]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/netinet/tcp_syncache.c
MFV r356163,r356197:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / netinet / tcp_syncache.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause-FreeBSD
3  *
4  * Copyright (c) 2001 McAfee, Inc.
5  * Copyright (c) 2006,2013 Andre Oppermann, Internet Business Solutions AG
6  * All rights reserved.
7  *
8  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jonathan Lemon
9  * and McAfee Research, the Security Research Division of McAfee, Inc. under
10  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
11  * DARPA CHATS research program. [2001 McAfee, Inc.]
12  *
13  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
14  * modification, are permitted provided that the following conditions
15  * are met:
16  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
17  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
18  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
19  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
20  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  */
34
35 #include <sys/cdefs.h>
36 __FBSDID("$FreeBSD$");
37
38 #include "opt_inet.h"
39 #include "opt_inet6.h"
40 #include "opt_ipsec.h"
41 #include "opt_pcbgroup.h"
42
43 #include <sys/param.h>
44 #include <sys/systm.h>
45 #include <sys/hash.h>
46 #include <sys/refcount.h>
47 #include <sys/kernel.h>
48 #include <sys/sysctl.h>
49 #include <sys/limits.h>
50 #include <sys/lock.h>
51 #include <sys/mutex.h>
52 #include <sys/malloc.h>
53 #include <sys/mbuf.h>
54 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
55 #include <sys/random.h>
56 #include <sys/socket.h>
57 #include <sys/socketvar.h>
58 #include <sys/syslog.h>
59 #include <sys/ucred.h>
60
61 #include <sys/md5.h>
62 #include <crypto/siphash/siphash.h>
63
64 #include <vm/uma.h>
65
66 #include <net/if.h>
67 #include <net/if_var.h>
68 #include <net/route.h>
69 #include <net/vnet.h>
70
71 #include <netinet/in.h>
72 #include <netinet/in_kdtrace.h>
73 #include <netinet/in_systm.h>
74 #include <netinet/ip.h>
75 #include <netinet/in_var.h>
76 #include <netinet/in_pcb.h>
77 #include <netinet/ip_var.h>
78 #include <netinet/ip_options.h>
79 #ifdef INET6
80 #include <netinet/ip6.h>
81 #include <netinet/icmp6.h>
82 #include <netinet6/nd6.h>
83 #include <netinet6/ip6_var.h>
84 #include <netinet6/in6_pcb.h>
85 #endif
86 #include <netinet/tcp.h>
87 #include <netinet/tcp_fastopen.h>
88 #include <netinet/tcp_fsm.h>
89 #include <netinet/tcp_seq.h>
90 #include <netinet/tcp_timer.h>
91 #include <netinet/tcp_var.h>
92 #include <netinet/tcp_syncache.h>
93 #ifdef INET6
94 #include <netinet6/tcp6_var.h>
95 #endif
96 #ifdef TCP_OFFLOAD
97 #include <netinet/toecore.h>
98 #endif
99
100 #include <netipsec/ipsec_support.h>
101
102 #include <machine/in_cksum.h>
103
104 #include <security/mac/mac_framework.h>
105
106 VNET_DEFINE_STATIC(int, tcp_syncookies) = 1;
107 #define V_tcp_syncookies                VNET(tcp_syncookies)
108 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
109     &VNET_NAME(tcp_syncookies), 0,
110     "Use TCP SYN cookies if the syncache overflows");
111
112 VNET_DEFINE_STATIC(int, tcp_syncookiesonly) = 0;
113 #define V_tcp_syncookiesonly            VNET(tcp_syncookiesonly)
114 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies_only, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
115     &VNET_NAME(tcp_syncookiesonly), 0,
116     "Use only TCP SYN cookies");
117
118 VNET_DEFINE_STATIC(int, functions_inherit_listen_socket_stack) = 1;
119 #define V_functions_inherit_listen_socket_stack \
120     VNET(functions_inherit_listen_socket_stack)
121 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, functions_inherit_listen_socket_stack,
122     CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW,
123     &VNET_NAME(functions_inherit_listen_socket_stack), 0,
124     "Inherit listen socket's stack");
125
126 #ifdef TCP_OFFLOAD
127 #define ADDED_BY_TOE(sc) ((sc)->sc_tod != NULL)
128 #endif
129
130 static void      syncache_drop(struct syncache *, struct syncache_head *);
131 static void      syncache_free(struct syncache *);
132 static void      syncache_insert(struct syncache *, struct syncache_head *);
133 static int       syncache_respond(struct syncache *, const struct mbuf *, int);
134 static struct    socket *syncache_socket(struct syncache *, struct socket *,
135                     struct mbuf *m);
136 static void      syncache_timeout(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch,
137                     int docallout);
138 static void      syncache_timer(void *);
139
140 static uint32_t  syncookie_mac(struct in_conninfo *, tcp_seq, uint8_t,
141                     uint8_t *, uintptr_t);
142 static tcp_seq   syncookie_generate(struct syncache_head *, struct syncache *);
143 static struct syncache
144                 *syncookie_lookup(struct in_conninfo *, struct syncache_head *,
145                     struct syncache *, struct tcphdr *, struct tcpopt *,
146                     struct socket *);
147 static void     syncache_pause(struct in_conninfo *);
148 static void     syncache_unpause(void *);
149 static void      syncookie_reseed(void *);
150 #ifdef INVARIANTS
151 static int       syncookie_cmp(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
152                     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
153                     struct socket *lso);
154 #endif
155
156 /*
157  * Transmit the SYN,ACK fewer times than TCP_MAXRXTSHIFT specifies.
158  * 3 retransmits corresponds to a timeout with default values of
159  * tcp_rexmit_initial * (             1 +
160  *                       tcp_backoff[1] +
161  *                       tcp_backoff[2] +
162  *                       tcp_backoff[3]) + 3 * tcp_rexmit_slop,
163  * 1000 ms * (1 + 2 + 4 + 8) +  3 * 200 ms = 15600 ms,
164  * the odds are that the user has given up attempting to connect by then.
165  */
166 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              3
167
168 /* Arbitrary values */
169 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
170 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
171
172 VNET_DEFINE_STATIC(struct tcp_syncache, tcp_syncache);
173 #define V_tcp_syncache                  VNET(tcp_syncache)
174
175 static SYSCTL_NODE(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncache, CTLFLAG_RW, 0,
176     "TCP SYN cache");
177
178 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
179     &VNET_NAME(tcp_syncache.bucket_limit), 0,
180     "Per-bucket hash limit for syncache");
181
182 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
183     &VNET_NAME(tcp_syncache.cache_limit), 0,
184     "Overall entry limit for syncache");
185
186 SYSCTL_UMA_CUR(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_VNET,
187     &VNET_NAME(tcp_syncache.zone), "Current number of entries in syncache");
188
189 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
190     &VNET_NAME(tcp_syncache.hashsize), 0,
191     "Size of TCP syncache hashtable");
192
193 static int
194 sysctl_net_inet_tcp_syncache_rexmtlimit_check(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
195 {
196         int error;
197         u_int new;
198
199         new = V_tcp_syncache.rexmt_limit;
200         error = sysctl_handle_int(oidp, &new, 0, req);
201         if ((error == 0) && (req->newptr != NULL)) {
202                 if (new > TCP_MAXRXTSHIFT)
203                         error = EINVAL;
204                 else
205                         V_tcp_syncache.rexmt_limit = new;
206         }
207         return (error);
208 }
209
210 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit,
211     CTLFLAG_VNET | CTLTYPE_UINT | CTLFLAG_RW,
212     &VNET_NAME(tcp_syncache.rexmt_limit), 0,
213     sysctl_net_inet_tcp_syncache_rexmtlimit_check, "UI",
214     "Limit on SYN/ACK retransmissions");
215
216 VNET_DEFINE(int, tcp_sc_rst_sock_fail) = 1;
217 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rst_on_sock_fail,
218     CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW, &VNET_NAME(tcp_sc_rst_sock_fail), 0,
219     "Send reset on socket allocation failure");
220
221 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
222
223 #define SCH_LOCK(sch)           mtx_lock(&(sch)->sch_mtx)
224 #define SCH_UNLOCK(sch)         mtx_unlock(&(sch)->sch_mtx)
225 #define SCH_LOCK_ASSERT(sch)    mtx_assert(&(sch)->sch_mtx, MA_OWNED)
226
227 /*
228  * Requires the syncache entry to be already removed from the bucket list.
229  */
230 static void
231 syncache_free(struct syncache *sc)
232 {
233
234         if (sc->sc_ipopts)
235                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
236         if (sc->sc_cred)
237                 crfree(sc->sc_cred);
238 #ifdef MAC
239         mac_syncache_destroy(&sc->sc_label);
240 #endif
241
242         uma_zfree(V_tcp_syncache.zone, sc);
243 }
244
245 void
246 syncache_init(void)
247 {
248         int i;
249
250         V_tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
251         V_tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
252         V_tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
253         V_tcp_syncache.hash_secret = arc4random();
254
255         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
256             &V_tcp_syncache.hashsize);
257         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
258             &V_tcp_syncache.bucket_limit);
259         if (!powerof2(V_tcp_syncache.hashsize) ||
260             V_tcp_syncache.hashsize == 0) {
261                 printf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
262                 V_tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
263         }
264         V_tcp_syncache.hashmask = V_tcp_syncache.hashsize - 1;
265
266         /* Set limits. */
267         V_tcp_syncache.cache_limit =
268             V_tcp_syncache.hashsize * V_tcp_syncache.bucket_limit;
269         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
270             &V_tcp_syncache.cache_limit);
271
272         /* Allocate the hash table. */
273         V_tcp_syncache.hashbase = malloc(V_tcp_syncache.hashsize *
274             sizeof(struct syncache_head), M_SYNCACHE, M_WAITOK | M_ZERO);
275
276 #ifdef VIMAGE
277         V_tcp_syncache.vnet = curvnet;
278 #endif
279
280         /* Initialize the hash buckets. */
281         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
282                 TAILQ_INIT(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_bucket);
283                 mtx_init(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_mtx, "tcp_sc_head",
284                          NULL, MTX_DEF);
285                 callout_init_mtx(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_timer,
286                          &V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_mtx, 0);
287                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_length = 0;
288                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_sc = &V_tcp_syncache;
289                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_last_overflow =
290                     -(SYNCOOKIE_LIFETIME + 1);
291         }
292
293         /* Create the syncache entry zone. */
294         V_tcp_syncache.zone = uma_zcreate("syncache", sizeof(struct syncache),
295             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
296         V_tcp_syncache.cache_limit = uma_zone_set_max(V_tcp_syncache.zone,
297             V_tcp_syncache.cache_limit);
298
299         /* Start the SYN cookie reseeder callout. */
300         callout_init(&V_tcp_syncache.secret.reseed, 1);
301         arc4rand(V_tcp_syncache.secret.key[0], SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
302         arc4rand(V_tcp_syncache.secret.key[1], SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
303         callout_reset(&V_tcp_syncache.secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz,
304             syncookie_reseed, &V_tcp_syncache);
305
306         /* Initialize the pause machinery. */
307         mtx_init(&V_tcp_syncache.pause_mtx, "tcp_sc_pause", NULL, MTX_DEF);
308         callout_init_mtx(&V_tcp_syncache.pause_co, &V_tcp_syncache.pause_mtx,
309             0);
310         V_tcp_syncache.pause_until = time_uptime - TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME;
311         V_tcp_syncache.pause_backoff = 0;
312         V_tcp_syncache.paused = false;
313 }
314
315 #ifdef VIMAGE
316 void
317 syncache_destroy(void)
318 {
319         struct syncache_head *sch;
320         struct syncache *sc, *nsc;
321         int i;
322
323         /*
324          * Stop the re-seed timer before freeing resources.  No need to
325          * possibly schedule it another time.
326          */
327         callout_drain(&V_tcp_syncache.secret.reseed);
328
329         /* Stop the SYN cache pause callout. */
330         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
331         if (callout_stop(&V_tcp_syncache.pause_co) == 0) {
332                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
333                 callout_drain(&V_tcp_syncache.pause_co);
334         } else
335                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
336
337         /* Cleanup hash buckets: stop timers, free entries, destroy locks. */
338         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
339
340                 sch = &V_tcp_syncache.hashbase[i];
341                 callout_drain(&sch->sch_timer);
342
343                 SCH_LOCK(sch);
344                 TAILQ_FOREACH_SAFE(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash, nsc)
345                         syncache_drop(sc, sch);
346                 SCH_UNLOCK(sch);
347                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&sch->sch_bucket),
348                     ("%s: sch->sch_bucket not empty", __func__));
349                 KASSERT(sch->sch_length == 0, ("%s: sch->sch_length %d not 0",
350                     __func__, sch->sch_length));
351                 mtx_destroy(&sch->sch_mtx);
352         }
353
354         KASSERT(uma_zone_get_cur(V_tcp_syncache.zone) == 0,
355             ("%s: cache_count not 0", __func__));
356
357         /* Free the allocated global resources. */
358         uma_zdestroy(V_tcp_syncache.zone);
359         free(V_tcp_syncache.hashbase, M_SYNCACHE);
360         mtx_destroy(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
361 }
362 #endif
363
364 /*
365  * Inserts a syncache entry into the specified bucket row.
366  * Locks and unlocks the syncache_head autonomously.
367  */
368 static void
369 syncache_insert(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
370 {
371         struct syncache *sc2;
372
373         SCH_LOCK(sch);
374
375         /*
376          * Make sure that we don't overflow the per-bucket limit.
377          * If the bucket is full, toss the oldest element.
378          */
379         if (sch->sch_length >= V_tcp_syncache.bucket_limit) {
380                 KASSERT(!TAILQ_EMPTY(&sch->sch_bucket),
381                         ("sch->sch_length incorrect"));
382                 syncache_pause(&sc->sc_inc);
383                 sc2 = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head);
384                 sch->sch_last_overflow = time_uptime;
385                 syncache_drop(sc2, sch);
386         }
387
388         /* Put it into the bucket. */
389         TAILQ_INSERT_HEAD(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
390         sch->sch_length++;
391
392 #ifdef TCP_OFFLOAD
393         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
394                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
395
396                 tod->tod_syncache_added(tod, sc->sc_todctx);
397         }
398 #endif
399
400         /* Reinitialize the bucket row's timer. */
401         if (sch->sch_length == 1)
402                 sch->sch_nextc = ticks + INT_MAX;
403         syncache_timeout(sc, sch, 1);
404
405         SCH_UNLOCK(sch);
406
407         TCPSTATES_INC(TCPS_SYN_RECEIVED);
408         TCPSTAT_INC(tcps_sc_added);
409 }
410
411 /*
412  * Remove and free entry from syncache bucket row.
413  * Expects locked syncache head.
414  */
415 static void
416 syncache_drop(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
417 {
418
419         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
420
421         TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
422         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
423         sch->sch_length--;
424
425 #ifdef TCP_OFFLOAD
426         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
427                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
428
429                 tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
430         }
431 #endif
432
433         syncache_free(sc);
434 }
435
436 /*
437  * Engage/reengage time on bucket row.
438  */
439 static void
440 syncache_timeout(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch, int docallout)
441 {
442         int rexmt;
443
444         if (sc->sc_rxmits == 0)
445                 rexmt = tcp_rexmit_initial;
446         else
447                 TCPT_RANGESET(rexmt,
448                     tcp_rexmit_initial * tcp_backoff[sc->sc_rxmits],
449                     tcp_rexmit_min, TCPTV_REXMTMAX);
450         sc->sc_rxttime = ticks + rexmt;
451         sc->sc_rxmits++;
452         if (TSTMP_LT(sc->sc_rxttime, sch->sch_nextc)) {
453                 sch->sch_nextc = sc->sc_rxttime;
454                 if (docallout)
455                         callout_reset(&sch->sch_timer, sch->sch_nextc - ticks,
456                             syncache_timer, (void *)sch);
457         }
458 }
459
460 /*
461  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
462  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
463  * One separate timer for each bucket row.
464  */
465 static void
466 syncache_timer(void *xsch)
467 {
468         struct syncache_head *sch = (struct syncache_head *)xsch;
469         struct syncache *sc, *nsc;
470         int tick = ticks;
471         char *s;
472         bool paused;
473
474         CURVNET_SET(sch->sch_sc->vnet);
475
476         /* NB: syncache_head has already been locked by the callout. */
477         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
478
479         /*
480          * In the following cycle we may remove some entries and/or
481          * advance some timeouts, so re-initialize the bucket timer.
482          */
483         sch->sch_nextc = tick + INT_MAX;
484
485         /*
486          * If we have paused processing, unconditionally remove
487          * all syncache entries.
488          */
489         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
490         paused = V_tcp_syncache.paused;
491         mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
492
493         TAILQ_FOREACH_SAFE(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash, nsc) {
494                 if (paused) {
495                         syncache_drop(sc, sch);
496                         continue;
497                 }
498                 /*
499                  * We do not check if the listen socket still exists
500                  * and accept the case where the listen socket may be
501                  * gone by the time we resend the SYN/ACK.  We do
502                  * not expect this to happens often. If it does,
503                  * then the RST will be sent by the time the remote
504                  * host does the SYN/ACK->ACK.
505                  */
506                 if (TSTMP_GT(sc->sc_rxttime, tick)) {
507                         if (TSTMP_LT(sc->sc_rxttime, sch->sch_nextc))
508                                 sch->sch_nextc = sc->sc_rxttime;
509                         continue;
510                 }
511                 if (sc->sc_rxmits > V_tcp_syncache.rexmt_limit) {
512                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
513                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Retransmits exhausted, "
514                                     "giving up and removing syncache entry\n",
515                                     s, __func__);
516                                 free(s, M_TCPLOG);
517                         }
518                         syncache_drop(sc, sch);
519                         TCPSTAT_INC(tcps_sc_stale);
520                         continue;
521                 }
522                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
523                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Response timeout, "
524                             "retransmitting (%u) SYN|ACK\n",
525                             s, __func__, sc->sc_rxmits);
526                         free(s, M_TCPLOG);
527                 }
528
529                 syncache_respond(sc, NULL, TH_SYN|TH_ACK);
530                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_retransmitted);
531                 syncache_timeout(sc, sch, 0);
532         }
533         if (!TAILQ_EMPTY(&(sch)->sch_bucket))
534                 callout_reset(&(sch)->sch_timer, (sch)->sch_nextc - tick,
535                         syncache_timer, (void *)(sch));
536         CURVNET_RESTORE();
537 }
538
539 /*
540  * Returns true if the system is only using cookies at the moment.
541  * This could be due to a sysadmin decision to only use cookies, or it
542  * could be due to the system detecting an attack.
543  */
544 static inline bool
545 syncache_cookiesonly(void)
546 {
547
548         return (V_tcp_syncookies && (V_tcp_syncache.paused ||
549             V_tcp_syncookiesonly));
550 }
551
552 /*
553  * Find the hash bucket for the given connection.
554  */
555 static struct syncache_head *
556 syncache_hashbucket(struct in_conninfo *inc)
557 {
558         uint32_t hash;
559
560         /*
561          * The hash is built on foreign port + local port + foreign address.
562          * We rely on the fact that struct in_conninfo starts with 16 bits
563          * of foreign port, then 16 bits of local port then followed by 128
564          * bits of foreign address.  In case of IPv4 address, the first 3
565          * 32-bit words of the address always are zeroes.
566          */
567         hash = jenkins_hash32((uint32_t *)&inc->inc_ie, 5,
568             V_tcp_syncache.hash_secret) & V_tcp_syncache.hashmask;
569
570         return (&V_tcp_syncache.hashbase[hash]);
571 }
572
573 /*
574  * Find an entry in the syncache.
575  * Returns always with locked syncache_head plus a matching entry or NULL.
576  */
577 static struct syncache *
578 syncache_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head **schp)
579 {
580         struct syncache *sc;
581         struct syncache_head *sch;
582
583         *schp = sch = syncache_hashbucket(inc);
584         SCH_LOCK(sch);
585
586         /* Circle through bucket row to find matching entry. */
587         TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash)
588                 if (bcmp(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie,
589                     sizeof(struct in_endpoints)) == 0)
590                         break;
591
592         return (sc);    /* Always returns with locked sch. */
593 }
594
595 /*
596  * This function is called when we get a RST for a
597  * non-existent connection, so that we can see if the
598  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
599  * If required send a challenge ACK.
600  */
601 void
602 syncache_chkrst(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct mbuf *m)
603 {
604         struct syncache *sc;
605         struct syncache_head *sch;
606         char *s = NULL;
607
608         if (syncache_cookiesonly())
609                 return;
610         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
611         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
612
613         /*
614          * Any RST to our SYN|ACK must not carry ACK, SYN or FIN flags.
615          * See RFC 793 page 65, section SEGMENT ARRIVES.
616          */
617         if (th->th_flags & (TH_ACK|TH_SYN|TH_FIN)) {
618                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
619                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious RST with ACK, SYN or "
620                             "FIN flag set, segment ignored\n", s, __func__);
621                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
622                 goto done;
623         }
624
625         /*
626          * No corresponding connection was found in syncache.
627          * If syncookies are enabled and possibly exclusively
628          * used, or we are under memory pressure, a valid RST
629          * may not find a syncache entry.  In that case we're
630          * done and no SYN|ACK retransmissions will happen.
631          * Otherwise the RST was misdirected or spoofed.
632          */
633         if (sc == NULL) {
634                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
635                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious RST without matching "
636                             "syncache entry (possibly syncookie only), "
637                             "segment ignored\n", s, __func__);
638                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
639                 goto done;
640         }
641
642         /*
643          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
644          * if this is a valid reset segment.
645          *
646          * RFC 793 page 37:
647          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
648          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
649          *   valid if its sequence number is in the window.
650          *
651          * RFC 793 page 69:
652          *   There are four cases for the acceptability test for an incoming
653          *   segment:
654          *
655          * Segment Receive  Test
656          * Length  Window
657          * ------- -------  -------------------------------------------
658          *    0       0     SEG.SEQ = RCV.NXT
659          *    0      >0     RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
660          *   >0       0     not acceptable
661          *   >0      >0     RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
662          *               or RCV.NXT =< SEG.SEQ+SEG.LEN-1 < RCV.NXT+RCV.WND
663          *
664          * Note that when receiving a SYN segment in the LISTEN state,
665          * IRS is set to SEG.SEQ and RCV.NXT is set to SEG.SEQ+1, as
666          * described in RFC 793, page 66.
667          */
668         if ((SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + 1) &&
669             SEQ_LT(th->th_seq, sc->sc_irs + 1 + sc->sc_wnd)) ||
670             (sc->sc_wnd == 0 && th->th_seq == sc->sc_irs + 1)) {
671                 if (V_tcp_insecure_rst ||
672                     th->th_seq == sc->sc_irs + 1) {
673                         syncache_drop(sc, sch);
674                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
675                                 log(LOG_DEBUG,
676                                     "%s; %s: Our SYN|ACK was rejected, "
677                                     "connection attempt aborted by remote "
678                                     "endpoint\n",
679                                     s, __func__);
680                         TCPSTAT_INC(tcps_sc_reset);
681                 } else {
682                         TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
683                         /* Send challenge ACK. */
684                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
685                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: RST with invalid "
686                                     " SEQ %u != NXT %u (+WND %u), "
687                                     "sending challenge ACK\n",
688                                     s, __func__,
689                                     th->th_seq, sc->sc_irs + 1, sc->sc_wnd);
690                         syncache_respond(sc, m, TH_ACK);
691                 }
692         } else {
693                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
694                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: RST with invalid SEQ %u != "
695                             "NXT %u (+WND %u), segment ignored\n",
696                             s, __func__,
697                             th->th_seq, sc->sc_irs + 1, sc->sc_wnd);
698                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
699         }
700
701 done:
702         if (s != NULL)
703                 free(s, M_TCPLOG);
704         SCH_UNLOCK(sch);
705 }
706
707 void
708 syncache_badack(struct in_conninfo *inc)
709 {
710         struct syncache *sc;
711         struct syncache_head *sch;
712
713         if (syncache_cookiesonly())
714                 return;
715         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
716         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
717         if (sc != NULL) {
718                 syncache_drop(sc, sch);
719                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_badack);
720         }
721         SCH_UNLOCK(sch);
722 }
723
724 void
725 syncache_unreach(struct in_conninfo *inc, tcp_seq th_seq)
726 {
727         struct syncache *sc;
728         struct syncache_head *sch;
729
730         if (syncache_cookiesonly())
731                 return;
732         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
733         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
734         if (sc == NULL)
735                 goto done;
736
737         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
738         if (ntohl(th_seq) != sc->sc_iss)
739                 goto done;
740
741         /*
742          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
743          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
744          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
745          * spurious network outage.
746          *
747          * See tcp_notify().
748          */
749         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxmits < 3 + 1) {
750                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
751                 goto done;
752         }
753         syncache_drop(sc, sch);
754         TCPSTAT_INC(tcps_sc_unreach);
755 done:
756         SCH_UNLOCK(sch);
757 }
758
759 /*
760  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
761  *
762  * On success return the newly created socket with its underlying inp locked.
763  */
764 static struct socket *
765 syncache_socket(struct syncache *sc, struct socket *lso, struct mbuf *m)
766 {
767         struct tcp_function_block *blk;
768         struct inpcb *inp = NULL;
769         struct socket *so;
770         struct tcpcb *tp;
771         int error;
772         char *s;
773
774         NET_EPOCH_ASSERT();
775
776         /*
777          * Ok, create the full blown connection, and set things up
778          * as they would have been set up if we had created the
779          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
780          * the connection, abort it.
781          */
782         so = sonewconn(lso, 0);
783         if (so == NULL) {
784                 /*
785                  * Drop the connection; we will either send a RST or
786                  * have the peer retransmit its SYN again after its
787                  * RTO and try again.
788                  */
789                 TCPSTAT_INC(tcps_listendrop);
790                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
791                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Socket create failed "
792                             "due to limits or memory shortage\n",
793                             s, __func__);
794                         free(s, M_TCPLOG);
795                 }
796                 goto abort2;
797         }
798 #ifdef MAC
799         mac_socketpeer_set_from_mbuf(m, so);
800 #endif
801
802         inp = sotoinpcb(so);
803         inp->inp_inc.inc_fibnum = so->so_fibnum;
804         INP_WLOCK(inp);
805         /*
806          * Exclusive pcbinfo lock is not required in syncache socket case even
807          * if two inpcb locks can be acquired simultaneously:
808          *  - the inpcb in LISTEN state,
809          *  - the newly created inp.
810          *
811          * In this case, an inp cannot be at same time in LISTEN state and
812          * just created by an accept() call.
813          */
814         INP_HASH_WLOCK(&V_tcbinfo);
815
816         /* Insert new socket into PCB hash list. */
817         inp->inp_inc.inc_flags = sc->sc_inc.inc_flags;
818 #ifdef INET6
819         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
820                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV4;
821                 inp->inp_vflag |= INP_IPV6;
822                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
823         } else {
824                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
825                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
826 #endif
827                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
828 #ifdef INET6
829         }
830 #endif
831
832         /*
833          * If there's an mbuf and it has a flowid, then let's initialise the
834          * inp with that particular flowid.
835          */
836         if (m != NULL && M_HASHTYPE_GET(m) != M_HASHTYPE_NONE) {
837                 inp->inp_flowid = m->m_pkthdr.flowid;
838                 inp->inp_flowtype = M_HASHTYPE_GET(m);
839 #ifdef NUMA
840                 inp->inp_numa_domain = m->m_pkthdr.numa_domain;
841 #endif
842         }
843
844         /*
845          * Install in the reservation hash table for now, but don't yet
846          * install a connection group since the full 4-tuple isn't yet
847          * configured.
848          */
849         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
850         if ((error = in_pcbinshash_nopcbgroup(inp)) != 0) {
851                 /*
852                  * Undo the assignments above if we failed to
853                  * put the PCB on the hash lists.
854                  */
855 #ifdef INET6
856                 if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
857                         inp->in6p_laddr = in6addr_any;
858                 else
859 #endif
860                         inp->inp_laddr.s_addr = INADDR_ANY;
861                 inp->inp_lport = 0;
862                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
863                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in_pcbinshash failed "
864                             "with error %i\n",
865                             s, __func__, error);
866                         free(s, M_TCPLOG);
867                 }
868                 INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
869                 goto abort;
870         }
871 #ifdef INET6
872         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6PROTO) {
873                 struct inpcb *oinp = sotoinpcb(lso);
874
875                 /*
876                  * Inherit socket options from the listening socket.
877                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
878                  * copied, since it stores previously received options and is
879                  * used to detect if each new option is different than the
880                  * previous one and hence should be passed to a user.
881                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
882                  * receive options just after calling the accept system call.
883                  */
884                 inp->inp_flags |= oinp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
885                 if (oinp->in6p_outputopts)
886                         inp->in6p_outputopts =
887                             ip6_copypktopts(oinp->in6p_outputopts, M_NOWAIT);
888         }
889
890         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
891                 struct in6_addr laddr6;
892                 struct sockaddr_in6 sin6;
893
894                 sin6.sin6_family = AF_INET6;
895                 sin6.sin6_len = sizeof(sin6);
896                 sin6.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
897                 sin6.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
898                 sin6.sin6_flowinfo = sin6.sin6_scope_id = 0;
899                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
900                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
901                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
902                 if ((error = in6_pcbconnect_mbuf(inp, (struct sockaddr *)&sin6,
903                     thread0.td_ucred, m)) != 0) {
904                         inp->in6p_laddr = laddr6;
905                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
906                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in6_pcbconnect failed "
907                                     "with error %i\n",
908                                     s, __func__, error);
909                                 free(s, M_TCPLOG);
910                         }
911                         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
912                         goto abort;
913                 }
914                 /* Override flowlabel from in6_pcbconnect. */
915                 inp->inp_flow &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
916                 inp->inp_flow |= sc->sc_flowlabel;
917         }
918 #endif /* INET6 */
919 #if defined(INET) && defined(INET6)
920         else
921 #endif
922 #ifdef INET
923         {
924                 struct in_addr laddr;
925                 struct sockaddr_in sin;
926
927                 inp->inp_options = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
928                 
929                 if (inp->inp_options == NULL) {
930                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
931                         sc->sc_ipopts = NULL;
932                 }
933
934                 sin.sin_family = AF_INET;
935                 sin.sin_len = sizeof(sin);
936                 sin.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
937                 sin.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
938                 bzero((caddr_t)sin.sin_zero, sizeof(sin.sin_zero));
939                 laddr = inp->inp_laddr;
940                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
941                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
942                 if ((error = in_pcbconnect_mbuf(inp, (struct sockaddr *)&sin,
943                     thread0.td_ucred, m)) != 0) {
944                         inp->inp_laddr = laddr;
945                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
946                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in_pcbconnect failed "
947                                     "with error %i\n",
948                                     s, __func__, error);
949                                 free(s, M_TCPLOG);
950                         }
951                         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
952                         goto abort;
953                 }
954         }
955 #endif /* INET */
956 #if defined(IPSEC) || defined(IPSEC_SUPPORT)
957         /* Copy old policy into new socket's. */
958         if (ipsec_copy_pcbpolicy(sotoinpcb(lso), inp) != 0)
959                 printf("syncache_socket: could not copy policy\n");
960 #endif
961         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
962         tp = intotcpcb(inp);
963         tcp_state_change(tp, TCPS_SYN_RECEIVED);
964         tp->iss = sc->sc_iss;
965         tp->irs = sc->sc_irs;
966         tcp_rcvseqinit(tp);
967         tcp_sendseqinit(tp);
968         blk = sototcpcb(lso)->t_fb;
969         if (V_functions_inherit_listen_socket_stack && blk != tp->t_fb) {
970                 /*
971                  * Our parents t_fb was not the default,
972                  * we need to release our ref on tp->t_fb and 
973                  * pickup one on the new entry.
974                  */
975                 struct tcp_function_block *rblk;
976                 
977                 rblk = find_and_ref_tcp_fb(blk);
978                 KASSERT(rblk != NULL,
979                     ("cannot find blk %p out of syncache?", blk));
980                 if (tp->t_fb->tfb_tcp_fb_fini)
981                         (*tp->t_fb->tfb_tcp_fb_fini)(tp, 0);
982                 refcount_release(&tp->t_fb->tfb_refcnt);
983                 tp->t_fb = rblk;
984                 /*
985                  * XXXrrs this is quite dangerous, it is possible
986                  * for the new function to fail to init. We also
987                  * are not asking if the handoff_is_ok though at
988                  * the very start thats probalbly ok.
989                  */
990                 if (tp->t_fb->tfb_tcp_fb_init) {
991                         (*tp->t_fb->tfb_tcp_fb_init)(tp);
992                 }
993         }               
994         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
995         tp->snd_max = tp->iss + 1;
996         tp->snd_nxt = tp->iss + 1;
997         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
998         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
999         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
1000         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
1001
1002         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH|TF_NODELAY);
1003         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
1004                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
1005         else {
1006                 if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1007                         tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE|TF_RCVD_SCALE;
1008                         tp->snd_scale = sc->sc_requested_s_scale;
1009                         tp->request_r_scale = sc->sc_requested_r_scale;
1010                 }
1011                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1012                         tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP|TF_RCVD_TSTMP;
1013                         tp->ts_recent = sc->sc_tsreflect;
1014                         tp->ts_recent_age = tcp_ts_getticks();
1015                         tp->ts_offset = sc->sc_tsoff;
1016                 }
1017 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1018                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1019                         tp->t_flags |= TF_SIGNATURE;
1020 #endif
1021                 if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1022                         tp->t_flags |= TF_SACK_PERMIT;
1023         }
1024
1025         if (sc->sc_flags & SCF_ECN)
1026                 tp->t_flags2 |= TF2_ECN_PERMIT;
1027
1028         /*
1029          * Set up MSS and get cached values from tcp_hostcache.
1030          * This might overwrite some of the defaults we just set.
1031          */
1032         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
1033
1034         /*
1035          * If the SYN,ACK was retransmitted, indicate that CWND to be
1036          * limited to one segment in cc_conn_init().
1037          * NB: sc_rxmits counts all SYN,ACK transmits, not just retransmits.
1038          */
1039         if (sc->sc_rxmits > 1)
1040                 tp->snd_cwnd = 1;
1041
1042 #ifdef TCP_OFFLOAD
1043         /*
1044          * Allow a TOE driver to install its hooks.  Note that we hold the
1045          * pcbinfo lock too and that prevents tcp_usr_accept from accepting a
1046          * new connection before the TOE driver has done its thing.
1047          */
1048         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1049                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1050
1051                 tod->tod_offload_socket(tod, sc->sc_todctx, so);
1052         }
1053 #endif
1054         /*
1055          * Copy and activate timers.
1056          */
1057         tp->t_keepinit = sototcpcb(lso)->t_keepinit;
1058         tp->t_keepidle = sototcpcb(lso)->t_keepidle;
1059         tp->t_keepintvl = sototcpcb(lso)->t_keepintvl;
1060         tp->t_keepcnt = sototcpcb(lso)->t_keepcnt;
1061         tcp_timer_activate(tp, TT_KEEP, TP_KEEPINIT(tp));
1062
1063         TCPSTAT_INC(tcps_accepts);
1064         return (so);
1065
1066 abort:
1067         INP_WUNLOCK(inp);
1068 abort2:
1069         if (so != NULL)
1070                 soabort(so);
1071         return (NULL);
1072 }
1073
1074 /*
1075  * This function gets called when we receive an ACK for a
1076  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
1077  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
1078  * the cache and turn it into a full-blown connection in
1079  * the SYN-RECEIVED state.
1080  *
1081  * On syncache_socket() success the newly created socket
1082  * has its underlying inp locked.
1083  */
1084 int
1085 syncache_expand(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
1086     struct socket **lsop, struct mbuf *m)
1087 {
1088         struct syncache *sc;
1089         struct syncache_head *sch;
1090         struct syncache scs;
1091         char *s;
1092         bool locked;
1093
1094         NET_EPOCH_ASSERT();
1095         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_ACK,
1096             ("%s: can handle only ACK", __func__));
1097
1098         if (syncache_cookiesonly()) {
1099                 sc = NULL;
1100                 sch = syncache_hashbucket(inc);
1101                 locked = false;
1102         } else {
1103                 sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
1104                 locked = true;
1105                 SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1106         }
1107
1108 #ifdef INVARIANTS
1109         /*
1110          * Test code for syncookies comparing the syncache stored
1111          * values with the reconstructed values from the cookie.
1112          */
1113         if (sc != NULL)
1114                 syncookie_cmp(inc, sch, sc, th, to, *lsop);
1115 #endif
1116
1117         if (sc == NULL) {
1118                 /*
1119                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
1120                  * a returning syncookie.  To do this, first:
1121                  *  A. Check if syncookies are used in case of syncache
1122                  *     overflows
1123                  *  B. See if this socket has had a syncache entry dropped in
1124                  *     the recent past. We don't want to accept a bogus
1125                  *     syncookie if we've never received a SYN or accept it
1126                  *     twice.
1127                  *  C. check that the syncookie is valid.  If it is, then
1128                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
1129                  */
1130                 if (locked && !V_tcp_syncookies) {
1131                         SCH_UNLOCK(sch);
1132                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1133                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
1134                                     "segment rejected (syncookies disabled)\n",
1135                                     s, __func__);
1136                         goto failed;
1137                 }
1138                 if (locked && !V_tcp_syncookiesonly &&
1139                     sch->sch_last_overflow < time_uptime - SYNCOOKIE_LIFETIME) {
1140                         SCH_UNLOCK(sch);
1141                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1142                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
1143                                     "segment rejected (no syncache entry)\n",
1144                                     s, __func__);
1145                         goto failed;
1146                 }
1147                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1148                 sc = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, *lsop);
1149                 if (locked)
1150                         SCH_UNLOCK(sch);
1151                 if (sc == NULL) {
1152                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1153                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment failed "
1154                                     "SYNCOOKIE authentication, segment rejected "
1155                                     "(probably spoofed)\n", s, __func__);
1156                         goto failed;
1157                 }
1158 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1159                 /* If received ACK has MD5 signature, check it. */
1160                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) != 0 &&
1161                     (!TCPMD5_ENABLED() ||
1162                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)) {
1163                         /* Drop the ACK. */
1164                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1165                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment rejected, "
1166                                     "MD5 signature doesn't match.\n",
1167                                     s, __func__);
1168                                 free(s, M_TCPLOG);
1169                         }
1170                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_sigopt);
1171                         return (-1); /* Do not send RST */
1172                 }
1173 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1174         } else {
1175 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1176                 /*
1177                  * If listening socket requested TCP digests, check that
1178                  * received ACK has signature and it is correct.
1179                  * If not, drop the ACK and leave sc entry in th cache,
1180                  * because SYN was received with correct signature.
1181                  */
1182                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1183                         if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1184                                 /* No signature */
1185                                 TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1186                                 SCH_UNLOCK(sch);
1187                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1188                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1189                                             "rejected, MD5 signature wasn't "
1190                                             "provided.\n", s, __func__);
1191                                         free(s, M_TCPLOG);
1192                                 }
1193                                 return (-1); /* Do not send RST */
1194                         }
1195                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1196                             TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0) {
1197                                 /* Doesn't match or no SA */
1198                                 SCH_UNLOCK(sch);
1199                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1200                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1201                                             "rejected, MD5 signature doesn't "
1202                                             "match.\n", s, __func__);
1203                                         free(s, M_TCPLOG);
1204                                 }
1205                                 return (-1); /* Do not send RST */
1206                         }
1207                 }
1208 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1209
1210                 /*
1211                  * RFC 7323 PAWS: If we have a timestamp on this segment and
1212                  * it's less than ts_recent, drop it.
1213                  * XXXMT: RFC 7323 also requires to send an ACK.
1214                  *        In tcp_input.c this is only done for TCP segments
1215                  *        with user data, so be consistent here and just drop
1216                  *        the segment.
1217                  */
1218                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP && to->to_flags & TOF_TS &&
1219                     TSTMP_LT(to->to_tsval, sc->sc_tsreflect)) {
1220                         SCH_UNLOCK(sch);
1221                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1222                                 log(LOG_DEBUG,
1223                                     "%s; %s: SEG.TSval %u < TS.Recent %u, "
1224                                     "segment dropped\n", s, __func__,
1225                                     to->to_tsval, sc->sc_tsreflect);
1226                                 free(s, M_TCPLOG);
1227                         }
1228                         return (-1);  /* Do not send RST */
1229                 }
1230
1231                 /*
1232                  * Pull out the entry to unlock the bucket row.
1233                  * 
1234                  * NOTE: We must decrease TCPS_SYN_RECEIVED count here, not
1235                  * tcp_state_change().  The tcpcb is not existent at this
1236                  * moment.  A new one will be allocated via syncache_socket->
1237                  * sonewconn->tcp_usr_attach in TCPS_CLOSED state, then
1238                  * syncache_socket() will change it to TCPS_SYN_RECEIVED.
1239                  */
1240                 TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
1241                 TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
1242                 sch->sch_length--;
1243 #ifdef TCP_OFFLOAD
1244                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1245                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1246
1247                         tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
1248                 }
1249 #endif
1250                 SCH_UNLOCK(sch);
1251         }
1252
1253         /*
1254          * Segment validation:
1255          * ACK must match our initial sequence number + 1 (the SYN|ACK).
1256          */
1257         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1) {
1258                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1259                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: ACK %u != ISS+1 %u, segment "
1260                             "rejected\n", s, __func__, th->th_ack, sc->sc_iss);
1261                 goto failed;
1262         }
1263
1264         /*
1265          * The SEQ must fall in the window starting at the received
1266          * initial receive sequence number + 1 (the SYN).
1267          */
1268         if (SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) ||
1269             SEQ_GT(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
1270                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1271                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SEQ %u != IRS+1 %u, segment "
1272                             "rejected\n", s, __func__, th->th_seq, sc->sc_irs);
1273                 goto failed;
1274         }
1275
1276         /*
1277          * If timestamps were not negotiated during SYN/ACK they
1278          * must not appear on any segment during this session.
1279          */
1280         if (!(sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS)) {
1281                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1282                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp not expected, "
1283                             "segment rejected\n", s, __func__);
1284                 goto failed;
1285         }
1286
1287         /*
1288          * If timestamps were negotiated during SYN/ACK they should
1289          * appear on every segment during this session.
1290          * XXXAO: This is only informal as there have been unverified
1291          * reports of non-compliants stacks.
1292          */
1293         if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && !(to->to_flags & TOF_TS)) {
1294                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1295                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp missing, "
1296                             "no action\n", s, __func__);
1297                         free(s, M_TCPLOG);
1298                         s = NULL;
1299                 }
1300         }
1301
1302         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1303
1304         if (*lsop == NULL)
1305                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1306         else
1307                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1308
1309 /* how do we find the inp for the new socket? */
1310         if (sc != &scs)
1311                 syncache_free(sc);
1312         return (1);
1313 failed:
1314         if (sc != NULL && sc != &scs)
1315                 syncache_free(sc);
1316         if (s != NULL)
1317                 free(s, M_TCPLOG);
1318         *lsop = NULL;
1319         return (0);
1320 }
1321
1322 static void
1323 syncache_tfo_expand(struct syncache *sc, struct socket **lsop, struct mbuf *m,
1324     uint64_t response_cookie)
1325 {
1326         struct inpcb *inp;
1327         struct tcpcb *tp;
1328         unsigned int *pending_counter;
1329
1330         NET_EPOCH_ASSERT();
1331
1332         pending_counter = intotcpcb(sotoinpcb(*lsop))->t_tfo_pending;
1333         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1334         if (*lsop == NULL) {
1335                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1336                 atomic_subtract_int(pending_counter, 1);
1337         } else {
1338                 soisconnected(*lsop);
1339                 inp = sotoinpcb(*lsop);
1340                 tp = intotcpcb(inp);
1341                 tp->t_flags |= TF_FASTOPEN;
1342                 tp->t_tfo_cookie.server = response_cookie;
1343                 tp->snd_max = tp->iss;
1344                 tp->snd_nxt = tp->iss;
1345                 tp->t_tfo_pending = pending_counter;
1346                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1347         }
1348 }
1349
1350 /*
1351  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
1352  * this to the syn cache, and send back a segment:
1353  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
1354  * to the source.
1355  *
1356  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
1357  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
1358  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
1359  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
1360  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
1361  * the data, we avoid this DoS scenario.
1362  *
1363  * The exception to the above is when a SYN with a valid TCP Fast Open (TFO)
1364  * cookie is processed and a new socket is created.  In this case, any data
1365  * accompanying the SYN will be queued to the socket by tcp_input() and will
1366  * be ACKed either when the application sends response data or the delayed
1367  * ACK timer expires, whichever comes first.
1368  */
1369 int
1370 syncache_add(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
1371     struct inpcb *inp, struct socket **lsop, struct mbuf *m, void *tod,
1372     void *todctx, uint8_t iptos)
1373 {
1374         struct tcpcb *tp;
1375         struct socket *so;
1376         struct syncache *sc = NULL;
1377         struct syncache_head *sch;
1378         struct mbuf *ipopts = NULL;
1379         u_int ltflags;
1380         int win, ip_ttl, ip_tos;
1381         char *s;
1382         int rv = 0;
1383 #ifdef INET6
1384         int autoflowlabel = 0;
1385 #endif
1386 #ifdef MAC
1387         struct label *maclabel;
1388 #endif
1389         struct syncache scs;
1390         struct ucred *cred;
1391         uint64_t tfo_response_cookie;
1392         unsigned int *tfo_pending = NULL;
1393         int tfo_cookie_valid = 0;
1394         int tfo_response_cookie_valid = 0;
1395         bool locked;
1396
1397         INP_WLOCK_ASSERT(inp);                  /* listen socket */
1398         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_SYN,
1399             ("%s: unexpected tcp flags", __func__));
1400
1401         /*
1402          * Combine all so/tp operations very early to drop the INP lock as
1403          * soon as possible.
1404          */
1405         so = *lsop;
1406         KASSERT(SOLISTENING(so), ("%s: %p not listening", __func__, so));
1407         tp = sototcpcb(so);
1408         cred = crhold(so->so_cred);
1409
1410 #ifdef INET6
1411         if ((inc->inc_flags & INC_ISIPV6) &&
1412             (inp->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL))
1413                 autoflowlabel = 1;
1414 #endif
1415         ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;
1416         ip_tos = inp->inp_ip_tos;
1417         win = so->sol_sbrcv_hiwat;
1418         ltflags = (tp->t_flags & (TF_NOOPT | TF_SIGNATURE));
1419
1420         if (V_tcp_fastopen_server_enable && IS_FASTOPEN(tp->t_flags) &&
1421             (tp->t_tfo_pending != NULL) &&
1422             (to->to_flags & TOF_FASTOPEN)) {
1423                 /*
1424                  * Limit the number of pending TFO connections to
1425                  * approximately half of the queue limit.  This prevents TFO
1426                  * SYN floods from starving the service by filling the
1427                  * listen queue with bogus TFO connections.
1428                  */
1429                 if (atomic_fetchadd_int(tp->t_tfo_pending, 1) <=
1430                     (so->sol_qlimit / 2)) {
1431                         int result;
1432
1433                         result = tcp_fastopen_check_cookie(inc,
1434                             to->to_tfo_cookie, to->to_tfo_len,
1435                             &tfo_response_cookie);
1436                         tfo_cookie_valid = (result > 0);
1437                         tfo_response_cookie_valid = (result >= 0);
1438                 }
1439
1440                 /*
1441                  * Remember the TFO pending counter as it will have to be
1442                  * decremented below if we don't make it to syncache_tfo_expand().
1443                  */
1444                 tfo_pending = tp->t_tfo_pending;
1445         }
1446
1447         /* By the time we drop the lock these should no longer be used. */
1448         so = NULL;
1449         tp = NULL;
1450
1451 #ifdef MAC
1452         if (mac_syncache_init(&maclabel) != 0) {
1453                 INP_WUNLOCK(inp);
1454                 goto done;
1455         } else
1456                 mac_syncache_create(maclabel, inp);
1457 #endif
1458         if (!tfo_cookie_valid)
1459                 INP_WUNLOCK(inp);
1460
1461         /*
1462          * Remember the IP options, if any.
1463          */
1464 #ifdef INET6
1465         if (!(inc->inc_flags & INC_ISIPV6))
1466 #endif
1467 #ifdef INET
1468                 ipopts = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
1469 #else
1470                 ipopts = NULL;
1471 #endif
1472
1473 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1474         /*
1475          * If listening socket requested TCP digests, check that received
1476          * SYN has signature and it is correct. If signature doesn't match
1477          * or TCP_SIGNATURE support isn't enabled, drop the packet.
1478          */
1479         if (ltflags & TF_SIGNATURE) {
1480                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1481                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1482                         goto done;
1483                 }
1484                 if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1485                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)
1486                         goto done;
1487         }
1488 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1489         /*
1490          * See if we already have an entry for this connection.
1491          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
1492          *
1493          * XXX: should the syncache be re-initialized with the contents
1494          * of the new SYN here (which may have different options?)
1495          *
1496          * XXX: We do not check the sequence number to see if this is a
1497          * real retransmit or a new connection attempt.  The question is
1498          * how to handle such a case; either ignore it as spoofed, or
1499          * drop the current entry and create a new one?
1500          */
1501         if (syncache_cookiesonly()) {
1502                 sc = NULL;
1503                 sch = syncache_hashbucket(inc);
1504                 locked = false;
1505         } else {
1506                 sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
1507                 locked = true;
1508                 SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1509         }
1510         if (sc != NULL) {
1511                 if (tfo_cookie_valid)
1512                         INP_WUNLOCK(inp);
1513                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dupsyn);
1514                 if (ipopts) {
1515                         /*
1516                          * If we were remembering a previous source route,
1517                          * forget it and use the new one we've been given.
1518                          */
1519                         if (sc->sc_ipopts)
1520                                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
1521                         sc->sc_ipopts = ipopts;
1522                 }
1523                 /*
1524                  * Update timestamp if present.
1525                  */
1526                 if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS))
1527                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1528                 else
1529                         sc->sc_flags &= ~SCF_TIMESTAMP;
1530 #ifdef MAC
1531                 /*
1532                  * Since we have already unconditionally allocated label
1533                  * storage, free it up.  The syncache entry will already
1534                  * have an initialized label we can use.
1535                  */
1536                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1537 #endif
1538                 TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1539                 /* Retransmit SYN|ACK and reset retransmit count. */
1540                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, th, NULL, NULL))) {
1541                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Received duplicate SYN, "
1542                             "resetting timer and retransmitting SYN|ACK\n",
1543                             s, __func__);
1544                         free(s, M_TCPLOG);
1545                 }
1546                 if (syncache_respond(sc, m, TH_SYN|TH_ACK) == 0) {
1547                         sc->sc_rxmits = 0;
1548                         syncache_timeout(sc, sch, 1);
1549                         TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1550                         TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1551                 }
1552                 SCH_UNLOCK(sch);
1553                 goto donenoprobe;
1554         }
1555
1556         if (tfo_cookie_valid) {
1557                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1558                 sc = &scs;
1559                 goto skip_alloc;
1560         }
1561
1562         /*
1563          * Skip allocating a syncache entry if we are just going to discard
1564          * it later.
1565          */
1566         if (!locked) {
1567                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1568                 sc = &scs;
1569         } else
1570                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1571         if (sc == NULL) {
1572                 /*
1573                  * The zone allocator couldn't provide more entries.
1574                  * Treat this as if the cache was full; drop the oldest
1575                  * entry and insert the new one.
1576                  */
1577                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_zonefail);
1578                 if ((sc = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head)) != NULL) {
1579                         sch->sch_last_overflow = time_uptime;
1580                         syncache_drop(sc, sch);
1581                         syncache_pause(inc);
1582                 }
1583                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1584                 if (sc == NULL) {
1585                         if (V_tcp_syncookies) {
1586                                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1587                                 sc = &scs;
1588                         } else {
1589                                 KASSERT(locked,
1590                                     ("%s: bucket unexpectedly unlocked",
1591                                     __func__));
1592                                 SCH_UNLOCK(sch);
1593                                 if (ipopts)
1594                                         (void) m_free(ipopts);
1595                                 goto done;
1596                         }
1597                 }
1598         }
1599
1600 skip_alloc:
1601         if (!tfo_cookie_valid && tfo_response_cookie_valid)
1602                 sc->sc_tfo_cookie = &tfo_response_cookie;
1603
1604         /*
1605          * Fill in the syncache values.
1606          */
1607 #ifdef MAC
1608         sc->sc_label = maclabel;
1609 #endif
1610         sc->sc_cred = cred;
1611         cred = NULL;
1612         sc->sc_ipopts = ipopts;
1613         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
1614 #ifdef INET6
1615         if (!(inc->inc_flags & INC_ISIPV6))
1616 #endif
1617         {
1618                 sc->sc_ip_tos = ip_tos;
1619                 sc->sc_ip_ttl = ip_ttl;
1620         }
1621 #ifdef TCP_OFFLOAD
1622         sc->sc_tod = tod;
1623         sc->sc_todctx = todctx;
1624 #endif
1625         sc->sc_irs = th->th_seq;
1626         sc->sc_flags = 0;
1627         sc->sc_flowlabel = 0;
1628
1629         /*
1630          * Initial receive window: clip sbspace to [0 .. TCP_MAXWIN].
1631          * win was derived from socket earlier in the function.
1632          */
1633         win = imax(win, 0);
1634         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
1635         sc->sc_wnd = win;
1636
1637         if (V_tcp_do_rfc1323) {
1638                 /*
1639                  * A timestamp received in a SYN makes
1640                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1641                  */
1642                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1643                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1644                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1645                         sc->sc_tsoff = tcp_new_ts_offset(inc);
1646                 }
1647                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1648                         int wscale = 0;
1649
1650                         /*
1651                          * Pick the smallest possible scaling factor that
1652                          * will still allow us to scale up to sb_max, aka
1653                          * kern.ipc.maxsockbuf.
1654                          *
1655                          * We do this because there are broken firewalls that
1656                          * will corrupt the window scale option, leading to
1657                          * the other endpoint believing that our advertised
1658                          * window is unscaled.  At scale factors larger than
1659                          * 5 the unscaled window will drop below 1500 bytes,
1660                          * leading to serious problems when traversing these
1661                          * broken firewalls.
1662                          *
1663                          * With the default maxsockbuf of 256K, a scale factor
1664                          * of 3 will be chosen by this algorithm.  Those who
1665                          * choose a larger maxsockbuf should watch out
1666                          * for the compatibility problems mentioned above.
1667                          *
1668                          * RFC1323: The Window field in a SYN (i.e., a <SYN>
1669                          * or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.
1670                          */
1671                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1672                             (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
1673                                 wscale++;
1674                         sc->sc_requested_r_scale = wscale;
1675                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_wscale;
1676                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1677                 }
1678         }
1679 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1680         /*
1681          * If listening socket requested TCP digests, flag this in the
1682          * syncache so that syncache_respond() will do the right thing
1683          * with the SYN+ACK.
1684          */
1685         if (ltflags & TF_SIGNATURE)
1686                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
1687 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1688         if (to->to_flags & TOF_SACKPERM)
1689                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
1690         if (to->to_flags & TOF_MSS)
1691                 sc->sc_peer_mss = to->to_mss;   /* peer mss may be zero */
1692         if (ltflags & TF_NOOPT)
1693                 sc->sc_flags |= SCF_NOOPT;
1694         if ((th->th_flags & (TH_ECE|TH_CWR)) && V_tcp_do_ecn)
1695                 sc->sc_flags |= SCF_ECN;
1696
1697         if (V_tcp_syncookies)
1698                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sch, sc);
1699         else
1700                 sc->sc_iss = arc4random();
1701 #ifdef INET6
1702         if (autoflowlabel) {
1703                 if (V_tcp_syncookies)
1704                         sc->sc_flowlabel = sc->sc_iss;
1705                 else
1706                         sc->sc_flowlabel = ip6_randomflowlabel();
1707                 sc->sc_flowlabel = htonl(sc->sc_flowlabel) & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1708         }
1709 #endif
1710         if (locked)
1711                 SCH_UNLOCK(sch);
1712
1713         if (tfo_cookie_valid) {
1714                 syncache_tfo_expand(sc, lsop, m, tfo_response_cookie);
1715                 /* INP_WUNLOCK(inp) will be performed by the caller */
1716                 rv = 1;
1717                 goto tfo_expanded;
1718         }
1719
1720         TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1721         /*
1722          * Do a standard 3-way handshake.
1723          */
1724         if (syncache_respond(sc, m, TH_SYN|TH_ACK) == 0) {
1725                 if (V_tcp_syncookies && V_tcp_syncookiesonly && sc != &scs)
1726                         syncache_free(sc);
1727                 else if (sc != &scs)
1728                         syncache_insert(sc, sch);   /* locks and unlocks sch */
1729                 TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1730                 TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1731         } else {
1732                 if (sc != &scs)
1733                         syncache_free(sc);
1734                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dropped);
1735         }
1736         goto donenoprobe;
1737
1738 done:
1739         TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1740 donenoprobe:
1741         if (m) {
1742                 *lsop = NULL;
1743                 m_freem(m);
1744         }
1745         /*
1746          * If tfo_pending is not NULL here, then a TFO SYN that did not
1747          * result in a new socket was processed and the associated pending
1748          * counter has not yet been decremented.  All such TFO processing paths
1749          * transit this point.
1750          */
1751         if (tfo_pending != NULL)
1752                 tcp_fastopen_decrement_counter(tfo_pending);
1753
1754 tfo_expanded:
1755         if (cred != NULL)
1756                 crfree(cred);
1757 #ifdef MAC
1758         if (sc == &scs)
1759                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1760 #endif
1761         return (rv);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * Send SYN|ACK or ACK to the peer.  Either in response to a peer's segment,
1766  * i.e. m0 != NULL, or upon 3WHS ACK timeout, i.e. m0 == NULL.
1767  */
1768 static int
1769 syncache_respond(struct syncache *sc, const struct mbuf *m0, int flags)
1770 {
1771         struct ip *ip = NULL;
1772         struct mbuf *m;
1773         struct tcphdr *th = NULL;
1774         int optlen, error = 0;  /* Make compiler happy */
1775         u_int16_t hlen, tlen, mssopt;
1776         struct tcpopt to;
1777 #ifdef INET6
1778         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1779 #endif
1780         hlen =
1781 #ifdef INET6
1782                (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) ? sizeof(struct ip6_hdr) :
1783 #endif
1784                 sizeof(struct ip);
1785         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr);
1786
1787         /* Determine MSS we advertize to other end of connection. */
1788         mssopt = max(tcp_mssopt(&sc->sc_inc), V_tcp_minmss);
1789
1790         /* XXX: Assume that the entire packet will fit in a header mbuf. */
1791         KASSERT(max_linkhdr + tlen + TCP_MAXOLEN <= MHLEN,
1792             ("syncache: mbuf too small"));
1793
1794         /* Create the IP+TCP header from scratch. */
1795         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
1796         if (m == NULL)
1797                 return (ENOBUFS);
1798 #ifdef MAC
1799         mac_syncache_create_mbuf(sc->sc_label, m);
1800 #endif
1801         m->m_data += max_linkhdr;
1802         m->m_len = tlen;
1803         m->m_pkthdr.len = tlen;
1804         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1805
1806 #ifdef INET6
1807         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1808                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1809                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1810                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1811                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1812                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1813                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1814                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1815                 ip6->ip6_flow &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1816                 ip6->ip6_flow |= sc->sc_flowlabel;
1817
1818                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1819         }
1820 #endif
1821 #if defined(INET6) && defined(INET)
1822         else
1823 #endif
1824 #ifdef INET
1825         {
1826                 ip = mtod(m, struct ip *);
1827                 ip->ip_v = IPVERSION;
1828                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1829                 ip->ip_len = htons(tlen);
1830                 ip->ip_id = 0;
1831                 ip->ip_off = 0;
1832                 ip->ip_sum = 0;
1833                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1834                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1835                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1836                 ip->ip_ttl = sc->sc_ip_ttl;
1837                 ip->ip_tos = sc->sc_ip_tos;
1838
1839                 /*
1840                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1841                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1842                  *
1843                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1844                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1845                  */
1846                 if (V_path_mtu_discovery && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0))
1847                        ip->ip_off |= htons(IP_DF);
1848
1849                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1850         }
1851 #endif /* INET */
1852         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1853         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1854
1855         if (flags & TH_SYN)
1856                 th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1857         else
1858                 th->th_seq = htonl(sc->sc_iss + 1);
1859         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1860         th->th_off = sizeof(struct tcphdr) >> 2;
1861         th->th_x2 = 0;
1862         th->th_flags = flags;
1863         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1864         th->th_urp = 0;
1865
1866         if ((flags & TH_SYN) && (sc->sc_flags & SCF_ECN)) {
1867                 th->th_flags |= TH_ECE;
1868                 TCPSTAT_INC(tcps_ecn_shs);
1869         }
1870
1871         /* Tack on the TCP options. */
1872         if ((sc->sc_flags & SCF_NOOPT) == 0) {
1873                 to.to_flags = 0;
1874
1875                 if (flags & TH_SYN) {
1876                         to.to_mss = mssopt;
1877                         to.to_flags = TOF_MSS;
1878                         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1879                                 to.to_wscale = sc->sc_requested_r_scale;
1880                                 to.to_flags |= TOF_SCALE;
1881                         }
1882                         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1883                                 to.to_flags |= TOF_SACKPERM;
1884 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1885                         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1886                                 to.to_flags |= TOF_SIGNATURE;
1887 #endif
1888                         if (sc->sc_tfo_cookie) {
1889                                 to.to_flags |= TOF_FASTOPEN;
1890                                 to.to_tfo_len = TCP_FASTOPEN_COOKIE_LEN;
1891                                 to.to_tfo_cookie = sc->sc_tfo_cookie;
1892                                 /* don't send cookie again when retransmitting response */
1893                                 sc->sc_tfo_cookie = NULL;
1894                         }
1895                 }
1896                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1897                         to.to_tsval = sc->sc_tsoff + tcp_ts_getticks();
1898                         to.to_tsecr = sc->sc_tsreflect;
1899                         to.to_flags |= TOF_TS;
1900                 }
1901                 optlen = tcp_addoptions(&to, (u_char *)(th + 1));
1902
1903                 /* Adjust headers by option size. */
1904                 th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1905                 m->m_len += optlen;
1906                 m->m_pkthdr.len += optlen;
1907 #ifdef INET6
1908                 if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
1909                         ip6->ip6_plen = htons(ntohs(ip6->ip6_plen) + optlen);
1910                 else
1911 #endif
1912                         ip->ip_len = htons(ntohs(ip->ip_len) + optlen);
1913 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1914                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1915                         KASSERT(to.to_flags & TOF_SIGNATURE,
1916                             ("tcp_addoptions() didn't set tcp_signature"));
1917
1918                         /* NOTE: to.to_signature is inside of mbuf */
1919                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1920                             TCPMD5_OUTPUT(m, th, to.to_signature) != 0) {
1921                                 m_freem(m);
1922                                 return (EACCES);
1923                         }
1924                 }
1925 #endif
1926         } else
1927                 optlen = 0;
1928
1929         M_SETFIB(m, sc->sc_inc.inc_fibnum);
1930         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1931         /*
1932          * If we have peer's SYN and it has a flowid, then let's assign it to
1933          * our SYN|ACK.  ip6_output() and ip_output() will not assign flowid
1934          * to SYN|ACK due to lack of inp here.
1935          */
1936         if (m0 != NULL && M_HASHTYPE_GET(m0) != M_HASHTYPE_NONE) {
1937                 m->m_pkthdr.flowid = m0->m_pkthdr.flowid;
1938                 M_HASHTYPE_SET(m, M_HASHTYPE_GET(m0));
1939         }
1940 #ifdef INET6
1941         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1942                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP_IPV6;
1943                 th->th_sum = in6_cksum_pseudo(ip6, tlen + optlen - hlen,
1944                     IPPROTO_TCP, 0);
1945                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(NULL, NULL);
1946 #ifdef TCP_OFFLOAD
1947                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1948                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1949
1950                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1951
1952                         return (error);
1953                 }
1954 #endif
1955                 TCP_PROBE5(send, NULL, NULL, ip6, NULL, th);
1956                 error = ip6_output(m, NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL);
1957         }
1958 #endif
1959 #if defined(INET6) && defined(INET)
1960         else
1961 #endif
1962 #ifdef INET
1963         {
1964                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1965                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1966                     htons(tlen + optlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1967 #ifdef TCP_OFFLOAD
1968                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1969                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1970
1971                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1972
1973                         return (error);
1974                 }
1975 #endif
1976                 TCP_PROBE5(send, NULL, NULL, ip, NULL, th);
1977                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, NULL, 0, NULL, NULL);
1978         }
1979 #endif
1980         return (error);
1981 }
1982
1983 /*
1984  * The purpose of syncookies is to handle spoofed SYN flooding DoS attacks
1985  * that exceed the capacity of the syncache by avoiding the storage of any
1986  * of the SYNs we receive.  Syncookies defend against blind SYN flooding
1987  * attacks where the attacker does not have access to our responses.
1988  *
1989  * Syncookies encode and include all necessary information about the
1990  * connection setup within the SYN|ACK that we send back.  That way we
1991  * can avoid keeping any local state until the ACK to our SYN|ACK returns
1992  * (if ever).  Normally the syncache and syncookies are running in parallel
1993  * with the latter taking over when the former is exhausted.  When matching
1994  * syncache entry is found the syncookie is ignored.
1995  *
1996  * The only reliable information persisting the 3WHS is our initial sequence
1997  * number ISS of 32 bits.  Syncookies embed a cryptographically sufficient
1998  * strong hash (MAC) value and a few bits of TCP SYN options in the ISS
1999  * of our SYN|ACK.  The MAC can be recomputed when the ACK to our SYN|ACK
2000  * returns and signifies a legitimate connection if it matches the ACK.
2001  *
2002  * The available space of 32 bits to store the hash and to encode the SYN
2003  * option information is very tight and we should have at least 24 bits for
2004  * the MAC to keep the number of guesses by blind spoofing reasonably high.
2005  *
2006  * SYN option information we have to encode to fully restore a connection:
2007  * MSS: is imporant to chose an optimal segment size to avoid IP level
2008  *   fragmentation along the path.  The common MSS values can be encoded
2009  *   in a 3-bit table.  Uncommon values are captured by the next lower value
2010  *   in the table leading to a slight increase in packetization overhead.
2011  * WSCALE: is necessary to allow large windows to be used for high delay-
2012  *   bandwidth product links.  Not scaling the window when it was initially
2013  *   negotiated is bad for performance as lack of scaling further decreases
2014  *   the apparent available send window.  We only need to encode the WSCALE
2015  *   we received from the remote end.  Our end can be recalculated at any
2016  *   time.  The common WSCALE values can be encoded in a 3-bit table.
2017  *   Uncommon values are captured by the next lower value in the table
2018  *   making us under-estimate the available window size halving our
2019  *   theoretically possible maximum throughput for that connection.
2020  * SACK: Greatly assists in packet loss recovery and requires 1 bit.
2021  * TIMESTAMP and SIGNATURE is not encoded because they are permanent options
2022  *   that are included in all segments on a connection.  We enable them when
2023  *   the ACK has them.
2024  *
2025  * Security of syncookies and attack vectors:
2026  *
2027  * The MAC is computed over (faddr||laddr||fport||lport||irs||flags||secmod)
2028  * together with the gloabl secret to make it unique per connection attempt.
2029  * Thus any change of any of those parameters results in a different MAC output
2030  * in an unpredictable way unless a collision is encountered.  24 bits of the
2031  * MAC are embedded into the ISS.
2032  *
2033  * To prevent replay attacks two rotating global secrets are updated with a
2034  * new random value every 15 seconds.  The life-time of a syncookie is thus
2035  * 15-30 seconds.
2036  *
2037  * Vector 1: Attacking the secret.  This requires finding a weakness in the
2038  * MAC itself or the way it is used here.  The attacker can do a chosen plain
2039  * text attack by varying and testing the all parameters under his control.
2040  * The strength depends on the size and randomness of the secret, and the
2041  * cryptographic security of the MAC function.  Due to the constant updating
2042  * of the secret the attacker has at most 29.999 seconds to find the secret
2043  * and launch spoofed connections.  After that he has to start all over again.
2044  *
2045  * Vector 2: Collision attack on the MAC of a single ACK.  With a 24 bit MAC
2046  * size an average of 4,823 attempts are required for a 50% chance of success
2047  * to spoof a single syncookie (birthday collision paradox).  However the
2048  * attacker is blind and doesn't know if one of his attempts succeeded unless
2049  * he has a side channel to interfere success from.  A single connection setup
2050  * success average of 90% requires 8,790 packets, 99.99% requires 17,578 packets.
2051  * This many attempts are required for each one blind spoofed connection.  For
2052  * every additional spoofed connection he has to launch another N attempts.
2053  * Thus for a sustained rate 100 spoofed connections per second approximately
2054  * 1,800,000 packets per second would have to be sent.
2055  *
2056  * NB: The MAC function should be fast so that it doesn't become a CPU
2057  * exhaustion attack vector itself.
2058  *
2059  * References:
2060  *  RFC4987 TCP SYN Flooding Attacks and Common Mitigations
2061  *  SYN cookies were first proposed by cryptographer Dan J. Bernstein in 1996
2062  *   http://cr.yp.to/syncookies.html    (overview)
2063  *   http://cr.yp.to/syncookies/archive (details)
2064  *
2065  *
2066  * Schematic construction of a syncookie enabled Initial Sequence Number:
2067  *  0        1         2         3
2068  *  12345678901234567890123456789012
2069  * |xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxWWWMMMSP|
2070  *
2071  *  x 24 MAC (truncated)
2072  *  W  3 Send Window Scale index
2073  *  M  3 MSS index
2074  *  S  1 SACK permitted
2075  *  P  1 Odd/even secret
2076  */
2077
2078 /*
2079  * Distribution and probability of certain MSS values.  Those in between are
2080  * rounded down to the next lower one.
2081  * [An Analysis of TCP Maximum Segment Sizes, S. Alcock and R. Nelson, 2011]
2082  *                            .2%  .3%   5%    7%    7%    20%   15%   45%
2083  */
2084 static int tcp_sc_msstab[] = { 216, 536, 1200, 1360, 1400, 1440, 1452, 1460 };
2085
2086 /*
2087  * Distribution and probability of certain WSCALE values.  We have to map the
2088  * (send) window scale (shift) option with a range of 0-14 from 4 bits into 3
2089  * bits based on prevalence of certain values.  Where we don't have an exact
2090  * match for are rounded down to the next lower one letting us under-estimate
2091  * the true available window.  At the moment this would happen only for the
2092  * very uncommon values 3, 5 and those above 8 (more than 16MB socket buffer
2093  * and window size).  The absence of the WSCALE option (no scaling in either
2094  * direction) is encoded with index zero.
2095  * [WSCALE values histograms, Allman, 2012]
2096  *                            X 10 10 35  5  6 14 10%   by host
2097  *                            X 11  4  5  5 18 49  3%   by connections
2098  */
2099 static int tcp_sc_wstab[] = { 0, 0, 1, 2, 4, 6, 7, 8 };
2100
2101 /*
2102  * Compute the MAC for the SYN cookie.  SIPHASH-2-4 is chosen for its speed
2103  * and good cryptographic properties.
2104  */
2105 static uint32_t
2106 syncookie_mac(struct in_conninfo *inc, tcp_seq irs, uint8_t flags,
2107     uint8_t *secbits, uintptr_t secmod)
2108 {
2109         SIPHASH_CTX ctx;
2110         uint32_t siphash[2];
2111
2112         SipHash24_Init(&ctx);
2113         SipHash_SetKey(&ctx, secbits);
2114         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2115 #ifdef INET
2116         case 0:
2117                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_faddr, sizeof(inc->inc_faddr));
2118                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_laddr, sizeof(inc->inc_laddr));
2119                 break;
2120 #endif
2121 #ifdef INET6
2122         case INC_ISIPV6:
2123                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_faddr, sizeof(inc->inc6_faddr));
2124                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_laddr, sizeof(inc->inc6_laddr));
2125                 break;
2126 #endif
2127         }
2128         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_fport, sizeof(inc->inc_fport));
2129         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_lport, sizeof(inc->inc_lport));
2130         SipHash_Update(&ctx, &irs, sizeof(irs));
2131         SipHash_Update(&ctx, &flags, sizeof(flags));
2132         SipHash_Update(&ctx, &secmod, sizeof(secmod));
2133         SipHash_Final((u_int8_t *)&siphash, &ctx);
2134
2135         return (siphash[0] ^ siphash[1]);
2136 }
2137
2138 static tcp_seq
2139 syncookie_generate(struct syncache_head *sch, struct syncache *sc)
2140 {
2141         u_int i, secbit, wscale;
2142         uint32_t iss, hash;
2143         uint8_t *secbits;
2144         union syncookie cookie;
2145
2146         cookie.cookie = 0;
2147
2148         /* Map our computed MSS into the 3-bit index. */
2149         for (i = nitems(tcp_sc_msstab) - 1;
2150              tcp_sc_msstab[i] > sc->sc_peer_mss && i > 0;
2151              i--)
2152                 ;
2153         cookie.flags.mss_idx = i;
2154
2155         /*
2156          * Map the send window scale into the 3-bit index but only if
2157          * the wscale option was received.
2158          */
2159         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
2160                 wscale = sc->sc_requested_s_scale;
2161                 for (i = nitems(tcp_sc_wstab) - 1;
2162                     tcp_sc_wstab[i] > wscale && i > 0;
2163                      i--)
2164                         ;
2165                 cookie.flags.wscale_idx = i;
2166         }
2167
2168         /* Can we do SACK? */
2169         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
2170                 cookie.flags.sack_ok = 1;
2171
2172         /* Which of the two secrets to use. */
2173         secbit = V_tcp_syncache.secret.oddeven & 0x1;
2174         cookie.flags.odd_even = secbit;
2175
2176         secbits = V_tcp_syncache.secret.key[secbit];
2177         hash = syncookie_mac(&sc->sc_inc, sc->sc_irs, cookie.cookie, secbits,
2178             (uintptr_t)sch);
2179
2180         /*
2181          * Put the flags into the hash and XOR them to get better ISS number
2182          * variance.  This doesn't enhance the cryptographic strength and is
2183          * done to prevent the 8 cookie bits from showing up directly on the
2184          * wire.
2185          */
2186         iss = hash & ~0xff;
2187         iss |= cookie.cookie ^ (hash >> 24);
2188
2189         TCPSTAT_INC(tcps_sc_sendcookie);
2190         return (iss);
2191 }
2192
2193 static struct syncache *
2194 syncookie_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch, 
2195     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2196     struct socket *lso)
2197 {
2198         uint32_t hash;
2199         uint8_t *secbits;
2200         tcp_seq ack, seq;
2201         int wnd, wscale = 0;
2202         union syncookie cookie;
2203
2204         /*
2205          * Pull information out of SYN-ACK/ACK and revert sequence number
2206          * advances.
2207          */
2208         ack = th->th_ack - 1;
2209         seq = th->th_seq - 1;
2210
2211         /*
2212          * Unpack the flags containing enough information to restore the
2213          * connection.
2214          */
2215         cookie.cookie = (ack & 0xff) ^ (ack >> 24);
2216
2217         /* Which of the two secrets to use. */
2218         secbits = V_tcp_syncache.secret.key[cookie.flags.odd_even];
2219
2220         hash = syncookie_mac(inc, seq, cookie.cookie, secbits, (uintptr_t)sch);
2221
2222         /* The recomputed hash matches the ACK if this was a genuine cookie. */
2223         if ((ack & ~0xff) != (hash & ~0xff))
2224                 return (NULL);
2225
2226         /* Fill in the syncache values. */
2227         sc->sc_flags = 0;
2228         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
2229         sc->sc_ipopts = NULL;
2230         
2231         sc->sc_irs = seq;
2232         sc->sc_iss = ack;
2233
2234         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2235 #ifdef INET
2236         case 0:
2237                 sc->sc_ip_ttl = sotoinpcb(lso)->inp_ip_ttl;
2238                 sc->sc_ip_tos = sotoinpcb(lso)->inp_ip_tos;
2239                 break;
2240 #endif
2241 #ifdef INET6
2242         case INC_ISIPV6:
2243                 if (sotoinpcb(lso)->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL)
2244                         sc->sc_flowlabel = sc->sc_iss & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
2245                 break;
2246 #endif
2247         }
2248
2249         sc->sc_peer_mss = tcp_sc_msstab[cookie.flags.mss_idx];
2250
2251         /* We can simply recompute receive window scale we sent earlier. */
2252         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT && (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
2253                 wscale++;
2254
2255         /* Only use wscale if it was enabled in the orignal SYN. */
2256         if (cookie.flags.wscale_idx > 0) {
2257                 sc->sc_requested_r_scale = wscale;
2258                 sc->sc_requested_s_scale = tcp_sc_wstab[cookie.flags.wscale_idx];
2259                 sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
2260         }
2261
2262         wnd = lso->sol_sbrcv_hiwat;
2263         wnd = imax(wnd, 0);
2264         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
2265         sc->sc_wnd = wnd;
2266
2267         if (cookie.flags.sack_ok)
2268                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
2269
2270         if (to->to_flags & TOF_TS) {
2271                 sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
2272                 sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
2273                 sc->sc_tsoff = tcp_new_ts_offset(inc);
2274         }
2275
2276         if (to->to_flags & TOF_SIGNATURE)
2277                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
2278
2279         sc->sc_rxmits = 0;
2280
2281         TCPSTAT_INC(tcps_sc_recvcookie);
2282         return (sc);
2283 }
2284
2285 #ifdef INVARIANTS
2286 static int
2287 syncookie_cmp(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
2288     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2289     struct socket *lso)
2290 {
2291         struct syncache scs, *scx;
2292         char *s;
2293
2294         bzero(&scs, sizeof(scs));
2295         scx = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, lso);
2296
2297         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)) == NULL)
2298                 return (0);
2299
2300         if (scx != NULL) {
2301                 if (sc->sc_peer_mss != scx->sc_peer_mss)
2302                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: mss different %i vs %i\n",
2303                             s, __func__, sc->sc_peer_mss, scx->sc_peer_mss);
2304
2305                 if (sc->sc_requested_r_scale != scx->sc_requested_r_scale)
2306                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: rwscale different %i vs %i\n",
2307                             s, __func__, sc->sc_requested_r_scale,
2308                             scx->sc_requested_r_scale);
2309
2310                 if (sc->sc_requested_s_scale != scx->sc_requested_s_scale)
2311                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: swscale different %i vs %i\n",
2312                             s, __func__, sc->sc_requested_s_scale,
2313                             scx->sc_requested_s_scale);
2314
2315                 if ((sc->sc_flags & SCF_SACK) != (scx->sc_flags & SCF_SACK))
2316                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SACK different\n", s, __func__);
2317         }
2318
2319         if (s != NULL)
2320                 free(s, M_TCPLOG);
2321         return (0);
2322 }
2323 #endif /* INVARIANTS */
2324
2325 static void
2326 syncookie_reseed(void *arg)
2327 {
2328         struct tcp_syncache *sc = arg;
2329         uint8_t *secbits;
2330         int secbit;
2331
2332         /*
2333          * Reseeding the secret doesn't have to be protected by a lock.
2334          * It only must be ensured that the new random values are visible
2335          * to all CPUs in a SMP environment.  The atomic with release
2336          * semantics ensures that.
2337          */
2338         secbit = (sc->secret.oddeven & 0x1) ? 0 : 1;
2339         secbits = sc->secret.key[secbit];
2340         arc4rand(secbits, SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
2341         atomic_add_rel_int(&sc->secret.oddeven, 1);
2342
2343         /* Reschedule ourself. */
2344         callout_schedule(&sc->secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz);
2345 }
2346
2347 /*
2348  * We have overflowed a bucket. Let's pause dealing with the syncache.
2349  * This function will increment the bucketoverflow statistics appropriately
2350  * (once per pause when pausing is enabled; otherwise, once per overflow).
2351  */
2352 static void
2353 syncache_pause(struct in_conninfo *inc)
2354 {
2355         time_t delta;
2356         const char *s;
2357
2358         /* XXX:
2359          * 2. Add sysctl read here so we don't get the benefit of this
2360          * change without the new sysctl.
2361          */
2362
2363         /*
2364          * Try an unlocked read. If we already know that another thread
2365          * has activated the feature, there is no need to proceed.
2366          */
2367         if (V_tcp_syncache.paused)
2368                 return;
2369
2370         /* Are cookied enabled? If not, we can't pause. */
2371         if (!V_tcp_syncookies) {
2372                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
2373                 return;
2374         }
2375
2376         /*
2377          * We may be the first thread to find an overflow. Get the lock
2378          * and evaluate if we need to take action.
2379          */
2380         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2381         if (V_tcp_syncache.paused) {
2382                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2383                 return;
2384         }
2385
2386         /* Activate protection. */
2387         V_tcp_syncache.paused = true;
2388         TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
2389
2390         /*
2391          * Determine the last backoff time. If we are seeing a re-newed
2392          * attack within that same time after last reactivating the syncache,
2393          * consider it an extension of the same attack.
2394          */
2395         delta = TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME << V_tcp_syncache.pause_backoff;
2396         if (V_tcp_syncache.pause_until + delta - time_uptime > 0) {
2397                 if (V_tcp_syncache.pause_backoff < TCP_SYNCACHE_MAX_BACKOFF) {
2398                         delta <<= 1;
2399                         V_tcp_syncache.pause_backoff++;
2400                 }
2401         } else {
2402                 delta = TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME;
2403                 V_tcp_syncache.pause_backoff = 0;
2404         }
2405
2406         /* Log a warning, including IP addresses, if able. */
2407         if (inc != NULL)
2408                 s = tcp_log_addrs(inc, NULL, NULL, NULL);
2409         else
2410                 s = (const char *)NULL;
2411         log(LOG_WARNING, "TCP syncache overflow detected; using syncookies for "
2412             "the next %lld seconds%s%s%s\n", (long long)delta,
2413             (s != NULL) ? " (last SYN: " : "", (s != NULL) ? s : "",
2414             (s != NULL) ? ")" : "");
2415         free(__DECONST(void *, s), M_TCPLOG);
2416
2417         /* Use the calculated delta to set a new pause time. */
2418         V_tcp_syncache.pause_until = time_uptime + delta;
2419         callout_reset(&V_tcp_syncache.pause_co, delta * hz, syncache_unpause,
2420             &V_tcp_syncache);
2421         mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2422 }
2423
2424 /* Evaluate whether we need to unpause. */
2425 static void
2426 syncache_unpause(void *arg)
2427 {
2428         struct tcp_syncache *sc;
2429         time_t delta;
2430
2431         sc = arg;
2432         mtx_assert(&sc->pause_mtx, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2433         callout_deactivate(&sc->pause_co);
2434
2435         /*
2436          * Check to make sure we are not running early. If the pause
2437          * time has expired, then deactivate the protection.
2438          */
2439         if ((delta = sc->pause_until - time_uptime) > 0)
2440                 callout_schedule(&sc->pause_co, delta * hz);
2441         else
2442                 sc->paused = false;
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Exports the syncache entries to userland so that netstat can display
2447  * them alongside the other sockets.  This function is intended to be
2448  * called only from tcp_pcblist.
2449  *
2450  * Due to concurrency on an active system, the number of pcbs exported
2451  * may have no relation to max_pcbs.  max_pcbs merely indicates the
2452  * amount of space the caller allocated for this function to use.
2453  */
2454 int
2455 syncache_pcblist(struct sysctl_req *req)
2456 {
2457         struct xtcpcb xt;
2458         struct syncache *sc;
2459         struct syncache_head *sch;
2460         int error, i;
2461
2462         bzero(&xt, sizeof(xt));
2463         xt.xt_len = sizeof(xt);
2464         xt.t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
2465         xt.xt_inp.xi_socket.xso_protocol = IPPROTO_TCP;
2466         xt.xt_inp.xi_socket.xso_len = sizeof (struct xsocket);
2467         xt.xt_inp.xi_socket.so_type = SOCK_STREAM;
2468         xt.xt_inp.xi_socket.so_state = SS_ISCONNECTING;
2469
2470         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
2471                 sch = &V_tcp_syncache.hashbase[i];
2472                 SCH_LOCK(sch);
2473                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
2474                         if (cr_cansee(req->td->td_ucred, sc->sc_cred) != 0)
2475                                 continue;
2476                         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
2477                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV6;
2478                         else
2479                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV4;
2480                         bcopy(&sc->sc_inc, &xt.xt_inp.inp_inc,
2481                             sizeof (struct in_conninfo));
2482                         error = SYSCTL_OUT(req, &xt, sizeof xt);
2483                         if (error) {
2484                                 SCH_UNLOCK(sch);
2485                                 return (0);
2486                         }
2487                 }
2488                 SCH_UNLOCK(sch);
2489         }
2490
2491         return (0);
2492 }