPSTAT_INC(tcps_sc_recvcookie);
2122         return (sc);
2123 }
2124
2125 #ifdef INVARIANTS
2126 static int
2127 syncookie_cmp(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
2128     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2129     struct socket *lso)
2130 {
2131         struct syncache scs, *scx;
2132         char *s;
2133
2134         bzero(&scs, sizeof(scs));
2135         scx = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, lso);
2136
2137         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)) == NULL)
2138                 return (0);
2139
2140         if (scx != NULL) {
2141                 if (sc->sc_peer_mss != scx->sc_peer_mss)
2142                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: mss different %i vs %i\n",
2143                             s, __func__, sc->sc_peer_mss, scx->sc_peer_mss);
2144
2145                 if (sc->sc_requested_r_scale != scx->sc_requested_r_scale)
2146                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: rwscale different %i vs %i\n",
2147                             s, __func__, sc->sc_requested_r_scale,
2148                             scx->sc_requested_r_scale);
2149
2150                 if (sc->sc_requested_s_scale != scx->sc_requested_s_scale)
2151                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: swscale different %i vs %i\n",
2152                             s, __func__, sc->sc_requested_s_scale,
2153                             scx->sc_requested_s_scale);
2154
2155                 if ((sc->sc_flags & SCF_SACK) != (scx->sc_flags & SCF_SACK))
2156                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SACK different\n", s, __func__);
2157         }
2158
2159         if (s != NULL)
2160                 free(s, M_TCPLOG);
2161         return (0);
2162 }
2163 #endif /* INVARIANTS */
2164
2165 static void
2166 syncookie_reseed(void *arg)
2167 {
2168         struct tcp_syncache *sc = arg;
2169         uint8_t *secbits;
2170         int secbit;
2171
2172         /*
2173          * Reseeding the secret doesn't have to be protected by a lock.
2174          * It only must be ensured that the new random values are visible
2175          * to all CPUs in a SMP environment.  The atomic with release
2176          * semantics ensures that.
2177          */
2178         secbit = (sc->secret.oddeven & 0x1) ? 0 : 1;
2179         secbits = sc->secret.key[secbit];
2180         arc4rand(secbits, SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
2181         atomic_add_rel_int(&sc->secret.oddeven, 1);
2182
2183         /* Reschedule ourself. */
2184         callout_schedule(&sc->secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz);
2185 }
2186
2187 /*
2188  * Exports the syncache entries to userland so that netstat can display
2189  * them alongside the other sockets.  This function is intended to be
2190  * called only from tcp_pcblist.
2191  *
2192  * Due to concurrency on an active system, the number of pcbs exported
2193  * may have no relation to max_pcbs.  max_pcbs merely indicates the
2194  * amount of space the caller allocated for this function to use.
2195  */
2196 int
2197 syncache_pcblist(struct sysctl_req *req, int max_pcbs, int *pcbs_exported)
2198 {
2199         struct xtcpcb xt;
2200         struct syncache *sc;
2201         struct syncache_head *sch;
2202         int count, error, i;
2203
2204         for (count = 0, error = 0, i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
2205                 sch = &V_tcp_syncache.hashbase[i];
2206                 SCH_LOCK(sch);
2207                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
2208                         if (count >= max_pcbs) {
2209                                 SCH_UNLOCK(sch);
2210                                 goto exit;
2211                         }
2212                         if (cr_cansee(req->td->td_ucred, sc->sc_cred) != 0)
2213                                 continue;
2214                         bzero(&xt, sizeof(xt));
2215                         xt.xt_len = sizeof(xt);
2216                         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
2217                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV6;
2218                         else
2219                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV4;
2220                         bcopy(&sc->sc_inc, &xt.xt_inp.inp_inc, sizeof (struct in_conninfo));
2221                         xt.xt_tp.t_inpcb = &xt.xt_inp;
2222                         xt.xt_tp.t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
2223                         xt.xt_socket.xso_protocol = IPPROTO_TCP;
2224                         xt.xt_socket.xso_len = sizeof (struct xsocket);
2225                         xt.xt_socket.so_type = SOCK_STREAM;
2226                         xt.xt_socket.so_state = SS_ISCONNECTING;
2227                         error = SYSCTL_OUT(req, &xt, sizeof xt);
2228                         if (error) {
2229                                 SCH_UNLOCK(sch);
2230                                 goto exit;
2231                         }
2232                         count++;
2233                 }
2234                 SCH_UNLOCK(sch);
2235         }
2236 exit:
2237         *pcbs_exported = count;
2238         return error;
2239 }