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 timeval) {
 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 timeval) {
 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         /* Otherwise, address are found in edges to this node.
 312            So we pick a random edge and a random socket. */
 313
 314         int i = 0;
 315         int j = prng(mesh, n->edge_tree->count);
 316         edge_t *candidate = NULL;
 317
 318         for splay_each(edge_t, e, n->edge_tree) {
 319                 if(i++ == j) {
 320                         candidate = e->reverse;
 321                         break;
 322                 }
 323         }
 324
 325         if(candidate) {
 326                 *sa = &candidate->address;
 327                 *sock = prng(mesh, mesh->listen_sockets);
 328         }
 329
 330         /* Make sure we have a suitable socket for the chosen address */
 331         if(mesh->listen_socket[*sock].sa.sa.sa_family != (*sa)->sa.sa_family) {
 332                 for(int i = 0; i < mesh->listen_sockets; i++) {
 333                         if(mesh->listen_socket[i].sa.sa.sa_family == (*sa)->sa.sa_family) {
 334                                 *sock = i;
 335                                 break;
 336                         }
 337                 }
 338         }
 339 }
 340
 341 static void choose_broadcast_address(meshlink_handle_t *mesh, const node_t *n, const sockaddr_t **sa, int *sock) {
 342         *sock = prng(mesh, mesh->listen_sockets);
 343         sockaddr_t *broadcast_sa = &mesh->listen_socket[*sock].broadcast_sa;
 344
 345         if(broadcast_sa->sa.sa_family == AF_INET6) {
 346                 broadcast_sa->in6.sin6_port = n->prevedge->address.in.sin_port;
 347         } else {
 348                 broadcast_sa->in.sin_port = n->prevedge->address.in.sin_port;
 349         }
 350
 351         *sa = broadcast_sa;
 352 }
 353
 354 static void send_udppacket(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *origpkt) {
 355         if(!n->status.reachable) {
 356                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "Trying to send UDP packet to unreachable node %s", n->name);
 357                 return;
 358         }
 359
 360         send_sptps_packet(mesh, n, origpkt);
 361 }
 362
 363 bool send_sptps_data(void *handle, uint8_t type, const void *data, size_t len) {
 364         assert(handle);
 365         assert(data);
 366         assert(len);
 367
 368         node_t *to = handle;
 369         meshlink_handle_t *mesh = to->mesh;
 370
 371         /* Send it via TCP if it is a handshake packet, TCPOnly is in use, or this packet is larger than the MTU. */
 372
 373         if(type >= SPTPS_HANDSHAKE || (type != PKT_PROBE && len > to->minmtu)) {
 374                 char buf[len * 4 / 3 + 5];
 375                 b64encode(data, buf, len);
 376
 377                 /* If no valid key is known yet, send the packets using ANS_KEY requests,
 378                    to ensure we get to learn the reflexive UDP address. */
 379                 if(!to->status.validkey) {
 380                         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);
 381                 } else {
 382                         return send_request(mesh, to->nexthop->connection, NULL, "%d %s %s %d %s", REQ_KEY, mesh->self->name, to->name, REQ_SPTPS, buf);
 383                 }
 384         }
 385
 386         /* Otherwise, send the packet via UDP */
 387
 388         const sockaddr_t *sa;
 389         int sock;
 390
 391         if(to->status.broadcast) {
 392                 choose_broadcast_address(mesh, to, &sa, &sock);
 393         } else {
 394                 choose_udp_address(mesh, to, &sa, &sock);
 395         }
 396
 397         if(sendto(mesh->listen_socket[sock].udp.fd, data, len, 0, &sa->sa, SALEN(sa->sa)) < 0 && !sockwouldblock(sockerrno)) {
 398                 if(sockmsgsize(sockerrno)) {
 399                         if(to->maxmtu >= len) {
 400                                 to->maxmtu = len - 1;
 401                         }
 402
 403                         if(to->mtu >= len) {
 404                                 to->mtu = len - 1;
 405                         }
 406                 } else {
 407                         logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Error sending UDP SPTPS packet to %s: %s", to->name, sockstrerror(sockerrno));
 408                         return false;
 409                 }
 410         }
 411
 412         return true;
 413 }
 414
 415 bool receive_sptps_record(void *handle, uint8_t type, const void *data, uint16_t len) {
 416         assert(handle);
 417         assert(!data || len);
 418
 419         node_t *from = handle;
 420         meshlink_handle_t *mesh = from->mesh;
 421
 422         if(type == SPTPS_HANDSHAKE) {
 423                 if(!from->status.validkey) {
 424                         logger(mesh, MESHLINK_INFO, "SPTPS key exchange with %s successful", from->name);
 425                         from->status.validkey = true;
 426                         from->status.waitingforkey = false;
 427
 428                         if(from->utcp) {
 429                                 utcp_reset_timers(from->utcp);
 430                         }
 431                 }
 432
 433                 return true;
 434         }
 435
 436         if(len > MTU) {
 437                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Packet from %s larger than maximum supported size (%d > %d)", from->name, len, MTU);
 438                 return false;
 439         }
 440
 441         vpn_packet_t inpkt;
 442
 443         if(type == PKT_PROBE) {
 444                 inpkt.len = len;
 445                 inpkt.probe = true;
 446                 memcpy(inpkt.data, data, len);
 447                 mtu_probe_h(mesh, from, &inpkt, len);
 448                 return true;
 449         } else {
 450                 inpkt.probe = false;
 451         }
 452
 453         if(type & ~(PKT_COMPRESSED)) {
 454                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Unexpected SPTPS record type %d len %d from %s", type, len, from->name);
 455                 return false;
 456         }
 457
 458         if(type & PKT_COMPRESSED) {
 459                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Error while decompressing packet from %s", from->name);
 460                 return false;
 461         }
 462
 463         memcpy(inpkt.data, data, len); // TODO: get rid of memcpy
 464         inpkt.len = len;
 465
 466         receive_packet(mesh, from, &inpkt);
 467         return true;
 468 }
 469
 470 /*
 471   send a packet to the given vpn ip.
 472 */
 473 void send_packet(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *packet) {
 474         if(n == mesh->self) {
 475                 n->out_packets++;
 476                 n->out_bytes += packet->len;
 477                 // TODO: send to application
 478                 return;
 479         }
 480
 481         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Sending packet of %d bytes to %s", packet->len, n->name);
 482
 483         if(!n->status.reachable) {
 484                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Node %s is not reachable", n->name);
 485                 return;
 486         }
 487
 488         n->out_packets++;
 489         n->out_bytes += packet->len;
 490         n->status.want_udp = true;
 491
 492         send_sptps_packet(mesh, n, packet);
 493         return;
 494 }
 495
 496 static node_t *try_harder(meshlink_handle_t *mesh, const sockaddr_t *from, const vpn_packet_t *pkt) {
 497         node_t *n = NULL;
 498         bool hard = false;
 499
 500         for splay_each(edge_t, e, mesh->edges) {
 501                 if(!e->to->status.reachable || e->to == mesh->self) {
 502                         continue;
 503                 }
 504
 505                 if(sockaddrcmp_noport(from, &e->address)) {
 506                         if(mesh->last_hard_try == mesh->loop.now.tv_sec) {
 507                                 continue;
 508                         }
 509
 510                         hard = true;
 511                 }
 512
 513                 if(!try_mac(mesh, e->to, pkt)) {
 514                         continue;
 515                 }
 516
 517                 n = e->to;
 518                 break;
 519         }
 520
 521         if(hard) {
 522                 mesh->last_hard_try = mesh->loop.now.tv_sec;
 523         }
 524
 525         return n;
 526 }
 527
 528 void handle_incoming_vpn_data(event_loop_t *loop, void *data, int flags) {
 529         (void)flags;
 530         meshlink_handle_t *mesh = loop->data;
 531         listen_socket_t *ls = data;
 532         vpn_packet_t pkt;
 533         char *hostname;
 534         sockaddr_t from;
 535         socklen_t fromlen = sizeof(from);
 536         node_t *n;
 537         int len;
 538
 539         memset(&from, 0, sizeof(from));
 540
 541         len = recvfrom(ls->udp.fd, pkt.data, MAXSIZE, 0, &from.sa, &fromlen);
 542
 543         if(len <= 0 || len > MAXSIZE) {
 544                 if(!sockwouldblock(sockerrno)) {
 545                         logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Receiving packet failed: %s", sockstrerror(sockerrno));
 546                 }
 547
 548                 return;
 549         }
 550
 551         pkt.len = len;
 552
 553         sockaddrunmap(&from); /* Some braindead IPv6 implementations do stupid things. */
 554
 555         n = lookup_node_udp(mesh, &from);
 556
 557         if(!n) {
 558                 n = try_harder(mesh, &from, &pkt);
 559
 560                 if(n) {
 561                         update_node_udp(mesh, n, &from);
 562                 } else if(mesh->log_level >= MESHLINK_WARNING) {
 563                         hostname = sockaddr2hostname(&from);
 564                         logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Received UDP packet from unknown source %s", hostname);
 565                         free(hostname);
 566                         return;
 567                 } else {
 568                         return;
 569                 }
 570         }
 571
 572         if(n->status.blacklisted) {
 573                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Dropping packet from blacklisted node %s", n->name);
 574                 return;
 575         }
 576
 577         n->sock = ls - mesh->listen_socket;
 578
 579         receive_udppacket(mesh, n, &pkt);
 580 }