]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/netinet/tcp_syncache.c
MFV 364468:
[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,
176     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
177     "TCP SYN cache");
178
179 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, bucketlimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
180     &VNET_NAME(tcp_syncache.bucket_limit), 0,
181     "Per-bucket hash limit for syncache");
182
183 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, cachelimit, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
184     &VNET_NAME(tcp_syncache.cache_limit), 0,
185     "Overall entry limit for syncache");
186
187 SYSCTL_UMA_CUR(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, count, CTLFLAG_VNET,
188     &VNET_NAME(tcp_syncache.zone), "Current number of entries in syncache");
189
190 SYSCTL_UINT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, hashsize, CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RDTUN,
191     &VNET_NAME(tcp_syncache.hashsize), 0,
192     "Size of TCP syncache hashtable");
193
194 static int
195 sysctl_net_inet_tcp_syncache_rexmtlimit_check(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
196 {
197         int error;
198         u_int new;
199
200         new = V_tcp_syncache.rexmt_limit;
201         error = sysctl_handle_int(oidp, &new, 0, req);
202         if ((error == 0) && (req->newptr != NULL)) {
203                 if (new > TCP_MAXRXTSHIFT)
204                         error = EINVAL;
205                 else
206                         V_tcp_syncache.rexmt_limit = new;
207         }
208         return (error);
209 }
210
211 SYSCTL_PROC(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rexmtlimit,
212     CTLFLAG_VNET | CTLTYPE_UINT | CTLFLAG_RW | CTLFLAG_NEEDGIANT,
213     &VNET_NAME(tcp_syncache.rexmt_limit), 0,
214     sysctl_net_inet_tcp_syncache_rexmtlimit_check, "UI",
215     "Limit on SYN/ACK retransmissions");
216
217 VNET_DEFINE(int, tcp_sc_rst_sock_fail) = 1;
218 SYSCTL_INT(_net_inet_tcp_syncache, OID_AUTO, rst_on_sock_fail,
219     CTLFLAG_VNET | CTLFLAG_RW, &VNET_NAME(tcp_sc_rst_sock_fail), 0,
220     "Send reset on socket allocation failure");
221
222 static MALLOC_DEFINE(M_SYNCACHE, "syncache", "TCP syncache");
223
224 #define SCH_LOCK(sch)           mtx_lock(&(sch)->sch_mtx)
225 #define SCH_UNLOCK(sch)         mtx_unlock(&(sch)->sch_mtx)
226 #define SCH_LOCK_ASSERT(sch)    mtx_assert(&(sch)->sch_mtx, MA_OWNED)
227
228 /*
229  * Requires the syncache entry to be already removed from the bucket list.
230  */
231 static void
232 syncache_free(struct syncache *sc)
233 {
234
235         if (sc->sc_ipopts)
236                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
237         if (sc->sc_cred)
238                 crfree(sc->sc_cred);
239 #ifdef MAC
240         mac_syncache_destroy(&sc->sc_label);
241 #endif
242
243         uma_zfree(V_tcp_syncache.zone, sc);
244 }
245
246 void
247 syncache_init(void)
248 {
249         int i;
250
251         V_tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
252         V_tcp_syncache.bucket_limit = TCP_SYNCACHE_BUCKETLIMIT;
253         V_tcp_syncache.rexmt_limit = SYNCACHE_MAXREXMTS;
254         V_tcp_syncache.hash_secret = arc4random();
255
256         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.hashsize",
257             &V_tcp_syncache.hashsize);
258         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.bucketlimit",
259             &V_tcp_syncache.bucket_limit);
260         if (!powerof2(V_tcp_syncache.hashsize) ||
261             V_tcp_syncache.hashsize == 0) {
262                 printf("WARNING: syncache hash size is not a power of 2.\n");
263                 V_tcp_syncache.hashsize = TCP_SYNCACHE_HASHSIZE;
264         }
265         V_tcp_syncache.hashmask = V_tcp_syncache.hashsize - 1;
266
267         /* Set limits. */
268         V_tcp_syncache.cache_limit =
269             V_tcp_syncache.hashsize * V_tcp_syncache.bucket_limit;
270         TUNABLE_INT_FETCH("net.inet.tcp.syncache.cachelimit",
271             &V_tcp_syncache.cache_limit);
272
273         /* Allocate the hash table. */
274         V_tcp_syncache.hashbase = malloc(V_tcp_syncache.hashsize *
275             sizeof(struct syncache_head), M_SYNCACHE, M_WAITOK | M_ZERO);
276
277 #ifdef VIMAGE
278         V_tcp_syncache.vnet = curvnet;
279 #endif
280
281         /* Initialize the hash buckets. */
282         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
283                 TAILQ_INIT(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_bucket);
284                 mtx_init(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_mtx, "tcp_sc_head",
285                          NULL, MTX_DEF);
286                 callout_init_mtx(&V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_timer,
287                          &V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_mtx, 0);
288                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_length = 0;
289                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_sc = &V_tcp_syncache;
290                 V_tcp_syncache.hashbase[i].sch_last_overflow =
291                     -(SYNCOOKIE_LIFETIME + 1);
292         }
293
294         /* Create the syncache entry zone. */
295         V_tcp_syncache.zone = uma_zcreate("syncache", sizeof(struct syncache),
296             NULL, NULL, NULL, NULL, UMA_ALIGN_PTR, 0);
297         V_tcp_syncache.cache_limit = uma_zone_set_max(V_tcp_syncache.zone,
298             V_tcp_syncache.cache_limit);
299
300         /* Start the SYN cookie reseeder callout. */
301         callout_init(&V_tcp_syncache.secret.reseed, 1);
302         arc4rand(V_tcp_syncache.secret.key[0], SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
303         arc4rand(V_tcp_syncache.secret.key[1], SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
304         callout_reset(&V_tcp_syncache.secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz,
305             syncookie_reseed, &V_tcp_syncache);
306
307         /* Initialize the pause machinery. */
308         mtx_init(&V_tcp_syncache.pause_mtx, "tcp_sc_pause", NULL, MTX_DEF);
309         callout_init_mtx(&V_tcp_syncache.pause_co, &V_tcp_syncache.pause_mtx,
310             0);
311         V_tcp_syncache.pause_until = time_uptime - TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME;
312         V_tcp_syncache.pause_backoff = 0;
313         V_tcp_syncache.paused = false;
314 }
315
316 #ifdef VIMAGE
317 void
318 syncache_destroy(void)
319 {
320         struct syncache_head *sch;
321         struct syncache *sc, *nsc;
322         int i;
323
324         /*
325          * Stop the re-seed timer before freeing resources.  No need to
326          * possibly schedule it another time.
327          */
328         callout_drain(&V_tcp_syncache.secret.reseed);
329
330         /* Stop the SYN cache pause callout. */
331         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
332         if (callout_stop(&V_tcp_syncache.pause_co) == 0) {
333                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
334                 callout_drain(&V_tcp_syncache.pause_co);
335         } else
336                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
337
338         /* Cleanup hash buckets: stop timers, free entries, destroy locks. */
339         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
340
341                 sch = &V_tcp_syncache.hashbase[i];
342                 callout_drain(&sch->sch_timer);
343
344                 SCH_LOCK(sch);
345                 TAILQ_FOREACH_SAFE(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash, nsc)
346                         syncache_drop(sc, sch);
347                 SCH_UNLOCK(sch);
348                 KASSERT(TAILQ_EMPTY(&sch->sch_bucket),
349                     ("%s: sch->sch_bucket not empty", __func__));
350                 KASSERT(sch->sch_length == 0, ("%s: sch->sch_length %d not 0",
351                     __func__, sch->sch_length));
352                 mtx_destroy(&sch->sch_mtx);
353         }
354
355         KASSERT(uma_zone_get_cur(V_tcp_syncache.zone) == 0,
356             ("%s: cache_count not 0", __func__));
357
358         /* Free the allocated global resources. */
359         uma_zdestroy(V_tcp_syncache.zone);
360         free(V_tcp_syncache.hashbase, M_SYNCACHE);
361         mtx_destroy(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
362 }
363 #endif
364
365 /*
366  * Inserts a syncache entry into the specified bucket row.
367  * Locks and unlocks the syncache_head autonomously.
368  */
369 static void
370 syncache_insert(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
371 {
372         struct syncache *sc2;
373
374         SCH_LOCK(sch);
375
376         /*
377          * Make sure that we don't overflow the per-bucket limit.
378          * If the bucket is full, toss the oldest element.
379          */
380         if (sch->sch_length >= V_tcp_syncache.bucket_limit) {
381                 KASSERT(!TAILQ_EMPTY(&sch->sch_bucket),
382                         ("sch->sch_length incorrect"));
383                 syncache_pause(&sc->sc_inc);
384                 sc2 = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head);
385                 sch->sch_last_overflow = time_uptime;
386                 syncache_drop(sc2, sch);
387         }
388
389         /* Put it into the bucket. */
390         TAILQ_INSERT_HEAD(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
391         sch->sch_length++;
392
393 #ifdef TCP_OFFLOAD
394         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
395                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
396
397                 tod->tod_syncache_added(tod, sc->sc_todctx);
398         }
399 #endif
400
401         /* Reinitialize the bucket row's timer. */
402         if (sch->sch_length == 1)
403                 sch->sch_nextc = ticks + INT_MAX;
404         syncache_timeout(sc, sch, 1);
405
406         SCH_UNLOCK(sch);
407
408         TCPSTATES_INC(TCPS_SYN_RECEIVED);
409         TCPSTAT_INC(tcps_sc_added);
410 }
411
412 /*
413  * Remove and free entry from syncache bucket row.
414  * Expects locked syncache head.
415  */
416 static void
417 syncache_drop(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch)
418 {
419
420         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
421
422         TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
423         TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
424         sch->sch_length--;
425
426 #ifdef TCP_OFFLOAD
427         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
428                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
429
430                 tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
431         }
432 #endif
433
434         syncache_free(sc);
435 }
436
437 /*
438  * Engage/reengage time on bucket row.
439  */
440 static void
441 syncache_timeout(struct syncache *sc, struct syncache_head *sch, int docallout)
442 {
443         int rexmt;
444
445         if (sc->sc_rxmits == 0)
446                 rexmt = tcp_rexmit_initial;
447         else
448                 TCPT_RANGESET(rexmt,
449                     tcp_rexmit_initial * tcp_backoff[sc->sc_rxmits],
450                     tcp_rexmit_min, TCPTV_REXMTMAX);
451         sc->sc_rxttime = ticks + rexmt;
452         sc->sc_rxmits++;
453         if (TSTMP_LT(sc->sc_rxttime, sch->sch_nextc)) {
454                 sch->sch_nextc = sc->sc_rxttime;
455                 if (docallout)
456                         callout_reset(&sch->sch_timer, sch->sch_nextc - ticks,
457                             syncache_timer, (void *)sch);
458         }
459 }
460
461 /*
462  * Walk the timer queues, looking for SYN,ACKs that need to be retransmitted.
463  * If we have retransmitted an entry the maximum number of times, expire it.
464  * One separate timer for each bucket row.
465  */
466 static void
467 syncache_timer(void *xsch)
468 {
469         struct syncache_head *sch = (struct syncache_head *)xsch;
470         struct syncache *sc, *nsc;
471         struct epoch_tracker et;
472         int tick = ticks;
473         char *s;
474         bool paused;
475
476         CURVNET_SET(sch->sch_sc->vnet);
477
478         /* NB: syncache_head has already been locked by the callout. */
479         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
480
481         /*
482          * In the following cycle we may remove some entries and/or
483          * advance some timeouts, so re-initialize the bucket timer.
484          */
485         sch->sch_nextc = tick + INT_MAX;
486
487         /*
488          * If we have paused processing, unconditionally remove
489          * all syncache entries.
490          */
491         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
492         paused = V_tcp_syncache.paused;
493         mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
494
495         TAILQ_FOREACH_SAFE(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash, nsc) {
496                 if (paused) {
497                         syncache_drop(sc, sch);
498                         continue;
499                 }
500                 /*
501                  * We do not check if the listen socket still exists
502                  * and accept the case where the listen socket may be
503                  * gone by the time we resend the SYN/ACK.  We do
504                  * not expect this to happens often. If it does,
505                  * then the RST will be sent by the time the remote
506                  * host does the SYN/ACK->ACK.
507                  */
508                 if (TSTMP_GT(sc->sc_rxttime, tick)) {
509                         if (TSTMP_LT(sc->sc_rxttime, sch->sch_nextc))
510                                 sch->sch_nextc = sc->sc_rxttime;
511                         continue;
512                 }
513                 if (sc->sc_rxmits > V_tcp_ecn_maxretries) {
514                         sc->sc_flags &= ~SCF_ECN;
515                 }
516                 if (sc->sc_rxmits > V_tcp_syncache.rexmt_limit) {
517                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
518                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Retransmits exhausted, "
519                                     "giving up and removing syncache entry\n",
520                                     s, __func__);
521                                 free(s, M_TCPLOG);
522                         }
523                         syncache_drop(sc, sch);
524                         TCPSTAT_INC(tcps_sc_stale);
525                         continue;
526                 }
527                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
528                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Response timeout, "
529                             "retransmitting (%u) SYN|ACK\n",
530                             s, __func__, sc->sc_rxmits);
531                         free(s, M_TCPLOG);
532                 }
533
534                 NET_EPOCH_ENTER(et);
535                 syncache_respond(sc, NULL, TH_SYN|TH_ACK);
536                 NET_EPOCH_EXIT(et);
537                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_retransmitted);
538                 syncache_timeout(sc, sch, 0);
539         }
540         if (!TAILQ_EMPTY(&(sch)->sch_bucket))
541                 callout_reset(&(sch)->sch_timer, (sch)->sch_nextc - tick,
542                         syncache_timer, (void *)(sch));
543         CURVNET_RESTORE();
544 }
545
546 /*
547  * Returns true if the system is only using cookies at the moment.
548  * This could be due to a sysadmin decision to only use cookies, or it
549  * could be due to the system detecting an attack.
550  */
551 static inline bool
552 syncache_cookiesonly(void)
553 {
554
555         return (V_tcp_syncookies && (V_tcp_syncache.paused ||
556             V_tcp_syncookiesonly));
557 }
558
559 /*
560  * Find the hash bucket for the given connection.
561  */
562 static struct syncache_head *
563 syncache_hashbucket(struct in_conninfo *inc)
564 {
565         uint32_t hash;
566
567         /*
568          * The hash is built on foreign port + local port + foreign address.
569          * We rely on the fact that struct in_conninfo starts with 16 bits
570          * of foreign port, then 16 bits of local port then followed by 128
571          * bits of foreign address.  In case of IPv4 address, the first 3
572          * 32-bit words of the address always are zeroes.
573          */
574         hash = jenkins_hash32((uint32_t *)&inc->inc_ie, 5,
575             V_tcp_syncache.hash_secret) & V_tcp_syncache.hashmask;
576
577         return (&V_tcp_syncache.hashbase[hash]);
578 }
579
580 /*
581  * Find an entry in the syncache.
582  * Returns always with locked syncache_head plus a matching entry or NULL.
583  */
584 static struct syncache *
585 syncache_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head **schp)
586 {
587         struct syncache *sc;
588         struct syncache_head *sch;
589
590         *schp = sch = syncache_hashbucket(inc);
591         SCH_LOCK(sch);
592
593         /* Circle through bucket row to find matching entry. */
594         TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash)
595                 if (bcmp(&inc->inc_ie, &sc->sc_inc.inc_ie,
596                     sizeof(struct in_endpoints)) == 0)
597                         break;
598
599         return (sc);    /* Always returns with locked sch. */
600 }
601
602 /*
603  * This function is called when we get a RST for a
604  * non-existent connection, so that we can see if the
605  * connection is in the syn cache.  If it is, zap it.
606  * If required send a challenge ACK.
607  */
608 void
609 syncache_chkrst(struct in_conninfo *inc, struct tcphdr *th, struct mbuf *m)
610 {
611         struct syncache *sc;
612         struct syncache_head *sch;
613         char *s = NULL;
614
615         if (syncache_cookiesonly())
616                 return;
617         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
618         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
619
620         /*
621          * Any RST to our SYN|ACK must not carry ACK, SYN or FIN flags.
622          * See RFC 793 page 65, section SEGMENT ARRIVES.
623          */
624         if (th->th_flags & (TH_ACK|TH_SYN|TH_FIN)) {
625                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
626                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious RST with ACK, SYN or "
627                             "FIN flag set, segment ignored\n", s, __func__);
628                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
629                 goto done;
630         }
631
632         /*
633          * No corresponding connection was found in syncache.
634          * If syncookies are enabled and possibly exclusively
635          * used, or we are under memory pressure, a valid RST
636          * may not find a syncache entry.  In that case we're
637          * done and no SYN|ACK retransmissions will happen.
638          * Otherwise the RST was misdirected or spoofed.
639          */
640         if (sc == NULL) {
641                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
642                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious RST without matching "
643                             "syncache entry (possibly syncookie only), "
644                             "segment ignored\n", s, __func__);
645                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
646                 goto done;
647         }
648
649         /*
650          * If the RST bit is set, check the sequence number to see
651          * if this is a valid reset segment.
652          *
653          * RFC 793 page 37:
654          *   In all states except SYN-SENT, all reset (RST) segments
655          *   are validated by checking their SEQ-fields.  A reset is
656          *   valid if its sequence number is in the window.
657          *
658          * RFC 793 page 69:
659          *   There are four cases for the acceptability test for an incoming
660          *   segment:
661          *
662          * Segment Receive  Test
663          * Length  Window
664          * ------- -------  -------------------------------------------
665          *    0       0     SEG.SEQ = RCV.NXT
666          *    0      >0     RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
667          *   >0       0     not acceptable
668          *   >0      >0     RCV.NXT =< SEG.SEQ < RCV.NXT+RCV.WND
669          *               or RCV.NXT =< SEG.SEQ+SEG.LEN-1 < RCV.NXT+RCV.WND
670          *
671          * Note that when receiving a SYN segment in the LISTEN state,
672          * IRS is set to SEG.SEQ and RCV.NXT is set to SEG.SEQ+1, as
673          * described in RFC 793, page 66.
674          */
675         if ((SEQ_GEQ(th->th_seq, sc->sc_irs + 1) &&
676             SEQ_LT(th->th_seq, sc->sc_irs + 1 + sc->sc_wnd)) ||
677             (sc->sc_wnd == 0 && th->th_seq == sc->sc_irs + 1)) {
678                 if (V_tcp_insecure_rst ||
679                     th->th_seq == sc->sc_irs + 1) {
680                         syncache_drop(sc, sch);
681                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
682                                 log(LOG_DEBUG,
683                                     "%s; %s: Our SYN|ACK was rejected, "
684                                     "connection attempt aborted by remote "
685                                     "endpoint\n",
686                                     s, __func__);
687                         TCPSTAT_INC(tcps_sc_reset);
688                 } else {
689                         TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
690                         /* Send challenge ACK. */
691                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
692                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: RST with invalid "
693                                     " SEQ %u != NXT %u (+WND %u), "
694                                     "sending challenge ACK\n",
695                                     s, __func__,
696                                     th->th_seq, sc->sc_irs + 1, sc->sc_wnd);
697                         syncache_respond(sc, m, TH_ACK);
698                 }
699         } else {
700                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
701                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: RST with invalid SEQ %u != "
702                             "NXT %u (+WND %u), segment ignored\n",
703                             s, __func__,
704                             th->th_seq, sc->sc_irs + 1, sc->sc_wnd);
705                 TCPSTAT_INC(tcps_badrst);
706         }
707
708 done:
709         if (s != NULL)
710                 free(s, M_TCPLOG);
711         SCH_UNLOCK(sch);
712 }
713
714 void
715 syncache_badack(struct in_conninfo *inc)
716 {
717         struct syncache *sc;
718         struct syncache_head *sch;
719
720         if (syncache_cookiesonly())
721                 return;
722         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
723         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
724         if (sc != NULL) {
725                 syncache_drop(sc, sch);
726                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_badack);
727         }
728         SCH_UNLOCK(sch);
729 }
730
731 void
732 syncache_unreach(struct in_conninfo *inc, tcp_seq th_seq)
733 {
734         struct syncache *sc;
735         struct syncache_head *sch;
736
737         if (syncache_cookiesonly())
738                 return;
739         sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
740         SCH_LOCK_ASSERT(sch);
741         if (sc == NULL)
742                 goto done;
743
744         /* If the sequence number != sc_iss, then it's a bogus ICMP msg */
745         if (ntohl(th_seq) != sc->sc_iss)
746                 goto done;
747
748         /*
749          * If we've rertransmitted 3 times and this is our second error,
750          * we remove the entry.  Otherwise, we allow it to continue on.
751          * This prevents us from incorrectly nuking an entry during a
752          * spurious network outage.
753          *
754          * See tcp_notify().
755          */
756         if ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0 || sc->sc_rxmits < 3 + 1) {
757                 sc->sc_flags |= SCF_UNREACH;
758                 goto done;
759         }
760         syncache_drop(sc, sch);
761         TCPSTAT_INC(tcps_sc_unreach);
762 done:
763         SCH_UNLOCK(sch);
764 }
765
766 /*
767  * Build a new TCP socket structure from a syncache entry.
768  *
769  * On success return the newly created socket with its underlying inp locked.
770  */
771 static struct socket *
772 syncache_socket(struct syncache *sc, struct socket *lso, struct mbuf *m)
773 {
774         struct tcp_function_block *blk;
775         struct inpcb *inp = NULL;
776         struct socket *so;
777         struct tcpcb *tp;
778         int error;
779         char *s;
780
781         NET_EPOCH_ASSERT();
782
783         /*
784          * Ok, create the full blown connection, and set things up
785          * as they would have been set up if we had created the
786          * connection when the SYN arrived.  If we can't create
787          * the connection, abort it.
788          */
789         so = sonewconn(lso, 0);
790         if (so == NULL) {
791                 /*
792                  * Drop the connection; we will either send a RST or
793                  * have the peer retransmit its SYN again after its
794                  * RTO and try again.
795                  */
796                 TCPSTAT_INC(tcps_listendrop);
797                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
798                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Socket create failed "
799                             "due to limits or memory shortage\n",
800                             s, __func__);
801                         free(s, M_TCPLOG);
802                 }
803                 goto abort2;
804         }
805 #ifdef MAC
806         mac_socketpeer_set_from_mbuf(m, so);
807 #endif
808
809         inp = sotoinpcb(so);
810         inp->inp_inc.inc_fibnum = so->so_fibnum;
811         INP_WLOCK(inp);
812         /*
813          * Exclusive pcbinfo lock is not required in syncache socket case even
814          * if two inpcb locks can be acquired simultaneously:
815          *  - the inpcb in LISTEN state,
816          *  - the newly created inp.
817          *
818          * In this case, an inp cannot be at same time in LISTEN state and
819          * just created by an accept() call.
820          */
821         INP_HASH_WLOCK(&V_tcbinfo);
822
823         /* Insert new socket into PCB hash list. */
824         inp->inp_inc.inc_flags = sc->sc_inc.inc_flags;
825 #ifdef INET6
826         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
827                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV4;
828                 inp->inp_vflag |= INP_IPV6;
829                 inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
830         } else {
831                 inp->inp_vflag &= ~INP_IPV6;
832                 inp->inp_vflag |= INP_IPV4;
833 #endif
834                 inp->inp_ip_ttl = sc->sc_ip_ttl;
835                 inp->inp_ip_tos = sc->sc_ip_tos;
836                 inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
837 #ifdef INET6
838         }
839 #endif
840
841         /*
842          * If there's an mbuf and it has a flowid, then let's initialise the
843          * inp with that particular flowid.
844          */
845         if (m != NULL && M_HASHTYPE_GET(m) != M_HASHTYPE_NONE) {
846                 inp->inp_flowid = m->m_pkthdr.flowid;
847                 inp->inp_flowtype = M_HASHTYPE_GET(m);
848 #ifdef NUMA
849                 inp->inp_numa_domain = m->m_pkthdr.numa_domain;
850 #endif
851         }
852
853         inp->inp_lport = sc->sc_inc.inc_lport;
854 #ifdef INET6
855         if (inp->inp_vflag & INP_IPV6PROTO) {
856                 struct inpcb *oinp = sotoinpcb(lso);
857
858                 /*
859                  * Inherit socket options from the listening socket.
860                  * Note that in6p_inputopts are not (and should not be)
861                  * copied, since it stores previously received options and is
862                  * used to detect if each new option is different than the
863                  * previous one and hence should be passed to a user.
864                  * If we copied in6p_inputopts, a user would not be able to
865                  * receive options just after calling the accept system call.
866                  */
867                 inp->inp_flags |= oinp->inp_flags & INP_CONTROLOPTS;
868                 if (oinp->in6p_outputopts)
869                         inp->in6p_outputopts =
870                             ip6_copypktopts(oinp->in6p_outputopts, M_NOWAIT);
871                 inp->in6p_hops = oinp->in6p_hops;
872         }
873
874         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
875                 struct in6_addr laddr6;
876                 struct sockaddr_in6 sin6;
877
878                 sin6.sin6_family = AF_INET6;
879                 sin6.sin6_len = sizeof(sin6);
880                 sin6.sin6_addr = sc->sc_inc.inc6_faddr;
881                 sin6.sin6_port = sc->sc_inc.inc_fport;
882                 sin6.sin6_flowinfo = sin6.sin6_scope_id = 0;
883                 laddr6 = inp->in6p_laddr;
884                 if (IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(&inp->in6p_laddr))
885                         inp->in6p_laddr = sc->sc_inc.inc6_laddr;
886                 if ((error = in6_pcbconnect_mbuf(inp, (struct sockaddr *)&sin6,
887                     thread0.td_ucred, m, false)) != 0) {
888                         inp->in6p_laddr = laddr6;
889                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
890                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in6_pcbconnect failed "
891                                     "with error %i\n",
892                                     s, __func__, error);
893                                 free(s, M_TCPLOG);
894                         }
895                         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
896                         goto abort;
897                 }
898                 /* Override flowlabel from in6_pcbconnect. */
899                 inp->inp_flow &= ~IPV6_FLOWLABEL_MASK;
900                 inp->inp_flow |= sc->sc_flowlabel;
901         }
902 #endif /* INET6 */
903 #if defined(INET) && defined(INET6)
904         else
905 #endif
906 #ifdef INET
907         {
908                 struct in_addr laddr;
909                 struct sockaddr_in sin;
910
911                 inp->inp_options = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
912
913                 if (inp->inp_options == NULL) {
914                         inp->inp_options = sc->sc_ipopts;
915                         sc->sc_ipopts = NULL;
916                 }
917
918                 sin.sin_family = AF_INET;
919                 sin.sin_len = sizeof(sin);
920                 sin.sin_addr = sc->sc_inc.inc_faddr;
921                 sin.sin_port = sc->sc_inc.inc_fport;
922                 bzero((caddr_t)sin.sin_zero, sizeof(sin.sin_zero));
923                 laddr = inp->inp_laddr;
924                 if (inp->inp_laddr.s_addr == INADDR_ANY)
925                         inp->inp_laddr = sc->sc_inc.inc_laddr;
926                 if ((error = in_pcbconnect_mbuf(inp, (struct sockaddr *)&sin,
927                     thread0.td_ucred, m, false)) != 0) {
928                         inp->inp_laddr = laddr;
929                         if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, NULL, NULL, NULL))) {
930                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: in_pcbconnect failed "
931                                     "with error %i\n",
932                                     s, __func__, error);
933                                 free(s, M_TCPLOG);
934                         }
935                         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
936                         goto abort;
937                 }
938         }
939 #endif /* INET */
940 #if defined(IPSEC) || defined(IPSEC_SUPPORT)
941         /* Copy old policy into new socket's. */
942         if (ipsec_copy_pcbpolicy(sotoinpcb(lso), inp) != 0)
943                 printf("syncache_socket: could not copy policy\n");
944 #endif
945         INP_HASH_WUNLOCK(&V_tcbinfo);
946         tp = intotcpcb(inp);
947         tcp_state_change(tp, TCPS_SYN_RECEIVED);
948         tp->iss = sc->sc_iss;
949         tp->irs = sc->sc_irs;
950         tcp_rcvseqinit(tp);
951         tcp_sendseqinit(tp);
952         blk = sototcpcb(lso)->t_fb;
953         if (V_functions_inherit_listen_socket_stack && blk != tp->t_fb) {
954                 /*
955                  * Our parents t_fb was not the default,
956                  * we need to release our ref on tp->t_fb and
957                  * pickup one on the new entry.
958                  */
959                 struct tcp_function_block *rblk;
960
961                 rblk = find_and_ref_tcp_fb(blk);
962                 KASSERT(rblk != NULL,
963                     ("cannot find blk %p out of syncache?", blk));
964                 if (tp->t_fb->tfb_tcp_fb_fini)
965                         (*tp->t_fb->tfb_tcp_fb_fini)(tp, 0);
966                 refcount_release(&tp->t_fb->tfb_refcnt);
967                 tp->t_fb = rblk;
968                 /*
969                  * XXXrrs this is quite dangerous, it is possible
970                  * for the new function to fail to init. We also
971                  * are not asking if the handoff_is_ok though at
972                  * the very start thats probalbly ok.
973                  */
974                 if (tp->t_fb->tfb_tcp_fb_init) {
975                         (*tp->t_fb->tfb_tcp_fb_init)(tp);
976                 }
977         }
978         tp->snd_wl1 = sc->sc_irs;
979         tp->snd_max = tp->iss + 1;
980         tp->snd_nxt = tp->iss + 1;
981         tp->rcv_up = sc->sc_irs + 1;
982         tp->rcv_wnd = sc->sc_wnd;
983         tp->rcv_adv += tp->rcv_wnd;
984         tp->last_ack_sent = tp->rcv_nxt;
985
986         tp->t_flags = sototcpcb(lso)->t_flags & (TF_NOPUSH|TF_NODELAY);
987         if (sc->sc_flags & SCF_NOOPT)
988                 tp->t_flags |= TF_NOOPT;
989         else {
990                 if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
991                         tp->t_flags |= TF_REQ_SCALE|TF_RCVD_SCALE;
992                         tp->snd_scale = sc->sc_requested_s_scale;
993                         tp->request_r_scale = sc->sc_requested_r_scale;
994                 }
995                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
996                         tp->t_flags |= TF_REQ_TSTMP|TF_RCVD_TSTMP;
997                         tp->ts_recent = sc->sc_tsreflect;
998                         tp->ts_recent_age = tcp_ts_getticks();
999                         tp->ts_offset = sc->sc_tsoff;
1000                 }
1001 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1002                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1003                         tp->t_flags |= TF_SIGNATURE;
1004 #endif
1005                 if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1006                         tp->t_flags |= TF_SACK_PERMIT;
1007         }
1008
1009         if (sc->sc_flags & SCF_ECN)
1010                 tp->t_flags2 |= TF2_ECN_PERMIT;
1011
1012         /*
1013          * Set up MSS and get cached values from tcp_hostcache.
1014          * This might overwrite some of the defaults we just set.
1015          */
1016         tcp_mss(tp, sc->sc_peer_mss);
1017
1018         /*
1019          * If the SYN,ACK was retransmitted, indicate that CWND to be
1020          * limited to one segment in cc_conn_init().
1021          * NB: sc_rxmits counts all SYN,ACK transmits, not just retransmits.
1022          */
1023         if (sc->sc_rxmits > 1)
1024                 tp->snd_cwnd = 1;
1025
1026 #ifdef TCP_OFFLOAD
1027         /*
1028          * Allow a TOE driver to install its hooks.  Note that we hold the
1029          * pcbinfo lock too and that prevents tcp_usr_accept from accepting a
1030          * new connection before the TOE driver has done its thing.
1031          */
1032         if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1033                 struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1034
1035                 tod->tod_offload_socket(tod, sc->sc_todctx, so);
1036         }
1037 #endif
1038         /*
1039          * Copy and activate timers.
1040          */
1041         tp->t_keepinit = sototcpcb(lso)->t_keepinit;
1042         tp->t_keepidle = sototcpcb(lso)->t_keepidle;
1043         tp->t_keepintvl = sototcpcb(lso)->t_keepintvl;
1044         tp->t_keepcnt = sototcpcb(lso)->t_keepcnt;
1045         tcp_timer_activate(tp, TT_KEEP, TP_KEEPINIT(tp));
1046
1047         TCPSTAT_INC(tcps_accepts);
1048         return (so);
1049
1050 abort:
1051         INP_WUNLOCK(inp);
1052 abort2:
1053         if (so != NULL)
1054                 soabort(so);
1055         return (NULL);
1056 }
1057
1058 /*
1059  * This function gets called when we receive an ACK for a
1060  * socket in the LISTEN state.  We look up the connection
1061  * in the syncache, and if its there, we pull it out of
1062  * the cache and turn it into a full-blown connection in
1063  * the SYN-RECEIVED state.
1064  *
1065  * On syncache_socket() success the newly created socket
1066  * has its underlying inp locked.
1067  */
1068 int
1069 syncache_expand(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
1070     struct socket **lsop, struct mbuf *m)
1071 {
1072         struct syncache *sc;
1073         struct syncache_head *sch;
1074         struct syncache scs;
1075         char *s;
1076         bool locked;
1077
1078         NET_EPOCH_ASSERT();
1079         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_ACK,
1080             ("%s: can handle only ACK", __func__));
1081
1082         if (syncache_cookiesonly()) {
1083                 sc = NULL;
1084                 sch = syncache_hashbucket(inc);
1085                 locked = false;
1086         } else {
1087                 sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
1088                 locked = true;
1089                 SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1090         }
1091
1092 #ifdef INVARIANTS
1093         /*
1094          * Test code for syncookies comparing the syncache stored
1095          * values with the reconstructed values from the cookie.
1096          */
1097         if (sc != NULL)
1098                 syncookie_cmp(inc, sch, sc, th, to, *lsop);
1099 #endif
1100
1101         if (sc == NULL) {
1102                 /*
1103                  * There is no syncache entry, so see if this ACK is
1104                  * a returning syncookie.  To do this, first:
1105                  *  A. Check if syncookies are used in case of syncache
1106                  *     overflows
1107                  *  B. See if this socket has had a syncache entry dropped in
1108                  *     the recent past. We don't want to accept a bogus
1109                  *     syncookie if we've never received a SYN or accept it
1110                  *     twice.
1111                  *  C. check that the syncookie is valid.  If it is, then
1112                  *     cobble up a fake syncache entry, and return.
1113                  */
1114                 if (locked && !V_tcp_syncookies) {
1115                         SCH_UNLOCK(sch);
1116                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1117                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
1118                                     "segment rejected (syncookies disabled)\n",
1119                                     s, __func__);
1120                         goto failed;
1121                 }
1122                 if (locked && !V_tcp_syncookiesonly &&
1123                     sch->sch_last_overflow < time_uptime - SYNCOOKIE_LIFETIME) {
1124                         SCH_UNLOCK(sch);
1125                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1126                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Spurious ACK, "
1127                                     "segment rejected (no syncache entry)\n",
1128                                     s, __func__);
1129                         goto failed;
1130                 }
1131                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1132                 sc = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, *lsop);
1133                 if (locked)
1134                         SCH_UNLOCK(sch);
1135                 if (sc == NULL) {
1136                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1137                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment failed "
1138                                     "SYNCOOKIE authentication, segment rejected "
1139                                     "(probably spoofed)\n", s, __func__);
1140                         goto failed;
1141                 }
1142 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1143                 /* If received ACK has MD5 signature, check it. */
1144                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) != 0 &&
1145                     (!TCPMD5_ENABLED() ||
1146                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)) {
1147                         /* Drop the ACK. */
1148                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1149                                 log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment rejected, "
1150                                     "MD5 signature doesn't match.\n",
1151                                     s, __func__);
1152                                 free(s, M_TCPLOG);
1153                         }
1154                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_sigopt);
1155                         return (-1); /* Do not send RST */
1156                 }
1157 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1158         } else {
1159 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1160                 /*
1161                  * If listening socket requested TCP digests, check that
1162                  * received ACK has signature and it is correct.
1163                  * If not, drop the ACK and leave sc entry in th cache,
1164                  * because SYN was received with correct signature.
1165                  */
1166                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1167                         if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1168                                 /* No signature */
1169                                 TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1170                                 SCH_UNLOCK(sch);
1171                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1172                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1173                                             "rejected, MD5 signature wasn't "
1174                                             "provided.\n", s, __func__);
1175                                         free(s, M_TCPLOG);
1176                                 }
1177                                 return (-1); /* Do not send RST */
1178                         }
1179                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1180                             TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0) {
1181                                 /* Doesn't match or no SA */
1182                                 SCH_UNLOCK(sch);
1183                                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1184                                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Segment "
1185                                             "rejected, MD5 signature doesn't "
1186                                             "match.\n", s, __func__);
1187                                         free(s, M_TCPLOG);
1188                                 }
1189                                 return (-1); /* Do not send RST */
1190                         }
1191                 }
1192 #endif /* TCP_SIGNATURE */
1193
1194                 /*
1195                  * RFC 7323 PAWS: If we have a timestamp on this segment and
1196                  * it's less than ts_recent, drop it.
1197                  * XXXMT: RFC 7323 also requires to send an ACK.
1198                  *        In tcp_input.c this is only done for TCP segments
1199                  *        with user data, so be consistent here and just drop
1200                  *        the segment.
1201                  */
1202                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP && to->to_flags & TOF_TS &&
1203                     TSTMP_LT(to->to_tsval, sc->sc_tsreflect)) {
1204                         SCH_UNLOCK(sch);
1205                         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1206                                 log(LOG_DEBUG,
1207                                     "%s; %s: SEG.TSval %u < TS.Recent %u, "
1208                                     "segment dropped\n", s, __func__,
1209                                     to->to_tsval, sc->sc_tsreflect);
1210                                 free(s, M_TCPLOG);
1211                         }
1212                         return (-1);  /* Do not send RST */
1213                 }
1214
1215                 /*
1216                  * Pull out the entry to unlock the bucket row.
1217                  *
1218                  * NOTE: We must decrease TCPS_SYN_RECEIVED count here, not
1219                  * tcp_state_change().  The tcpcb is not existent at this
1220                  * moment.  A new one will be allocated via syncache_socket->
1221                  * sonewconn->tcp_usr_attach in TCPS_CLOSED state, then
1222                  * syncache_socket() will change it to TCPS_SYN_RECEIVED.
1223                  */
1224                 TCPSTATES_DEC(TCPS_SYN_RECEIVED);
1225                 TAILQ_REMOVE(&sch->sch_bucket, sc, sc_hash);
1226                 sch->sch_length--;
1227 #ifdef TCP_OFFLOAD
1228                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1229                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1230
1231                         tod->tod_syncache_removed(tod, sc->sc_todctx);
1232                 }
1233 #endif
1234                 SCH_UNLOCK(sch);
1235         }
1236
1237         /*
1238          * Segment validation:
1239          * ACK must match our initial sequence number + 1 (the SYN|ACK).
1240          */
1241         if (th->th_ack != sc->sc_iss + 1) {
1242                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1243                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: ACK %u != ISS+1 %u, segment "
1244                             "rejected\n", s, __func__, th->th_ack, sc->sc_iss);
1245                 goto failed;
1246         }
1247
1248         /*
1249          * The SEQ must fall in the window starting at the received
1250          * initial receive sequence number + 1 (the SYN).
1251          */
1252         if (SEQ_LEQ(th->th_seq, sc->sc_irs) ||
1253             SEQ_GT(th->th_seq, sc->sc_irs + sc->sc_wnd)) {
1254                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1255                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SEQ %u != IRS+1 %u, segment "
1256                             "rejected\n", s, __func__, th->th_seq, sc->sc_irs);
1257                 goto failed;
1258         }
1259
1260         /*
1261          * If timestamps were not negotiated during SYN/ACK they
1262          * must not appear on any segment during this session.
1263          */
1264         if (!(sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS)) {
1265                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)))
1266                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp not expected, "
1267                             "segment rejected\n", s, __func__);
1268                 goto failed;
1269         }
1270
1271         /*
1272          * If timestamps were negotiated during SYN/ACK they should
1273          * appear on every segment during this session.
1274          * XXXAO: This is only informal as there have been unverified
1275          * reports of non-compliants stacks.
1276          */
1277         if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && !(to->to_flags & TOF_TS)) {
1278                 if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL))) {
1279                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Timestamp missing, "
1280                             "no action\n", s, __func__);
1281                         free(s, M_TCPLOG);
1282                         s = NULL;
1283                 }
1284         }
1285
1286         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1287
1288         if (*lsop == NULL)
1289                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1290         else
1291                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1292
1293 /* how do we find the inp for the new socket? */
1294         if (sc != &scs)
1295                 syncache_free(sc);
1296         return (1);
1297 failed:
1298         if (sc != NULL && sc != &scs)
1299                 syncache_free(sc);
1300         if (s != NULL)
1301                 free(s, M_TCPLOG);
1302         *lsop = NULL;
1303         return (0);
1304 }
1305
1306 static void
1307 syncache_tfo_expand(struct syncache *sc, struct socket **lsop, struct mbuf *m,
1308     uint64_t response_cookie)
1309 {
1310         struct inpcb *inp;
1311         struct tcpcb *tp;
1312         unsigned int *pending_counter;
1313
1314         NET_EPOCH_ASSERT();
1315
1316         pending_counter = intotcpcb(sotoinpcb(*lsop))->t_tfo_pending;
1317         *lsop = syncache_socket(sc, *lsop, m);
1318         if (*lsop == NULL) {
1319                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_aborted);
1320                 atomic_subtract_int(pending_counter, 1);
1321         } else {
1322                 soisconnected(*lsop);
1323                 inp = sotoinpcb(*lsop);
1324                 tp = intotcpcb(inp);
1325                 tp->t_flags |= TF_FASTOPEN;
1326                 tp->t_tfo_cookie.server = response_cookie;
1327                 tp->snd_max = tp->iss;
1328                 tp->snd_nxt = tp->iss;
1329                 tp->t_tfo_pending = pending_counter;
1330                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_completed);
1331         }
1332 }
1333
1334 /*
1335  * Given a LISTEN socket and an inbound SYN request, add
1336  * this to the syn cache, and send back a segment:
1337  *      <SEQ=ISS><ACK=RCV_NXT><CTL=SYN,ACK>
1338  * to the source.
1339  *
1340  * IMPORTANT NOTE: We do _NOT_ ACK data that might accompany the SYN.
1341  * Doing so would require that we hold onto the data and deliver it
1342  * to the application.  However, if we are the target of a SYN-flood
1343  * DoS attack, an attacker could send data which would eventually
1344  * consume all available buffer space if it were ACKed.  By not ACKing
1345  * the data, we avoid this DoS scenario.
1346  *
1347  * The exception to the above is when a SYN with a valid TCP Fast Open (TFO)
1348  * cookie is processed and a new socket is created.  In this case, any data
1349  * accompanying the SYN will be queued to the socket by tcp_input() and will
1350  * be ACKed either when the application sends response data or the delayed
1351  * ACK timer expires, whichever comes first.
1352  */
1353 int
1354 syncache_add(struct in_conninfo *inc, struct tcpopt *to, struct tcphdr *th,
1355     struct inpcb *inp, struct socket **lsop, struct mbuf *m, void *tod,
1356     void *todctx, uint8_t iptos)
1357 {
1358         struct tcpcb *tp;
1359         struct socket *so;
1360         struct syncache *sc = NULL;
1361         struct syncache_head *sch;
1362         struct mbuf *ipopts = NULL;
1363         u_int ltflags;
1364         int win, ip_ttl, ip_tos;
1365         char *s;
1366         int rv = 0;
1367 #ifdef INET6
1368         int autoflowlabel = 0;
1369 #endif
1370 #ifdef MAC
1371         struct label *maclabel;
1372 #endif
1373         struct syncache scs;
1374         struct ucred *cred;
1375         uint64_t tfo_response_cookie;
1376         unsigned int *tfo_pending = NULL;
1377         int tfo_cookie_valid = 0;
1378         int tfo_response_cookie_valid = 0;
1379         bool locked;
1380
1381         INP_WLOCK_ASSERT(inp);                  /* listen socket */
1382         KASSERT((th->th_flags & (TH_RST|TH_ACK|TH_SYN)) == TH_SYN,
1383             ("%s: unexpected tcp flags", __func__));
1384
1385         /*
1386          * Combine all so/tp operations very early to drop the INP lock as
1387          * soon as possible.
1388          */
1389         so = *lsop;
1390         KASSERT(SOLISTENING(so), ("%s: %p not listening", __func__, so));
1391         tp = sototcpcb(so);
1392         cred = crhold(so->so_cred);
1393
1394 #ifdef INET6
1395         if (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
1396                 if (inp->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL) {
1397                         autoflowlabel = 1;
1398                 }
1399                 ip_ttl = in6_selecthlim(inp, NULL);
1400                 if ((inp->in6p_outputopts == NULL) ||
1401                     (inp->in6p_outputopts->ip6po_tclass == -1)) {
1402                         ip_tos = 0;
1403                 } else {
1404                         ip_tos = inp->in6p_outputopts->ip6po_tclass;
1405                 }
1406         }
1407 #endif
1408 #if defined(INET6) && defined(INET)
1409         else
1410 #endif
1411 #ifdef INET
1412         {
1413                 ip_ttl = inp->inp_ip_ttl;
1414                 ip_tos = inp->inp_ip_tos;
1415         }
1416 #endif
1417         win = so->sol_sbrcv_hiwat;
1418         ltflags = (tp->t_flags & (TF_NOOPT | TF_SIGNATURE));
1419
1420         if (V_tcp_fastopen_server_enable && IS_FASTOPEN(tp->t_flags) &&
1421             (tp->t_tfo_pending != NULL) &&
1422             (to->to_flags & TOF_FASTOPEN)) {
1423                 /*
1424                  * Limit the number of pending TFO connections to
1425                  * approximately half of the queue limit.  This prevents TFO
1426                  * SYN floods from starving the service by filling the
1427                  * listen queue with bogus TFO connections.
1428                  */
1429                 if (atomic_fetchadd_int(tp->t_tfo_pending, 1) <=
1430                     (so->sol_qlimit / 2)) {
1431                         int result;
1432
1433                         result = tcp_fastopen_check_cookie(inc,
1434                             to->to_tfo_cookie, to->to_tfo_len,
1435                             &tfo_response_cookie);
1436                         tfo_cookie_valid = (result > 0);
1437                         tfo_response_cookie_valid = (result >= 0);
1438                 }
1439
1440                 /*
1441                  * Remember the TFO pending counter as it will have to be
1442                  * decremented below if we don't make it to syncache_tfo_expand().
1443                  */
1444                 tfo_pending = tp->t_tfo_pending;
1445         }
1446
1447         /* By the time we drop the lock these should no longer be used. */
1448         so = NULL;
1449         tp = NULL;
1450
1451 #ifdef MAC
1452         if (mac_syncache_init(&maclabel) != 0) {
1453                 INP_WUNLOCK(inp);
1454                 goto done;
1455         } else
1456                 mac_syncache_create(maclabel, inp);
1457 #endif
1458         if (!tfo_cookie_valid)
1459                 INP_WUNLOCK(inp);
1460
1461         /*
1462          * Remember the IP options, if any.
1463          */
1464 #ifdef INET6
1465         if (!(inc->inc_flags & INC_ISIPV6))
1466 #endif
1467 #ifdef INET
1468                 ipopts = (m) ? ip_srcroute(m) : NULL;
1469 #else
1470                 ipopts = NULL;
1471 #endif
1472
1473 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1474         /*
1475          * If listening socket requested TCP digests, check that received
1476          * SYN has signature and it is correct. If signature doesn't match
1477          * or TCP_SIGNATURE support isn't enabled, drop the packet.
1478          */
1479         if (ltflags & TF_SIGNATURE) {
1480                 if ((to->to_flags & TOF_SIGNATURE) == 0) {
1481                         TCPSTAT_INC(tcps_sig_err_nosigopt);
1482                         goto done;
1483                 }
1484                 if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1485                     TCPMD5_INPUT(m, th, to->to_signature) != 0)
1486                         goto done;
1487         }
1488 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1489         /*
1490          * See if we already have an entry for this connection.
1491          * If we do, resend the SYN,ACK, and reset the retransmit timer.
1492          *
1493          * XXX: should the syncache be re-initialized with the contents
1494          * of the new SYN here (which may have different options?)
1495          *
1496          * XXX: We do not check the sequence number to see if this is a
1497          * real retransmit or a new connection attempt.  The question is
1498          * how to handle such a case; either ignore it as spoofed, or
1499          * drop the current entry and create a new one?
1500          */
1501         if (syncache_cookiesonly()) {
1502                 sc = NULL;
1503                 sch = syncache_hashbucket(inc);
1504                 locked = false;
1505         } else {
1506                 sc = syncache_lookup(inc, &sch);        /* returns locked sch */
1507                 locked = true;
1508                 SCH_LOCK_ASSERT(sch);
1509         }
1510         if (sc != NULL) {
1511                 if (tfo_cookie_valid)
1512                         INP_WUNLOCK(inp);
1513                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dupsyn);
1514                 if (ipopts) {
1515                         /*
1516                          * If we were remembering a previous source route,
1517                          * forget it and use the new one we've been given.
1518                          */
1519                         if (sc->sc_ipopts)
1520                                 (void) m_free(sc->sc_ipopts);
1521                         sc->sc_ipopts = ipopts;
1522                 }
1523                 /*
1524                  * Update timestamp if present.
1525                  */
1526                 if ((sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) && (to->to_flags & TOF_TS))
1527                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1528                 else
1529                         sc->sc_flags &= ~SCF_TIMESTAMP;
1530                 /*
1531                  * Disable ECN if needed.
1532                  */
1533                 if ((sc->sc_flags & SCF_ECN) &&
1534                     ((th->th_flags & (TH_ECE|TH_CWR)) != (TH_ECE|TH_CWR))) {
1535                         sc->sc_flags &= ~SCF_ECN;
1536                 }
1537 #ifdef MAC
1538                 /*
1539                  * Since we have already unconditionally allocated label
1540                  * storage, free it up.  The syncache entry will already
1541                  * have an initialized label we can use.
1542                  */
1543                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1544 #endif
1545                 TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1546                 /* Retransmit SYN|ACK and reset retransmit count. */
1547                 if ((s = tcp_log_addrs(&sc->sc_inc, th, NULL, NULL))) {
1548                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: Received duplicate SYN, "
1549                             "resetting timer and retransmitting SYN|ACK\n",
1550                             s, __func__);
1551                         free(s, M_TCPLOG);
1552                 }
1553                 if (syncache_respond(sc, m, TH_SYN|TH_ACK) == 0) {
1554                         sc->sc_rxmits = 0;
1555                         syncache_timeout(sc, sch, 1);
1556                         TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1557                         TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1558                 }
1559                 SCH_UNLOCK(sch);
1560                 goto donenoprobe;
1561         }
1562
1563         if (tfo_cookie_valid) {
1564                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1565                 sc = &scs;
1566                 goto skip_alloc;
1567         }
1568
1569         /*
1570          * Skip allocating a syncache entry if we are just going to discard
1571          * it later.
1572          */
1573         if (!locked) {
1574                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1575                 sc = &scs;
1576         } else
1577                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1578         if (sc == NULL) {
1579                 /*
1580                  * The zone allocator couldn't provide more entries.
1581                  * Treat this as if the cache was full; drop the oldest
1582                  * entry and insert the new one.
1583                  */
1584                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_zonefail);
1585                 if ((sc = TAILQ_LAST(&sch->sch_bucket, sch_head)) != NULL) {
1586                         sch->sch_last_overflow = time_uptime;
1587                         syncache_drop(sc, sch);
1588                         syncache_pause(inc);
1589                 }
1590                 sc = uma_zalloc(V_tcp_syncache.zone, M_NOWAIT | M_ZERO);
1591                 if (sc == NULL) {
1592                         if (V_tcp_syncookies) {
1593                                 bzero(&scs, sizeof(scs));
1594                                 sc = &scs;
1595                         } else {
1596                                 KASSERT(locked,
1597                                     ("%s: bucket unexpectedly unlocked",
1598                                     __func__));
1599                                 SCH_UNLOCK(sch);
1600                                 if (ipopts)
1601                                         (void) m_free(ipopts);
1602                                 goto done;
1603                         }
1604                 }
1605         }
1606
1607 skip_alloc:
1608         if (!tfo_cookie_valid && tfo_response_cookie_valid)
1609                 sc->sc_tfo_cookie = &tfo_response_cookie;
1610
1611         /*
1612          * Fill in the syncache values.
1613          */
1614 #ifdef MAC
1615         sc->sc_label = maclabel;
1616 #endif
1617         sc->sc_cred = cred;
1618         cred = NULL;
1619         sc->sc_ipopts = ipopts;
1620         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
1621         sc->sc_ip_tos = ip_tos;
1622         sc->sc_ip_ttl = ip_ttl;
1623 #ifdef TCP_OFFLOAD
1624         sc->sc_tod = tod;
1625         sc->sc_todctx = todctx;
1626 #endif
1627         sc->sc_irs = th->th_seq;
1628         sc->sc_flags = 0;
1629         sc->sc_flowlabel = 0;
1630
1631         /*
1632          * Initial receive window: clip sbspace to [0 .. TCP_MAXWIN].
1633          * win was derived from socket earlier in the function.
1634          */
1635         win = imax(win, 0);
1636         win = imin(win, TCP_MAXWIN);
1637         sc->sc_wnd = win;
1638
1639         if (V_tcp_do_rfc1323) {
1640                 /*
1641                  * A timestamp received in a SYN makes
1642                  * it ok to send timestamp requests and replies.
1643                  */
1644                 if (to->to_flags & TOF_TS) {
1645                         sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
1646                         sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
1647                         sc->sc_tsoff = tcp_new_ts_offset(inc);
1648                 }
1649                 if (to->to_flags & TOF_SCALE) {
1650                         int wscale = 0;
1651
1652                         /*
1653                          * Pick the smallest possible scaling factor that
1654                          * will still allow us to scale up to sb_max, aka
1655                          * kern.ipc.maxsockbuf.
1656                          *
1657                          * We do this because there are broken firewalls that
1658                          * will corrupt the window scale option, leading to
1659                          * the other endpoint believing that our advertised
1660                          * window is unscaled.  At scale factors larger than
1661                          * 5 the unscaled window will drop below 1500 bytes,
1662                          * leading to serious problems when traversing these
1663                          * broken firewalls.
1664                          *
1665                          * With the default maxsockbuf of 256K, a scale factor
1666                          * of 3 will be chosen by this algorithm.  Those who
1667                          * choose a larger maxsockbuf should watch out
1668                          * for the compatibility problems mentioned above.
1669                          *
1670                          * RFC1323: The Window field in a SYN (i.e., a <SYN>
1671                          * or <SYN,ACK>) segment itself is never scaled.
1672                          */
1673                         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT &&
1674                             (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
1675                                 wscale++;
1676                         sc->sc_requested_r_scale = wscale;
1677                         sc->sc_requested_s_scale = to->to_wscale;
1678                         sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
1679                 }
1680         }
1681 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1682         /*
1683          * If listening socket requested TCP digests, flag this in the
1684          * syncache so that syncache_respond() will do the right thing
1685          * with the SYN+ACK.
1686          */
1687         if (ltflags & TF_SIGNATURE)
1688                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
1689 #endif  /* TCP_SIGNATURE */
1690         if (to->to_flags & TOF_SACKPERM)
1691                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
1692         if (to->to_flags & TOF_MSS)
1693                 sc->sc_peer_mss = to->to_mss;   /* peer mss may be zero */
1694         if (ltflags & TF_NOOPT)
1695                 sc->sc_flags |= SCF_NOOPT;
1696         if (((th->th_flags & (TH_ECE|TH_CWR)) == (TH_ECE|TH_CWR)) &&
1697             V_tcp_do_ecn)
1698                 sc->sc_flags |= SCF_ECN;
1699
1700         if (V_tcp_syncookies)
1701                 sc->sc_iss = syncookie_generate(sch, sc);
1702         else
1703                 sc->sc_iss = arc4random();
1704 #ifdef INET6
1705         if (autoflowlabel) {
1706                 if (V_tcp_syncookies)
1707                         sc->sc_flowlabel = sc->sc_iss;
1708                 else
1709                         sc->sc_flowlabel = ip6_randomflowlabel();
1710                 sc->sc_flowlabel = htonl(sc->sc_flowlabel) & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
1711         }
1712 #endif
1713         if (locked)
1714                 SCH_UNLOCK(sch);
1715
1716         if (tfo_cookie_valid) {
1717                 syncache_tfo_expand(sc, lsop, m, tfo_response_cookie);
1718                 /* INP_WUNLOCK(inp) will be performed by the caller */
1719                 rv = 1;
1720                 goto tfo_expanded;
1721         }
1722
1723         TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1724         /*
1725          * Do a standard 3-way handshake.
1726          */
1727         if (syncache_respond(sc, m, TH_SYN|TH_ACK) == 0) {
1728                 if (V_tcp_syncookies && V_tcp_syncookiesonly && sc != &scs)
1729                         syncache_free(sc);
1730                 else if (sc != &scs)
1731                         syncache_insert(sc, sch);   /* locks and unlocks sch */
1732                 TCPSTAT_INC(tcps_sndacks);
1733                 TCPSTAT_INC(tcps_sndtotal);
1734         } else {
1735                 if (sc != &scs)
1736                         syncache_free(sc);
1737                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_dropped);
1738         }
1739         goto donenoprobe;
1740
1741 done:
1742         TCP_PROBE5(receive, NULL, NULL, m, NULL, th);
1743 donenoprobe:
1744         if (m) {
1745                 *lsop = NULL;
1746                 m_freem(m);
1747         }
1748         /*
1749          * If tfo_pending is not NULL here, then a TFO SYN that did not
1750          * result in a new socket was processed and the associated pending
1751          * counter has not yet been decremented.  All such TFO processing paths
1752          * transit this point.
1753          */
1754         if (tfo_pending != NULL)
1755                 tcp_fastopen_decrement_counter(tfo_pending);
1756
1757 tfo_expanded:
1758         if (cred != NULL)
1759                 crfree(cred);
1760 #ifdef MAC
1761         if (sc == &scs)
1762                 mac_syncache_destroy(&maclabel);
1763 #endif
1764         return (rv);
1765 }
1766
1767 /*
1768  * Send SYN|ACK or ACK to the peer.  Either in response to a peer's segment,
1769  * i.e. m0 != NULL, or upon 3WHS ACK timeout, i.e. m0 == NULL.
1770  */
1771 static int
1772 syncache_respond(struct syncache *sc, const struct mbuf *m0, int flags)
1773 {
1774         struct ip *ip = NULL;
1775         struct mbuf *m;
1776         struct tcphdr *th = NULL;
1777         int optlen, error = 0;  /* Make compiler happy */
1778         u_int16_t hlen, tlen, mssopt;
1779         struct tcpopt to;
1780 #ifdef INET6
1781         struct ip6_hdr *ip6 = NULL;
1782 #endif
1783
1784         NET_EPOCH_ASSERT();
1785
1786         hlen =
1787 #ifdef INET6
1788                (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) ? sizeof(struct ip6_hdr) :
1789 #endif
1790                 sizeof(struct ip);
1791         tlen = hlen + sizeof(struct tcphdr);
1792
1793         /* Determine MSS we advertize to other end of connection. */
1794         mssopt = max(tcp_mssopt(&sc->sc_inc), V_tcp_minmss);
1795
1796         /* XXX: Assume that the entire packet will fit in a header mbuf. */
1797         KASSERT(max_linkhdr + tlen + TCP_MAXOLEN <= MHLEN,
1798             ("syncache: mbuf too small"));
1799
1800         /* Create the IP+TCP header from scratch. */
1801         m = m_gethdr(M_NOWAIT, MT_DATA);
1802         if (m == NULL)
1803                 return (ENOBUFS);
1804 #ifdef MAC
1805         mac_syncache_create_mbuf(sc->sc_label, m);
1806 #endif
1807         m->m_data += max_linkhdr;
1808         m->m_len = tlen;
1809         m->m_pkthdr.len = tlen;
1810         m->m_pkthdr.rcvif = NULL;
1811
1812 #ifdef INET6
1813         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1814                 ip6 = mtod(m, struct ip6_hdr *);
1815                 ip6->ip6_vfc = IPV6_VERSION;
1816                 ip6->ip6_nxt = IPPROTO_TCP;
1817                 ip6->ip6_src = sc->sc_inc.inc6_laddr;
1818                 ip6->ip6_dst = sc->sc_inc.inc6_faddr;
1819                 ip6->ip6_plen = htons(tlen - hlen);
1820                 /* ip6_hlim is set after checksum */
1821                 /* Zero out traffic class and flow label. */
1822                 ip6->ip6_flow &= ~IPV6_FLOWINFO_MASK;
1823                 ip6->ip6_flow |= sc->sc_flowlabel;
1824                 ip6->ip6_flow |= htonl(sc->sc_ip_tos << 20);
1825
1826                 th = (struct tcphdr *)(ip6 + 1);
1827         }
1828 #endif
1829 #if defined(INET6) && defined(INET)
1830         else
1831 #endif
1832 #ifdef INET
1833         {
1834                 ip = mtod(m, struct ip *);
1835                 ip->ip_v = IPVERSION;
1836                 ip->ip_hl = sizeof(struct ip) >> 2;
1837                 ip->ip_len = htons(tlen);
1838                 ip->ip_id = 0;
1839                 ip->ip_off = 0;
1840                 ip->ip_sum = 0;
1841                 ip->ip_p = IPPROTO_TCP;
1842                 ip->ip_src = sc->sc_inc.inc_laddr;
1843                 ip->ip_dst = sc->sc_inc.inc_faddr;
1844                 ip->ip_ttl = sc->sc_ip_ttl;
1845                 ip->ip_tos = sc->sc_ip_tos;
1846
1847                 /*
1848                  * See if we should do MTU discovery.  Route lookups are
1849                  * expensive, so we will only unset the DF bit if:
1850                  *
1851                  *      1) path_mtu_discovery is disabled
1852                  *      2) the SCF_UNREACH flag has been set
1853                  */
1854                 if (V_path_mtu_discovery && ((sc->sc_flags & SCF_UNREACH) == 0))
1855                        ip->ip_off |= htons(IP_DF);
1856
1857                 th = (struct tcphdr *)(ip + 1);
1858         }
1859 #endif /* INET */
1860         th->th_sport = sc->sc_inc.inc_lport;
1861         th->th_dport = sc->sc_inc.inc_fport;
1862
1863         if (flags & TH_SYN)
1864                 th->th_seq = htonl(sc->sc_iss);
1865         else
1866                 th->th_seq = htonl(sc->sc_iss + 1);
1867         th->th_ack = htonl(sc->sc_irs + 1);
1868         th->th_off = sizeof(struct tcphdr) >> 2;
1869         th->th_x2 = 0;
1870         th->th_flags = flags;
1871         th->th_win = htons(sc->sc_wnd);
1872         th->th_urp = 0;
1873
1874         if ((flags & TH_SYN) && (sc->sc_flags & SCF_ECN)) {
1875                 th->th_flags |= TH_ECE;
1876                 TCPSTAT_INC(tcps_ecn_shs);
1877         }
1878
1879         /* Tack on the TCP options. */
1880         if ((sc->sc_flags & SCF_NOOPT) == 0) {
1881                 to.to_flags = 0;
1882
1883                 if (flags & TH_SYN) {
1884                         to.to_mss = mssopt;
1885                         to.to_flags = TOF_MSS;
1886                         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
1887                                 to.to_wscale = sc->sc_requested_r_scale;
1888                                 to.to_flags |= TOF_SCALE;
1889                         }
1890                         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
1891                                 to.to_flags |= TOF_SACKPERM;
1892 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1893                         if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE)
1894                                 to.to_flags |= TOF_SIGNATURE;
1895 #endif
1896                         if (sc->sc_tfo_cookie) {
1897                                 to.to_flags |= TOF_FASTOPEN;
1898                                 to.to_tfo_len = TCP_FASTOPEN_COOKIE_LEN;
1899                                 to.to_tfo_cookie = sc->sc_tfo_cookie;
1900                                 /* don't send cookie again when retransmitting response */
1901                                 sc->sc_tfo_cookie = NULL;
1902                         }
1903                 }
1904                 if (sc->sc_flags & SCF_TIMESTAMP) {
1905                         to.to_tsval = sc->sc_tsoff + tcp_ts_getticks();
1906                         to.to_tsecr = sc->sc_tsreflect;
1907                         to.to_flags |= TOF_TS;
1908                 }
1909                 optlen = tcp_addoptions(&to, (u_char *)(th + 1));
1910
1911                 /* Adjust headers by option size. */
1912                 th->th_off = (sizeof(struct tcphdr) + optlen) >> 2;
1913                 m->m_len += optlen;
1914                 m->m_pkthdr.len += optlen;
1915 #ifdef INET6
1916                 if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
1917                         ip6->ip6_plen = htons(ntohs(ip6->ip6_plen) + optlen);
1918                 else
1919 #endif
1920                         ip->ip_len = htons(ntohs(ip->ip_len) + optlen);
1921 #if defined(IPSEC_SUPPORT) || defined(TCP_SIGNATURE)
1922                 if (sc->sc_flags & SCF_SIGNATURE) {
1923                         KASSERT(to.to_flags & TOF_SIGNATURE,
1924                             ("tcp_addoptions() didn't set tcp_signature"));
1925
1926                         /* NOTE: to.to_signature is inside of mbuf */
1927                         if (!TCPMD5_ENABLED() ||
1928                             TCPMD5_OUTPUT(m, th, to.to_signature) != 0) {
1929                                 m_freem(m);
1930                                 return (EACCES);
1931                         }
1932                 }
1933 #endif
1934         } else
1935                 optlen = 0;
1936
1937         M_SETFIB(m, sc->sc_inc.inc_fibnum);
1938         m->m_pkthdr.csum_data = offsetof(struct tcphdr, th_sum);
1939         /*
1940          * If we have peer's SYN and it has a flowid, then let's assign it to
1941          * our SYN|ACK.  ip6_output() and ip_output() will not assign flowid
1942          * to SYN|ACK due to lack of inp here.
1943          */
1944         if (m0 != NULL && M_HASHTYPE_GET(m0) != M_HASHTYPE_NONE) {
1945                 m->m_pkthdr.flowid = m0->m_pkthdr.flowid;
1946                 M_HASHTYPE_SET(m, M_HASHTYPE_GET(m0));
1947         }
1948 #ifdef INET6
1949         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6) {
1950                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP_IPV6;
1951                 th->th_sum = in6_cksum_pseudo(ip6, tlen + optlen - hlen,
1952                     IPPROTO_TCP, 0);
1953                 ip6->ip6_hlim = sc->sc_ip_ttl;
1954 #ifdef TCP_OFFLOAD
1955                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1956                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1957
1958                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1959
1960                         return (error);
1961                 }
1962 #endif
1963                 TCP_PROBE5(send, NULL, NULL, ip6, NULL, th);
1964                 error = ip6_output(m, NULL, NULL, 0, NULL, NULL, NULL);
1965         }
1966 #endif
1967 #if defined(INET6) && defined(INET)
1968         else
1969 #endif
1970 #ifdef INET
1971         {
1972                 m->m_pkthdr.csum_flags = CSUM_TCP;
1973                 th->th_sum = in_pseudo(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
1974                     htons(tlen + optlen - hlen + IPPROTO_TCP));
1975 #ifdef TCP_OFFLOAD
1976                 if (ADDED_BY_TOE(sc)) {
1977                         struct toedev *tod = sc->sc_tod;
1978
1979                         error = tod->tod_syncache_respond(tod, sc->sc_todctx, m);
1980
1981                         return (error);
1982                 }
1983 #endif
1984                 TCP_PROBE5(send, NULL, NULL, ip, NULL, th);
1985                 error = ip_output(m, sc->sc_ipopts, NULL, 0, NULL, NULL);
1986         }
1987 #endif
1988         return (error);
1989 }
1990
1991 /*
1992  * The purpose of syncookies is to handle spoofed SYN flooding DoS attacks
1993  * that exceed the capacity of the syncache by avoiding the storage of any
1994  * of the SYNs we receive.  Syncookies defend against blind SYN flooding
1995  * attacks where the attacker does not have access to our responses.
1996  *
1997  * Syncookies encode and include all necessary information about the
1998  * connection setup within the SYN|ACK that we send back.  That way we
1999  * can avoid keeping any local state until the ACK to our SYN|ACK returns
2000  * (if ever).  Normally the syncache and syncookies are running in parallel
2001  * with the latter taking over when the former is exhausted.  When matching
2002  * syncache entry is found the syncookie is ignored.
2003  *
2004  * The only reliable information persisting the 3WHS is our initial sequence
2005  * number ISS of 32 bits.  Syncookies embed a cryptographically sufficient
2006  * strong hash (MAC) value and a few bits of TCP SYN options in the ISS
2007  * of our SYN|ACK.  The MAC can be recomputed when the ACK to our SYN|ACK
2008  * returns and signifies a legitimate connection if it matches the ACK.
2009  *
2010  * The available space of 32 bits to store the hash and to encode the SYN
2011  * option information is very tight and we should have at least 24 bits for
2012  * the MAC to keep the number of guesses by blind spoofing reasonably high.
2013  *
2014  * SYN option information we have to encode to fully restore a connection:
2015  * MSS: is imporant to chose an optimal segment size to avoid IP level
2016  *   fragmentation along the path.  The common MSS values can be encoded
2017  *   in a 3-bit table.  Uncommon values are captured by the next lower value
2018  *   in the table leading to a slight increase in packetization overhead.
2019  * WSCALE: is necessary to allow large windows to be used for high delay-
2020  *   bandwidth product links.  Not scaling the window when it was initially
2021  *   negotiated is bad for performance as lack of scaling further decreases
2022  *   the apparent available send window.  We only need to encode the WSCALE
2023  *   we received from the remote end.  Our end can be recalculated at any
2024  *   time.  The common WSCALE values can be encoded in a 3-bit table.
2025  *   Uncommon values are captured by the next lower value in the table
2026  *   making us under-estimate the available window size halving our
2027  *   theoretically possible maximum throughput for that connection.
2028  * SACK: Greatly assists in packet loss recovery and requires 1 bit.
2029  * TIMESTAMP and SIGNATURE is not encoded because they are permanent options
2030  *   that are included in all segments on a connection.  We enable them when
2031  *   the ACK has them.
2032  *
2033  * Security of syncookies and attack vectors:
2034  *
2035  * The MAC is computed over (faddr||laddr||fport||lport||irs||flags||secmod)
2036  * together with the gloabl secret to make it unique per connection attempt.
2037  * Thus any change of any of those parameters results in a different MAC output
2038  * in an unpredictable way unless a collision is encountered.  24 bits of the
2039  * MAC are embedded into the ISS.
2040  *
2041  * To prevent replay attacks two rotating global secrets are updated with a
2042  * new random value every 15 seconds.  The life-time of a syncookie is thus
2043  * 15-30 seconds.
2044  *
2045  * Vector 1: Attacking the secret.  This requires finding a weakness in the
2046  * MAC itself or the way it is used here.  The attacker can do a chosen plain
2047  * text attack by varying and testing the all parameters under his control.
2048  * The strength depends on the size and randomness of the secret, and the
2049  * cryptographic security of the MAC function.  Due to the constant updating
2050  * of the secret the attacker has at most 29.999 seconds to find the secret
2051  * and launch spoofed connections.  After that he has to start all over again.
2052  *
2053  * Vector 2: Collision attack on the MAC of a single ACK.  With a 24 bit MAC
2054  * size an average of 4,823 attempts are required for a 50% chance of success
2055  * to spoof a single syncookie (birthday collision paradox).  However the
2056  * attacker is blind and doesn't know if one of his attempts succeeded unless
2057  * he has a side channel to interfere success from.  A single connection setup
2058  * success average of 90% requires 8,790 packets, 99.99% requires 17,578 packets.
2059  * This many attempts are required for each one blind spoofed connection.  For
2060  * every additional spoofed connection he has to launch another N attempts.
2061  * Thus for a sustained rate 100 spoofed connections per second approximately
2062  * 1,800,000 packets per second would have to be sent.
2063  *
2064  * NB: The MAC function should be fast so that it doesn't become a CPU
2065  * exhaustion attack vector itself.
2066  *
2067  * References:
2068  *  RFC4987 TCP SYN Flooding Attacks and Common Mitigations
2069  *  SYN cookies were first proposed by cryptographer Dan J. Bernstein in 1996
2070  *   http://cr.yp.to/syncookies.html    (overview)
2071  *   http://cr.yp.to/syncookies/archive (details)
2072  *
2073  *
2074  * Schematic construction of a syncookie enabled Initial Sequence Number:
2075  *  0        1         2         3
2076  *  12345678901234567890123456789012
2077  * |xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxWWWMMMSP|
2078  *
2079  *  x 24 MAC (truncated)
2080  *  W  3 Send Window Scale index
2081  *  M  3 MSS index
2082  *  S  1 SACK permitted
2083  *  P  1 Odd/even secret
2084  */
2085
2086 /*
2087  * Distribution and probability of certain MSS values.  Those in between are
2088  * rounded down to the next lower one.
2089  * [An Analysis of TCP Maximum Segment Sizes, S. Alcock and R. Nelson, 2011]
2090  *                            .2%  .3%   5%    7%    7%    20%   15%   45%
2091  */
2092 static int tcp_sc_msstab[] = { 216, 536, 1200, 1360, 1400, 1440, 1452, 1460 };
2093
2094 /*
2095  * Distribution and probability of certain WSCALE values.  We have to map the
2096  * (send) window scale (shift) option with a range of 0-14 from 4 bits into 3
2097  * bits based on prevalence of certain values.  Where we don't have an exact
2098  * match for are rounded down to the next lower one letting us under-estimate
2099  * the true available window.  At the moment this would happen only for the
2100  * very uncommon values 3, 5 and those above 8 (more than 16MB socket buffer
2101  * and window size).  The absence of the WSCALE option (no scaling in either
2102  * direction) is encoded with index zero.
2103  * [WSCALE values histograms, Allman, 2012]
2104  *                            X 10 10 35  5  6 14 10%   by host
2105  *                            X 11  4  5  5 18 49  3%   by connections
2106  */
2107 static int tcp_sc_wstab[] = { 0, 0, 1, 2, 4, 6, 7, 8 };
2108
2109 /*
2110  * Compute the MAC for the SYN cookie.  SIPHASH-2-4 is chosen for its speed
2111  * and good cryptographic properties.
2112  */
2113 static uint32_t
2114 syncookie_mac(struct in_conninfo *inc, tcp_seq irs, uint8_t flags,
2115     uint8_t *secbits, uintptr_t secmod)
2116 {
2117         SIPHASH_CTX ctx;
2118         uint32_t siphash[2];
2119
2120         SipHash24_Init(&ctx);
2121         SipHash_SetKey(&ctx, secbits);
2122         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2123 #ifdef INET
2124         case 0:
2125                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_faddr, sizeof(inc->inc_faddr));
2126                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_laddr, sizeof(inc->inc_laddr));
2127                 break;
2128 #endif
2129 #ifdef INET6
2130         case INC_ISIPV6:
2131                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_faddr, sizeof(inc->inc6_faddr));
2132                 SipHash_Update(&ctx, &inc->inc6_laddr, sizeof(inc->inc6_laddr));
2133                 break;
2134 #endif
2135         }
2136         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_fport, sizeof(inc->inc_fport));
2137         SipHash_Update(&ctx, &inc->inc_lport, sizeof(inc->inc_lport));
2138         SipHash_Update(&ctx, &irs, sizeof(irs));
2139         SipHash_Update(&ctx, &flags, sizeof(flags));
2140         SipHash_Update(&ctx, &secmod, sizeof(secmod));
2141         SipHash_Final((u_int8_t *)&siphash, &ctx);
2142
2143         return (siphash[0] ^ siphash[1]);
2144 }
2145
2146 static tcp_seq
2147 syncookie_generate(struct syncache_head *sch, struct syncache *sc)
2148 {
2149         u_int i, secbit, wscale;
2150         uint32_t iss, hash;
2151         uint8_t *secbits;
2152         union syncookie cookie;
2153
2154         cookie.cookie = 0;
2155
2156         /* Map our computed MSS into the 3-bit index. */
2157         for (i = nitems(tcp_sc_msstab) - 1;
2158              tcp_sc_msstab[i] > sc->sc_peer_mss && i > 0;
2159              i--)
2160                 ;
2161         cookie.flags.mss_idx = i;
2162
2163         /*
2164          * Map the send window scale into the 3-bit index but only if
2165          * the wscale option was received.
2166          */
2167         if (sc->sc_flags & SCF_WINSCALE) {
2168                 wscale = sc->sc_requested_s_scale;
2169                 for (i = nitems(tcp_sc_wstab) - 1;
2170                     tcp_sc_wstab[i] > wscale && i > 0;
2171                      i--)
2172                         ;
2173                 cookie.flags.wscale_idx = i;
2174         }
2175
2176         /* Can we do SACK? */
2177         if (sc->sc_flags & SCF_SACK)
2178                 cookie.flags.sack_ok = 1;
2179
2180         /* Which of the two secrets to use. */
2181         secbit = V_tcp_syncache.secret.oddeven & 0x1;
2182         cookie.flags.odd_even = secbit;
2183
2184         secbits = V_tcp_syncache.secret.key[secbit];
2185         hash = syncookie_mac(&sc->sc_inc, sc->sc_irs, cookie.cookie, secbits,
2186             (uintptr_t)sch);
2187
2188         /*
2189          * Put the flags into the hash and XOR them to get better ISS number
2190          * variance.  This doesn't enhance the cryptographic strength and is
2191          * done to prevent the 8 cookie bits from showing up directly on the
2192          * wire.
2193          */
2194         iss = hash & ~0xff;
2195         iss |= cookie.cookie ^ (hash >> 24);
2196
2197         TCPSTAT_INC(tcps_sc_sendcookie);
2198         return (iss);
2199 }
2200
2201 static struct syncache *
2202 syncookie_lookup(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
2203     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2204     struct socket *lso)
2205 {
2206         uint32_t hash;
2207         uint8_t *secbits;
2208         tcp_seq ack, seq;
2209         int wnd, wscale = 0;
2210         union syncookie cookie;
2211
2212         /*
2213          * Pull information out of SYN-ACK/ACK and revert sequence number
2214          * advances.
2215          */
2216         ack = th->th_ack - 1;
2217         seq = th->th_seq - 1;
2218
2219         /*
2220          * Unpack the flags containing enough information to restore the
2221          * connection.
2222          */
2223         cookie.cookie = (ack & 0xff) ^ (ack >> 24);
2224
2225         /* Which of the two secrets to use. */
2226         secbits = V_tcp_syncache.secret.key[cookie.flags.odd_even];
2227
2228         hash = syncookie_mac(inc, seq, cookie.cookie, secbits, (uintptr_t)sch);
2229
2230         /* The recomputed hash matches the ACK if this was a genuine cookie. */
2231         if ((ack & ~0xff) != (hash & ~0xff))
2232                 return (NULL);
2233
2234         /* Fill in the syncache values. */
2235         sc->sc_flags = 0;
2236         bcopy(inc, &sc->sc_inc, sizeof(struct in_conninfo));
2237         sc->sc_ipopts = NULL;
2238
2239         sc->sc_irs = seq;
2240         sc->sc_iss = ack;
2241
2242         switch (inc->inc_flags & INC_ISIPV6) {
2243 #ifdef INET
2244         case 0:
2245                 sc->sc_ip_ttl = sotoinpcb(lso)->inp_ip_ttl;
2246                 sc->sc_ip_tos = sotoinpcb(lso)->inp_ip_tos;
2247                 break;
2248 #endif
2249 #ifdef INET6
2250         case INC_ISIPV6:
2251                 if (sotoinpcb(lso)->inp_flags & IN6P_AUTOFLOWLABEL)
2252                         sc->sc_flowlabel =
2253                             htonl(sc->sc_iss) & IPV6_FLOWLABEL_MASK;
2254                 break;
2255 #endif
2256         }
2257
2258         sc->sc_peer_mss = tcp_sc_msstab[cookie.flags.mss_idx];
2259
2260         /* We can simply recompute receive window scale we sent earlier. */
2261         while (wscale < TCP_MAX_WINSHIFT && (TCP_MAXWIN << wscale) < sb_max)
2262                 wscale++;
2263
2264         /* Only use wscale if it was enabled in the orignal SYN. */
2265         if (cookie.flags.wscale_idx > 0) {
2266                 sc->sc_requested_r_scale = wscale;
2267                 sc->sc_requested_s_scale = tcp_sc_wstab[cookie.flags.wscale_idx];
2268                 sc->sc_flags |= SCF_WINSCALE;
2269         }
2270
2271         wnd = lso->sol_sbrcv_hiwat;
2272         wnd = imax(wnd, 0);
2273         wnd = imin(wnd, TCP_MAXWIN);
2274         sc->sc_wnd = wnd;
2275
2276         if (cookie.flags.sack_ok)
2277                 sc->sc_flags |= SCF_SACK;
2278
2279         if (to->to_flags & TOF_TS) {
2280                 sc->sc_flags |= SCF_TIMESTAMP;
2281                 sc->sc_tsreflect = to->to_tsval;
2282                 sc->sc_tsoff = tcp_new_ts_offset(inc);
2283         }
2284
2285         if (to->to_flags & TOF_SIGNATURE)
2286                 sc->sc_flags |= SCF_SIGNATURE;
2287
2288         sc->sc_rxmits = 0;
2289
2290         TCPSTAT_INC(tcps_sc_recvcookie);
2291         return (sc);
2292 }
2293
2294 #ifdef INVARIANTS
2295 static int
2296 syncookie_cmp(struct in_conninfo *inc, struct syncache_head *sch,
2297     struct syncache *sc, struct tcphdr *th, struct tcpopt *to,
2298     struct socket *lso)
2299 {
2300         struct syncache scs, *scx;
2301         char *s;
2302
2303         bzero(&scs, sizeof(scs));
2304         scx = syncookie_lookup(inc, sch, &scs, th, to, lso);
2305
2306         if ((s = tcp_log_addrs(inc, th, NULL, NULL)) == NULL)
2307                 return (0);
2308
2309         if (scx != NULL) {
2310                 if (sc->sc_peer_mss != scx->sc_peer_mss)
2311                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: mss different %i vs %i\n",
2312                             s, __func__, sc->sc_peer_mss, scx->sc_peer_mss);
2313
2314                 if (sc->sc_requested_r_scale != scx->sc_requested_r_scale)
2315                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: rwscale different %i vs %i\n",
2316                             s, __func__, sc->sc_requested_r_scale,
2317                             scx->sc_requested_r_scale);
2318
2319                 if (sc->sc_requested_s_scale != scx->sc_requested_s_scale)
2320                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: swscale different %i vs %i\n",
2321                             s, __func__, sc->sc_requested_s_scale,
2322                             scx->sc_requested_s_scale);
2323
2324                 if ((sc->sc_flags & SCF_SACK) != (scx->sc_flags & SCF_SACK))
2325                         log(LOG_DEBUG, "%s; %s: SACK different\n", s, __func__);
2326         }
2327
2328         if (s != NULL)
2329                 free(s, M_TCPLOG);
2330         return (0);
2331 }
2332 #endif /* INVARIANTS */
2333
2334 static void
2335 syncookie_reseed(void *arg)
2336 {
2337         struct tcp_syncache *sc = arg;
2338         uint8_t *secbits;
2339         int secbit;
2340
2341         /*
2342          * Reseeding the secret doesn't have to be protected by a lock.
2343          * It only must be ensured that the new random values are visible
2344          * to all CPUs in a SMP environment.  The atomic with release
2345          * semantics ensures that.
2346          */
2347         secbit = (sc->secret.oddeven & 0x1) ? 0 : 1;
2348         secbits = sc->secret.key[secbit];
2349         arc4rand(secbits, SYNCOOKIE_SECRET_SIZE, 0);
2350         atomic_add_rel_int(&sc->secret.oddeven, 1);
2351
2352         /* Reschedule ourself. */
2353         callout_schedule(&sc->secret.reseed, SYNCOOKIE_LIFETIME * hz);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * We have overflowed a bucket. Let's pause dealing with the syncache.
2358  * This function will increment the bucketoverflow statistics appropriately
2359  * (once per pause when pausing is enabled; otherwise, once per overflow).
2360  */
2361 static void
2362 syncache_pause(struct in_conninfo *inc)
2363 {
2364         time_t delta;
2365         const char *s;
2366
2367         /* XXX:
2368          * 2. Add sysctl read here so we don't get the benefit of this
2369          * change without the new sysctl.
2370          */
2371
2372         /*
2373          * Try an unlocked read. If we already know that another thread
2374          * has activated the feature, there is no need to proceed.
2375          */
2376         if (V_tcp_syncache.paused)
2377                 return;
2378
2379         /* Are cookied enabled? If not, we can't pause. */
2380         if (!V_tcp_syncookies) {
2381                 TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
2382                 return;
2383         }
2384
2385         /*
2386          * We may be the first thread to find an overflow. Get the lock
2387          * and evaluate if we need to take action.
2388          */
2389         mtx_lock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2390         if (V_tcp_syncache.paused) {
2391                 mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2392                 return;
2393         }
2394
2395         /* Activate protection. */
2396         V_tcp_syncache.paused = true;
2397         TCPSTAT_INC(tcps_sc_bucketoverflow);
2398
2399         /*
2400          * Determine the last backoff time. If we are seeing a re-newed
2401          * attack within that same time after last reactivating the syncache,
2402          * consider it an extension of the same attack.
2403          */
2404         delta = TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME << V_tcp_syncache.pause_backoff;
2405         if (V_tcp_syncache.pause_until + delta - time_uptime > 0) {
2406                 if (V_tcp_syncache.pause_backoff < TCP_SYNCACHE_MAX_BACKOFF) {
2407                         delta <<= 1;
2408                         V_tcp_syncache.pause_backoff++;
2409                 }
2410         } else {
2411                 delta = TCP_SYNCACHE_PAUSE_TIME;
2412                 V_tcp_syncache.pause_backoff = 0;
2413         }
2414
2415         /* Log a warning, including IP addresses, if able. */
2416         if (inc != NULL)
2417                 s = tcp_log_addrs(inc, NULL, NULL, NULL);
2418         else
2419                 s = (const char *)NULL;
2420         log(LOG_WARNING, "TCP syncache overflow detected; using syncookies for "
2421             "the next %lld seconds%s%s%s\n", (long long)delta,
2422             (s != NULL) ? " (last SYN: " : "", (s != NULL) ? s : "",
2423             (s != NULL) ? ")" : "");
2424         free(__DECONST(void *, s), M_TCPLOG);
2425
2426         /* Use the calculated delta to set a new pause time. */
2427         V_tcp_syncache.pause_until = time_uptime + delta;
2428         callout_reset(&V_tcp_syncache.pause_co, delta * hz, syncache_unpause,
2429             &V_tcp_syncache);
2430         mtx_unlock(&V_tcp_syncache.pause_mtx);
2431 }
2432
2433 /* Evaluate whether we need to unpause. */
2434 static void
2435 syncache_unpause(void *arg)
2436 {
2437         struct tcp_syncache *sc;
2438         time_t delta;
2439
2440         sc = arg;
2441         mtx_assert(&sc->pause_mtx, MA_OWNED | MA_NOTRECURSED);
2442         callout_deactivate(&sc->pause_co);
2443
2444         /*
2445          * Check to make sure we are not running early. If the pause
2446          * time has expired, then deactivate the protection.
2447          */
2448         if ((delta = sc->pause_until - time_uptime) > 0)
2449                 callout_schedule(&sc->pause_co, delta * hz);
2450         else
2451                 sc->paused = false;
2452 }
2453
2454 /*
2455  * Exports the syncache entries to userland so that netstat can display
2456  * them alongside the other sockets.  This function is intended to be
2457  * called only from tcp_pcblist.
2458  *
2459  * Due to concurrency on an active system, the number of pcbs exported
2460  * may have no relation to max_pcbs.  max_pcbs merely indicates the
2461  * amount of space the caller allocated for this function to use.
2462  */
2463 int
2464 syncache_pcblist(struct sysctl_req *req)
2465 {
2466         struct xtcpcb xt;
2467         struct syncache *sc;
2468         struct syncache_head *sch;
2469         int error, i;
2470
2471         bzero(&xt, sizeof(xt));
2472         xt.xt_len = sizeof(xt);
2473         xt.t_state = TCPS_SYN_RECEIVED;
2474         xt.xt_inp.xi_socket.xso_protocol = IPPROTO_TCP;
2475         xt.xt_inp.xi_socket.xso_len = sizeof (struct xsocket);
2476         xt.xt_inp.xi_socket.so_type = SOCK_STREAM;
2477         xt.xt_inp.xi_socket.so_state = SS_ISCONNECTING;
2478
2479         for (i = 0; i < V_tcp_syncache.hashsize; i++) {
2480                 sch = &V_tcp_syncache.hashbase[i];
2481                 SCH_LOCK(sch);
2482                 TAILQ_FOREACH(sc, &sch->sch_bucket, sc_hash) {
2483                         if (cr_cansee(req->td->td_ucred, sc->sc_cred) != 0)
2484                                 continue;
2485                         if (sc->sc_inc.inc_flags & INC_ISIPV6)
2486                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV6;
2487                         else
2488                                 xt.xt_inp.inp_vflag = INP_IPV4;
2489                         bcopy(&sc->sc_inc, &xt.xt_inp.inp_inc,
2490                             sizeof (struct in_conninfo));
2491                         error = SYSCTL_OUT(req, &xt, sizeof xt);
2492                         if (error) {
2493                                 SCH_UNLOCK(sch);
2494                                 return (0);
2495                         }
2496                 }
2497                 SCH_UNLOCK(sch);
2498         }
2499
2500         return (0);
2501 }