sys/netinet/tcp_syncache.c

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2001 McAfee, Inc.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This software was developed for the FreeBSD Project by Jonathan Lemon
   6  * and McAfee Research, the Security Research Division of McAfee, Inc. under
   7  * DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as part of the
   8  * DARPA CHATS research program.
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  29  * SUCH DAMAGE.
  30  *
  31  * $FreeBSD$
  32  */
  33
  34 #include "opt_inet.h"
  35 #include "opt_inet6.h"
  36 #include "opt_ipsec.h"
  37 #include "opt_mac.h"
  38 #include "opt_tcpdebug.h"
  39 #include "opt_tcp_sack.h"
  40
  41 #include <sys/param.h>
  42 #include <sys/systm.h>
  43 #include <sys/kernel.h>
  44 #include <sys/sysctl.h>
  45 #include <sys/malloc.h>
  46 #include <sys/mac.h>
  47 #include <sys/mbuf.h>
  48 #include <sys/md5.h>
  49 #include <sys/proc.h>           /* for proc0 declaration */
  50 #include <sys/random.h>
  51 #include <sys/socket.h>
  52 #include <sys/socketvar.h>
  53
  54 #include <net/if.h>
  55 #include <net/route.h>
  56
  57 #include <netinet/in.h>
  58 #include <netinet/in_systm.h>
  59 #include <netinet/ip.h>
  60 #include <netinet/in_var.h>
  61 #include <netinet/in_pcb.h>
  62 #include <netinet/ip_var.h>
  63 #include <netinet/ip_options.h>
  64 #ifdef INET6
  65 #include <netinet/ip6.h>
  66 #include <netinet/icmp6.h>
  67 #include <netinet6/nd6.h>
  68 #include <netinet6/ip6_var.h>
  69 #include <netinet6/in6_pcb.h>
  70 #endif
  71 #include <netinet/tcp.h>
  72 #ifdef TCPDEBUG
  73 #include <netinet/tcpip.h>
  74 #endif
  75 #include <netinet/tcp_fsm.h>
  76 #include <netinet/tcp_seq.h>
  77 #include <netinet/tcp_timer.h>
  78 #include <netinet/tcp_var.h>
  79 #ifdef TCPDEBUG
  80 #include <netinet/tcp_debug.h>
  81 #endif
  82 #ifdef INET6
  83 #include <netinet6/tcp6_var.h>
  84 #endif
  85
  86 #ifdef IPSEC
  87 #include <netinet6/ipsec.h>
  88 #ifdef INET6
  89 #include <netinet6/ipsec6.h>
  90 #endif
  91 #endif /*IPSEC*/
  92
  93 #ifdef FAST_IPSEC
  94 #include <netipsec/ipsec.h>
  95 #ifdef INET6
  96 #include <netipsec/ipsec6.h>
  97 #endif
  98 #include <netipsec/key.h>
  99 #endif /*FAST_IPSEC*/
 100
 101 #include <machine/in_cksum.h>
 102 #include <vm/uma.h>
 103
 104 static int tcp_syncookies = 1;
 105 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncookies, CTLFLAG_RW,
 106     &tcp_syncookies, 0,
 107     "Use TCP SYN cookies if the syncache overflows");
 108
 109 static void      syncache_drop(struct syncache *, struct syncache_head *);
 110 static void      syncache_free(struct syncache *);
 111 static void      syncache_insert(struct syncache *, struct syncache_head *);
 112 struct syncache *syncache_lookup(struct in_conninfo *, struct syncache_head **);
 113 #ifdef TCPDEBUG
 114 static int       syncache_respond(struct syncache *, struct mbuf *, struct socket *);
 115 #else
 116 static int       syncache_respond(struct syncache *, struct mbuf *);
 117 #endif
 118 static struct    socket *syncache_socket(struct syncache *, struct socket *,
 119                     struct mbuf *m);
 120 static void      syncache_timer(void *);
 121 static u_int32_t syncookie_generate(struct syncache *, u_int32_t *);
 122 static struct syncache *syncookie_lookup(struct in_conninfo *,
 123                     struct tcphdr *, struct socket *);
 124
 125 /*
 126  * Transmit the SYN,ACK fewer times than TCP_MAXRXTSHIFT specifies.
 127  * 3 retransmits corresponds to a timeout of (1 + 2 + 4 + 8 == 15) seconds,
 128  * the odds are that the user has given up attempting to connect by then.
 129  */
 130 #define SYNCACHE_MAXREXMTS              3
 131
 132 /* Arbitrary values */
 133 #define TCP_SYNCACHE_HASHSIZE           512
 134 #define TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT        30
 135
 136 struct tcp_syncache {
 137         struct  syncache_head *hashbase;
 138         uma_zone_t zone;
 139         u_int   hashsize;
 140         u_int   hashmask;
 141         u_int   bucket_limit;
 142         u_int   cache_count;
 143         u_int   cache_limit;
 144         u_int   rexmt_limit;
 145         u_int   hash_secret;
 146         TAILQ_HEAD(, syncache) timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
 147         struct  callout tt_timerq[SYNCACHE_MAXREXMTS + 1];
 148 };
 149 static struct tcp_syncache tcp_syncache;
 150
 151 SYSCTL_NODE(_net_inet_tcp, OID_AUTO, syncache, CTLFLAG_RW, 0, "TCP SYN cache");
 152
 153 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_RDTUN,
 154      &tcp_syncache.bucket_limit, 0, "Per-bucket hash limit for syncache");
 155
 156 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_RDTUN,
 157      &tcp_syncache.cache_limit, 0, "Overall entry limit for syncache");
 158
 159 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_RD,
 160      &tcp_syncache.cache_count, 0, "Current number of entries in syncache");
 161
 162 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_RDTUN,
 163      &tcp_syncache.hashsize, 0, "Size of TCP syncache hashtable");
 164
 165 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit, CTLFLAG_RW,
 166      &tcp_syncache.rexmt_limit, 0, "Limit on SYN/ACK retransmissions");
 167
 168 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
 169
 170 #define SYNCACHE_HASH(inc, mask)                                        \
 171         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
 172           (inc)->inc_faddr.s_addr ^                                     \
 173           ((inc)->inc_faddr.s_addr >> 16) ^                             \
 174           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
 175
 176 #define SYNCACHE_HASH6(inc, mask)                                       \
 177         ((tcp_syncache.hash_secret ^                                    \
 178           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[0] ^                              \
 179           (inc)->inc6_faddr.s6_addr32[3] ^                              \
 180           (inc)->inc_fport ^ (inc)->inc_lport) & mask)
 181
 182 #define ENDPTS_EQ(a, b) (                                               \
 183         (a)->ie_fport == (b)->ie_fport &&                               \
 184         (a)->ie_lport == (b)->ie_lport &&                               \
 185         (a)->ie_faddr.s_addr == (b)->ie_faddr.s_addr &&                 \
 186         (a)->ie_laddr.s_addr == (b)->ie_laddr.s_addr                    \
 187 )
 188
 189 #define ENDPTS6_EQ(a, b) (memcmp(a, b, sizeof(*a)) == 0)
 190
 191 #define SYNCACHE_TIMEOUT(sc, slot) do {                         \
 192         sc->sc_rxtslot = (slot);                                        \
 193         sc->sc_rxttime = ticks + TCPTV_RTOBASE * tcp_backoff[(slot)];   \
 194         TAILQ_INSERT_TAIL(&tcp_syncache.timerq[(slot)], sc, sc_timerq); \
 195         if (!callout_active(&tcp_syncache.tt_timerq[(slot)]))           \
 196                 callout_reset(&tcp_syncache.tt_timerq[(slot)],          \
 197                     TCPTV_RTOBASE * tcp_backoff[(slot)],                \
 198                     syncache_timer, (void *)((intptr_t)(slot)));        \
 199 } while (0)
 200
 201 static void
 202 syncache_free(struct syncache *sc)
 203 {
 204         if (sc->sc_ipopts)
 205                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
 206
 207         uma_zfree(tcp_syncache.zone, sc);
 208 }
 209
 210 void
 211 syncache_init(void)
 212 {
 213         int i;
 214
 215         tcp_syncache.cache_count = 0;
 216         tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
 217         tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
 218         tcp_syncache.cache_limit =
 219             tcp_syncache.hashsize * tcp_syncache.bucket_limit;
 220         tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
 221         tcp_syncache.hash_secret = arc4random();
 222
 223         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
 224             &tcp_syncache.hashsize);
 225         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
 226             &tcp_syncache.cache_limit);
 227         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
 228             &tcp_syncache.bucket_limit);
 229         if (!powerof2(tcp_syncache.hashsize) || tcp_syncache.hashsize == 0) {
 230                 printf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
 231                 tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
 232         }
 233         tcp_syncache.hashmask = tcp_syncache.hashsize - 1;
 234
 235         /* Allocate the hash table. */
 236         MALLOC(tcp_syncache.hashbase, struct syncache_head *,
 237             tcp_syncache.hashsize * sizeof(struct syncache_head),
 238             M_SYNCACHE, M_WAITOK);
 239
 240         /* Initialize the hash buckets. */
 241         for (i = 0; i < tcp_syncache.hashsize; i++) {
 242                 TAILQ_INIT(&tcp_syncache.hashbase[i].sch_bucket);
 243                 tcp_syncache.hashbase[i].sch_length = 0;
 244         }
 245
 246         /* Initialize the timer queues. */
 247         for (i = 0; i <= SYNCACHE_MAXREXMTS; i++) {
 248                 TAILQ_INIT(&tcp_syncache.timerq[i]);
 249                 callout_init(&tcp_syncache.tt_timerq[i], NET_CALLOUT_MPSAFE);
 250         }
 251
 252         /*
 253          * Allocate the syncache entries.  Allow the zone to allocate one
 254          * more entry than cache limit, so a new entry can bump out an
 255          * older one.
 256          */
 257         tcp_syncache.zone = uma_zcreate("syncache", sizeof(struct syncache),
 258             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, UMA_ZONE_NOFREE);
 259         uma_zone_set_max(tcp_syncache.zone, tcp_syncache.cache_limit);
 260         tcp_syncache.cache_limit -= 1;
 261 }
 262
 263 static void
 264 syncache_insert(sc, sch)
 265         struct syncache *sc;
 266         struct syncache_head *sch;
 267 {
 268         struct syncache *sc2;
 269         int i;
 270
 271         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 272
 273         /*
 274          * Make sure that we don't overflow the per-bucket
 275          * limit or the total cache size limit.
 276          */
 277         if (sch->sch_length >= tcp_syncache.bucket_limit) {
 278                 /*
 279                  * The bucket is full, toss the oldest element.
 280                  */
 281                 sc2 = TAILQ_FIRST(&sch->sch_bucket);
 282                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
 283                 syncache_drop(sc2, sch);
 284                 tcpstat.tcps_sc_bucketoverflow++;
 285         } else if (tcp_syncache.cache_count >= tcp_syncache.cache_limit) {
 286                 /*
 287                  * The cache is full.  Toss the oldest entry in the
 288                  * entire cache.  This is the front entry in the
 289                  * first non-empty timer queue with the largest
 290                  * timeout value.
 291                  */
 292                 for (i = SYNCACHE_MAXREXMTS; i >= 0; i--) {
 293                         sc2 = TAILQ_FIRST(&tcp_syncache.timerq[i]);
 294                         if (sc2 != NULL)
 295                                 break;
 296                 }
 297                 sc2->sc_tp->ts_recent = ticks;
 298                 syncache_drop(sc2, NULL);
 299                 tcpstat.tcps_sc_cacheoverflow++;
 300         }
 301
 302         /* Initialize the entry's timer. */
 303         SYNCACHE_TIMEOUT(sc, 0);
 304
 305         /* Put it into the bucket. */
 306         TAILQ_INSERT_TAIL(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
 307         sch->sch_length++;
 308         tcp_syncache.cache_count++;
 309         tcpstat.tcps_sc_added++;
 310 }
 311
 312 static void
 313 syncache_drop(sc, sch)
 314         struct syncache *sc;
 315         struct syncache_head *sch;
 316 {
 317         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 318
 319         if (sch == NULL) {
 320 #ifdef INET6
 321                 if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
 322                         sch = &tcp_syncache.hashbase[
 323                             SYNCACHE_HASH6(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
 324                 } else
 325 #endif
 326                 {
 327                         sch = &tcp_syncache.hashbase[
 328                             SYNCACHE_HASH(&sc->sc_inc, tcp_syncache.hashmask)];
 329                 }
 330         }
 331
 332         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
 333         sch->sch_length--;
 334         tcp_syncache.cache_count--;
 335
 336         TAILQ_REMOVE(&tcp_syncache.timerq[sc->sc_rxtslot], sc, sc_timerq);
 337         if (TAILQ_EMPTY(&tcp_syncache.timerq[sc->sc_rxtslot]))
 338                 callout_stop(&tcp_syncache.tt_timerq[sc->sc_rxtslot]);
 339
 340         syncache_free(sc);
 341 }
 342
 343 /*
 344  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
 345  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
 346  */
 347 static void
 348 syncache_timer(xslot)
 349         void *xslot;
 350 {
 351         intptr_t slot = (intptr_t)xslot;
 352         struct syncache *sc, *nsc;
 353         struct inpcb *inp;
 354
 355         INP_INFO_WLOCK(&tcbinfo);
 356         if (callout_pending(&tcp_syncache.tt_timerq[slot]) ||
 357             !callout_active(&tcp_syncache.tt_timerq[slot])) {
 358                 /* XXX can this happen? */
 359                 INP_INFO_WUNLOCK(&tcbinfo);
 360                 return;
 361         }
 362         callout_deactivate(&tcp_syncache.tt_timerq[slot]);
 363
 364         nsc = TAILQ_FIRST(&tcp_syncache.timerq[slot]);
 365         while (nsc != NULL) {
 366                 if (ticks < nsc->sc_rxttime)
 367                         break;
 368                 sc = nsc;
 369                 inp = sc->sc_tp->t_inpcb;
 370                 if (slot == SYNCACHE_MAXREXMTS ||
 371                     slot >= tcp_syncache.rexmt_limit ||
 372                     inp == NULL || inp->inp_gencnt != sc->sc_inp_gencnt) {
 373                         nsc = TAILQ_NEXT(sc, sc_timerq);
 374                         syncache_drop(sc, NULL);
 375                         tcpstat.tcps_sc_stale++;
 376                         continue;
 377                 }
 378                 /*
 379                  * syncache_respond() may call back into the syncache to
 380                  * to modify another entry, so do not obtain the next
 381                  * entry on the timer chain until it has completed.
 382                  */
 383 #ifdef TCPDEBUG
 384                 (void) syncache_respond(sc, NULL, NULL);
 385 #else
 386                 (void) syncache_respond(sc, NULL);
 387 #endif
 388                 nsc = TAILQ_NEXT(sc, sc_timerq);
 389                 tcpstat.tcps_sc_retransmitted++;
 390                 TAILQ_REMOVE(&tcp_syncache.timerq[slot], sc, sc_timerq);
 391                 SYNCACHE_TIMEOUT(sc, slot + 1);
 392         }
 393         if (nsc != NULL)
 394                 callout_reset(&tcp_syncache.tt_timerq[slot],
 395                     nsc->sc_rxttime - ticks, syncache_timer, (void *)(slot));
 396         INP_INFO_WUNLOCK(&tcbinfo);
 397 }
 398
 399 /*
 400  * Find an entry in the syncache.
 401  */
 402 struct syncache *
 403 syncache_lookup(inc, schp)
 404         struct in_conninfo *inc;
 405         struct syncache_head **schp;
 406 {
 407         struct syncache *sc;
 408         struct syncache_head *sch;
 409
 410         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 411
 412 #ifdef INET6
 413         if (inc->inc_isipv6) {
 414                 sch = &tcp_syncache.hashbase[
 415                     SYNCACHE_HASH6(inc, tcp_syncache.hashmask)];
 416                 *schp = sch;
 417                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
 418                         if (ENDPTS6_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
 419                                 return (sc);
 420                 }
 421         } else
 422 #endif
 423         {
 424                 sch = &tcp_syncache.hashbase[
 425                     SYNCACHE_HASH(inc, tcp_syncache.hashmask)];
 426                 *schp = sch;
 427                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
 428 #ifdef INET6
 429                         if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
 430                                 continue;
 431 #endif
 432                         if (ENDPTS_EQ(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie))
 433                                 return (sc);
 434                 }
 435         }
 436         return (NULL);
 437 }
 438
 439 /*
 440  * This function is called when we get a RST for a
 441  * non-existent connection, so that we can see if the
 442  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
 443  */
 444 void
 445 syncache_chkrst(inc, th)
 446         struct in_conninfo *inc;
 447         struct tcphdr *th;
 448 {
 449         struct syncache *sc;
 450         struct syncache_head *sch;
 451
 452         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 453
 454         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 455         if (sc == NULL)
 456                 return;
 457         /*
 458          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
 459          * if this is a valid reset segment.
 460          * RFC 793 page 37:
 461          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
 462          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
 463          *   valid if its sequence number is in the window.
 464          *
 465          *   The sequence number in the reset segment is normally an
 466          *   echo of our outgoing acknowlegement numbers, but some hosts
 467          *   send a reset with the sequence number at the rightmost edge
 468          *   of our receive window, and we have to handle this case.
 469          */
 470         if (SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) &&
 471             SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
 472                 syncache_drop(sc, sch);
 473                 tcpstat.tcps_sc_reset++;
 474         }
 475 }
 476
 477 void
 478 syncache_badack(inc)
 479         struct in_conninfo *inc;
 480 {
 481         struct syncache *sc;
 482         struct syncache_head *sch;
 483
 484         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 485
 486         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 487         if (sc != NULL) {
 488                 syncache_drop(sc, sch);
 489                 tcpstat.tcps_sc_badack++;
 490         }
 491 }
 492
 493 void
 494 syncache_unreach(inc, th)
 495         struct in_conninfo *inc;
 496         struct tcphdr *th;
 497 {
 498         struct syncache *sc;
 499         struct syncache_head *sch;
 500
 501         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 502
 503         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 504         if (sc == NULL)
 505                 return;
 506
 507         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
 508         if (ntohl(th->th_seq) != sc->sc_iss)
 509                 return;
 510
 511         /*
 512          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
 513          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
 514          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
 515          * spurious network outage.
 516          *
 517          * See tcp_notify().
 518          */
 519         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxtslot < 3) {
 520                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
 521                 return;
 522         }
 523         syncache_drop(sc, sch);
 524         tcpstat.tcps_sc_unreach++;
 525 }
 526
 527 /*
 528  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
 529  */
 530 static struct socket *
 531 syncache_socket(sc, lso, m)
 532         struct syncache *sc;
 533         struct socket *lso;
 534         struct mbuf *m;
 535 {
 536         struct inpcb *inp = NULL;
 537         struct socket *so;
 538         struct tcpcb *tp;
 539
 540         NET_ASSERT_GIANT();
 541         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 542
 543         /*
 544          * Ok, create the full blown connection, and set things up
 545          * as they would have been set up if we had created the
 546          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
 547          * the connection, abort it.
 548          */
 549         so = sonewconn(lso, SS_ISCONNECTED);
 550         if (so == NULL) {
 551                 /*
 552                  * Drop the connection; we will send a RST if the peer
 553                  * retransmits the ACK,
 554                  */
 555                 tcpstat.tcps_listendrop++;
 556                 goto abort2;
 557         }
 558 #ifdef MAC
 559         SOCK_LOCK(so);
 560         mac_set_socket_peer_from_mbuf(m, so);
 561         SOCK_UNLOCK(so);
 562 #endif
 563
 564         inp = sotoinpcb(so);
 565         INP_LOCK(inp);
 566
 567         /*
 568          * Insert new socket into hash list.
 569          */
 570         inp->inp_inc.inc_isipv6 = sc->sc_inc.inc_isipv6;
 571 #ifdef INET6
 572         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
 573                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
 574         } else {
 575                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
 576                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
 577 #endif
 578                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
 579 #ifdef INET6
 580         }
 581 #endif
 582         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
 583         if (in_pcbinshash(inp) != 0) {
 584                 /*
 585                  * Undo the assignments above if we failed to
 586                  * put the PCB on the hash lists.
 587                  */
 588 #ifdef INET6
 589                 if (sc->sc_inc.inc_isipv6)
 590                         inp->in6p_laddr = in6addr_any;
 591                 else
 592 #endif
 593                         inp->inp_laddr.s_addr = INADDR_ANY;
 594                 inp->inp_lport = 0;
 595                 goto abort;
 596         }
 597 #ifdef IPSEC
 598         /* copy old policy into new socket's */
 599         if (ipsec_copy_pcbpolicy(sotoinpcb(lso)->inp_sp, inp->inp_sp))
 600                 printf("syncache_expand: could not copy policy\n");
 601 #endif
 602 #ifdef FAST_IPSEC
 603         /* copy old policy into new socket's */
 604         if (ipsec_copy_policy(sotoinpcb(lso)->inp_sp, inp->inp_sp))
 605                 printf("syncache_expand: could not copy policy\n");
 606 #endif
 607 #ifdef INET6
 608         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
 609                 struct inpcb *oinp = sotoinpcb(lso);
 610                 struct in6_addr laddr6;
 611                 struct sockaddr_in6 sin6;
 612                 /*
 613                  * Inherit socket options from the listening socket.
 614                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
 615                  * copied, since it stores previously received options and is
 616                  * used to detect if each new option is different than the
 617                  * previous one and hence should be passed to a user.
 618                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
 619                  * receive options just after calling the accept system call.
 620                  */
 621                 inp->inp_flags |= oinp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
 622                 if (oinp->in6p_outputopts)
 623                         inp->in6p_outputopts =
 624                             ip6_copypktopts(oinp->in6p_outputopts, M_NOWAIT);
 625
 626                 sin6.sin6_family = AF_INET6;
 627                 sin6.sin6_len = sizeof(sin6);
 628                 sin6.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
 629                 sin6.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
 630                 sin6.sin6_flowinfo = sin6.sin6_scope_id = 0;
 631                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
 632                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
 633                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
 634                 if (in6_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)&sin6,
 635                     thread0.td_ucred)) {
 636                         inp->in6p_laddr = laddr6;
 637                         goto abort;
 638                 }
 639                 /* Override flowlabel from in6_pcbconnect. */
 640                 inp->in6p_flowinfo &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
 641                 inp->in6p_flowinfo |= sc->sc_flowlabel;
 642         } else
 643 #endif
 644         {
 645                 struct in_addr laddr;
 646                 struct sockaddr_in sin;
 647
 648                 inp->inp_options = ip_srcroute(m);
 649                 if (inp->inp_options == NULL) {
 650                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
 651                         sc->sc_ipopts = NULL;
 652                 }
 653
 654                 sin.sin_family = AF_INET;
 655                 sin.sin_len = sizeof(sin);
 656                 sin.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
 657                 sin.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
 658                 bzero((caddr_t)sin.sin_zero, sizeof(sin.sin_zero));
 659                 laddr = inp->inp_laddr;
 660                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
 661                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
 662                 if (in_pcbconnect(inp, (struct sockaddr *)&sin,
 663                     thread0.td_ucred)) {
 664                         inp->inp_laddr = laddr;
 665                         goto abort;
 666                 }
 667         }
 668
 669         tp = intotcpcb(inp);
 670         tp->t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
 671         tp->iss = sc->sc_iss;
 672         tp->irs = sc->sc_irs;
 673         tcp_rcvseqinit(tp);
 674         tcp_sendseqinit(tp);
 675         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
 676         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
 677         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
 678         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
 679
 680         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH|TF_NODELAY);
 681         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
 682                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
 683         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
 684                 tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE|TF_RCVD_SCALE;
 685                 tp->requested_s_scale = sc->sc_requested_s_scale;
 686                 tp->request_r_scale = sc->sc_request_r_scale;
 687         }
 688         if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
 689                 tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP|TF_RCVD_TSTMP;
 690                 tp->ts_recent = sc->sc_tsrecent;
 691                 tp->ts_recent_age = ticks;
 692         }
 693 #ifdef TCP_SIGNATURE
 694         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
 695                 tp->t_flags |= TF_SIGNATURE;
 696 #endif
 697         if (sc->sc_flags & SCF_SACK) {
 698                 tp->sack_enable = 1;
 699                 tp->t_flags |= TF_SACK_PERMIT;
 700         }
 701         /*
 702          * Set up MSS and get cached values from tcp_hostcache.
 703          * This might overwrite some of the defaults we just set.
 704          */
 705         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
 706
 707         /*
 708          * If the SYN,ACK was retransmitted, reset cwnd to 1 segment.
 709          */
 710         if (sc->sc_rxtslot != 0)
 711                 tp->snd_cwnd = tp->t_maxseg;
 712         callout_reset(tp->tt_keep, tcp_keepinit, tcp_timer_keep, tp);
 713
 714         INP_UNLOCK(inp);
 715
 716         tcpstat.tcps_accepts++;
 717         return (so);
 718
 719 abort:
 720         INP_UNLOCK(inp);
 721 abort2:
 722         if (so != NULL)
 723                 (void) soabort(so);
 724         return (NULL);
 725 }
 726
 727 /*
 728  * This function gets called when we receive an ACK for a
 729  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
 730  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
 731  * the cache and turn it into a full-blown connection in
 732  * the SYN-RECEIVED state.
 733  */
 734 int
 735 syncache_expand(inc, th, sop, m)
 736         struct in_conninfo *inc;
 737         struct tcphdr *th;
 738         struct socket **sop;
 739         struct mbuf *m;
 740 {
 741         struct syncache *sc;
 742         struct syncache_head *sch;
 743         struct socket *so;
 744
 745         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 746
 747         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 748         if (sc == NULL) {
 749                 /*
 750                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
 751                  * a returning syncookie.  To do this, first:
 752                  *  A. See if this socket has had a syncache entry dropped in
 753                  *     the past.  We don't want to accept a bogus syncookie
 754                  *     if we've never received a SYN.
 755                  *  B. check that the syncookie is valid.  If it is, then
 756                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
 757                  */
 758                 if (!tcp_syncookies)
 759                         return (0);
 760                 sc = syncookie_lookup(inc, th, *sop);
 761                 if (sc == NULL)
 762                         return (0);
 763                 sch = NULL;
 764                 tcpstat.tcps_sc_recvcookie++;
 765         }
 766
 767         /*
 768          * If seg contains an ACK, but not for our SYN/ACK, send a RST.
 769          */
 770         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1) {
 771                 if (sch == NULL)
 772                         syncache_free(sc);
 773                 return (0);
 774         }
 775
 776         so = syncache_socket(sc, *sop, m);
 777         if (so == NULL) {
 778 #if 0
 779 resetandabort:
 780                 /* XXXjlemon check this - is this correct? */
 781                 (void) tcp_respond(NULL, m, m, th,
 782                     th->th_seq + tlen, (tcp_seq)0, TH_RST|TH_ACK);
 783 #endif
 784                 m_freem(m);                     /* XXX only needed for above */
 785                 tcpstat.tcps_sc_aborted++;
 786         } else
 787                 tcpstat.tcps_sc_completed++;
 788
 789         if (sch == NULL)
 790                 syncache_free(sc);
 791         else
 792                 syncache_drop(sc, sch);
 793         *sop = so;
 794         return (1);
 795 }
 796
 797 /*
 798  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
 799  * this to the syn cache, and send back a segment:
 800  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
 801  * to the source.
 802  *
 803  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
 804  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
 805  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
 806  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
 807  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
 808  * the data, we avoid this DoS scenario.
 809  */
 810 int
 811 syncache_add(inc, to, th, sop, m)
 812         struct in_conninfo *inc;
 813         struct tcpopt *to;
 814         struct tcphdr *th;
 815         struct socket **sop;
 816         struct mbuf *m;
 817 {
 818         struct tcpcb *tp;
 819         struct socket *so;
 820         struct syncache *sc = NULL;
 821         struct syncache_head *sch;
 822         struct mbuf *ipopts = NULL;
 823         u_int32_t flowtmp;
 824         int i, win;
 825
 826         INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo);
 827
 828         so = *sop;
 829         tp = sototcpcb(so);
 830
 831         /*
 832          * Remember the IP options, if any.
 833          */
 834 #ifdef INET6
 835         if (!inc->inc_isipv6)
 836 #endif
 837                 ipopts = ip_srcroute(m);
 838
 839         /*
 840          * See if we already have an entry for this connection.
 841          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
 842          *
 843          * XXX
 844          * should the syncache be re-initialized with the contents
 845          * of the new SYN here (which may have different options?)
 846          */
 847         sc = syncache_lookup(inc, &sch);
 848         if (sc != NULL) {
 849                 tcpstat.tcps_sc_dupsyn++;
 850                 if (ipopts) {
 851                         /*
 852                          * If we were remembering a previous source route,
 853                          * forget it and use the new one we've been given.
 854                          */
 855                         if (sc->sc_ipopts)
 856                                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
 857                         sc->sc_ipopts = ipopts;
 858                 }
 859                 /*
 860                  * Update timestamp if present.
 861                  */
 862                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP)
 863                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
 864                 /*
 865                  * PCB may have changed, pick up new values.
 866                  */
 867                 sc->sc_tp = tp;
 868                 sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
 869 #ifdef TCPDEBUG
 870                 if (syncache_respond(sc, m, so) == 0) {
 871 #else
 872                 if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
 873 #endif
 874                         /* NB: guarded by INP_INFO_WLOCK(&tcbinfo) */
 875                         TAILQ_REMOVE(&tcp_syncache.timerq[sc->sc_rxtslot],
 876                             sc, sc_timerq);
 877                         SYNCACHE_TIMEOUT(sc, sc->sc_rxtslot);
 878                         tcpstat.tcps_sndacks++;
 879                         tcpstat.tcps_sndtotal++;
 880                 }
 881                 *sop = NULL;
 882                 return (1);
 883         }
 884
 885         sc = uma_zalloc(tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
 886         if (sc == NULL) {
 887                 /*
 888                  * The zone allocator couldn't provide more entries.
 889                  * Treat this as if the cache was full; drop the oldest
 890                  * entry and insert the new one.
 891                  */
 892                 tcpstat.tcps_sc_zonefail++;
 893                 /* NB: guarded by INP_INFO_WLOCK(&tcbinfo) */
 894                 for (i = SYNCACHE_MAXREXMTS; i >= 0; i--) {
 895                         sc = TAILQ_FIRST(&tcp_syncache.timerq[i]);
 896                         if (sc != NULL)
 897                                 break;
 898                 }
 899                 if (sc == NULL) {
 900                         /* Generic memory failure. */
 901                         if (ipopts)
 902                                 (void) m_free(ipopts);
 903                         return (0);
 904                 }
 905                 sc->sc_tp->ts_recent = ticks;
 906                 syncache_drop(sc, NULL);
 907                 sc = uma_zalloc(tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
 908                 if (sc == NULL) {
 909                         if (ipopts)
 910                                 (void) m_free(ipopts);
 911                         return (0);
 912                 }
 913         }
 914
 915         /*
 916          * Fill in the syncache values.
 917          */
 918         sc->sc_tp = tp;
 919         sc->sc_inp_gencnt = tp->t_inpcb->inp_gencnt;
 920         sc->sc_ipopts = ipopts;
 921         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
 922         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
 923 #ifdef INET6
 924         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
 925         if (inc->inc_isipv6) {
 926                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
 927                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
 928         } else
 929 #endif
 930         {
 931                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
 932                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
 933         }
 934         sc->sc_irs = th->th_seq;
 935         sc->sc_flags = 0;
 936         sc->sc_peer_mss = to->to_flags & TOF_MSS ? to->to_mss : 0;
 937         sc->sc_flowlabel = 0;
 938         if (tcp_syncookies) {
 939                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sc, &flowtmp);
 940 #ifdef INET6
 941                 if (inc->inc_isipv6 &&
 942                     (sc->sc_tp->t_inpcb->in6p_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL)) {
 943                         sc->sc_flowlabel = flowtmp & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
 944                 }
 945 #endif
 946         } else {
 947                 sc->sc_iss = arc4random();
 948 #ifdef INET6
 949                 if (inc->inc_isipv6 &&
 950                     (sc->sc_tp->t_inpcb->in6p_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL)) {
 951                         sc->sc_flowlabel =
 952                             (htonl(ip6_randomflowlabel()) & IPV6_FLOWLABEL_MASK);
 953                 }
 954 #endif
 955         }
 956
 957         /* Initial receive window: clip sbspace to [0 .. TCP_MAXWIN] */
 958         win = sbspace(&so->so_rcv);
 959         win = imax(win, 0);
 960         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
 961         sc->sc_wnd = win;
 962
 963         if (tcp_do_rfc1323) {
 964                 /*
 965                  * A timestamp received in a SYN makes
 966                  * it ok to send timestamp requests and replies.
 967                  */
 968                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
 969                         sc->sc_tsrecent = to->to_tsval;
 970                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
 971                 }
 972                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
 973                         int wscale = 0;
 974
 975                         /* Compute proper scaling value from buffer space */
 976                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
 977                             (TCP_MAXWIN << wscale) < so->so_rcv.sb_hiwat)
 978                                 wscale++;
 979                         sc->sc_request_r_scale = wscale;
 980                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_requested_s_scale;
 981                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
 982                 }
 983         }
 984         if (tp->t_flags & TF_NOOPT)
 985                 sc->sc_flags = SCF_NOOPT;
 986 #ifdef TCP_SIGNATURE
 987         /*
 988          * If listening socket requested TCP digests, and received SYN
 989          * contains the option, flag this in the syncache so that
 990          * syncache_respond() will do the right thing with the SYN+ACK.
 991          * XXX Currently we always record the option by default and will
 992          * attempt to use it in syncache_respond().
 993          */
 994         if (to->to_flags & TOF_SIGNATURE)
 995                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
 996 #endif
 997
 998         if (to->to_flags & TOF_SACK)
 999                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
1000
1001         /*
1002          * Do a standard 3-way handshake.
1003          */
1004 #ifdef TCPDEBUG
1005         if (syncache_respond(sc, m, so) == 0) {
1006 #else
1007         if (syncache_respond(sc, m) == 0) {
1008 #endif
1009                 syncache_insert(sc, sch);
1010                 tcpstat.tcps_sndacks++;
1011                 tcpstat.tcps_sndtotal++;
1012         } else {
1013                 syncache_free(sc);
1014                 tcpstat.tcps_sc_dropped++;
1015         }
1016         *sop = NULL;
1017         return (1);
1018 }
1019
1020 #ifdef TCPDEBUG
1021 static int
1022 syncache_respond(sc, m, so)
1023         struct syncache *sc;
1024         struct mbuf *m;
1025         struct socket *so;
1026 #else
1027 static int
1028 syncache_respond(sc, m)
1029         struct syncache *sc;
1030         struct mbuf *m;
1031 #endif
1032 {
1033         u_int8_t *optp;
1034         int optlen, error;
1035         u_int16_t tlen, hlen, mssopt;
1036         struct ip *ip = NULL;
1037         struct tcphdr *th;
1038         struct inpcb *inp;
1039 #ifdef INET6
1040         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1041 #endif
1042
1043         hlen =
1044 #ifdef INET6
1045                (sc->sc_inc.inc_isipv6) ? sizeof(struct ip6_hdr) :
1046 #endif
1047                 sizeof(struct ip);
1048
1049         KASSERT((&sc->sc_inc) != NULL, ("syncache_respond with NULL in_conninfo pointer"));
1050
1051         /* Determine MSS we advertize to other end of connection */
1052         mssopt = tcp_mssopt(&sc->sc_inc);
1053
1054         /* Compute the size of the TCP options. */
1055         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT) {
1056                 optlen = 0;
1057         } else {
1058                 optlen = TCPOLEN_MAXSEG +
1059                     ((sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) ? 4 : 0) +
1060                     ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) ? TCPOLEN_TSTAMP_APPA : 0);
1061 #ifdef TCP_SIGNATURE
1062                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1063                         optlen += TCPOLEN_SIGNATURE;
1064 #endif
1065                 if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1066                         optlen += TCPOLEN_SACK_PERMITTED;
1067                 optlen = roundup2(optlen, 4);
1068         }
1069         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr) + optlen;
1070
1071         /*
1072          * XXX
1073          * assume that the entire packet will fit in a header mbuf
1074          */
1075         KASSERT(max_linkhdr + tlen <= MHLEN, ("syncache: mbuf too small"));
1076
1077         /*
1078          * XXX shouldn't this reuse the mbuf if possible ?
1079          * Create the IP+TCP header from scratch.
1080          */
1081         if (m)
1082                 m_freem(m);
1083
1084         m = m_gethdr(M_DONTWAIT, MT_DATA);
1085         if (m == NULL)
1086                 return (ENOBUFS);
1087         m->m_data += max_linkhdr;
1088         m->m_len = tlen;
1089         m->m_pkthdr.len = tlen;
1090         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1091         inp = sc->sc_tp->t_inpcb;
1092         INP_LOCK(inp);
1093 #ifdef MAC
1094         mac_create_mbuf_from_inpcb(inp, m);
1095 #endif
1096
1097 #ifdef INET6
1098         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
1099                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1100                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1101                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1102                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1103                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1104                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1105                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1106                 ip6->ip6_flow &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1107                 ip6->ip6_flow |= sc->sc_flowlabel;
1108
1109                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1110         } else
1111 #endif
1112         {
1113                 ip = mtod(m, struct ip *);
1114                 ip->ip_v = IPVERSION;
1115                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1116                 ip->ip_len = tlen;
1117                 ip->ip_id = 0;
1118                 ip->ip_off = 0;
1119                 ip->ip_sum = 0;
1120                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1121                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1122                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1123                 ip->ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;   /* XXX */
1124                 ip->ip_tos = inp->inp_ip_tos;   /* XXX */
1125
1126                 /*
1127                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1128                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1129                  *
1130                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1131                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1132                  */
1133                 if (path_mtu_discovery && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0))
1134                        ip->ip_off |= IP_DF;
1135
1136                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1137         }
1138         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1139         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1140
1141         th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1142         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1143         th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1144         th->th_x2 = 0;
1145         th->th_flags = TH_SYN|TH_ACK;
1146         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1147         th->th_urp = 0;
1148
1149         /* Tack on the TCP options. */
1150         if (optlen != 0) {
1151                 optp = (u_int8_t *)(th + 1);
1152                 *optp++ = TCPOPT_MAXSEG;
1153                 *optp++ = TCPOLEN_MAXSEG;
1154                 *optp++ = (mssopt >> 8) & 0xff;
1155                 *optp++ = mssopt & 0xff;
1156
1157                 if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1158                         *((u_int32_t *)optp) = htonl(TCPOPT_NOP << 24 |
1159                             TCPOPT_WINDOW << 16 | TCPOLEN_WINDOW << 8 |
1160                             sc->sc_request_r_scale);
1161                         optp += 4;
1162                 }
1163
1164                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1165                         u_int32_t *lp = (u_int32_t *)(optp);
1166
1167                         /* Form timestamp option per appendix A of RFC 1323. */
1168                         *lp++ = htonl(TCPOPT_TSTAMP_HDR);
1169                         *lp++ = htonl(ticks);
1170                         *lp   = htonl(sc->sc_tsrecent);
1171                         optp += TCPOLEN_TSTAMP_APPA;
1172                 }
1173
1174 #ifdef TCP_SIGNATURE
1175                 /*
1176                  * Handle TCP-MD5 passive opener response.
1177                  */
1178                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1179                         u_int8_t *bp = optp;
1180                         int i;
1181
1182                         *bp++ = TCPOPT_SIGNATURE;
1183                         *bp++ = TCPOLEN_SIGNATURE;
1184                         for (i = 0; i < TCP_SIGLEN; i++)
1185                                 *bp++ = 0;
1186                         tcp_signature_compute(m, sizeof(struct ip), 0, optlen,
1187                             optp + 2, IPSEC_DIR_OUTBOUND);
1188                         optp += TCPOLEN_SIGNATURE;
1189                 }
1190 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1191
1192                 if (sc->sc_flags & SCF_SACK) {
1193                         *optp++ = TCPOPT_SACK_PERMITTED;
1194                         *optp++ = TCPOLEN_SACK_PERMITTED;
1195                 }
1196
1197                 {
1198                         /* Pad TCP options to a 4 byte boundary */
1199                         int padlen = optlen - (optp - (u_int8_t *)(th + 1));
1200                         while (padlen-- > 0)
1201                                 *optp++ = TCPOPT_EOL;
1202                 }
1203         }
1204
1205 #ifdef INET6
1206         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
1207                 th->th_sum = 0;
1208                 th->th_sum = in6_cksum(m, IPPROTO_TCP, hlen, tlen - hlen);
1209                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(NULL, NULL);
1210                 error = ip6_output(m, NULL, NULL, 0, NULL, NULL, inp);
1211         } else
1212 #endif
1213         {
1214                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1215                     htons(tlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1216                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1217                 m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1218 #ifdef TCPDEBUG
1219                 /*
1220                  * Trace.
1221                  */
1222                 if (so != NULL && so->so_options & SO_DEBUG) {
1223                         struct tcpcb *tp = sototcpcb(so);
1224                         tcp_trace(TA_OUTPUT, tp->t_state, tp,
1225                             mtod(m, void *), th, 0);
1226                 }
1227 #endif
1228                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, NULL, 0, NULL, inp);
1229         }
1230         INP_UNLOCK(inp);
1231         return (error);
1232 }
1233
1234 /*
1235  * cookie layers:
1236  *
1237  *      |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|
1238  *      | peer iss                                                      |
1239  *      | MD5(laddr,faddr,secret,lport,fport)             |. . . . . . .|
1240  *      |                     0                       |(A)|             |
1241  * (A): peer mss index
1242  */
1243
1244 /*
1245  * The values below are chosen to minimize the size of the tcp_secret
1246  * table, as well as providing roughly a 16 second lifetime for the cookie.
1247  */
1248
1249 #define SYNCOOKIE_WNDBITS       5       /* exposed bits for window indexing */
1250 #define SYNCOOKIE_TIMESHIFT     1       /* scale ticks to window time units */
1251
1252 #define SYNCOOKIE_WNDMASK       ((1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) - 1)
1253 #define SYNCOOKIE_NSECRETS      (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS)
1254 #define SYNCOOKIE_TIMEOUT \
1255     (hz * (1 << SYNCOOKIE_WNDBITS) / (1 << SYNCOOKIE_TIMESHIFT))
1256 #define SYNCOOKIE_DATAMASK      ((3 << SYNCOOKIE_WNDBITS) | SYNCOOKIE_WNDMASK)
1257
1258 static struct {
1259         u_int32_t       ts_secbits[4];
1260         u_int           ts_expire;
1261 } tcp_secret[SYNCOOKIE_NSECRETS];
1262
1263 static int tcp_msstab[] = { 0, 536, 1460, 8960 };
1264
1265 static MD5_CTX syn_ctx;
1266
1267 #define MD5Add(v)       MD5Update(&syn_ctx, (u_char *)&v, sizeof(v))
1268
1269 struct md5_add {
1270         u_int32_t laddr, faddr;
1271         u_int32_t secbits[4];
1272         u_int16_t lport, fport;
1273 };
1274
1275 #ifdef CTASSERT
1276 CTASSERT(sizeof(struct md5_add) == 28);
1277 #endif
1278
1279 /*
1280  * Consider the problem of a recreated (and retransmitted) cookie.  If the
1281  * original SYN was accepted, the connection is established.  The second
1282  * SYN is inflight, and if it arrives with an ISN that falls within the
1283  * receive window, the connection is killed.
1284  *
1285  * However, since cookies have other problems, this may not be worth
1286  * worrying about.
1287  */
1288
1289 static u_int32_t
1290 syncookie_generate(struct syncache *sc, u_int32_t *flowid)
1291 {
1292         u_int32_t md5_buffer[4];
1293         u_int32_t data;
1294         int idx, i;
1295         struct md5_add add;
1296
1297         /* NB: single threaded; could add INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo) */
1298
1299         idx = ((ticks << SYNCOOKIE_TIMESHIFT) / hz) & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1300         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks) {
1301                 for (i = 0; i < 4; i++)
1302                         tcp_secret[idx].ts_secbits[i] = arc4random();
1303                 tcp_secret[idx].ts_expire = ticks + SYNCOOKIE_TIMEOUT;
1304         }
1305         for (data = sizeof(tcp_msstab) / sizeof(int) - 1; data > 0; data--)
1306                 if (tcp_msstab[data] <= sc->sc_peer_mss)
1307                         break;
1308         data = (data << SYNCOOKIE_WNDBITS) | idx;
1309         data ^= sc->sc_irs;                             /* peer's iss */
1310         MD5Init(&syn_ctx);
1311 #ifdef INET6
1312         if (sc->sc_inc.inc_isipv6) {
1313                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_laddr);
1314                 MD5Add(sc->sc_inc.inc6_faddr);
1315                 add.laddr = 0;
1316                 add.faddr = 0;
1317         } else
1318 #endif
1319         {
1320                 add.laddr = sc->sc_inc.inc_laddr.s_addr;
1321                 add.faddr = sc->sc_inc.inc_faddr.s_addr;
1322         }
1323         add.lport = sc->sc_inc.inc_lport;
1324         add.fport = sc->sc_inc.inc_fport;
1325         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1326         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1327         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1328         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1329         MD5Add(add);
1330         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1331         data ^= (md5_buffer[0] & ~SYNCOOKIE_WNDMASK);
1332         *flowid = md5_buffer[1];
1333         return (data);
1334 }
1335
1336 static struct syncache *
1337 syncookie_lookup(inc, th, so)
1338         struct in_conninfo *inc;
1339         struct tcphdr *th;
1340         struct socket *so;
1341 {
1342         u_int32_t md5_buffer[4];
1343         struct syncache *sc;
1344         u_int32_t data;
1345         int wnd, idx;
1346         struct md5_add add;
1347
1348         /* NB: single threaded; could add INP_INFO_WLOCK_ASSERT(&tcbinfo) */
1349
1350         data = (th->th_ack - 1) ^ (th->th_seq - 1);     /* remove ISS */
1351         idx = data & SYNCOOKIE_WNDMASK;
1352         if (tcp_secret[idx].ts_expire < ticks ||
1353             sototcpcb(so)->ts_recent + SYNCOOKIE_TIMEOUT < ticks)
1354                 return (NULL);
1355         MD5Init(&syn_ctx);
1356 #ifdef INET6
1357         if (inc->inc_isipv6) {
1358                 MD5Add(inc->inc6_laddr);
1359                 MD5Add(inc->inc6_faddr);
1360                 add.laddr = 0;
1361                 add.faddr = 0;
1362         } else
1363 #endif
1364         {
1365                 add.laddr = inc->inc_laddr.s_addr;
1366                 add.faddr = inc->inc_faddr.s_addr;
1367         }
1368         add.lport = inc->inc_lport;
1369         add.fport = inc->inc_fport;
1370         add.secbits[0] = tcp_secret[idx].ts_secbits[0];
1371         add.secbits[1] = tcp_secret[idx].ts_secbits[1];
1372         add.secbits[2] = tcp_secret[idx].ts_secbits[2];
1373         add.secbits[3] = tcp_secret[idx].ts_secbits[3];
1374         MD5Add(add);
1375         MD5Final((u_char *)&md5_buffer, &syn_ctx);
1376         data ^= md5_buffer[0];
1377         if ((data & ~SYNCOOKIE_DATAMASK) != 0)
1378                 return (NULL);
1379         data = data >> SYNCOOKIE_WNDBITS;
1380
1381         sc = uma_zalloc(tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1382         if (sc == NULL)
1383                 return (NULL);
1384         /*
1385          * Fill in the syncache values.
1386          * XXX duplicate code from syncache_add
1387          */
1388         sc->sc_ipopts = NULL;
1389         sc->sc_inc.inc_fport = inc->inc_fport;
1390         sc->sc_inc.inc_lport = inc->inc_lport;
1391         sc->sc_tp = sototcpcb(so);
1392 #ifdef INET6
1393         sc->sc_inc.inc_isipv6 = inc->inc_isipv6;
1394         if (inc->inc_isipv6) {
1395                 sc->sc_inc.inc6_faddr = inc->inc6_faddr;
1396                 sc->sc_inc.inc6_laddr = inc->inc6_laddr;
1397                 if (sc->sc_tp->t_inpcb->in6p_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL)
1398                         sc->sc_flowlabel = md5_buffer[1] & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1399         } else
1400 #endif
1401         {
1402                 sc->sc_inc.inc_faddr = inc->inc_faddr;
1403                 sc->sc_inc.inc_laddr = inc->inc_laddr;
1404         }
1405         sc->sc_irs = th->th_seq - 1;
1406         sc->sc_iss = th->th_ack - 1;
1407         wnd = sbspace(&so->so_rcv);
1408         wnd = imax(wnd, 0);
1409         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
1410         sc->sc_wnd = wnd;
1411         sc->sc_flags = 0;
1412         sc->sc_rxtslot = 0;
1413         sc->sc_peer_mss = tcp_msstab[data];
1414         return (sc);
1415 }