git.meshlink.io Git - meshlink/blob - src/net_packet.c

   1 /*
   2     net_packet.c -- Handles in- and outgoing VPN packets
   3     Copyright (C) 2014-2017 Guus Sliepen <guus@meshlink.io>
   4
   5     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8     (at your option) any later version.
   9
  10     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13     GNU General Public License for more details.
  14
  15     You should have received a copy of the GNU General Public License along
  16     with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  17     51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  18 */
  19
  20 #include "system.h"
  21
  22 #include "conf.h"
  23 #include "connection.h"
  24 #include "crypto.h"
  25 #include "graph.h"
  26 #include "logger.h"
  27 #include "meshlink_internal.h"
  28 #include "net.h"
  29 #include "netutl.h"
  30 #include "protocol.h"
  31 #include "route.h"
  32 #include "utils.h"
  33 #include "xalloc.h"
  34
  35 int keylifetime = 0;
  36
  37 static void send_udppacket(meshlink_handle_t *mesh, node_t *, vpn_packet_t *);
  38
  39 #define MAX_SEQNO 1073741824
  40
  41 /* mtuprobes == 1..30: initial discovery, send bursts with 1 second interval
  42    mtuprobes ==    31: sleep pinginterval seconds
  43    mtuprobes ==    32: send 1 burst, sleep pingtimeout second
  44    mtuprobes ==    33: no response from other side, restart PMTU discovery process
  45
  46    Probes are sent in batches of at least three, with random sizes between the
  47    lower and upper boundaries for the MTU thus far discovered.
  48
  49    After the initial discovery, a fourth packet is added to each batch with a
  50    size larger than the currently known PMTU, to test if the PMTU has increased.
  51
  52    In case local discovery is enabled, another packet is added to each batch,
  53    which will be broadcast to the local network.
  54
  55 */
  56
  57 static void send_mtu_probe_handler(event_loop_t *loop, void *data) {
  58         meshlink_handle_t *mesh = loop->data;
  59         node_t *n = data;
  60         int timeout = 1;
  61
  62         n->mtuprobes++;
  63
  64         if(!n->status.reachable || !n->status.validkey) {
  65                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "Trying to send MTU probe to unreachable or rekeying node %s", n->name);
  66                 n->mtuprobes = 0;
  67                 return;
  68         }
  69
  70         if(n->mtuprobes > 32) {
  71                 if(!n->minmtu) {
  72                         n->mtuprobes = 31;
  73                         timeout = mesh->dev_class_traits[n->devclass].pinginterval;
  74                         goto end;
  75                 }
  76
  77                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "%s did not respond to UDP ping, restarting PMTU discovery", n->name);
  78                 n->status.udp_confirmed = false;
  79                 n->mtuprobes = 1;
  80                 n->minmtu = 0;
  81                 n->maxmtu = MTU;
  82
  83                 update_node_pmtu(mesh, n);
  84         }
  85
  86         if(n->mtuprobes >= 10 && n->mtuprobes < 32 && !n->minmtu) {
  87                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "No response to MTU probes from %s", n->name);
  88                 n->mtuprobes = 31;
  89         }
  90
  91         if(n->mtuprobes == 30 || (n->mtuprobes < 30 && n->minmtu >= n->maxmtu)) {
  92                 if(n->minmtu > n->maxmtu) {
  93                         n->minmtu = n->maxmtu;
  94                         update_node_pmtu(mesh, n);
  95                 } else {
  96                         n->maxmtu = n->minmtu;
  97                 }
  98
  99                 n->mtu = n->minmtu;
 100                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "Fixing MTU of %s to %d after %d probes", n->name, n->mtu, n->mtuprobes);
 101                 n->mtuprobes = 31;
 102         }
 103
 104         if(n->mtuprobes == 31) {
 105                 if(!n->minmtu && n->status.want_udp) {
 106                         /* Send a dummy ANS_KEY to try to update the reflexive UDP address */
 107                         send_request(mesh, n->nexthop->connection, NULL, "%d %s %s . -1 -1 -1 0", ANS_KEY, mesh->self->name, n->name);
 108                         n->status.want_udp = false;
 109                 }
 110
 111                 timeout = mesh->dev_class_traits[n->devclass].pinginterval;
 112                 goto end;
 113         } else if(n->mtuprobes == 32) {
 114                 timeout = mesh->dev_class_traits[n->devclass].pingtimeout;
 115         }
 116
 117         for(int i = 0; i < 5; i++) {
 118                 int len;
 119
 120                 if(i == 0) {
 121                         if(n->mtuprobes < 30 || n->maxmtu + 8 >= MTU) {
 122                                 continue;
 123                         }
 124
 125                         len = n->maxmtu + 8;
 126                 } else if(n->maxmtu <= n->minmtu) {
 127                         len = n->maxmtu;
 128                 } else {
 129                         len = n->minmtu + 1 + prng(mesh, n->maxmtu - n->minmtu);
 130                 }
 131
 132                 if(len < 64) {
 133                         len = 64;
 134                 }
 135
 136                 vpn_packet_t packet;
 137                 packet.probe = true;
 138                 memset(packet.data, 0, 14);
 139                 randomize(packet.data + 14, len - 14);
 140                 packet.len = len;
 141                 n->status.broadcast = i >= 4 && n->mtuprobes <= 10 && n->prevedge;
 142
 143                 logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Sending MTU probe length %d to %s", len, n->name);
 144
 145                 send_udppacket(mesh, n, &packet);
 146         }
 147
 148         n->status.broadcast = false;
 149
 150 end:
 151         timeout_set(&mesh->loop, &n->mtutimeout, &(struct timespec) {
 152                 timeout, prng(mesh, TIMER_FUDGE)
 153         });
 154 }
 155
 156 void send_mtu_probe(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n) {
 157         timeout_add(&mesh->loop, &n->mtutimeout, send_mtu_probe_handler, n, &(struct timespec) {
 158                 1, 0
 159         });
 160         send_mtu_probe_handler(&mesh->loop, n);
 161 }
 162
 163 static void mtu_probe_h(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *packet, uint16_t len) {
 164         if(len < 64) {
 165                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Got too short MTU probe length %d from %s", packet->len, n->name);
 166                 return;
 167         }
 168
 169         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Got MTU probe length %d from %s", packet->len, n->name);
 170
 171         if(!packet->data[0]) {
 172                 /* It's a probe request, send back a reply */
 173
 174                 packet->data[0] = 1;
 175
 176                 /* Temporarily set udp_confirmed, so that the reply is sent
 177                    back exactly the way it came in. */
 178
 179                 bool udp_confirmed = n->status.udp_confirmed;
 180                 n->status.udp_confirmed = true;
 181                 send_udppacket(mesh, n, packet);
 182                 n->status.udp_confirmed = udp_confirmed;
 183         } else {
 184                 /* It's a valid reply: now we know bidirectional communication
 185                    is possible using the address and socket that the reply
 186                    packet used. */
 187
 188                 if(!n->status.udp_confirmed) {
 189                         char *address, *port;
 190                         sockaddr2str(&n->address, &address, &port);
 191                         send_request(mesh, n->nexthop->connection, NULL, "%d %s %s . -1 -1 -1 0 %s %s", ANS_KEY, n->name, n->name, address, port);
 192                         free(address);
 193                         free(port);
 194                         n->status.udp_confirmed = true;
 195                 }
 196
 197                 /* If we haven't established the PMTU yet, restart the discovery process. */
 198
 199                 if(n->mtuprobes > 30) {
 200                         if(len == n->maxmtu + 8) {
 201                                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "Increase in PMTU to %s detected, restarting PMTU discovery", n->name);
 202                                 n->maxmtu = MTU;
 203                                 n->mtuprobes = 10;
 204                                 return;
 205                         }
 206
 207                         if(n->minmtu) {
 208                                 n->mtuprobes = 30;
 209                         } else {
 210                                 n->mtuprobes = 1;
 211                         }
 212                 }
 213
 214                 /* If applicable, raise the minimum supported MTU */
 215
 216                 if(len > n->maxmtu) {
 217                         len = n->maxmtu;
 218                 }
 219
 220                 if(n->minmtu < len) {
 221                         n->minmtu = len;
 222                         update_node_pmtu(mesh, n);
 223                 }
 224         }
 225 }
 226
 227 /* VPN packet I/O */
 228
 229 static void receive_packet(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *packet) {
 230         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Received packet of %d bytes from %s", packet->len, n->name);
 231
 232         if(n->status.blacklisted) {
 233                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Dropping packet from blacklisted node %s", n->name);
 234         } else {
 235                 n->in_packets++;
 236                 n->in_bytes += packet->len;
 237
 238                 route(mesh, n, packet);
 239         }
 240 }
 241
 242 static bool try_mac(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, const vpn_packet_t *inpkt) {
 243         (void)mesh;
 244         return sptps_verify_datagram(&n->sptps, inpkt->data, inpkt->len);
 245 }
 246
 247 static void receive_udppacket(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *inpkt) {
 248         if(!n->sptps.state) {
 249                 if(!n->status.waitingforkey) {
 250                         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Got packet from %s but we haven't exchanged keys yet", n->name);
 251                         send_req_key(mesh, n);
 252                 } else {
 253                         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Got packet from %s but he hasn't got our key yet", n->name);
 254                 }
 255
 256                 return;
 257         }
 258
 259         if(!sptps_receive_data(&n->sptps, inpkt->data, inpkt->len)) {
 260                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Could not process SPTPS data from %s: %s", n->name, strerror(errno));
 261         }
 262 }
 263
 264 static void send_sptps_packet(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *origpkt) {
 265         if(!n->status.validkey) {
 266                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "No valid key known yet for %s", n->name);
 267
 268                 if(!n->status.waitingforkey) {
 269                         send_req_key(mesh, n);
 270                 } else if(n->last_req_key + 10 < mesh->loop.now.tv_sec) {
 271                         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "No key from %s after 10 seconds, restarting SPTPS", n->name);
 272                         sptps_stop(&n->sptps);
 273                         n->status.waitingforkey = false;
 274                         send_req_key(mesh, n);
 275                 }
 276
 277                 return;
 278         }
 279
 280         uint8_t type = 0;
 281
 282         // If it's a probe, send it immediately without trying to compress it.
 283         if(origpkt->probe) {
 284                 sptps_send_record(&n->sptps, PKT_PROBE, origpkt->data, origpkt->len);
 285                 return;
 286         }
 287
 288         sptps_send_record(&n->sptps, type, origpkt->data, origpkt->len);
 289         return;
 290 }
 291
 292 static void choose_udp_address(meshlink_handle_t *mesh, const node_t *n, const sockaddr_t **sa, int *sock) {
 293         /* Latest guess */
 294         *sa = &n->address;
 295         *sock = n->sock;
 296
 297         /* If the UDP address is confirmed, use it. */
 298         if(n->status.udp_confirmed) {
 299                 return;
 300         }
 301
 302         /* Send every third packet to n->address; that could be set
 303            to the node's reflexive UDP address discovered during key
 304            exchange. */
 305
 306         if(++mesh->udp_choice >= 3) {
 307                 mesh->udp_choice = 0;
 308                 return;
 309         }
 310
 311         /* If we have learned an address via Catta, try this once every batch */
 312         if(mesh->udp_choice == 1 && n->catta_address.sa.sa_family != AF_UNSPEC) {
 313                 *sa = &n->catta_address;
 314                 goto check_socket;
 315         }
 316
 317         /* Otherwise, address are found in edges to this node.
 318            So we pick a random edge and a random socket. */
 319
 320         int i = 0;
 321         int j = prng(mesh, n->edge_tree->count);
 322         edge_t *candidate = NULL;
 323
 324         for splay_each(edge_t, e, n->edge_tree) {
 325                 if(i++ == j) {
 326                         candidate = e->reverse;
 327                         break;
 328                 }
 329         }
 330
 331         if(candidate) {
 332                 *sa = &candidate->address;
 333                 *sock = prng(mesh, mesh->listen_sockets);
 334         }
 335
 336 check_socket:
 337         /* Make sure we have a suitable socket for the chosen address */
 338         if(mesh->listen_socket[*sock].sa.sa.sa_family != (*sa)->sa.sa_family) {
 339                 for(int i = 0; i < mesh->listen_sockets; i++) {
 340                         if(mesh->listen_socket[i].sa.sa.sa_family == (*sa)->sa.sa_family) {
 341                                 *sock = i;
 342                                 break;
 343                         }
 344                 }
 345         }
 346 }
 347
 348 static void choose_broadcast_address(meshlink_handle_t *mesh, const node_t *n, const sockaddr_t **sa, int *sock) {
 349         *sock = prng(mesh, mesh->listen_sockets);
 350         sockaddr_t *broadcast_sa = &mesh->listen_socket[*sock].broadcast_sa;
 351
 352         if(broadcast_sa->sa.sa_family == AF_INET6) {
 353                 broadcast_sa->in6.sin6_port = n->prevedge->address.in.sin_port;
 354         } else {
 355                 broadcast_sa->in.sin_port = n->prevedge->address.in.sin_port;
 356         }
 357
 358         *sa = broadcast_sa;
 359 }
 360
 361 static void send_udppacket(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *origpkt) {
 362         if(!n->status.reachable) {
 363                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "Trying to send UDP packet to unreachable node %s", n->name);
 364                 return;
 365         }
 366
 367         send_sptps_packet(mesh, n, origpkt);
 368 }
 369
 370 bool send_sptps_data(void *handle, uint8_t type, const void *data, size_t len) {
 371         assert(handle);
 372         assert(data);
 373         assert(len);
 374
 375         node_t *to = handle;
 376         meshlink_handle_t *mesh = to->mesh;
 377
 378         /* Send it via TCP if it is a handshake packet, TCPOnly is in use, or this packet is larger than the MTU. */
 379
 380         if(type >= SPTPS_HANDSHAKE || (type != PKT_PROBE && (len - 21) > to->minmtu)) {
 381                 char buf[len * 4 / 3 + 5];
 382                 b64encode(data, buf, len);
 383
 384                 /* If no valid key is known yet, send the packets using ANS_KEY requests,
 385                    to ensure we get to learn the reflexive UDP address. */
 386                 if(!to->status.validkey) {
 387                         return send_request(mesh, to->nexthop->connection, NULL, "%d %s %s %s -1 -1 -1 %d", ANS_KEY, mesh->self->name, to->name, buf, 0);
 388                 } else {
 389                         return send_request(mesh, to->nexthop->connection, NULL, "%d %s %s %d %s", REQ_KEY, mesh->self->name, to->name, REQ_SPTPS, buf);
 390                 }
 391         }
 392
 393         /* Otherwise, send the packet via UDP */
 394
 395         const sockaddr_t *sa;
 396         int sock;
 397
 398         if(to->status.broadcast) {
 399                 choose_broadcast_address(mesh, to, &sa, &sock);
 400         } else {
 401                 choose_udp_address(mesh, to, &sa, &sock);
 402         }
 403
 404         if(sendto(mesh->listen_socket[sock].udp.fd, data, len, 0, &sa->sa, SALEN(sa->sa)) < 0 && !sockwouldblock(sockerrno)) {
 405                 if(sockmsgsize(sockerrno)) {
 406                         if(to->maxmtu >= len) {
 407                                 to->maxmtu = len - 1;
 408                         }
 409
 410                         if(to->mtu >= len) {
 411                                 to->mtu = len - 1;
 412                         }
 413                 } else {
 414                         logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Error sending UDP SPTPS packet to %s: %s", to->name, sockstrerror(sockerrno));
 415                         return false;
 416                 }
 417         }
 418
 419         return true;
 420 }
 421
 422 bool receive_sptps_record(void *handle, uint8_t type, const void *data, uint16_t len) {
 423         assert(handle);
 424         assert(!data || len);
 425
 426         node_t *from = handle;
 427         meshlink_handle_t *mesh = from->mesh;
 428
 429         if(type == SPTPS_HANDSHAKE) {
 430                 if(!from->status.validkey) {
 431                         logger(mesh, MESHLINK_INFO, "SPTPS key exchange with %s successful", from->name);
 432                         from->status.validkey = true;
 433                         from->status.waitingforkey = false;
 434
 435                         if(from->utcp) {
 436                                 utcp_reset_timers(from->utcp);
 437                         }
 438                 }
 439
 440                 return true;
 441         }
 442
 443         if(len > MAXSIZE) {
 444                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Packet from %s larger than maximum supported size (%d > %d)", from->name, len, MAXSIZE);
 445                 return false;
 446         }
 447
 448         vpn_packet_t inpkt;
 449
 450         if(type == PKT_PROBE) {
 451                 inpkt.len = len;
 452                 inpkt.probe = true;
 453                 memcpy(inpkt.data, data, len);
 454                 mtu_probe_h(mesh, from, &inpkt, len);
 455                 return true;
 456         } else {
 457                 inpkt.probe = false;
 458         }
 459
 460         if(type & ~(PKT_COMPRESSED)) {
 461                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Unexpected SPTPS record type %d len %d from %s", type, len, from->name);
 462                 return false;
 463         }
 464
 465         if(type & PKT_COMPRESSED) {
 466                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Error while decompressing packet from %s", from->name);
 467                 return false;
 468         }
 469
 470         memcpy(inpkt.data, data, len); // TODO: get rid of memcpy
 471         inpkt.len = len;
 472
 473         receive_packet(mesh, from, &inpkt);
 474         return true;
 475 }
 476
 477 /*
 478   send a packet to the given vpn ip.
 479 */
 480 void send_packet(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *packet) {
 481         if(n == mesh->self) {
 482                 n->out_packets++;
 483                 n->out_bytes += packet->len;
 484                 // TODO: send to application
 485                 return;
 486         }
 487
 488         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Sending packet of %d bytes to %s", packet->len, n->name);
 489
 490         if(!n->status.reachable) {
 491                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Node %s is not reachable", n->name);
 492                 return;
 493         }
 494
 495         n->out_packets++;
 496         n->out_bytes += packet->len;
 497         n->status.want_udp = true;
 498
 499         send_sptps_packet(mesh, n, packet);
 500         return;
 501 }
 502
 503 static node_t *try_harder(meshlink_handle_t *mesh, const sockaddr_t *from, const vpn_packet_t *pkt) {
 504         node_t *n = NULL;
 505         bool hard = false;
 506
 507         for splay_each(edge_t, e, mesh->edges) {
 508                 if(!e->to->status.reachable || e->to == mesh->self) {
 509                         continue;
 510                 }
 511
 512                 if(sockaddrcmp_noport(from, &e->address)) {
 513                         if(mesh->last_hard_try == mesh->loop.now.tv_sec) {
 514                                 continue;
 515                         }
 516
 517                         hard = true;
 518                 }
 519
 520                 if(!try_mac(mesh, e->to, pkt)) {
 521                         continue;
 522                 }
 523
 524                 n = e->to;
 525                 break;
 526         }
 527
 528         if(hard) {
 529                 mesh->last_hard_try = mesh->loop.now.tv_sec;
 530         }
 531
 532         return n;
 533 }
 534
 535 void handle_incoming_vpn_data(event_loop_t *loop, void *data, int flags) {
 536         (void)flags;
 537         meshlink_handle_t *mesh = loop->data;
 538         listen_socket_t *ls = data;
 539         vpn_packet_t pkt;
 540         char *hostname;
 541         sockaddr_t from;
 542         socklen_t fromlen = sizeof(from);
 543         node_t *n;
 544         int len;
 545
 546         memset(&from, 0, sizeof(from));
 547
 548         len = recvfrom(ls->udp.fd, pkt.data, MAXSIZE, 0, &from.sa, &fromlen);
 549
 550         if(len <= 0 || len > MAXSIZE) {
 551                 if(!sockwouldblock(sockerrno)) {
 552                         logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Receiving packet failed: %s", sockstrerror(sockerrno));
 553                 }
 554
 555                 return;
 556         }
 557
 558         pkt.len = len;
 559
 560         sockaddrunmap(&from); /* Some braindead IPv6 implementations do stupid things. */
 561
 562         n = lookup_node_udp(mesh, &from);
 563
 564         if(!n) {
 565                 n = try_harder(mesh, &from, &pkt);
 566
 567                 if(n) {
 568                         update_node_udp(mesh, n, &from);
 569                 } else if(mesh->log_level <= MESHLINK_WARNING) {
 570                         hostname = sockaddr2hostname(&from);
 571                         logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Received UDP packet from unknown source %s", hostname);
 572                         free(hostname);
 573                         return;
 574                 } else {
 575                         return;
 576                 }
 577         }
 578
 579         if(n->status.blacklisted) {
 580                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Dropping packet from blacklisted node %s", n->name);
 581                 return;
 582         }
 583
 584         n->sock = ls - mesh->listen_socket;
 585
 586         receive_udppacket(mesh, n, &pkt);
 587 }