git.meshlink.io Git - catta/blob - avahi-autoipd/main.c

   1 /* $Id$ */
   2
   3 /***
   4   This file is part of avahi.
   5
   6   avahi is free software; you can redistribute it and/or modify it
   7   under the terms of the GNU Lesser General Public License as
   8   published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of the
   9   License, or (at your option) any later version.
  10
  11   avahi is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  12   ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
  13   or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU Lesser General
  14   Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17   License along with avahi; if not, write to the Free Software
  18   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307
  19   USA.
  20 ***/
  21
  22 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  23 #include <config.h>
  24 #endif
  25
  26 #include <stdlib.h>
  27 #include <unistd.h>
  28 #include <sys/socket.h>
  29 #include <netpacket/packet.h>
  30 #include <net/ethernet.h>
  31 #include <fcntl.h>
  32 #include <time.h>
  33 #include <assert.h>
  34 #include <errno.h>
  35 #include <string.h>
  36 #include <inttypes.h>
  37 #include <sys/types.h>
  38 #include <arpa/inet.h>
  39 #include <sys/ioctl.h>
  40 #include <poll.h>
  41 #include <net/if.h>
  42
  43 #include <avahi-common/malloc.h>
  44 #include <avahi-common/timeval.h>
  45
  46 #include <avahi-daemon/setproctitle.h>
  47
  48 #include <libdaemon/dfork.h>
  49 #include <libdaemon/dsignal.h>
  50 #include <libdaemon/dlog.h>
  51 #include <libdaemon/dpid.h>
  52 #include <libdaemon/dexec.h>
  53
  54 #include "main.h"
  55 #include "iface.h"
  56
  57 #ifndef __linux__
  58 #error "avahi-autoipd is only available on Linux for now"
  59 #endif
  60
  61 /* An implementation of RFC 3927 */
  62
  63 /* Constants from the RFC */
  64 #define PROBE_WAIT 1
  65 #define PROBE_NUM 3
  66 #define PROBE_MIN 1
  67 #define PROBE_MAX 2
  68 #define ANNOUNCE_WAIT 2
  69 #define ANNOUNCE_NUM 2
  70 #define ANNOUNCE_INTERVAL 2
  71 #define MAX_CONFLICTS 10
  72 #define RATE_LIMIT_INTERVAL 60
  73 #define DEFEND_INTERVAL 10
  74
  75 #define IPV4LL_NETWORK 0xA9FE0000L
  76 #define IPV4LL_NETMASK 0xFFFF0000L
  77 #define IPV4LL_HOSTMASK 0x0000FFFFL
  78
  79 #define ETHER_ADDRLEN 6
  80 #define ARP_PACKET_SIZE (8+4+4+2*ETHER_ADDRLEN)
  81
  82 typedef enum ArpOperation {
  83     ARP_REQUEST = 1,
  84     ARP_RESPONSE = 2
  85 } ArpOperation;
  86
  87 typedef struct ArpPacketInfo {
  88     ArpOperation operation;
  89
  90     uint32_t sender_ip_address, target_ip_address;
  91     uint8_t sender_hw_address[ETHER_ADDRLEN], target_hw_address[ETHER_ADDRLEN];
  92 } ArpPacketInfo;
  93
  94 static State state = STATE_START;
  95 static int n_iteration = 0;
  96 static int n_conflict = 0;
  97
  98 #define RANDOM_DEVICE "/dev/urandom"
  99
 100 static void init_rand_seed(void) {
 101     int fd;
 102     unsigned seed = 0;
 103
 104     /* Try to initialize seed from /dev/urandom, to make it a little
 105      * less predictable, and to make sure that multiple machines
 106      * booted at the same time choose different random seeds.  */
 107     if ((fd = open(RANDOM_DEVICE, O_RDONLY)) >= 0) {
 108         read(fd, &seed, sizeof(seed));
 109         close(fd);
 110     }
 111
 112     /* If the initialization failed by some reason, we add the time to the seed */
 113     seed ^= (unsigned) time(NULL);
 114
 115     srand(seed);
 116 }
 117
 118 static uint32_t pick_addr(uint32_t old_addr) {
 119     uint32_t addr;
 120
 121     do {
 122         unsigned r = (unsigned) rand();
 123
 124         /* Reduce to 16 bits */
 125         while (r > 0xFFFF)
 126             r = (r >> 16) ^ (r & 0xFFFF);
 127
 128         addr = htonl(IPV4LL_NETWORK | (uint32_t) r);
 129
 130     } while (addr == old_addr);
 131
 132     return addr;
 133 }
 134
 135 static void* packet_new(const ArpPacketInfo *info, size_t *packet_len) {
 136     uint8_t *r;
 137
 138     assert(info);
 139     assert(packet_len);
 140     assert(info->operation == ARP_REQUEST || info->operation == ARP_RESPONSE);
 141
 142     *packet_len = ARP_PACKET_SIZE;
 143     r = avahi_new0(uint8_t, *packet_len);
 144
 145     r[1] = 1; /* HTYPE */
 146     r[2] = 8; /* PTYPE */
 147     r[4] = ETHER_ADDRLEN; /* HLEN */
 148     r[5] = 4; /* PLEN */
 149     r[7] = (uint8_t) info->operation;
 150
 151     memcpy(r+8, info->sender_hw_address, ETHER_ADDRLEN);
 152     memcpy(r+14, &info->sender_ip_address, 4);
 153     memcpy(r+18, info->target_hw_address, ETHER_ADDRLEN);
 154     memcpy(r+24, &info->target_ip_address, 4);
 155
 156     return r;
 157 }
 158
 159 static void *packet_new_probe(uint32_t ip_address, const uint8_t*hw_address, size_t *packet_len) {
 160     ArpPacketInfo info;
 161
 162     memset(&info, 0, sizeof(info));
 163     info.operation = ARP_REQUEST;
 164     memcpy(info.sender_hw_address, hw_address, ETHER_ADDRLEN);
 165     info.target_ip_address = ip_address;
 166
 167     return packet_new(&info, packet_len);
 168 }
 169
 170 static void *packet_new_announcement(uint32_t ip_address, const uint8_t* hw_address, size_t *packet_len) {
 171     ArpPacketInfo info;
 172
 173     memset(&info, 0, sizeof(info));
 174     info.operation = ARP_REQUEST;
 175     memcpy(info.sender_hw_address, hw_address, ETHER_ADDRLEN);
 176     info.target_ip_address = ip_address;
 177     info.sender_ip_address = ip_address;
 178
 179     return packet_new(&info, packet_len);
 180 }
 181
 182 static int packet_parse(const void *data, size_t packet_len, ArpPacketInfo *info) {
 183     const uint8_t *p = data;
 184
 185     assert(data);
 186
 187     if (packet_len < ARP_PACKET_SIZE)
 188         return -1;
 189
 190     /* Check HTYPE and PTYPE */
 191     if (p[0] != 0 || p[1] != 1 || p[2] != 8 || p[3] != 0)
 192         return -1;
 193
 194     /* Check HLEN, PLEN, OPERATION */
 195     if (p[4] != ETHER_ADDRLEN || p[5] != 4 || p[6] != 0 || (p[7] != 1 && p[7] != 2))
 196         return -1;
 197
 198     info->operation = p[7];
 199     memcpy(info->sender_hw_address, p+8, ETHER_ADDRLEN);
 200     memcpy(&info->sender_ip_address, p+14, 4);
 201     memcpy(info->target_hw_address, p+18, ETHER_ADDRLEN);
 202     memcpy(&info->target_ip_address, p+24, 4);
 203
 204     return 0;
 205 }
 206
 207 static void set_state(State st, int reset_counter) {
 208     const char* const state_table[] = {
 209         [STATE_START] = "START",
 210         [STATE_WAITING_PROBE] = "WAITING_PROBE",
 211         [STATE_PROBING] = "PROBING",
 212         [STATE_WAITING_ANNOUNCE] = "WAITING_ANNOUNCE",
 213         [STATE_ANNOUNCING] = "ANNOUNCING",
 214         [STATE_RUNNING] = "RUNNING",
 215         [STATE_SLEEPING] = "SLEEPING"
 216     };
 217
 218     assert(st < STATE_MAX);
 219
 220     if (st == state && !reset_counter) {
 221         n_iteration++;
 222         daemon_log(LOG_DEBUG, "State iteration %s-%i", state_table[state], n_iteration);
 223     } else {
 224         daemon_log(LOG_DEBUG, "State transition %s-%i -> %s-0", state_table[state], n_iteration, state_table[st]);
 225         state = st;
 226         n_iteration = 0;
 227     }
 228 }
 229
 230 static int add_address(int iface, uint32_t addr) {
 231     char buf[64];
 232
 233     daemon_log(LOG_INFO, "Selected address %s", inet_ntop(AF_INET, &addr, buf, sizeof(buf)));
 234     return 0;
 235 }
 236
 237 static int remove_address(int iface, uint32_t addr) {
 238     char buf[64];
 239
 240     daemon_log(LOG_INFO, "Removing address %s", inet_ntop(AF_INET, &addr, buf, sizeof(buf)));
 241     return 0;
 242 }
 243
 244 static int open_socket(int iface, uint8_t *hw_address) {
 245     int fd = -1;
 246     struct sockaddr_ll sa;
 247     socklen_t sa_len;
 248
 249     if ((fd = socket(PF_PACKET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
 250         daemon_log(LOG_ERR, "socket() failed: %s", strerror(errno));
 251         goto fail;
 252     }
 253
 254     memset(&sa, 0, sizeof(sa));
 255     sa.sll_family = AF_PACKET;
 256     sa.sll_protocol = htons(ETH_P_ARP);
 257     sa.sll_ifindex = iface;
 258
 259     if (bind(fd, (struct sockaddr*) &sa, sizeof(sa)) < 0) {
 260         daemon_log(LOG_ERR, "bind() failed: %s", strerror(errno));
 261         goto fail;
 262     }
 263
 264     sa_len = sizeof(sa);
 265     if (getsockname(fd, (struct sockaddr*) &sa, &sa_len) < 0) {
 266         daemon_log(LOG_ERR, "getsockname() failed: %s", strerror(errno));
 267         goto fail;
 268     }
 269
 270     if (sa.sll_halen != ETHER_ADDRLEN) {
 271         daemon_log(LOG_ERR, "getsockname() returned invalid hardware address.");
 272         goto fail;
 273     }
 274
 275     memcpy(hw_address, sa.sll_addr, ETHER_ADDRLEN);
 276
 277     return fd;
 278
 279 fail:
 280     if (fd >= 0)
 281         close(fd);
 282
 283     return -1;
 284 }
 285
 286 static int send_packet(int fd, int iface, void *packet, size_t packet_len) {
 287     struct sockaddr_ll sa;
 288
 289     assert(fd >= 0);
 290     assert(packet);
 291     assert(packet_len > 0);
 292
 293     memset(&sa, 0, sizeof(sa));
 294     sa.sll_family = AF_PACKET;
 295     sa.sll_protocol = htons(ETH_P_ARP);
 296     sa.sll_ifindex = iface;
 297     sa.sll_halen = ETHER_ADDRLEN;
 298     memset(sa.sll_addr, 0xFF, ETHER_ADDRLEN);
 299
 300     if (sendto(fd, packet, packet_len, 0, (struct sockaddr*) &sa, sizeof(sa)) < 0) {
 301         daemon_log(LOG_ERR, "sendto() failed: %s", strerror(errno));
 302         return -1;
 303     }
 304
 305     return 0;
 306 }
 307
 308 static int recv_packet(int fd, void **packet, size_t *packet_len) {
 309     int s;
 310     struct sockaddr_ll sa;
 311     socklen_t sa_len;
 312
 313     assert(fd >= 0);
 314     assert(packet);
 315     assert(packet_len);
 316
 317     *packet = NULL;
 318
 319     if (ioctl(fd, FIONREAD, &s) < 0) {
 320         daemon_log(LOG_ERR, "FIONREAD failed: %s", strerror(errno));
 321         goto fail;
 322     }
 323
 324     assert(s > 0);
 325
 326     *packet_len = (size_t) s;
 327     *packet = avahi_new(uint8_t, s);
 328
 329     sa_len = sizeof(sa);
 330     if (recvfrom(fd, *packet, s, 0, (struct sockaddr*) &sa, &sa_len) < 0) {
 331         daemon_log(LOG_ERR, "recvfrom() failed: %s", strerror(errno));
 332         goto fail;
 333     }
 334
 335     return 0;
 336
 337 fail:
 338     if (*packet)
 339         avahi_free(*packet);
 340
 341     return -1;
 342 }
 343
 344 int is_ll_address(uint32_t addr) {
 345     return (ntohl(addr) & IPV4LL_NETMASK) == IPV4LL_NETWORK;
 346 }
 347
 348 static struct timeval *elapse_time(struct timeval *tv, unsigned msec, unsigned jitter) {
 349     assert(tv);
 350
 351     gettimeofday(tv, NULL);
 352
 353     if (msec)
 354         avahi_timeval_add(tv, (AvahiUsec) msec*1000);
 355
 356     if (jitter)
 357         avahi_timeval_add(tv, (AvahiUsec) (jitter*1000.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)));
 358
 359     return tv;
 360 }
 361
 362 static int loop(int iface, uint32_t addr) {
 363     enum {
 364         FD_ARP,
 365         FD_IFACE,
 366         FD_MAX
 367     };
 368
 369     int fd = -1, ret = -1;
 370     struct timeval next_wakeup;
 371     int next_wakeup_valid = 0;
 372     char buf[64];
 373     void *in_packet = NULL;
 374     size_t in_packet_len;
 375     void *out_packet = NULL;
 376     size_t out_packet_len;
 377     uint8_t hw_address[ETHER_ADDRLEN];
 378     struct pollfd pollfds[FD_MAX];
 379     int iface_fd;
 380     Event event = EVENT_NULL;
 381
 382     if ((fd = open_socket(iface, hw_address)) < 0)
 383         goto fail;
 384
 385     if ((iface_fd = iface_init(iface)) < 0)
 386         goto fail;
 387
 388     if (iface_get_initial_state(&state) < 0)
 389         goto fail;
 390
 391     if (addr && !is_ll_address(addr)) {
 392         daemon_log(LOG_WARNING, "Requested address %s is not from IPv4LL range 169.254/16, ignoring.", inet_ntop(AF_INET, &addr, buf, sizeof(buf)));
 393         addr = 0;
 394     }
 395
 396     if (!addr) {
 397         int i;
 398         uint32_t a = 1;
 399
 400         for (i = 0; i < ETHER_ADDRLEN; i++)
 401             a += hw_address[i]*i;
 402
 403         addr = htonl(IPV4LL_NETWORK | (uint32_t) a);
 404     }
 405
 406     daemon_log(LOG_INFO, "Starting with address %s", inet_ntop(AF_INET, &addr, buf, sizeof(buf)));
 407
 408     if (state == STATE_SLEEPING)
 409         daemon_log(LOG_INFO, "Routable address already assigned, sleeping.");
 410
 411     memset(pollfds, 0, sizeof(pollfds));
 412     pollfds[FD_ARP].fd = fd;
 413     pollfds[FD_ARP].events = POLLIN;
 414     pollfds[FD_IFACE].fd = iface_fd;
 415     pollfds[FD_IFACE].events = POLLIN;
 416
 417     for (;;) {
 418         int r, timeout;
 419         AvahiUsec usec;
 420
 421         if (state == STATE_START) {
 422
 423             /* First, wait a random time */
 424             set_state(STATE_WAITING_PROBE, 1);
 425
 426             elapse_time(&next_wakeup, 0, PROBE_WAIT*1000);
 427             next_wakeup_valid = 1;
 428
 429         } else if ((state == STATE_WAITING_PROBE && event == EVENT_TIMEOUT) ||
 430                    (state == STATE_PROBING && event == EVENT_TIMEOUT && n_iteration < PROBE_NUM-2)) {
 431
 432             /* Send a probe */
 433             out_packet = packet_new_probe(addr, hw_address, &out_packet_len);
 434             set_state(STATE_PROBING, 0);
 435
 436             elapse_time(&next_wakeup, PROBE_MIN*1000, (PROBE_MAX-PROBE_MIN)*1000);
 437             next_wakeup_valid = 1;
 438
 439         } else if (state == STATE_PROBING && event == EVENT_TIMEOUT && n_iteration >= PROBE_NUM-2) {
 440
 441             /* Send the last probe */
 442             out_packet = packet_new_probe(addr, hw_address, &out_packet_len);
 443             set_state(STATE_WAITING_ANNOUNCE, 1);
 444
 445             elapse_time(&next_wakeup, ANNOUNCE_WAIT*1000, 0);
 446             next_wakeup_valid = 1;
 447
 448         } else if ((state == STATE_WAITING_ANNOUNCE && event == EVENT_TIMEOUT) ||
 449                    (state == STATE_ANNOUNCING && event == EVENT_TIMEOUT && n_iteration < ANNOUNCE_NUM-1)) {
 450
 451             /* Send announcement packet */
 452             out_packet = packet_new_announcement(addr, hw_address, &out_packet_len);
 453             set_state(STATE_ANNOUNCING, 0);
 454
 455             elapse_time(&next_wakeup, ANNOUNCE_INTERVAL*1000, 0);
 456             next_wakeup_valid = 1;
 457
 458             if (n_iteration == 0) {
 459                 add_address(iface, addr);
 460                 n_conflict = 0;
 461             }
 462
 463         } else if ((state == STATE_ANNOUNCING && event == EVENT_TIMEOUT && n_iteration >= ANNOUNCE_NUM-1)) {
 464
 465             daemon_log(LOG_INFO, "Successfully claimed IP address %s", inet_ntop(AF_INET, &addr, buf, sizeof(buf)));
 466             set_state(STATE_RUNNING, 0);
 467
 468         } else if (event == EVENT_PACKET) {
 469             ArpPacketInfo info;
 470
 471             assert(in_packet);
 472
 473             if (packet_parse(in_packet, in_packet_len, &info) < 0)
 474                 daemon_log(LOG_WARNING, "Failed to parse incoming ARP packet.");
 475             else {
 476                 int conflict = 0;
 477
 478                 if (info.sender_ip_address == addr) {
 479                     /* Normal conflict */
 480                     conflict = 1;
 481                     daemon_log(LOG_INFO, "Recieved conflicting normal ARP packet.");
 482                 } else if (state == STATE_WAITING_PROBE || state == STATE_PROBING || state == STATE_WAITING_ANNOUNCE) {
 483                     /* Probe conflict */
 484                     conflict = info.target_ip_address == addr && memcmp(hw_address, info.sender_hw_address, ETHER_ADDRLEN);
 485                     daemon_log(LOG_INFO, "Recieved conflicting probe ARP packet.");
 486                 }
 487
 488                 if (conflict) {
 489
 490                     if (state == STATE_RUNNING || state == STATE_ANNOUNCING)
 491                         remove_address(iface, addr);
 492
 493                     /* Pick a new address */
 494                     addr = pick_addr(addr);
 495
 496                     daemon_log(LOG_INFO, "Trying address %s", inet_ntop(AF_INET, &addr, buf, sizeof(buf)));
 497
 498                     n_conflict++;
 499
 500                     set_state(STATE_WAITING_PROBE, 1);
 501
 502                     if (n_conflict >= MAX_CONFLICTS) {
 503                         daemon_log(LOG_WARNING, "Got too many conflicts, rate limiting new probes.");
 504                         elapse_time(&next_wakeup, RATE_LIMIT_INTERVAL*1000, PROBE_WAIT*1000);
 505                     } else
 506                         elapse_time(&next_wakeup, 0, PROBE_WAIT*1000);
 507
 508                     next_wakeup_valid = 1;
 509                 } else
 510                     daemon_log(LOG_DEBUG, "Ignoring ARP packet.");
 511             }
 512
 513         } else if (event == EVENT_ROUTABLE_ADDR_CONFIGURED) {
 514
 515             daemon_log(LOG_INFO, "A routable address has been configured.");
 516
 517             set_state(STATE_SLEEPING, 1);
 518
 519             if (state == STATE_RUNNING || state == STATE_ANNOUNCING)
 520                 remove_address(iface, addr);
 521
 522         } else if (event == EVENT_ROUTABLE_ADDR_UNCONFIGURED && state == STATE_SLEEPING) {
 523
 524             daemon_log(LOG_INFO, "No longer a routable address configured, restarting probe process.");
 525
 526             set_state(STATE_WAITING_PROBE, 1);
 527
 528             elapse_time(&next_wakeup, 0, PROBE_WAIT*1000);
 529             next_wakeup_valid = 1;
 530
 531         }
 532
 533         if (out_packet) {
 534             daemon_log(LOG_DEBUG, "sending...");
 535
 536             if (send_packet(fd, iface, out_packet, out_packet_len) < 0)
 537                 goto fail;
 538
 539             avahi_free(out_packet);
 540             out_packet = NULL;
 541         }
 542
 543         if (in_packet) {
 544             avahi_free(in_packet);
 545             in_packet = NULL;
 546         }
 547
 548         event = EVENT_NULL;
 549         timeout = -1;
 550
 551         if (next_wakeup_valid) {
 552             usec = avahi_age(&next_wakeup);
 553             timeout = usec < 0 ? (int) (-usec/1000) : 0;
 554         }
 555
 556         daemon_log(LOG_DEBUG, "sleeping %ims", timeout);
 557
 558         while ((r = poll(pollfds, FD_MAX, timeout)) < 0 && errno == EINTR)
 559             ;
 560
 561         if (r < 0) {
 562             daemon_log(LOG_ERR, "poll() failed: %s", strerror(r));
 563             break;
 564         } else if (r == 0) {
 565             event = EVENT_TIMEOUT;
 566             next_wakeup_valid = 0;
 567         } else {
 568
 569             if (pollfds[FD_ARP].revents == POLLIN) {
 570                 if (recv_packet(fd, &in_packet, &in_packet_len) < 0)
 571                     goto fail;
 572
 573                 if (in_packet)
 574                     event = EVENT_PACKET;
 575             }
 576
 577             if (event == EVENT_NULL &&
 578                 pollfds[FD_IFACE].revents == POLLIN) {
 579
 580                 if (iface_process(&event) < 0)
 581                     goto fail;
 582             }
 583         }
 584     }
 585
 586     ret = 0;
 587
 588 fail:
 589
 590     avahi_free(out_packet);
 591     avahi_free(in_packet);
 592
 593     if (fd >= 0)
 594         close(fd);
 595
 596     if (iface_fd >= 0)
 597         iface_done();
 598
 599     return ret;
 600 }
 601
 602 static int get_ifindex(const char *name) {
 603     int fd = -1;
 604     struct ifreq ifreq;
 605
 606     if ((fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
 607         daemon_log(LOG_ERR, "socket() failed: %s", strerror(errno));
 608         goto fail;
 609     }
 610
 611     memset(&ifreq, 0, sizeof(ifreq));
 612     strncpy(ifreq.ifr_name, name, IFNAMSIZ-1);
 613     ifreq.ifr_name[IFNAMSIZ-1] = 0;
 614
 615     if (ioctl(fd, SIOCGIFINDEX, &ifreq) < 0) {
 616         daemon_log(LOG_ERR, "SIOCGIFINDEX failed: %s", strerror(errno));
 617         goto fail;
 618     }
 619
 620     return ifreq.ifr_ifindex;
 621
 622 fail:
 623
 624     if (fd >= 0)
 625         close(fd);
 626
 627     return -1;
 628 }
 629
 630 int main(int argc, char*argv[]) {
 631     int ret = 1;
 632     int ifindex;
 633     uint32_t addr = 0;
 634
 635     avahi_init_proc_title(argc, argv);
 636
 637     init_rand_seed();
 638
 639     if ((ifindex = get_ifindex(argc >= 2 ? argv[1] : "eth0")) < 0)
 640         goto fail;
 641
 642     if (argc >= 3)
 643         addr = inet_addr(argv[2]);
 644
 645     if (loop(ifindex, addr) < 0)
 646         goto fail;
 647
 648     ret = 0;
 649
 650
 651 fail:
 652
 653     return ret;
 654 }
 655
 656 /* TODO:
 657
 658 - netlink
 659 - man page
 660 - user script
 661 - chroot/drop privs/caps
 662 - daemonize
 663 - defend
 664 - signals
 665 - store last used address
 666 - cmdline
 667 - setproctitle
 668
 669 */