]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/netinet/tcp_syncache.c
MFV r353637: 10844 Serialize ZTHR operations to eliminate races
[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         INP_INFO_RLOCK_ASSERT(&V_tcbinfo);
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_flags |= TF_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         /*
1095          * Global TCP locks are held because we manipulate the PCB lists
1096          * and create a new socket.
1097          */
1098         INP_INFO_RLOCK_ASSERT(&V_tcbinfo);
1099         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_ACK,
1100             ("%s: can handle only ACK", __func__));
1101
1102         if (syncache_cookiesonly()) {
1103                 sc = NULL;
1104                 sch = syncache_hashbucket(inc);
1105                 locked = false;
1106         } else {
1107                 sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
1108                 locked = true;
1109                 SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1110         }
1111
1112 #ifdef INVARIANTS
1113         /*
1114          * Test code for syncookies comparing the syncache stored
1115          * values with the reconstructed values from the cookie.
1116          */
1117         if (sc != NULL)
1118                 syncookie_cmp(inc, sch, sc, th, to, *lsop);
1119 #endif
1120
1121         if (sc == NULL) {
1122                 /*
1123                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
1124                  * a returning syncookie.  To do this, first:
1125                  *  A. Check if syncookies are used in case of syncache
1126                  *     overflows
1127                  *  B. See if this socket has had a syncache entry dropped in
1128                  *     the recent past. We don't want to accept a bogus
1129                  *     syncookie if we've never received a SYN or accept it
1130                  *     twice.
1131                  *  C. check that the syncookie is valid.  If it is, then
1132                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
1133                  */
1134                 if (locked && !V_tcp_syncookies) {
1135                         SCH_UNLOCK(sch);
1136                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1137                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
1138                                     "segment rejected (syncookies disabled)\n",
1139                                     s, __func__);
1140                         goto failed;
1141                 }
1142                 if (locked && !V_tcp_syncookiesonly &&
1143                     sch->sch_last_overflow < time_uptime - SYNCOOKIE_LIFETIME) {
1144                         SCH_UNLOCK(sch);
1145                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1146                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
1147                                     "segment rejected (no syncache entry)\n",
1148                                     s, __func__);
1149                         goto failed;
1150                 }
1151                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1152                 sc = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, *lsop);
1153                 if (locked)
1154                         SCH_UNLOCK(sch);
1155                 if (sc == NULL) {
1156                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1157                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment failed "
1158                                     "SYNCOOKIE authentication, segment rejected "
1159                                     "(probably spoofed)\n", s, __func__);
1160                         goto failed;
1161                 }
1162 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1163                 /* If received ACK has MD5 signature, check it. */
1164                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) != 0 &&
1165                     (!TCPMD5_ENABLED() ||
1166                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)) {
1167                         /* Drop the ACK. */
1168                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1169                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment rejected, "
1170                                     "MD5 signature doesn't match.\n",
1171                                     s, __func__);
1172                                 free(s, M_TCPLOG);
1173                         }
1174                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_sigopt);
1175                         return (-1); /* Do not send RST */
1176                 }
1177 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1178         } else {
1179 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1180                 /*
1181                  * If listening socket requested TCP digests, check that
1182                  * received ACK has signature and it is correct.
1183                  * If not, drop the ACK and leave sc entry in th cache,
1184                  * because SYN was received with correct signature.
1185                  */
1186                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1187                         if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1188                                 /* No signature */
1189                                 TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1190                                 SCH_UNLOCK(sch);
1191                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1192                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1193                                             "rejected, MD5 signature wasn't "
1194                                             "provided.\n", s, __func__);
1195                                         free(s, M_TCPLOG);
1196                                 }
1197                                 return (-1); /* Do not send RST */
1198                         }
1199                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1200                             TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0) {
1201                                 /* Doesn't match or no SA */
1202                                 SCH_UNLOCK(sch);
1203                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1204                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1205                                             "rejected, MD5 signature doesn't "
1206                                             "match.\n", s, __func__);
1207                                         free(s, M_TCPLOG);
1208                                 }
1209                                 return (-1); /* Do not send RST */
1210                         }
1211                 }
1212 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1213
1214                 /*
1215                  * RFC 7323 PAWS: If we have a timestamp on this segment and
1216                  * it's less than ts_recent, drop it.
1217                  * XXXMT: RFC 7323 also requires to send an ACK.
1218                  *        In tcp_input.c this is only done for TCP segments
1219                  *        with user data, so be consistent here and just drop
1220                  *        the segment.
1221                  */
1222                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP && to->to_flags & TOF_TS &&
1223                     TSTMP_LT(to->to_tsval, sc->sc_tsreflect)) {
1224                         SCH_UNLOCK(sch);
1225                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1226                                 log(LOG_DEBUG,
1227                                     "%s; %s: SEG.TSval %u < TS.Recent %u, "
1228                                     "segment dropped\n", s, __func__,
1229                                     to->to_tsval, sc->sc_tsreflect);
1230                                 free(s, M_TCPLOG);
1231                         }
1232                         return (-1);  /* Do not send RST */
1233                 }
1234
1235                 /*
1236                  * Pull out the entry to unlock the bucket row.
1237                  * 
1238                  * NOTE: We must decrease TCPS_SYN_RECEIVED count here, not
1239                  * tcp_state_change().  The tcpcb is not existent at this
1240                  * moment.  A new one will be allocated via syncache_socket->
1241                  * sonewconn->tcp_usr_attach in TCPS_CLOSED state, then
1242                  * syncache_socket() will change it to TCPS_SYN_RECEIVED.
1243                  */
1244                 TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
1245                 TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
1246                 sch->sch_length--;
1247 #ifdef TCP_OFFLOAD
1248                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1249                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1250
1251                         tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
1252                 }
1253 #endif
1254                 SCH_UNLOCK(sch);
1255         }
1256
1257         /*
1258          * Segment validation:
1259          * ACK must match our initial sequence number + 1 (the SYN|ACK).
1260          */
1261         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1) {
1262                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1263                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: ACK %u != ISS+1 %u, segment "
1264                             "rejected\n", s, __func__, th->th_ack, sc->sc_iss);
1265                 goto failed;
1266         }
1267
1268         /*
1269          * The SEQ must fall in the window starting at the received
1270          * initial receive sequence number + 1 (the SYN).
1271          */
1272         if (SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) ||
1273             SEQ_GT(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
1274                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1275                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SEQ %u != IRS+1 %u, segment "
1276                             "rejected\n", s, __func__, th->th_seq, sc->sc_irs);
1277                 goto failed;
1278         }
1279
1280         /*
1281          * If timestamps were not negotiated during SYN/ACK they
1282          * must not appear on any segment during this session.
1283          */
1284         if (!(sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS)) {
1285                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1286                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp not expected, "
1287                             "segment rejected\n", s, __func__);
1288                 goto failed;
1289         }
1290
1291         /*
1292          * If timestamps were negotiated during SYN/ACK they should
1293          * appear on every segment during this session.
1294          * XXXAO: This is only informal as there have been unverified
1295          * reports of non-compliants stacks.
1296          */
1297         if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && !(to->to_flags & TOF_TS)) {
1298                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1299                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp missing, "
1300                             "no action\n", s, __func__);
1301                         free(s, M_TCPLOG);
1302                         s = NULL;
1303                 }
1304         }
1305
1306         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1307
1308         if (*lsop == NULL)
1309                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1310         else
1311                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1312
1313 /* how do we find the inp for the new socket? */
1314         if (sc != &scs)
1315                 syncache_free(sc);
1316         return (1);
1317 failed:
1318         if (sc != NULL && sc != &scs)
1319                 syncache_free(sc);
1320         if (s != NULL)
1321                 free(s, M_TCPLOG);
1322         *lsop = NULL;
1323         return (0);
1324 }
1325
1326 static void
1327 syncache_tfo_expand(struct syncache *sc, struct socket **lsop, struct mbuf *m,
1328     uint64_t response_cookie)
1329 {
1330         struct inpcb *inp;
1331         struct tcpcb *tp;
1332         unsigned int *pending_counter;
1333
1334         /*
1335          * Global TCP locks are held because we manipulate the PCB lists
1336          * and create a new socket.
1337          */
1338         INP_INFO_RLOCK_ASSERT(&V_tcbinfo);
1339
1340         pending_counter = intotcpcb(sotoinpcb(*lsop))->t_tfo_pending;
1341         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1342         if (*lsop == NULL) {
1343                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1344                 atomic_subtract_int(pending_counter, 1);
1345         } else {
1346                 soisconnected(*lsop);
1347                 inp = sotoinpcb(*lsop);
1348                 tp = intotcpcb(inp);
1349                 tp->t_flags |= TF_FASTOPEN;
1350                 tp->t_tfo_cookie.server = response_cookie;
1351                 tp->snd_max = tp->iss;
1352                 tp->snd_nxt = tp->iss;
1353                 tp->t_tfo_pending = pending_counter;
1354                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1355         }
1356 }
1357
1358 /*
1359  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
1360  * this to the syn cache, and send back a segment:
1361  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
1362  * to the source.
1363  *
1364  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
1365  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
1366  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
1367  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
1368  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
1369  * the data, we avoid this DoS scenario.
1370  *
1371  * The exception to the above is when a SYN with a valid TCP Fast Open (TFO)
1372  * cookie is processed and a new socket is created.  In this case, any data
1373  * accompanying the SYN will be queued to the socket by tcp_input() and will
1374  * be ACKed either when the application sends response data or the delayed
1375  * ACK timer expires, whichever comes first.
1376  */
1377 int
1378 syncache_add(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
1379     struct inpcb *inp, struct socket **lsop, struct mbuf *m, void *tod,
1380     void *todctx)
1381 {
1382         struct tcpcb *tp;
1383         struct socket *so;
1384         struct syncache *sc = NULL;
1385         struct syncache_head *sch;
1386         struct mbuf *ipopts = NULL;
1387         u_int ltflags;
1388         int win, ip_ttl, ip_tos;
1389         char *s;
1390         int rv = 0;
1391 #ifdef INET6
1392         int autoflowlabel = 0;
1393 #endif
1394 #ifdef MAC
1395         struct label *maclabel;
1396 #endif
1397         struct syncache scs;
1398         struct ucred *cred;
1399         uint64_t tfo_response_cookie;
1400         unsigned int *tfo_pending = NULL;
1401         int tfo_cookie_valid = 0;
1402         int tfo_response_cookie_valid = 0;
1403         bool locked;
1404
1405         INP_WLOCK_ASSERT(inp);                  /* listen socket */
1406         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_SYN,
1407             ("%s: unexpected tcp flags", __func__));
1408
1409         /*
1410          * Combine all so/tp operations very early to drop the INP lock as
1411          * soon as possible.
1412          */
1413         so = *lsop;
1414         KASSERT(SOLISTENING(so), ("%s: %p not listening", __func__, so));
1415         tp = sototcpcb(so);
1416         cred = crhold(so->so_cred);
1417
1418 #ifdef INET6
1419         if ((inc->inc_flags & INC_ISIPV6) &&
1420             (inp->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL))
1421                 autoflowlabel = 1;
1422 #endif
1423         ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;
1424         ip_tos = inp->inp_ip_tos;
1425         win = so->sol_sbrcv_hiwat;
1426         ltflags = (tp->t_flags & (TF_NOOPT | TF_SIGNATURE));
1427
1428         if (V_tcp_fastopen_server_enable && IS_FASTOPEN(tp->t_flags) &&
1429             (tp->t_tfo_pending != NULL) &&
1430             (to->to_flags & TOF_FASTOPEN)) {
1431                 /*
1432                  * Limit the number of pending TFO connections to
1433                  * approximately half of the queue limit.  This prevents TFO
1434                  * SYN floods from starving the service by filling the
1435                  * listen queue with bogus TFO connections.
1436                  */
1437                 if (atomic_fetchadd_int(tp->t_tfo_pending, 1) <=
1438                     (so->sol_qlimit / 2)) {
1439                         int result;
1440
1441                         result = tcp_fastopen_check_cookie(inc,
1442                             to->to_tfo_cookie, to->to_tfo_len,
1443                             &tfo_response_cookie);
1444                         tfo_cookie_valid = (result > 0);
1445                         tfo_response_cookie_valid = (result >= 0);
1446                 }
1447
1448                 /*
1449                  * Remember the TFO pending counter as it will have to be
1450                  * decremented below if we don't make it to syncache_tfo_expand().
1451                  */
1452                 tfo_pending = tp->t_tfo_pending;
1453         }
1454
1455         /* By the time we drop the lock these should no longer be used. */
1456         so = NULL;
1457         tp = NULL;
1458
1459 #ifdef MAC
1460         if (mac_syncache_init(&maclabel) != 0) {
1461                 INP_WUNLOCK(inp);
1462                 goto done;
1463         } else
1464                 mac_syncache_create(maclabel, inp);
1465 #endif
1466         if (!tfo_cookie_valid)
1467                 INP_WUNLOCK(inp);
1468
1469         /*
1470          * Remember the IP options, if any.
1471          */
1472 #ifdef INET6
1473         if (!(inc->inc_flags & INC_ISIPV6))
1474 #endif
1475 #ifdef INET
1476                 ipopts = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
1477 #else
1478                 ipopts = NULL;
1479 #endif
1480
1481 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1482         /*
1483          * If listening socket requested TCP digests, check that received
1484          * SYN has signature and it is correct. If signature doesn't match
1485          * or TCP_SIGNATURE support isn't enabled, drop the packet.
1486          */
1487         if (ltflags & TF_SIGNATURE) {
1488                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1489                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1490                         goto done;
1491                 }
1492                 if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1493                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)
1494                         goto done;
1495         }
1496 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1497         /*
1498          * See if we already have an entry for this connection.
1499          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
1500          *
1501          * XXX: should the syncache be re-initialized with the contents
1502          * of the new SYN here (which may have different options?)
1503          *
1504          * XXX: We do not check the sequence number to see if this is a
1505          * real retransmit or a new connection attempt.  The question is
1506          * how to handle such a case; either ignore it as spoofed, or
1507          * drop the current entry and create a new one?
1508          */
1509         if (syncache_cookiesonly()) {
1510                 sc = NULL;
1511                 sch = syncache_hashbucket(inc);
1512                 locked = false;
1513         } else {
1514                 sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
1515                 locked = true;
1516                 SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1517         }
1518         if (sc != NULL) {
1519                 if (tfo_cookie_valid)
1520                         INP_WUNLOCK(inp);
1521                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dupsyn);
1522                 if (ipopts) {
1523                         /*
1524                          * If we were remembering a previous source route,
1525                          * forget it and use the new one we've been given.
1526                          */
1527                         if (sc->sc_ipopts)
1528                                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
1529                         sc->sc_ipopts = ipopts;
1530                 }
1531                 /*
1532                  * Update timestamp if present.
1533                  */
1534                 if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS))
1535                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1536                 else
1537                         sc->sc_flags &= ~SCF_TIMESTAMP;
1538 #ifdef MAC
1539                 /*
1540                  * Since we have already unconditionally allocated label
1541                  * storage, free it up.  The syncache entry will already
1542                  * have an initialized label we can use.
1543                  */
1544                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1545 #endif
1546                 TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1547                 /* Retransmit SYN|ACK and reset retransmit count. */
1548                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, th, NULL, NULL))) {
1549                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Received duplicate SYN, "
1550                             "resetting timer and retransmitting SYN|ACK\n",
1551                             s, __func__);
1552                         free(s, M_TCPLOG);
1553                 }
1554                 if (syncache_respond(sc, m, TH_SYN|TH_ACK) == 0) {
1555                         sc->sc_rxmits = 0;
1556                         syncache_timeout(sc, sch, 1);
1557                         TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1558                         TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1559                 }
1560                 SCH_UNLOCK(sch);
1561                 goto donenoprobe;
1562         }
1563
1564         if (tfo_cookie_valid) {
1565                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1566                 sc = &scs;
1567                 goto skip_alloc;
1568         }
1569
1570         /*
1571          * Skip allocating a syncache entry if we are just going to discard
1572          * it later.
1573          */
1574         if (!locked) {
1575                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1576                 sc = &scs;
1577         } else
1578                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1579         if (sc == NULL) {
1580                 /*
1581                  * The zone allocator couldn't provide more entries.
1582                  * Treat this as if the cache was full; drop the oldest
1583                  * entry and insert the new one.
1584                  */
1585                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_zonefail);
1586                 if ((sc = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head)) != NULL) {
1587                         sch->sch_last_overflow = time_uptime;
1588                         syncache_drop(sc, sch);
1589                         syncache_pause(inc);
1590                 }
1591                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1592                 if (sc == NULL) {
1593                         if (V_tcp_syncookies) {
1594                                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1595                                 sc = &scs;
1596                         } else {
1597                                 KASSERT(locked,
1598                                     ("%s: bucket unexpectedly unlocked",
1599                                     __func__));
1600                                 SCH_UNLOCK(sch);
1601                                 if (ipopts)
1602                                         (void) m_free(ipopts);
1603                                 goto done;
1604                         }
1605                 }
1606         }
1607
1608 skip_alloc:
1609         if (!tfo_cookie_valid && tfo_response_cookie_valid)
1610                 sc->sc_tfo_cookie = &tfo_response_cookie;
1611
1612         /*
1613          * Fill in the syncache values.
1614          */
1615 #ifdef MAC
1616         sc->sc_label = maclabel;
1617 #endif
1618         sc->sc_cred = cred;
1619         cred = NULL;
1620         sc->sc_ipopts = ipopts;
1621         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
1622 #ifdef INET6
1623         if (!(inc->inc_flags & INC_ISIPV6))
1624 #endif
1625         {
1626                 sc->sc_ip_tos = ip_tos;
1627                 sc->sc_ip_ttl = ip_ttl;
1628         }
1629 #ifdef TCP_OFFLOAD
1630         sc->sc_tod = tod;
1631         sc->sc_todctx = todctx;
1632 #endif
1633         sc->sc_irs = th->th_seq;
1634         sc->sc_flags = 0;
1635         sc->sc_flowlabel = 0;
1636
1637         /*
1638          * Initial receive window: clip sbspace to [0 .. TCP_MAXWIN].
1639          * win was derived from socket earlier in the function.
1640          */
1641         win = imax(win, 0);
1642         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
1643         sc->sc_wnd = win;
1644
1645         if (V_tcp_do_rfc1323) {
1646                 /*
1647                  * A timestamp received in a SYN makes
1648                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1649                  */
1650                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1651                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1652                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1653                         sc->sc_tsoff = tcp_new_ts_offset(inc);
1654                 }
1655                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1656                         int wscale = 0;
1657
1658                         /*
1659                          * Pick the smallest possible scaling factor that
1660                          * will still allow us to scale up to sb_max, aka
1661                          * kern.ipc.maxsockbuf.
1662                          *
1663                          * We do this because there are broken firewalls that
1664                          * will corrupt the window scale option, leading to
1665                          * the other endpoint believing that our advertised
1666                          * window is unscaled.  At scale factors larger than
1667                          * 5 the unscaled window will drop below 1500 bytes,
1668                          * leading to serious problems when traversing these
1669                          * broken firewalls.
1670                          *
1671                          * With the default maxsockbuf of 256K, a scale factor
1672                          * of 3 will be chosen by this algorithm.  Those who
1673                          * choose a larger maxsockbuf should watch out
1674                          * for the compatibility problems mentioned above.
1675                          *
1676                          * RFC1323: The Window field in a SYN (i.e., a <SYN>
1677                          * or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.
1678                          */
1679                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1680                             (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
1681                                 wscale++;
1682                         sc->sc_requested_r_scale = wscale;
1683                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_wscale;
1684                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1685                 }
1686         }
1687 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1688         /*
1689          * If listening socket requested TCP digests, flag this in the
1690          * syncache so that syncache_respond() will do the right thing
1691          * with the SYN+ACK.
1692          */
1693         if (ltflags & TF_SIGNATURE)
1694                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
1695 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1696         if (to->to_flags & TOF_SACKPERM)
1697                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
1698         if (to->to_flags & TOF_MSS)
1699                 sc->sc_peer_mss = to->to_mss;   /* peer mss may be zero */
1700         if (ltflags & TF_NOOPT)
1701                 sc->sc_flags |= SCF_NOOPT;
1702         if ((th->th_flags & (TH_ECE|TH_CWR)) && V_tcp_do_ecn)
1703                 sc->sc_flags |= SCF_ECN;
1704
1705         if (V_tcp_syncookies)
1706                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sch, sc);
1707         else
1708                 sc->sc_iss = arc4random();
1709 #ifdef INET6
1710         if (autoflowlabel) {
1711                 if (V_tcp_syncookies)
1712                         sc->sc_flowlabel = sc->sc_iss;
1713                 else
1714                         sc->sc_flowlabel = ip6_randomflowlabel();
1715                 sc->sc_flowlabel = htonl(sc->sc_flowlabel) & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1716         }
1717 #endif
1718         if (locked)
1719                 SCH_UNLOCK(sch);
1720
1721         if (tfo_cookie_valid) {
1722                 syncache_tfo_expand(sc, lsop, m, tfo_response_cookie);
1723                 /* INP_WUNLOCK(inp) will be performed by the caller */
1724                 rv = 1;
1725                 goto tfo_expanded;
1726         }
1727
1728         TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1729         /*
1730          * Do a standard 3-way handshake.
1731          */
1732         if (syncache_respond(sc, m, TH_SYN|TH_ACK) == 0) {
1733                 if (V_tcp_syncookies && V_tcp_syncookiesonly && sc != &scs)
1734                         syncache_free(sc);
1735                 else if (sc != &scs)
1736                         syncache_insert(sc, sch);   /* locks and unlocks sch */
1737                 TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1738                 TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1739         } else {
1740                 if (sc != &scs)
1741                         syncache_free(sc);
1742                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dropped);
1743         }
1744         goto donenoprobe;
1745
1746 done:
1747         TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1748 donenoprobe:
1749         if (m) {
1750                 *lsop = NULL;
1751                 m_freem(m);
1752         }
1753         /*
1754          * If tfo_pending is not NULL here, then a TFO SYN that did not
1755          * result in a new socket was processed and the associated pending
1756          * counter has not yet been decremented.  All such TFO processing paths
1757          * transit this point.
1758          */
1759         if (tfo_pending != NULL)
1760                 tcp_fastopen_decrement_counter(tfo_pending);
1761
1762 tfo_expanded:
1763         if (cred != NULL)
1764                 crfree(cred);
1765 #ifdef MAC
1766         if (sc == &scs)
1767                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1768 #endif
1769         return (rv);
1770 }
1771
1772 /*
1773  * Send SYN|ACK or ACK to the peer.  Either in response to a peer's segment,
1774  * i.e. m0 != NULL, or upon 3WHS ACK timeout, i.e. m0 == NULL.
1775  */
1776 static int
1777 syncache_respond(struct syncache *sc, const struct mbuf *m0, int flags)
1778 {
1779         struct ip *ip = NULL;
1780         struct mbuf *m;
1781         struct tcphdr *th = NULL;
1782         int optlen, error = 0;  /* Make compiler happy */
1783         u_int16_t hlen, tlen, mssopt;
1784         struct tcpopt to;
1785 #ifdef INET6
1786         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1787 #endif
1788         hlen =
1789 #ifdef INET6
1790                (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) ? sizeof(struct ip6_hdr) :
1791 #endif
1792                 sizeof(struct ip);
1793         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr);
1794
1795         /* Determine MSS we advertize to other end of connection. */
1796         mssopt = max(tcp_mssopt(&sc->sc_inc), V_tcp_minmss);
1797
1798         /* XXX: Assume that the entire packet will fit in a header mbuf. */
1799         KASSERT(max_linkhdr + tlen + TCP_MAXOLEN <= MHLEN,
1800             ("syncache: mbuf too small"));
1801
1802         /* Create the IP+TCP header from scratch. */
1803         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
1804         if (m == NULL)
1805                 return (ENOBUFS);
1806 #ifdef MAC
1807         mac_syncache_create_mbuf(sc->sc_label, m);
1808 #endif
1809         m->m_data += max_linkhdr;
1810         m->m_len = tlen;
1811         m->m_pkthdr.len = tlen;
1812         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1813
1814 #ifdef INET6
1815         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1816                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1817                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1818                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1819                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1820                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1821                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1822                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1823                 ip6->ip6_flow &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1824                 ip6->ip6_flow |= sc->sc_flowlabel;
1825
1826                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1827         }
1828 #endif
1829 #if defined(INET6) && defined(INET)
1830         else
1831 #endif
1832 #ifdef INET
1833         {
1834                 ip = mtod(m, struct ip *);
1835                 ip->ip_v = IPVERSION;
1836                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1837                 ip->ip_len = htons(tlen);
1838                 ip->ip_id = 0;
1839                 ip->ip_off = 0;
1840                 ip->ip_sum = 0;
1841                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1842                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1843                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1844                 ip->ip_ttl = sc->sc_ip_ttl;
1845                 ip->ip_tos = sc->sc_ip_tos;
1846
1847                 /*
1848                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1849                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1850                  *
1851                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1852                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1853                  */
1854                 if (V_path_mtu_discovery && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0))
1855                        ip->ip_off |= htons(IP_DF);
1856
1857                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1858         }
1859 #endif /* INET */
1860         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1861         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1862
1863         if (flags & TH_SYN)
1864                 th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1865         else
1866                 th->th_seq = htonl(sc->sc_iss + 1);
1867         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1868         th->th_off = sizeof(struct tcphdr) >> 2;
1869         th->th_x2 = 0;
1870         th->th_flags = flags;
1871         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1872         th->th_urp = 0;
1873
1874         if ((flags & TH_SYN) && (sc->sc_flags & SCF_ECN)) {
1875                 th->th_flags |= TH_ECE;
1876                 TCPSTAT_INC(tcps_ecn_shs);
1877         }
1878
1879         /* Tack on the TCP options. */
1880         if ((sc->sc_flags & SCF_NOOPT) == 0) {
1881                 to.to_flags = 0;
1882
1883                 if (flags & TH_SYN) {
1884                         to.to_mss = mssopt;
1885                         to.to_flags = TOF_MSS;
1886                         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1887                                 to.to_wscale = sc->sc_requested_r_scale;
1888                                 to.to_flags |= TOF_SCALE;
1889                         }
1890                         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1891                                 to.to_flags |= TOF_SACKPERM;
1892 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1893                         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1894                                 to.to_flags |= TOF_SIGNATURE;
1895 #endif
1896                         if (sc->sc_tfo_cookie) {
1897                                 to.to_flags |= TOF_FASTOPEN;
1898                                 to.to_tfo_len = TCP_FASTOPEN_COOKIE_LEN;
1899                                 to.to_tfo_cookie = sc->sc_tfo_cookie;
1900                                 /* don't send cookie again when retransmitting response */
1901                                 sc->sc_tfo_cookie = NULL;
1902                         }
1903                 }
1904                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1905                         to.to_tsval = sc->sc_tsoff + tcp_ts_getticks();
1906                         to.to_tsecr = sc->sc_tsreflect;
1907                         to.to_flags |= TOF_TS;
1908                 }
1909                 optlen = tcp_addoptions(&to, (u_char *)(th + 1));
1910
1911                 /* Adjust headers by option size. */
1912                 th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1913                 m->m_len += optlen;
1914                 m->m_pkthdr.len += optlen;
1915 #ifdef INET6
1916                 if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
1917                         ip6->ip6_plen = htons(ntohs(ip6->ip6_plen) + optlen);
1918                 else
1919 #endif
1920                         ip->ip_len = htons(ntohs(ip->ip_len) + optlen);
1921 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1922                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1923                         KASSERT(to.to_flags & TOF_SIGNATURE,
1924                             ("tcp_addoptions() didn't set tcp_signature"));
1925
1926                         /* NOTE: to.to_signature is inside of mbuf */
1927                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1928                             TCPMD5_OUTPUT(m, th, to.to_signature) != 0) {
1929                                 m_freem(m);
1930                                 return (EACCES);
1931                         }
1932                 }
1933 #endif
1934         } else
1935                 optlen = 0;
1936
1937         M_SETFIB(m, sc->sc_inc.inc_fibnum);
1938         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1939         /*
1940          * If we have peer's SYN and it has a flowid, then let's assign it to
1941          * our SYN|ACK.  ip6_output() and ip_output() will not assign flowid
1942          * to SYN|ACK due to lack of inp here.
1943          */
1944         if (m0 != NULL && M_HASHTYPE_GET(m0) != M_HASHTYPE_NONE) {
1945                 m->m_pkthdr.flowid = m0->m_pkthdr.flowid;
1946                 M_HASHTYPE_SET(m, M_HASHTYPE_GET(m0));
1947         }
1948 #ifdef INET6
1949         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1950                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP_IPV6;
1951                 th->th_sum = in6_cksum_pseudo(ip6, tlen + optlen - hlen,
1952                     IPPROTO_TCP, 0);
1953                 ip6->ip6_hlim = in6_selecthlim(NULL, NULL);
1954 #ifdef TCP_OFFLOAD
1955                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1956                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1957
1958                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1959
1960                         return (error);
1961                 }
1962 #endif
1963                 TCP_PROBE5(send, NULL, NULL, ip6, NULL, th);
1964                 error = ip6_output(m, NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL);
1965         }
1966 #endif
1967 #if defined(INET6) && defined(INET)
1968         else
1969 #endif
1970 #ifdef INET
1971         {
1972                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1973                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1974                     htons(tlen + optlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1975 #ifdef TCP_OFFLOAD
1976                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1977                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1978
1979                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1980
1981                         return (error);
1982                 }
1983 #endif
1984                 TCP_PROBE5(send, NULL, NULL, ip, NULL, th);
1985                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, NULL, 0, NULL, NULL);
1986         }
1987 #endif
1988         return (error);
1989 }
1990
1991 /*
1992  * The purpose of syncookies is to handle spoofed SYN flooding DoS attacks
1993  * that exceed the capacity of the syncache by avoiding the storage of any
1994  * of the SYNs we receive.  Syncookies defend against blind SYN flooding
1995  * attacks where the attacker does not have access to our responses.
1996  *
1997  * Syncookies encode and include all necessary information about the
1998  * connection setup within the SYN|ACK that we send back.  That way we
1999  * can avoid keeping any local state until the ACK to our SYN|ACK returns
2000  * (if ever).  Normally the syncache and syncookies are running in parallel
2001  * with the latter taking over when the former is exhausted.  When matching
2002  * syncache entry is found the syncookie is ignored.
2003  *
2004  * The only reliable information persisting the 3WHS is our initial sequence
2005  * number ISS of 32 bits.  Syncookies embed a cryptographically sufficient
2006  * strong hash (MAC) value and a few bits of TCP SYN options in the ISS
2007  * of our SYN|ACK.  The MAC can be recomputed when the ACK to our SYN|ACK
2008  * returns and signifies a legitimate connection if it matches the ACK.
2009  *
2010  * The available space of 32 bits to store the hash and to encode the SYN
2011  * option information is very tight and we should have at least 24 bits for
2012  * the MAC to keep the number of guesses by blind spoofing reasonably high.
2013  *
2014  * SYN option information we have to encode to fully restore a connection:
2015  * MSS: is imporant to chose an optimal segment size to avoid IP level
2016  *   fragmentation along the path.  The common MSS values can be encoded
2017  *   in a 3-bit table.  Uncommon values are captured by the next lower value
2018  *   in the table leading to a slight increase in packetization overhead.
2019  * WSCALE: is necessary to allow large windows to be used for high delay-
2020  *   bandwidth product links.  Not scaling the window when it was initially
2021  *   negotiated is bad for performance as lack of scaling further decreases
2022  *   the apparent available send window.  We only need to encode the WSCALE
2023  *   we received from the remote end.  Our end can be recalculated at any
2024  *   time.  The common WSCALE values can be encoded in a 3-bit table.
2025  *   Uncommon values are captured by the next lower value in the table
2026  *   making us under-estimate the available window size halving our
2027  *   theoretically possible maximum throughput for that connection.
2028  * SACK: Greatly assists in packet loss recovery and requires 1 bit.
2029  * TIMESTAMP and SIGNATURE is not encoded because they are permanent options
2030  *   that are included in all segments on a connection.  We enable them when
2031  *   the ACK has them.
2032  *
2033  * Security of syncookies and attack vectors:
2034  *
2035  * The MAC is computed over (faddr||laddr||fport||lport||irs||flags||secmod)
2036  * together with the gloabl secret to make it unique per connection attempt.
2037  * Thus any change of any of those parameters results in a different MAC output
2038  * in an unpredictable way unless a collision is encountered.  24 bits of the
2039  * MAC are embedded into the ISS.
2040  *
2041  * To prevent replay attacks two rotating global secrets are updated with a
2042  * new random value every 15 seconds.  The life-time of a syncookie is thus
2043  * 15-30 seconds.
2044  *
2045  * Vector 1: Attacking the secret.  This requires finding a weakness in the
2046  * MAC itself or the way it is used here.  The attacker can do a chosen plain
2047  * text attack by varying and testing the all parameters under his control.
2048  * The strength depends on the size and randomness of the secret, and the
2049  * cryptographic security of the MAC function.  Due to the constant updating
2050  * of the secret the attacker has at most 29.999 seconds to find the secret
2051  * and launch spoofed connections.  After that he has to start all over again.
2052  *
2053  * Vector 2: Collision attack on the MAC of a single ACK.  With a 24 bit MAC
2054  * size an average of 4,823 attempts are required for a 50% chance of success
2055  * to spoof a single syncookie (birthday collision paradox).  However the
2056  * attacker is blind and doesn't know if one of his attempts succeeded unless
2057  * he has a side channel to interfere success from.  A single connection setup
2058  * success average of 90% requires 8,790 packets, 99.99% requires 17,578 packets.
2059  * This many attempts are required for each one blind spoofed connection.  For
2060  * every additional spoofed connection he has to launch another N attempts.
2061  * Thus for a sustained rate 100 spoofed connections per second approximately
2062  * 1,800,000 packets per second would have to be sent.
2063  *
2064  * NB: The MAC function should be fast so that it doesn't become a CPU
2065  * exhaustion attack vector itself.
2066  *
2067  * References:
2068  *  RFC4987 TCP SYN Flooding Attacks and Common Mitigations
2069  *  SYN cookies were first proposed by cryptographer Dan J. Bernstein in 1996
2070  *   http://cr.yp.to/syncookies.html    (overview)
2071  *   http://cr.yp.to/syncookies/archive (details)
2072  *
2073  *
2074  * Schematic construction of a syncookie enabled Initial Sequence Number:
2075  *  0        1         2         3
2076  *  12345678901234567890123456789012
2077  * |xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxWWWMMMSP|
2078  *
2079  *  x 24 MAC (truncated)
2080  *  W  3 Send Window Scale index
2081  *  M  3 MSS index
2082  *  S  1 SACK permitted
2083  *  P  1 Odd/even secret
2084  */
2085
2086 /*
2087  * Distribution and probability of certain MSS values.  Those in between are
2088  * rounded down to the next lower one.
2089  * [An Analysis of TCP Maximum Segment Sizes, S. Alcock and R. Nelson, 2011]
2090  *                            .2%  .3%   5%    7%    7%    20%   15%   45%
2091  */
2092 static int tcp_sc_msstab[] = { 216, 536, 1200, 1360, 1400, 1440, 1452, 1460 };
2093
2094 /*
2095  * Distribution and probability of certain WSCALE values.  We have to map the
2096  * (send) window scale (shift) option with a range of 0-14 from 4 bits into 3
2097  * bits based on prevalence of certain values.  Where we don't have an exact
2098  * match for are rounded down to the next lower one letting us under-estimate
2099  * the true available window.  At the moment this would happen only for the
2100  * very uncommon values 3, 5 and those above 8 (more than 16MB socket buffer
2101  * and window size).  The absence of the WSCALE option (no scaling in either
2102  * direction) is encoded with index zero.
2103  * [WSCALE values histograms, Allman, 2012]
2104  *                            X 10 10 35  5  6 14 10%   by host
2105  *                            X 11  4  5  5 18 49  3%   by connections
2106  */
2107 static int tcp_sc_wstab[] = { 0, 0, 1, 2, 4, 6, 7, 8 };
2108
2109 /*
2110  * Compute the MAC for the SYN cookie.  SIPHASH-2-4 is chosen for its speed
2111  * and good cryptographic properties.
2112  */
2113 static uint32_t
2114 syncookie_mac(struct in_conninfo *inc, tcp_seq irs, uint8_t flags,
2115     uint8_t *secbits, uintptr_t secmod)
2116 {
2117         SIPHASH_CTX ctx;
2118         uint32_t siphash[2];
2119
2120         SipHash24_Init(&ctx);
2121         SipHash_SetKey(&ctx, secbits);
2122         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2123 #ifdef INET
2124         case 0:
2125                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_faddr, sizeof(inc->inc_faddr));
2126                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_laddr, sizeof(inc->inc_laddr));
2127                 break;
2128 #endif
2129 #ifdef INET6
2130         case INC_ISIPV6:
2131                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_faddr, sizeof(inc->inc6_faddr));
2132                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_laddr, sizeof(inc->inc6_laddr));
2133                 break;
2134 #endif
2135         }
2136         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_fport, sizeof(inc->inc_fport));
2137         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_lport, sizeof(inc->inc_lport));
2138         SipHash_Update(&ctx, &irs, sizeof(irs));
2139         SipHash_Update(&ctx, &flags, sizeof(flags));
2140         SipHash_Update(&ctx, &secmod, sizeof(secmod));
2141         SipHash_Final((u_int8_t *)&siphash, &ctx);
2142
2143         return (siphash[0] ^ siphash[1]);
2144 }
2145
2146 static tcp_seq
2147 syncookie_generate(struct syncache_head *sch, struct syncache *sc)
2148 {
2149         u_int i, secbit, wscale;
2150         uint32_t iss, hash;
2151         uint8_t *secbits;
2152         union syncookie cookie;
2153
2154         cookie.cookie = 0;
2155
2156         /* Map our computed MSS into the 3-bit index. */
2157         for (i = nitems(tcp_sc_msstab) - 1;
2158              tcp_sc_msstab[i] > sc->sc_peer_mss && i > 0;
2159              i--)
2160                 ;
2161         cookie.flags.mss_idx = i;
2162
2163         /*
2164          * Map the send window scale into the 3-bit index but only if
2165          * the wscale option was received.
2166          */
2167         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
2168                 wscale = sc->sc_requested_s_scale;
2169                 for (i = nitems(tcp_sc_wstab) - 1;
2170                     tcp_sc_wstab[i] > wscale && i > 0;
2171                      i--)
2172                         ;
2173                 cookie.flags.wscale_idx = i;
2174         }
2175
2176         /* Can we do SACK? */
2177         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
2178                 cookie.flags.sack_ok = 1;
2179
2180         /* Which of the two secrets to use. */
2181         secbit = V_tcp_syncache.secret.oddeven & 0x1;
2182         cookie.flags.odd_even = secbit;
2183
2184         secbits = V_tcp_syncache.secret.key[secbit];
2185         hash = syncookie_mac(&sc->sc_inc, sc->sc_irs, cookie.cookie, secbits,
2186             (uintptr_t)sch);
2187
2188         /*
2189          * Put the flags into the hash and XOR them to get better ISS number
2190          * variance.  This doesn't enhance the cryptographic strength and is
2191          * done to prevent the 8 cookie bits from showing up directly on the
2192          * wire.
2193          */
2194         iss = hash & ~0xff;
2195         iss |= cookie.cookie ^ (hash >> 24);
2196
2197         TCPSTAT_INC(tcps_sc_sendcookie);
2198         return (iss);
2199 }
2200
2201 static struct syncache *
2202 syncookie_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch, 
2203     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2204     struct socket *lso)
2205 {
2206         uint32_t hash;
2207         uint8_t *secbits;
2208         tcp_seq ack, seq;
2209         int wnd, wscale = 0;
2210         union syncookie cookie;
2211
2212         /*
2213          * Pull information out of SYN-ACK/ACK and revert sequence number
2214          * advances.
2215          */
2216         ack = th->th_ack - 1;
2217         seq = th->th_seq - 1;
2218
2219         /*
2220          * Unpack the flags containing enough information to restore the
2221          * connection.
2222          */
2223         cookie.cookie = (ack & 0xff) ^ (ack >> 24);
2224
2225         /* Which of the two secrets to use. */
2226         secbits = V_tcp_syncache.secret.key[cookie.flags.odd_even];
2227
2228         hash = syncookie_mac(inc, seq, cookie.cookie, secbits, (uintptr_t)sch);
2229
2230         /* The recomputed hash matches the ACK if this was a genuine cookie. */
2231         if ((ack & ~0xff) != (hash & ~0xff))
2232                 return (NULL);
2233
2234         /* Fill in the syncache values. */
2235         sc->sc_flags = 0;
2236         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
2237         sc->sc_ipopts = NULL;
2238         
2239         sc->sc_irs = seq;
2240         sc->sc_iss = ack;
2241
2242         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2243 #ifdef INET
2244         case 0:
2245                 sc->sc_ip_ttl = sotoinpcb(lso)->inp_ip_ttl;
2246                 sc->sc_ip_tos = sotoinpcb(lso)->inp_ip_tos;
2247                 break;
2248 #endif
2249 #ifdef INET6
2250         case INC_ISIPV6:
2251                 if (sotoinpcb(lso)->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL)
2252                         sc->sc_flowlabel = sc->sc_iss & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
2253                 break;
2254 #endif
2255         }
2256
2257         sc->sc_peer_mss = tcp_sc_msstab[cookie.flags.mss_idx];
2258
2259         /* We can simply recompute receive window scale we sent earlier. */
2260         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT && (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
2261                 wscale++;
2262
2263         /* Only use wscale if it was enabled in the orignal SYN. */
2264         if (cookie.flags.wscale_idx > 0) {
2265                 sc->sc_requested_r_scale = wscale;
2266                 sc->sc_requested_s_scale = tcp_sc_wstab[cookie.flags.wscale_idx];
2267                 sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
2268         }
2269
2270         wnd = lso->sol_sbrcv_hiwat;
2271         wnd = imax(wnd, 0);
2272         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
2273         sc->sc_wnd = wnd;
2274
2275         if (cookie.flags.sack_ok)
2276                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
2277
2278         if (to->to_flags & TOF_TS) {
2279                 sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
2280                 sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
2281                 sc->sc_tsoff = tcp_new_ts_offset(inc);
2282         }
2283
2284         if (to->to_flags & TOF_SIGNATURE)
2285                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
2286
2287         sc->sc_rxmits = 0;
2288
2289         TCPSTAT_INC(tcps_sc_recvcookie);
2290         return (sc);
2291 }
2292
2293 #ifdef INVARIANTS
2294 static int
2295 syncookie_cmp(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
2296     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2297     struct socket *lso)
2298 {
2299         struct syncache scs, *scx;
2300         char *s;
2301
2302         bzero(&scs, sizeof(scs));
2303         scx = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, lso);
2304
2305         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)) == NULL)
2306                 return (0);
2307
2308         if (scx != NULL) {
2309                 if (sc->sc_peer_mss != scx->sc_peer_mss)
2310                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: mss different %i vs %i\n",
2311                             s, __func__, sc->sc_peer_mss, scx->sc_peer_mss);
2312
2313                 if (sc->sc_requested_r_scale != scx->sc_requested_r_scale)
2314                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: rwscale different %i vs %i\n",
2315                             s, __func__, sc->sc_requested_r_scale,
2316                             scx->sc_requested_r_scale);
2317
2318                 if (sc->sc_requested_s_scale != scx->sc_requested_s_scale)
2319                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: swscale different %i vs %i\n",
2320                             s, __func__, sc->sc_requested_s_scale,
2321                             scx->sc_requested_s_scale);
2322
2323                 if ((sc->sc_flags & SCF_SACK) != (scx->sc_flags & SCF_SACK))
2324                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SACK different\n", s, __func__);
2325         }
2326
2327         if (s != NULL)
2328                 free(s, M_TCPLOG);
2329         return (0);
2330 }
2331 #endif /* INVARIANTS */
2332
2333 static void
2334 syncookie_reseed(void *arg)
2335 {
2336         struct tcp_syncache *sc = arg;
2337         uint8_t *secbits;
2338         int secbit;
2339
2340         /*
2341          * Reseeding the secret doesn't have to be protected by a lock.
2342          * It only must be ensured that the new random values are visible
2343          * to all CPUs in a SMP environment.  The atomic with release
2344          * semantics ensures that.
2345          */
2346         secbit = (sc->secret.oddeven & 0x1) ? 0 : 1;
2347         secbits = sc->secret.key[secbit];
2348         arc4rand(secbits, SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
2349         atomic_add_rel_int(&sc->secret.oddeven, 1);
2350
2351         /* Reschedule ourself. */
2352         callout_schedule(&sc->secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz);
2353 }
2354
2355 /*
2356  * We have overflowed a bucket. Let's pause dealing with the syncache.
2357  * This function will increment the bucketoverflow statistics appropriately
2358  * (once per pause when pausing is enabled; otherwise, once per overflow).
2359  */
2360 static void
2361 syncache_pause(struct in_conninfo *inc)
2362 {
2363         time_t delta;
2364         const char *s;
2365
2366         /* XXX:
2367          * 2. Add sysctl read here so we don't get the benefit of this
2368          * change without the new sysctl.
2369          */
2370
2371         /*
2372          * Try an unlocked read. If we already know that another thread
2373          * has activated the feature, there is no need to proceed.
2374          */
2375         if (V_tcp_syncache.paused)
2376                 return;
2377
2378         /* Are cookied enabled? If not, we can't pause. */
2379         if (!V_tcp_syncookies) {
2380                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
2381                 return;
2382         }
2383
2384         /*
2385          * We may be the first thread to find an overflow. Get the lock
2386          * and evaluate if we need to take action.
2387          */
2388         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2389         if (V_tcp_syncache.paused) {
2390                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2391                 return;
2392         }
2393
2394         /* Activate protection. */
2395         V_tcp_syncache.paused = true;
2396         TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
2397
2398         /*
2399          * Determine the last backoff time. If we are seeing a re-newed
2400          * attack within that same time after last reactivating the syncache,
2401          * consider it an extension of the same attack.
2402          */
2403         delta = TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME << V_tcp_syncache.pause_backoff;
2404         if (V_tcp_syncache.pause_until + delta - time_uptime > 0) {
2405                 if (V_tcp_syncache.pause_backoff < TCP_SYNCACHE_MAX_BACKOFF) {
2406                         delta <<= 1;
2407                         V_tcp_syncache.pause_backoff++;
2408                 }
2409         } else {
2410                 delta = TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME;
2411                 V_tcp_syncache.pause_backoff = 0;
2412         }
2413
2414         /* Log a warning, including IP addresses, if able. */
2415         if (inc != NULL)
2416                 s = tcp_log_addrs(inc, NULL, NULL, NULL);
2417         else
2418                 s = (const char *)NULL;
2419         log(LOG_WARNING, "TCP syncache overflow detected; using syncookies for "
2420             "the next %lld seconds%s%s%s\n", (long long)delta,
2421             (s != NULL) ? " (last SYN: " : "", (s != NULL) ? s : "",
2422             (s != NULL) ? ")" : "");
2423         free(__DECONST(void *, s), M_TCPLOG);
2424
2425         /* Use the calculated delta to set a new pause time. */
2426         V_tcp_syncache.pause_until = time_uptime + delta;
2427         callout_reset(&V_tcp_syncache.pause_co, delta * hz, syncache_unpause,
2428             &V_tcp_syncache);
2429         mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2430 }
2431
2432 /* Evaluate whether we need to unpause. */
2433 static void
2434 syncache_unpause(void *arg)
2435 {
2436         struct tcp_syncache *sc;
2437         time_t delta;
2438
2439         sc = arg;
2440         mtx_assert(&sc->pause_mtx, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2441         callout_deactivate(&sc->pause_co);
2442
2443         /*
2444          * Check to make sure we are not running early. If the pause
2445          * time has expired, then deactivate the protection.
2446          */
2447         if ((delta = sc->pause_until - time_uptime) > 0)
2448                 callout_schedule(&sc->pause_co, delta * hz);
2449         else
2450                 sc->paused = false;
2451 }
2452
2453 /*
2454  * Exports the syncache entries to userland so that netstat can display
2455  * them alongside the other sockets.  This function is intended to be
2456  * called only from tcp_pcblist.
2457  *
2458  * Due to concurrency on an active system, the number of pcbs exported
2459  * may have no relation to max_pcbs.  max_pcbs merely indicates the
2460  * amount of space the caller allocated for this function to use.
2461  */
2462 int
2463 syncache_pcblist(struct sysctl_req *req, int max_pcbs, int *pcbs_exported)
2464 {
2465         struct xtcpcb xt;
2466         struct syncache *sc;
2467         struct syncache_head *sch;
2468         int count, error, i;
2469
2470         for (count = 0, error = 0, 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 (count >= max_pcbs) {
2475                                 SCH_UNLOCK(sch);
2476                                 goto exit;
2477                         }
2478                         if (cr_cansee(req->td->td_ucred, sc->sc_cred) != 0)
2479                                 continue;
2480                         bzero(&xt, sizeof(xt));
2481                         xt.xt_len = sizeof(xt);
2482                         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
2483                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV6;
2484                         else
2485                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV4;
2486                         bcopy(&sc->sc_inc, &xt.xt_inp.inp_inc,
2487                             sizeof (struct in_conninfo));
2488                         xt.t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
2489                         xt.xt_inp.xi_socket.xso_protocol = IPPROTO_TCP;
2490                         xt.xt_inp.xi_socket.xso_len = sizeof (struct xsocket);
2491                         xt.xt_inp.xi_socket.so_type = SOCK_STREAM;
2492                         xt.xt_inp.xi_socket.so_state = SS_ISCONNECTING;
2493                         error = SYSCTL_OUT(req, &xt, sizeof xt);
2494                         if (error) {
2495                                 SCH_UNLOCK(sch);
2496                                 goto exit;
2497                         }
2498                         count++;
2499                 }
2500                 SCH_UNLOCK(sch);
2501         }
2502 exit:
2503         *pcbs_exported = count;
2504         return error;
2505 }