sbin/dhclient/bpf.c

   1 /*      $OpenBSD: bpf.c,v 1.13 2004/05/05 14:28:58 deraadt Exp $        */
   2
   3 /* BPF socket interface code, originally contributed by Archie Cobbs. */
   4
   5 /*
   6  * Copyright (c) 1995, 1996, 1998, 1999
   7  * The Internet Software Consortium.    All rights reserved.
   8  *
   9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  10  * modification, are permitted provided that the following conditions
  11  * are met:
  12  *
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  * 3. Neither the name of The Internet Software Consortium nor the names
  19  *    of its contributors may be used to endorse or promote products derived
  20  *    from this software without specific prior written permission.
  21  *
  22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE INTERNET SOFTWARE CONSORTIUM AND
  23  * CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
  24  * INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  25  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
  26  * DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE INTERNET SOFTWARE CONSORTIUM OR
  27  * CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  28  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  29  * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF
  30  * USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
  31  * ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  32  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  33  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  * This software has been written for the Internet Software Consortium
  37  * by Ted Lemon <mellon@fugue.com> in cooperation with Vixie
  38  * Enterprises.  To learn more about the Internet Software Consortium,
  39  * see ``http://www.vix.com/isc''.  To learn more about Vixie
  40  * Enterprises, see ``http://www.vix.com''.
  41  */
  42
  43 #include <sys/cdefs.h>
  44 __FBSDID("$FreeBSD$");
  45
  46 #include "dhcpd.h"
  47 #include <sys/ioctl.h>
  48 #include <sys/uio.h>
  49
  50 #include <net/bpf.h>
  51 #include <netinet/in_systm.h>
  52 #include <netinet/ip.h>
  53 #include <netinet/udp.h>
  54 #include <netinet/if_ether.h>
  55
  56 #define BPF_FORMAT "/dev/bpf%d"
  57
  58 /*
  59  * Called by get_interface_list for each interface that's discovered.
  60  * Opens a packet filter for each interface and adds it to the select
  61  * mask.
  62  */
  63 int
  64 if_register_bpf(struct interface_info *info)
  65 {
  66         char filename[50];
  67         int sock, b;
  68
  69         /* Open a BPF device */
  70         for (b = 0; 1; b++) {
  71                 snprintf(filename, sizeof(filename), BPF_FORMAT, b);
  72                 sock = open(filename, O_RDWR, 0);
  73                 if (sock < 0) {
  74                         if (errno == EBUSY)
  75                                 continue;
  76                         else
  77                                 error("Can't find free bpf: %m");
  78                 } else
  79                         break;
  80         }
  81
  82         /* Set the BPF device to point at this interface. */
  83         if (ioctl(sock, BIOCSETIF, info->ifp) < 0)
  84                 error("Can't attach interface %s to bpf device %s: %m",
  85                     info->name, filename);
  86
  87         return (sock);
  88 }
  89
  90 void
  91 if_register_send(struct interface_info *info)
  92 {
  93         int sock, on = 1;
  94
  95         /*
  96          * If we're using the bpf API for sending and receiving, we
  97          * don't need to register this interface twice.
  98          */
  99         info->wfdesc = info->rfdesc;
 100
 101         /*
 102          * Use raw socket for unicast send.
 103          */
 104         if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP)) == -1)
 105                 error("socket(SOCK_RAW): %m");
 106         if (setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &on,
 107             sizeof(on)) == -1)
 108                 error("setsockopt(IP_HDRINCL): %m");
 109         info->ufdesc = sock;
 110 }
 111
 112 /*
 113  * Packet filter program...
 114  *
 115  * XXX: Changes to the filter program may require changes to the
 116  * constant offsets used in if_register_send to patch the BPF program!
 117  */
 118 struct bpf_insn dhcp_bpf_filter[] = {
 119         /* Make sure this is an IP packet... */
 120         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_ABS, 12),
 121         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, ETHERTYPE_IP, 0, 8),
 122
 123         /* Make sure it's a UDP packet... */
 124         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_B + BPF_ABS, 23),
 125         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, IPPROTO_UDP, 0, 6),
 126
 127         /* Make sure this isn't a fragment... */
 128         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_ABS, 20),
 129         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JSET + BPF_K, 0x1fff, 4, 0),
 130
 131         /* Get the IP header length... */
 132         BPF_STMT(BPF_LDX + BPF_B + BPF_MSH, 14),
 133
 134         /* Make sure it's to the right port... */
 135         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_IND, 16),
 136         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, 67, 0, 1),          /* patch */
 137
 138         /* If we passed all the tests, ask for the whole packet. */
 139         BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, (u_int)-1),
 140
 141         /* Otherwise, drop it. */
 142         BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, 0),
 143 };
 144
 145 int dhcp_bpf_filter_len = sizeof(dhcp_bpf_filter) / sizeof(struct bpf_insn);
 146
 147 /*
 148  * Packet write filter program:
 149  * 'ip and udp and src port bootps and dst port (bootps or bootpc)'
 150  */
 151 struct bpf_insn dhcp_bpf_wfilter[] = {
 152         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_B + BPF_IND, 14),
 153         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, (IPVERSION << 4) + 5, 0, 12),
 154
 155         /* Make sure this is an IP packet... */
 156         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_ABS, 12),
 157         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, ETHERTYPE_IP, 0, 10),
 158
 159         /* Make sure it's a UDP packet... */
 160         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_B + BPF_ABS, 23),
 161         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, IPPROTO_UDP, 0, 8),
 162
 163         /* Make sure this isn't a fragment... */
 164         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_ABS, 20),
 165         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JSET + BPF_K, 0x1fff, 6, 0),     /* patched */
 166
 167         /* Get the IP header length... */
 168         BPF_STMT(BPF_LDX + BPF_B + BPF_MSH, 14),
 169
 170         /* Make sure it's from the right port... */
 171         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_IND, 14),
 172         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, 68, 0, 3),
 173
 174         /* Make sure it is to the right ports ... */
 175         BPF_STMT(BPF_LD + BPF_H + BPF_IND, 16),
 176         BPF_JUMP(BPF_JMP + BPF_JEQ + BPF_K, 67, 0, 1),
 177
 178         /* If we passed all the tests, ask for the whole packet. */
 179         BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, (u_int)-1),
 180
 181         /* Otherwise, drop it. */
 182         BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, 0),
 183 };
 184
 185 int dhcp_bpf_wfilter_len = sizeof(dhcp_bpf_wfilter) / sizeof(struct bpf_insn);
 186
 187 void
 188 if_register_receive(struct interface_info *info)
 189 {
 190         struct bpf_version v;
 191         struct bpf_program p;
 192         int flag = 1, sz;
 193
 194         /* Open a BPF device and hang it on this interface... */
 195         info->rfdesc = if_register_bpf(info);
 196
 197         /* Make sure the BPF version is in range... */
 198         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCVERSION, &v) < 0)
 199                 error("Can't get BPF version: %m");
 200
 201         if (v.bv_major != BPF_MAJOR_VERSION ||
 202             v.bv_minor < BPF_MINOR_VERSION)
 203                 error("Kernel BPF version out of range - recompile dhcpd!");
 204
 205         /*
 206          * Set immediate mode so that reads return as soon as a packet
 207          * comes in, rather than waiting for the input buffer to fill
 208          * with packets.
 209          */
 210         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCIMMEDIATE, &flag) < 0)
 211                 error("Can't set immediate mode on bpf device: %m");
 212
 213         /* Get the required BPF buffer length from the kernel. */
 214         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCGBLEN, &sz) < 0)
 215                 error("Can't get bpf buffer length: %m");
 216         info->rbuf_max = sz;
 217         info->rbuf = malloc(info->rbuf_max);
 218         if (!info->rbuf)
 219                 error("Can't allocate %lu bytes for bpf input buffer.",
 220                     (unsigned long)info->rbuf_max);
 221         info->rbuf_offset = 0;
 222         info->rbuf_len = 0;
 223
 224         /* Set up the bpf filter program structure. */
 225         p.bf_len = dhcp_bpf_filter_len;
 226         p.bf_insns = dhcp_bpf_filter;
 227
 228         /* Patch the server port into the BPF program...
 229          *
 230          * XXX: changes to filter program may require changes to the
 231          * insn number(s) used below!
 232          */
 233         dhcp_bpf_filter[8].k = LOCAL_PORT;
 234
 235         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCSETF, &p) < 0)
 236                 error("Can't install packet filter program: %m");
 237
 238         /* Set up the bpf write filter program structure. */
 239         p.bf_len = dhcp_bpf_wfilter_len;
 240         p.bf_insns = dhcp_bpf_wfilter;
 241
 242         if (dhcp_bpf_wfilter[7].k == 0x1fff)
 243                 dhcp_bpf_wfilter[7].k = htons(IP_MF|IP_OFFMASK);
 244
 245         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCSETWF, &p) < 0)
 246                 error("Can't install write filter program: %m");
 247
 248         if (ioctl(info->rfdesc, BIOCLOCK, NULL) < 0)
 249                 error("Cannot lock bpf");
 250 }
 251
 252 ssize_t
 253 send_packet(struct interface_info *interface, struct dhcp_packet *raw,
 254     size_t len, struct in_addr from, struct sockaddr_in *to,
 255     struct hardware *hto)
 256 {
 257         unsigned char buf[256];
 258         struct iovec iov[2];
 259         struct msghdr msg;
 260         int result, bufp = 0;
 261
 262         /* Assemble the headers... */
 263         if (to->sin_addr.s_addr == INADDR_BROADCAST)
 264                 assemble_hw_header(interface, buf, &bufp, hto);
 265         assemble_udp_ip_header(buf, &bufp, from.s_addr,
 266             to->sin_addr.s_addr, to->sin_port, (unsigned char *)raw, len);
 267
 268         iov[0].iov_base = (char *)buf;
 269         iov[0].iov_len = bufp;
 270         iov[1].iov_base = (char *)raw;
 271         iov[1].iov_len = len;
 272
 273         /* Fire it off */
 274         if (to->sin_addr.s_addr == INADDR_BROADCAST)
 275                 result = writev(interface->wfdesc, iov, 2);
 276         else {
 277                 memset(&msg, 0, sizeof(msg));
 278                 msg.msg_name = (struct sockaddr *)to;
 279                 msg.msg_namelen = sizeof(*to);
 280                 msg.msg_iov = iov;
 281                 msg.msg_iovlen = 2;
 282                 result = sendmsg(interface->ufdesc, &msg, 0);
 283         }
 284
 285         if (result < 0)
 286                 warning("send_packet: %m");
 287         return (result);
 288 }
 289
 290 ssize_t
 291 receive_packet(struct interface_info *interface, unsigned char *buf,
 292     size_t len, struct sockaddr_in *from, struct hardware *hfrom)
 293 {
 294         int length = 0, offset = 0;
 295         struct bpf_hdr hdr;
 296
 297         /*
 298          * All this complexity is because BPF doesn't guarantee that
 299          * only one packet will be returned at a time.  We're getting
 300          * what we deserve, though - this is a terrible abuse of the BPF
 301          * interface.  Sigh.
 302          */
 303
 304         /* Process packets until we get one we can return or until we've
 305          * done a read and gotten nothing we can return...
 306          */
 307         do {
 308                 /* If the buffer is empty, fill it. */
 309                 if (interface->rbuf_offset >= interface->rbuf_len) {
 310                         length = read(interface->rfdesc, interface->rbuf,
 311                             interface->rbuf_max);
 312                         if (length <= 0)
 313                                 return (length);
 314                         interface->rbuf_offset = 0;
 315                         interface->rbuf_len = length;
 316                 }
 317
 318                 /*
 319                  * If there isn't room for a whole bpf header, something
 320                  * went wrong, but we'll ignore it and hope it goes
 321                  * away... XXX
 322                  */
 323                 if (interface->rbuf_len - interface->rbuf_offset <
 324                     sizeof(hdr)) {
 325                         interface->rbuf_offset = interface->rbuf_len;
 326                         continue;
 327                 }
 328
 329                 /* Copy out a bpf header... */
 330                 memcpy(&hdr, &interface->rbuf[interface->rbuf_offset],
 331                     sizeof(hdr));
 332
 333                 /*
 334                  * If the bpf header plus data doesn't fit in what's
 335                  * left of the buffer, stick head in sand yet again...
 336                  */
 337                 if (interface->rbuf_offset + hdr.bh_hdrlen + hdr.bh_caplen >
 338                     interface->rbuf_len) {
 339                         interface->rbuf_offset = interface->rbuf_len;
 340                         continue;
 341                 }
 342
 343                 /* Skip over the BPF header... */
 344                 interface->rbuf_offset += hdr.bh_hdrlen;
 345
 346                 /*
 347                  * If the captured data wasn't the whole packet, or if
 348                  * the packet won't fit in the input buffer, all we can
 349                  * do is drop it.
 350                  */
 351                 if (hdr.bh_caplen != hdr.bh_datalen) {
 352                         interface->rbuf_offset =
 353                             BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 354                             hdr.bh_caplen);
 355                         continue;
 356                 }
 357
 358                 /* Decode the physical header... */
 359                 offset = decode_hw_header(interface->rbuf,
 360                     interface->rbuf_offset, hfrom);
 361
 362                 /*
 363                  * If a physical layer checksum failed (dunno of any
 364                  * physical layer that supports this, but WTH), skip
 365                  * this packet.
 366                  */
 367                 if (offset < 0) {
 368                         interface->rbuf_offset =
 369                             BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 370                             hdr.bh_caplen);
 371                         continue;
 372                 }
 373                 interface->rbuf_offset += offset;
 374                 hdr.bh_caplen -= offset;
 375
 376                 /* Decode the IP and UDP headers... */
 377                 offset = decode_udp_ip_header(interface->rbuf,
 378                     interface->rbuf_offset, from, NULL, hdr.bh_caplen);
 379
 380                 /* If the IP or UDP checksum was bad, skip the packet... */
 381                 if (offset < 0) {
 382                         interface->rbuf_offset =
 383                             BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 384                             hdr.bh_caplen);
 385                         continue;
 386                 }
 387                 interface->rbuf_offset += offset;
 388                 hdr.bh_caplen -= offset;
 389
 390                 /*
 391                  * If there's not enough room to stash the packet data,
 392                  * we have to skip it (this shouldn't happen in real
 393                  * life, though).
 394                  */
 395                 if (hdr.bh_caplen > len) {
 396                         interface->rbuf_offset =
 397                             BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 398                             hdr.bh_caplen);
 399                         continue;
 400                 }
 401
 402                 /* Copy out the data in the packet... */
 403                 memcpy(buf, interface->rbuf + interface->rbuf_offset,
 404                     hdr.bh_caplen);
 405                 interface->rbuf_offset =
 406                     BPF_WORDALIGN(interface->rbuf_offset +
 407                     hdr.bh_caplen);
 408                 return (hdr.bh_caplen);
 409         } while (!length);
 410         return (0);
 411 }