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 && n->nexthop && n->nexthop->connection) {
 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
 192                         if(n->nexthop && n->nexthop->connection) {
 193                                 send_request(mesh, n->nexthop->connection, NULL, "%d %s %s . -1 -1 -1 0 %s %s", ANS_KEY, n->name, n->name, address, port);
 194                         } else {
 195                                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Cannot send reflexive address to %s via %s", n->name, n->nexthop ? n->nexthop->name : n->name);
 196                         }
 197
 198                         free(address);
 199                         free(port);
 200                         n->status.udp_confirmed = true;
 201                 }
 202
 203                 /* If we haven't established the PMTU yet, restart the discovery process. */
 204
 205                 if(n->mtuprobes > 30) {
 206                         if(len == n->maxmtu + 8) {
 207                                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "Increase in PMTU to %s detected, restarting PMTU discovery", n->name);
 208                                 n->maxmtu = MTU;
 209                                 n->mtuprobes = 10;
 210                                 return;
 211                         }
 212
 213                         if(n->minmtu) {
 214                                 n->mtuprobes = 30;
 215                         } else {
 216                                 n->mtuprobes = 1;
 217                         }
 218                 }
 219
 220                 /* If applicable, raise the minimum supported MTU */
 221
 222                 if(len > n->maxmtu) {
 223                         len = n->maxmtu;
 224                 }
 225
 226                 if(n->minmtu < len) {
 227                         n->minmtu = len;
 228                         update_node_pmtu(mesh, n);
 229                 }
 230         }
 231 }
 232
 233 /* VPN packet I/O */
 234
 235 static void receive_packet(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *packet) {
 236         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Received packet of %d bytes from %s", packet->len, n->name);
 237
 238         if(n->status.blacklisted) {
 239                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Dropping packet from blacklisted node %s", n->name);
 240         } else {
 241                 n->in_packets++;
 242                 n->in_bytes += packet->len;
 243
 244                 route(mesh, n, packet);
 245         }
 246 }
 247
 248 static bool try_mac(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, const vpn_packet_t *inpkt) {
 249         (void)mesh;
 250         return sptps_verify_datagram(&n->sptps, inpkt->data, inpkt->len);
 251 }
 252
 253 static void receive_udppacket(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *inpkt) {
 254         if(!n->status.reachable) {
 255                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Got SPTPS data from unreachable node %s", n->name);
 256                 return;
 257         }
 258
 259         if(!n->sptps.state) {
 260                 if(!n->status.waitingforkey) {
 261                         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Got packet from %s but we haven't exchanged keys yet", n->name);
 262                         send_req_key(mesh, n);
 263                 } else {
 264                         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Got packet from %s but he hasn't got our key yet", n->name);
 265                 }
 266
 267                 return;
 268         }
 269
 270         if(!sptps_receive_data(&n->sptps, inpkt->data, inpkt->len)) {
 271                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Could not process SPTPS data from %s: %s", n->name, strerror(errno));
 272         }
 273 }
 274
 275 static void send_sptps_packet(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *origpkt) {
 276         if(!n->status.reachable) {
 277                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Trying to send SPTPS data to unreachable node %s", n->name);
 278                 return;
 279         }
 280
 281         if(!n->status.validkey) {
 282                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "No valid key known yet for %s", n->name);
 283
 284                 if(!n->status.waitingforkey) {
 285                         send_req_key(mesh, n);
 286                 } else if(n->last_req_key + 10 < mesh->loop.now.tv_sec) {
 287                         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "No key from %s after 10 seconds, restarting SPTPS", n->name);
 288                         sptps_stop(&n->sptps);
 289                         n->status.waitingforkey = false;
 290                         send_req_key(mesh, n);
 291                 }
 292
 293                 return;
 294         }
 295
 296         uint8_t type = 0;
 297
 298         // If it's a probe, send it immediately without trying to compress it.
 299         if(origpkt->probe) {
 300                 sptps_send_record(&n->sptps, PKT_PROBE, origpkt->data, origpkt->len);
 301                 return;
 302         }
 303
 304         sptps_send_record(&n->sptps, type, origpkt->data, origpkt->len);
 305         return;
 306 }
 307
 308 static void choose_udp_address(meshlink_handle_t *mesh, const node_t *n, const sockaddr_t **sa, int *sock) {
 309         /* Latest guess */
 310         *sa = &n->address;
 311         *sock = n->sock;
 312
 313         /* If the UDP address is confirmed, use it. */
 314         if(n->status.udp_confirmed) {
 315                 return;
 316         }
 317
 318         /* Send every third packet to n->address; that could be set
 319            to the node's reflexive UDP address discovered during key
 320            exchange. */
 321
 322         if(++mesh->udp_choice >= 3) {
 323                 mesh->udp_choice = 0;
 324                 return;
 325         }
 326
 327         /* If we have learned an address via Catta, try this once every batch */
 328         if(mesh->udp_choice == 1 && n->catta_address.sa.sa_family != AF_UNSPEC) {
 329                 *sa = &n->catta_address;
 330                 goto check_socket;
 331         }
 332
 333         /* Otherwise, address are found in edges to this node.
 334            So we pick a random edge and a random socket. */
 335
 336         edge_t *candidate = NULL;
 337
 338         {
 339                 int i = 0;
 340                 int j = prng(mesh, n->edge_tree->count);
 341
 342                 for splay_each(edge_t, e, n->edge_tree) {
 343                         if(i++ == j) {
 344                                 candidate = e->reverse;
 345                                 break;
 346                         }
 347                 }
 348         }
 349
 350         if(candidate) {
 351                 *sa = &candidate->address;
 352                 *sock = prng(mesh, mesh->listen_sockets);
 353         }
 354
 355 check_socket:
 356
 357         /* Make sure we have a suitable socket for the chosen address */
 358         if(mesh->listen_socket[*sock].sa.sa.sa_family != (*sa)->sa.sa_family) {
 359                 for(int i = 0; i < mesh->listen_sockets; i++) {
 360                         if(mesh->listen_socket[i].sa.sa.sa_family == (*sa)->sa.sa_family) {
 361                                 *sock = i;
 362                                 break;
 363                         }
 364                 }
 365         }
 366 }
 367
 368 static void choose_broadcast_address(meshlink_handle_t *mesh, const node_t *n, const sockaddr_t **sa, int *sock) {
 369         *sock = prng(mesh, mesh->listen_sockets);
 370         sockaddr_t *broadcast_sa = &mesh->listen_socket[*sock].broadcast_sa;
 371
 372         if(broadcast_sa->sa.sa_family == AF_INET6) {
 373                 broadcast_sa->in6.sin6_port = n->prevedge->address.in.sin_port;
 374         } else {
 375                 broadcast_sa->in.sin_port = n->prevedge->address.in.sin_port;
 376         }
 377
 378         *sa = broadcast_sa;
 379 }
 380
 381 static void send_udppacket(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *origpkt) {
 382         if(!n->status.reachable) {
 383                 logger(mesh, MESHLINK_INFO, "Trying to send UDP packet to unreachable node %s", n->name);
 384                 return;
 385         }
 386
 387         send_sptps_packet(mesh, n, origpkt);
 388 }
 389
 390 bool send_sptps_data(void *handle, uint8_t type, const void *data, size_t len) {
 391         assert(handle);
 392         assert(data);
 393         assert(len);
 394
 395         node_t *to = handle;
 396         meshlink_handle_t *mesh = to->mesh;
 397
 398         if(!to->status.reachable) {
 399                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Trying to send SPTPS data to unreachable node %s", to->name);
 400                 return false;
 401         }
 402
 403         /* Send it via TCP if it is a handshake packet, TCPOnly is in use, or this packet is larger than the MTU. */
 404
 405         if(type >= SPTPS_HANDSHAKE || (type != PKT_PROBE && (len - 21) > to->minmtu)) {
 406                 char buf[len * 4 / 3 + 5];
 407                 b64encode(data, buf, len);
 408
 409                 if(!to->nexthop || !to->nexthop->connection) {
 410                         logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Unable to forward SPTPS packet to %s via %s", to->name, to->nexthop ? to->nexthop->name : to->name);
 411                         return false;
 412                 }
 413
 414                 /* If no valid key is known yet, send the packets using ANS_KEY requests,
 415                    to ensure we get to learn the reflexive UDP address. */
 416                 if(!to->status.validkey) {
 417                         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);
 418                 } else {
 419                         return send_request(mesh, to->nexthop->connection, NULL, "%d %s %s %d %s", REQ_KEY, mesh->self->name, to->name, REQ_SPTPS, buf);
 420                 }
 421         }
 422
 423         /* Otherwise, send the packet via UDP */
 424
 425         const sockaddr_t *sa;
 426         int sock;
 427
 428         if(to->status.broadcast) {
 429                 choose_broadcast_address(mesh, to, &sa, &sock);
 430         } else {
 431                 choose_udp_address(mesh, to, &sa, &sock);
 432         }
 433
 434         if(sendto(mesh->listen_socket[sock].udp.fd, data, len, 0, &sa->sa, SALEN(sa->sa)) < 0 && !sockwouldblock(sockerrno)) {
 435                 if(sockmsgsize(sockerrno)) {
 436                         if(to->maxmtu >= len) {
 437                                 to->maxmtu = len - 1;
 438                         }
 439
 440                         if(to->mtu >= len) {
 441                                 to->mtu = len - 1;
 442                         }
 443                 } else {
 444                         logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Error sending UDP SPTPS packet to %s: %s", to->name, sockstrerror(sockerrno));
 445                         return false;
 446                 }
 447         }
 448
 449         return true;
 450 }
 451
 452 bool receive_sptps_record(void *handle, uint8_t type, const void *data, uint16_t len) {
 453         assert(handle);
 454         assert(!data || len);
 455
 456         node_t *from = handle;
 457         meshlink_handle_t *mesh = from->mesh;
 458
 459         if(type == SPTPS_HANDSHAKE) {
 460                 if(!from->status.validkey) {
 461                         logger(mesh, MESHLINK_INFO, "SPTPS key exchange with %s successful", from->name);
 462                         from->status.validkey = true;
 463                         from->status.waitingforkey = false;
 464
 465                         if(from->utcp) {
 466                                 utcp_reset_timers(from->utcp);
 467                         }
 468                 }
 469
 470                 return true;
 471         }
 472
 473         if(len > MAXSIZE) {
 474                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Packet from %s larger than maximum supported size (%d > %d)", from->name, len, MAXSIZE);
 475                 return false;
 476         }
 477
 478         vpn_packet_t inpkt;
 479
 480         if(type == PKT_PROBE) {
 481                 inpkt.len = len;
 482                 inpkt.probe = true;
 483                 memcpy(inpkt.data, data, len);
 484                 mtu_probe_h(mesh, from, &inpkt, len);
 485                 return true;
 486         } else {
 487                 inpkt.probe = false;
 488         }
 489
 490         if(type & ~(PKT_COMPRESSED)) {
 491                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Unexpected SPTPS record type %d len %d from %s", type, len, from->name);
 492                 return false;
 493         }
 494
 495         if(type & PKT_COMPRESSED) {
 496                 logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Error while decompressing packet from %s", from->name);
 497                 return false;
 498         }
 499
 500         memcpy(inpkt.data, data, len); // TODO: get rid of memcpy
 501         inpkt.len = len;
 502
 503         receive_packet(mesh, from, &inpkt);
 504         return true;
 505 }
 506
 507 /*
 508   send a packet to the given vpn ip.
 509 */
 510 void send_packet(meshlink_handle_t *mesh, node_t *n, vpn_packet_t *packet) {
 511         if(n == mesh->self) {
 512                 n->out_packets++;
 513                 n->out_bytes += packet->len;
 514                 // TODO: send to application
 515                 return;
 516         }
 517
 518         logger(mesh, MESHLINK_DEBUG, "Sending packet of %d bytes to %s", packet->len, n->name);
 519
 520         if(!n->status.reachable) {
 521                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Node %s is not reachable", n->name);
 522                 return;
 523         }
 524
 525         n->out_packets++;
 526         n->out_bytes += packet->len;
 527         n->status.want_udp = true;
 528
 529         send_sptps_packet(mesh, n, packet);
 530         return;
 531 }
 532
 533 static node_t *try_harder(meshlink_handle_t *mesh, const sockaddr_t *from, const vpn_packet_t *pkt) {
 534         node_t *n = NULL;
 535         bool hard = false;
 536
 537         for splay_each(edge_t, e, mesh->edges) {
 538                 if(!e->to->status.reachable || e->to == mesh->self) {
 539                         continue;
 540                 }
 541
 542                 if(sockaddrcmp_noport(from, &e->address)) {
 543                         if(mesh->last_hard_try == mesh->loop.now.tv_sec) {
 544                                 continue;
 545                         }
 546
 547                         hard = true;
 548                 }
 549
 550                 if(!try_mac(mesh, e->to, pkt)) {
 551                         continue;
 552                 }
 553
 554                 n = e->to;
 555                 break;
 556         }
 557
 558         if(hard) {
 559                 mesh->last_hard_try = mesh->loop.now.tv_sec;
 560         }
 561
 562         return n;
 563 }
 564
 565 void handle_incoming_vpn_data(event_loop_t *loop, void *data, int flags) {
 566         (void)flags;
 567         meshlink_handle_t *mesh = loop->data;
 568         listen_socket_t *ls = data;
 569         vpn_packet_t pkt;
 570         char *hostname;
 571         sockaddr_t from;
 572         socklen_t fromlen = sizeof(from);
 573         node_t *n;
 574         int len;
 575
 576         memset(&from, 0, sizeof(from));
 577
 578         len = recvfrom(ls->udp.fd, pkt.data, MAXSIZE, 0, &from.sa, &fromlen);
 579
 580         if(len <= 0 || len > MAXSIZE) {
 581                 if(!sockwouldblock(sockerrno)) {
 582                         logger(mesh, MESHLINK_ERROR, "Receiving packet failed: %s", sockstrerror(sockerrno));
 583                 }
 584
 585                 return;
 586         }
 587
 588         pkt.len = len;
 589
 590         sockaddrunmap(&from); /* Some braindead IPv6 implementations do stupid things. */
 591
 592         n = lookup_node_udp(mesh, &from);
 593
 594         if(!n) {
 595                 n = try_harder(mesh, &from, &pkt);
 596
 597                 if(n) {
 598                         update_node_udp(mesh, n, &from);
 599                 } else if(mesh->log_level <= MESHLINK_WARNING) {
 600                         hostname = sockaddr2hostname(&from);
 601                         logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Received UDP packet from unknown source %s", hostname);
 602                         free(hostname);
 603                         return;
 604                 } else {
 605                         return;
 606                 }
 607         }
 608
 609         if(n->status.blacklisted) {
 610                 logger(mesh, MESHLINK_WARNING, "Dropping packet from blacklisted node %s", n->name);
 611                 return;
 612         }
 613
 614         n->sock = ls - mesh->listen_socket;
 615
 616         receive_udppacket(mesh, n, &pkt);
 617 }