percpu: cleanup percpu array definitions
[linux-2.6.git] / net / ipv4 / syncookies.c
1 /*
2  *  Syncookies implementation for the Linux kernel
3  *
4  *  Copyright (C) 1997 Andi Kleen
5  *  Based on ideas by D.J.Bernstein and Eric Schenk.
6  *
7  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
8  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
9  *      as published by the Free Software Foundation; either version
10  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
11  */
12
13 #include <linux/tcp.h>
14 #include <linux/slab.h>
15 #include <linux/random.h>
16 #include <linux/cryptohash.h>
17 #include <linux/kernel.h>
18 #include <net/tcp.h>
19 #include <net/route.h>
20
21 /* Timestamps: lowest 9 bits store TCP options */
22 #define TSBITS 9
23 #define TSMASK (((__u32)1 << TSBITS) - 1)
24
25 extern int sysctl_tcp_syncookies;
26
27 __u32 syncookie_secret[2][16-4+SHA_DIGEST_WORDS];
28 EXPORT_SYMBOL(syncookie_secret);
29
30 static __init int init_syncookies(void)
31 {
32         get_random_bytes(syncookie_secret, sizeof(syncookie_secret));
33         return 0;
34 }
35 __initcall(init_syncookies);
36
37 #define COOKIEBITS 24   /* Upper bits store count */
38 #define COOKIEMASK (((__u32)1 << COOKIEBITS) - 1)
39
40 static DEFINE_PER_CPU(__u32 [16 + 5 + SHA_WORKSPACE_WORDS], cookie_scratch);
41
42 static u32 cookie_hash(__be32 saddr, __be32 daddr, __be16 sport, __be16 dport,
43                        u32 count, int c)
44 {
45         __u32 *tmp = __get_cpu_var(cookie_scratch);
46
47         memcpy(tmp + 4, syncookie_secret[c], sizeof(syncookie_secret[c]));
48         tmp[0] = (__force u32)saddr;
49         tmp[1] = (__force u32)daddr;
50         tmp[2] = ((__force u32)sport << 16) + (__force u32)dport;
51         tmp[3] = count;
52         sha_transform(tmp + 16, (__u8 *)tmp, tmp + 16 + 5);
53
54         return tmp[17];
55 }
56
57
58 /*
59  * when syncookies are in effect and tcp timestamps are enabled we encode
60  * tcp options in the lowest 9 bits of the timestamp value that will be
61  * sent in the syn-ack.
62  * Since subsequent timestamps use the normal tcp_time_stamp value, we
63  * must make sure that the resulting initial timestamp is <= tcp_time_stamp.
64  */
65 __u32 cookie_init_timestamp(struct request_sock *req)
66 {
67         struct inet_request_sock *ireq;
68         u32 ts, ts_now = tcp_time_stamp;
69         u32 options = 0;
70
71         ireq = inet_rsk(req);
72         if (ireq->wscale_ok) {
73                 options = ireq->snd_wscale;
74                 options |= ireq->rcv_wscale << 4;
75         }
76         options |= ireq->sack_ok << 8;
77
78         ts = ts_now & ~TSMASK;
79         ts |= options;
80         if (ts > ts_now) {
81                 ts >>= TSBITS;
82                 ts--;
83                 ts <<= TSBITS;
84                 ts |= options;
85         }
86         return ts;
87 }
88
89
90 static __u32 secure_tcp_syn_cookie(__be32 saddr, __be32 daddr, __be16 sport,
91                                    __be16 dport, __u32 sseq, __u32 count,
92                                    __u32 data)
93 {
94         /*
95          * Compute the secure sequence number.
96          * The output should be:
97          *   HASH(sec1,saddr,sport,daddr,dport,sec1) + sseq + (count * 2^24)
98          *      + (HASH(sec2,saddr,sport,daddr,dport,count,sec2) % 2^24).
99          * Where sseq is their sequence number and count increases every
100          * minute by 1.
101          * As an extra hack, we add a small "data" value that encodes the
102          * MSS into the second hash value.
103          */
104
105         return (cookie_hash(saddr, daddr, sport, dport, 0, 0) +
106                 sseq + (count << COOKIEBITS) +
107                 ((cookie_hash(saddr, daddr, sport, dport, count, 1) + data)
108                  & COOKIEMASK));
109 }
110
111 /*
112  * This retrieves the small "data" value from the syncookie.
113  * If the syncookie is bad, the data returned will be out of
114  * range.  This must be checked by the caller.
115  *
116  * The count value used to generate the cookie must be within
117  * "maxdiff" if the current (passed-in) "count".  The return value
118  * is (__u32)-1 if this test fails.
119  */
120 static __u32 check_tcp_syn_cookie(__u32 cookie, __be32 saddr, __be32 daddr,
121                                   __be16 sport, __be16 dport, __u32 sseq,
122                                   __u32 count, __u32 maxdiff)
123 {
124         __u32 diff;
125
126         /* Strip away the layers from the cookie */
127         cookie -= cookie_hash(saddr, daddr, sport, dport, 0, 0) + sseq;
128
129         /* Cookie is now reduced to (count * 2^24) ^ (hash % 2^24) */
130         diff = (count - (cookie >> COOKIEBITS)) & ((__u32) - 1 >> COOKIEBITS);
131         if (diff >= maxdiff)
132                 return (__u32)-1;
133
134         return (cookie -
135                 cookie_hash(saddr, daddr, sport, dport, count - diff, 1))
136                 & COOKIEMASK;   /* Leaving the data behind */
137 }
138
139 /*
140  * This table has to be sorted and terminated with (__u16)-1.
141  * XXX generate a better table.
142  * Unresolved Issues: HIPPI with a 64k MSS is not well supported.
143  */
144 static __u16 const msstab[] = {
145         64 - 1,
146         256 - 1,
147         512 - 1,
148         536 - 1,
149         1024 - 1,
150         1440 - 1,
151         1460 - 1,
152         4312 - 1,
153         (__u16)-1
154 };
155 /* The number doesn't include the -1 terminator */
156 #define NUM_MSS (ARRAY_SIZE(msstab) - 1)
157
158 /*
159  * Generate a syncookie.  mssp points to the mss, which is returned
160  * rounded down to the value encoded in the cookie.
161  */
162 __u32 cookie_v4_init_sequence(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, __u16 *mssp)
163 {
164         const struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
165         const struct tcphdr *th = tcp_hdr(skb);
166         int mssind;
167         const __u16 mss = *mssp;
168
169         tcp_synq_overflow(sk);
170
171         /* XXX sort msstab[] by probability?  Binary search? */
172         for (mssind = 0; mss > msstab[mssind + 1]; mssind++)
173                 ;
174         *mssp = msstab[mssind] + 1;
175
176         NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_SYNCOOKIESSENT);
177
178         return secure_tcp_syn_cookie(iph->saddr, iph->daddr,
179                                      th->source, th->dest, ntohl(th->seq),
180                                      jiffies / (HZ * 60), mssind);
181 }
182
183 /*
184  * This (misnamed) value is the age of syncookie which is permitted.
185  * Its ideal value should be dependent on TCP_TIMEOUT_INIT and
186  * sysctl_tcp_retries1. It's a rather complicated formula (exponential
187  * backoff) to compute at runtime so it's currently hardcoded here.
188  */
189 #define COUNTER_TRIES 4
190 /*
191  * Check if a ack sequence number is a valid syncookie.
192  * Return the decoded mss if it is, or 0 if not.
193  */
194 static inline int cookie_check(struct sk_buff *skb, __u32 cookie)
195 {
196         const struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
197         const struct tcphdr *th = tcp_hdr(skb);
198         __u32 seq = ntohl(th->seq) - 1;
199         __u32 mssind = check_tcp_syn_cookie(cookie, iph->saddr, iph->daddr,
200                                             th->source, th->dest, seq,
201                                             jiffies / (HZ * 60),
202                                             COUNTER_TRIES);
203
204         return mssind < NUM_MSS ? msstab[mssind] + 1 : 0;
205 }
206
207 static inline struct sock *get_cookie_sock(struct sock *sk, struct sk_buff *skb,
208                                            struct request_sock *req,
209                                            struct dst_entry *dst)
210 {
211         struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
212         struct sock *child;
213
214         child = icsk->icsk_af_ops->syn_recv_sock(sk, skb, req, dst);
215         if (child)
216                 inet_csk_reqsk_queue_add(sk, req, child);
217         else
218                 reqsk_free(req);
219
220         return child;
221 }
222
223
224 /*
225  * when syncookies are in effect and tcp timestamps are enabled we stored
226  * additional tcp options in the timestamp.
227  * This extracts these options from the timestamp echo.
228  *
229  * The lowest 4 bits are for snd_wscale
230  * The next 4 lsb are for rcv_wscale
231  * The next lsb is for sack_ok
232  */
233 void cookie_check_timestamp(struct tcp_options_received *tcp_opt)
234 {
235         /* echoed timestamp, 9 lowest bits contain options */
236         u32 options = tcp_opt->rcv_tsecr & TSMASK;
237
238         tcp_opt->snd_wscale = options & 0xf;
239         options >>= 4;
240         tcp_opt->rcv_wscale = options & 0xf;
241
242         tcp_opt->sack_ok = (options >> 4) & 0x1;
243
244         if (tcp_opt->sack_ok)
245                 tcp_sack_reset(tcp_opt);
246
247         if (tcp_opt->snd_wscale || tcp_opt->rcv_wscale)
248                 tcp_opt->wscale_ok = 1;
249 }
250 EXPORT_SYMBOL(cookie_check_timestamp);
251
252 struct sock *cookie_v4_check(struct sock *sk, struct sk_buff *skb,
253                              struct ip_options *opt)
254 {
255         struct inet_request_sock *ireq;
256         struct tcp_request_sock *treq;
257         struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
258         const struct tcphdr *th = tcp_hdr(skb);
259         __u32 cookie = ntohl(th->ack_seq) - 1;
260         struct sock *ret = sk;
261         struct request_sock *req;
262         int mss;
263         struct rtable *rt;
264         __u8 rcv_wscale;
265         struct tcp_options_received tcp_opt;
266
267         if (!sysctl_tcp_syncookies || !th->ack)
268                 goto out;
269
270         if (tcp_synq_no_recent_overflow(sk) ||
271             (mss = cookie_check(skb, cookie)) == 0) {
272                 NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_SYNCOOKIESFAILED);
273                 goto out;
274         }
275
276         NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_SYNCOOKIESRECV);
277
278         /* check for timestamp cookie support */
279         memset(&tcp_opt, 0, sizeof(tcp_opt));
280         tcp_parse_options(skb, &tcp_opt, 0);
281
282         if (tcp_opt.saw_tstamp)
283                 cookie_check_timestamp(&tcp_opt);
284
285         ret = NULL;
286         req = inet_reqsk_alloc(&tcp_request_sock_ops); /* for safety */
287         if (!req)
288                 goto out;
289
290         ireq = inet_rsk(req);
291         treq = tcp_rsk(req);
292         treq->rcv_isn           = ntohl(th->seq) - 1;
293         treq->snt_isn           = cookie;
294         req->mss                = mss;
295         ireq->loc_port          = th->dest;
296         ireq->rmt_port          = th->source;
297         ireq->loc_addr          = ip_hdr(skb)->daddr;
298         ireq->rmt_addr          = ip_hdr(skb)->saddr;
299         ireq->ecn_ok            = 0;
300         ireq->snd_wscale        = tcp_opt.snd_wscale;
301         ireq->rcv_wscale        = tcp_opt.rcv_wscale;
302         ireq->sack_ok           = tcp_opt.sack_ok;
303         ireq->wscale_ok         = tcp_opt.wscale_ok;
304         ireq->tstamp_ok         = tcp_opt.saw_tstamp;
305         req->ts_recent          = tcp_opt.saw_tstamp ? tcp_opt.rcv_tsval : 0;
306
307         /* We throwed the options of the initial SYN away, so we hope
308          * the ACK carries the same options again (see RFC1122 4.2.3.8)
309          */
310         if (opt && opt->optlen) {
311                 int opt_size = sizeof(struct ip_options) + opt->optlen;
312
313                 ireq->opt = kmalloc(opt_size, GFP_ATOMIC);
314                 if (ireq->opt != NULL && ip_options_echo(ireq->opt, skb)) {
315                         kfree(ireq->opt);
316                         ireq->opt = NULL;
317                 }
318         }
319
320         if (security_inet_conn_request(sk, skb, req)) {
321                 reqsk_free(req);
322                 goto out;
323         }
324
325         req->expires    = 0UL;
326         req->retrans    = 0;
327
328         /*
329          * We need to lookup the route here to get at the correct
330          * window size. We should better make sure that the window size
331          * hasn't changed since we received the original syn, but I see
332          * no easy way to do this.
333          */
334         {
335                 struct flowi fl = { .nl_u = { .ip4_u =
336                                               { .daddr = ((opt && opt->srr) ?
337                                                           opt->faddr :
338                                                           ireq->rmt_addr),
339                                                 .saddr = ireq->loc_addr,
340                                                 .tos = RT_CONN_FLAGS(sk) } },
341                                     .proto = IPPROTO_TCP,
342                                     .flags = inet_sk_flowi_flags(sk),
343                                     .uli_u = { .ports =
344                                                { .sport = th->dest,
345                                                  .dport = th->source } } };
346                 security_req_classify_flow(req, &fl);
347                 if (ip_route_output_key(&init_net, &rt, &fl)) {
348                         reqsk_free(req);
349                         goto out;
350                 }
351         }
352
353         /* Try to redo what tcp_v4_send_synack did. */
354         req->window_clamp = tp->window_clamp ? :dst_metric(&rt->u.dst, RTAX_WINDOW);
355
356         tcp_select_initial_window(tcp_full_space(sk), req->mss,
357                                   &req->rcv_wnd, &req->window_clamp,
358                                   ireq->wscale_ok, &rcv_wscale);
359
360         ireq->rcv_wscale  = rcv_wscale;
361
362         ret = get_cookie_sock(sk, skb, req, &rt->u.dst);
363 out:    return ret;
364 }