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