source: bootcd/isolinux/syslinux-6.03/gpxe/src/net/tcp.c @ e16e8f2

Last change on this file since e16e8f2 was e16e8f2, checked in by Edwin Eefting <edwin@datux.nl>, 3 years ago

bootstuff

  • Property mode set to 100644
File size: 29.8 KB
Line 
1#include <string.h>
2#include <stdlib.h>
3#include <stdio.h>
4#include <assert.h>
5#include <errno.h>
6#include <byteswap.h>
7#include <gpxe/timer.h>
8#include <gpxe/iobuf.h>
9#include <gpxe/malloc.h>
10#include <gpxe/retry.h>
11#include <gpxe/refcnt.h>
12#include <gpxe/xfer.h>
13#include <gpxe/open.h>
14#include <gpxe/uri.h>
15#include <gpxe/tcpip.h>
16#include <gpxe/tcp.h>
17
18/** @file
19 *
20 * TCP protocol
21 *
22 */
23
24FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER );
25
26/** A TCP connection */
27struct tcp_connection {
28        /** Reference counter */
29        struct refcnt refcnt;
30        /** List of TCP connections */
31        struct list_head list;
32
33        /** Data transfer interface */
34        struct xfer_interface xfer;
35        /** Data transfer interface closed flag */
36        int xfer_closed;
37
38        /** Remote socket address */
39        struct sockaddr_tcpip peer;
40        /** Local port, in network byte order */
41        unsigned int local_port;
42
43        /** Current TCP state */
44        unsigned int tcp_state;
45        /** Previous TCP state
46         *
47         * Maintained only for debug messages
48         */
49        unsigned int prev_tcp_state;
50        /** Current sequence number
51         *
52         * Equivalent to SND.UNA in RFC 793 terminology.
53         */
54        uint32_t snd_seq;
55        /** Unacknowledged sequence count
56         *
57         * Equivalent to (SND.NXT-SND.UNA) in RFC 793 terminology.
58         */
59        uint32_t snd_sent;
60        /** Send window
61         *
62         * Equivalent to SND.WND in RFC 793 terminology
63         */
64        uint32_t snd_win;
65        /** Current acknowledgement number
66         *
67         * Equivalent to RCV.NXT in RFC 793 terminology.
68         */
69        uint32_t rcv_ack;
70        /** Receive window
71         *
72         * Equivalent to RCV.WND in RFC 793 terminology.
73         */
74        uint32_t rcv_win;
75        /** Most recent received timestamp
76         *
77         * Equivalent to TS.Recent in RFC 1323 terminology.
78         */
79        uint32_t ts_recent;
80        /** Timestamps enabled */
81        int timestamps;
82
83        /** Transmit queue */
84        struct list_head queue;
85        /** Retransmission timer */
86        struct retry_timer timer;
87};
88
89/**
90 * List of registered TCP connections
91 */
92static LIST_HEAD ( tcp_conns );
93
94/* Forward declarations */
95static struct xfer_interface_operations tcp_xfer_operations;
96static void tcp_expired ( struct retry_timer *timer, int over );
97static int tcp_rx_ack ( struct tcp_connection *tcp, uint32_t ack,
98                        uint32_t win );
99
100/**
101 * Name TCP state
102 *
103 * @v state             TCP state
104 * @ret name            Name of TCP state
105 */
106static inline __attribute__ (( always_inline )) const char *
107tcp_state ( int state ) {
108        switch ( state ) {
109        case TCP_CLOSED:                return "CLOSED";
110        case TCP_LISTEN:                return "LISTEN";
111        case TCP_SYN_SENT:              return "SYN_SENT";
112        case TCP_SYN_RCVD:              return "SYN_RCVD";
113        case TCP_ESTABLISHED:           return "ESTABLISHED";
114        case TCP_FIN_WAIT_1:            return "FIN_WAIT_1";
115        case TCP_FIN_WAIT_2:            return "FIN_WAIT_2";
116        case TCP_CLOSING_OR_LAST_ACK:   return "CLOSING/LAST_ACK";
117        case TCP_TIME_WAIT:             return "TIME_WAIT";
118        case TCP_CLOSE_WAIT:            return "CLOSE_WAIT";
119        default:                        return "INVALID";
120        }
121}
122
123/**
124 * Dump TCP state transition
125 *
126 * @v tcp               TCP connection
127 */
128static inline __attribute__ (( always_inline )) void
129tcp_dump_state ( struct tcp_connection *tcp ) {
130
131        if ( tcp->tcp_state != tcp->prev_tcp_state ) {
132                DBGC ( tcp, "TCP %p transitioned from %s to %s\n", tcp,
133                       tcp_state ( tcp->prev_tcp_state ),
134                       tcp_state ( tcp->tcp_state ) );
135        }
136        tcp->prev_tcp_state = tcp->tcp_state;
137}
138
139/**
140 * Dump TCP flags
141 *
142 * @v flags             TCP flags
143 */
144static inline __attribute__ (( always_inline )) void
145tcp_dump_flags ( struct tcp_connection *tcp, unsigned int flags ) {
146        if ( flags & TCP_RST )
147                DBGC2 ( tcp, " RST" );
148        if ( flags & TCP_SYN )
149                DBGC2 ( tcp, " SYN" );
150        if ( flags & TCP_PSH )
151                DBGC2 ( tcp, " PSH" );
152        if ( flags & TCP_FIN )
153                DBGC2 ( tcp, " FIN" );
154        if ( flags & TCP_ACK )
155                DBGC2 ( tcp, " ACK" );
156}
157
158/***************************************************************************
159 *
160 * Open and close
161 *
162 ***************************************************************************
163 */
164
165/**
166 * Bind TCP connection to local port
167 *
168 * @v tcp               TCP connection
169 * @v port              Local port number, in network-endian order
170 * @ret rc              Return status code
171 *
172 * If the port is 0, the connection is assigned an available port
173 * between 1024 and 65535.
174 */
175static int tcp_bind ( struct tcp_connection *tcp, unsigned int port ) {
176        struct tcp_connection *existing;
177        static uint16_t try_port = 1023;
178
179        /* If no port specified, find the first available port */
180        if ( ! port ) {
181                while ( try_port ) {
182                        try_port++;
183                        if ( try_port < 1024 )
184                                continue;
185                        if ( tcp_bind ( tcp, htons ( try_port ) ) == 0 )
186                                return 0;
187                }
188                DBGC ( tcp, "TCP %p could not bind: no free ports\n", tcp );
189                return -EADDRINUSE;
190        }
191
192        /* Attempt bind to local port */
193        list_for_each_entry ( existing, &tcp_conns, list ) {
194                if ( existing->local_port == port ) {
195                        DBGC ( tcp, "TCP %p could not bind: port %d in use\n",
196                               tcp, ntohs ( port ) );
197                        return -EADDRINUSE;
198                }
199        }
200        tcp->local_port = port;
201
202        DBGC ( tcp, "TCP %p bound to port %d\n", tcp, ntohs ( port ) );
203        return 0;
204}
205
206/**
207 * Open a TCP connection
208 *
209 * @v xfer              Data transfer interface
210 * @v peer              Peer socket address
211 * @v local             Local socket address, or NULL
212 * @ret rc              Return status code
213 */
214static int tcp_open ( struct xfer_interface *xfer, struct sockaddr *peer,
215                      struct sockaddr *local ) {
216        struct sockaddr_tcpip *st_peer = ( struct sockaddr_tcpip * ) peer;
217        struct sockaddr_tcpip *st_local = ( struct sockaddr_tcpip * ) local;
218        struct tcp_connection *tcp;
219        unsigned int bind_port;
220        int rc;
221
222        /* Allocate and initialise structure */
223        tcp = zalloc ( sizeof ( *tcp ) );
224        if ( ! tcp )
225                return -ENOMEM;
226        DBGC ( tcp, "TCP %p allocated\n", tcp );
227        xfer_init ( &tcp->xfer, &tcp_xfer_operations, &tcp->refcnt );
228        tcp->prev_tcp_state = TCP_CLOSED;
229        tcp->tcp_state = TCP_STATE_SENT ( TCP_SYN );
230        tcp_dump_state ( tcp );
231        tcp->snd_seq = random();
232        INIT_LIST_HEAD ( &tcp->queue );
233        tcp->timer.expired = tcp_expired;
234        memcpy ( &tcp->peer, st_peer, sizeof ( tcp->peer ) );
235
236        /* Bind to local port */
237        bind_port = ( st_local ? st_local->st_port : 0 );
238        if ( ( rc = tcp_bind ( tcp, bind_port ) ) != 0 )
239                goto err;
240
241        /* Start timer to initiate SYN */
242        start_timer_nodelay ( &tcp->timer );
243
244        /* Attach parent interface, transfer reference to connection
245         * list and return
246         */
247        xfer_plug_plug ( &tcp->xfer, xfer );
248        list_add ( &tcp->list, &tcp_conns );
249        return 0;
250
251 err:
252        ref_put ( &tcp->refcnt );
253        return rc;
254}
255
256/**
257 * Close TCP connection
258 *
259 * @v tcp               TCP connection
260 * @v rc                Reason for close
261 *
262 * Closes the data transfer interface.  If the TCP state machine is in
263 * a suitable state, the connection will be deleted.
264 */
265static void tcp_close ( struct tcp_connection *tcp, int rc ) {
266        struct io_buffer *iobuf;
267        struct io_buffer *tmp;
268
269        /* Close data transfer interface */
270        xfer_nullify ( &tcp->xfer );
271        xfer_close ( &tcp->xfer, rc );
272        tcp->xfer_closed = 1;
273
274        /* If we are in CLOSED, or have otherwise not yet received a
275         * SYN (i.e. we are in LISTEN or SYN_SENT), just delete the
276         * connection.
277         */
278        if ( ! ( tcp->tcp_state & TCP_STATE_RCVD ( TCP_SYN ) ) ) {
279
280                /* Transition to CLOSED for the sake of debugging messages */
281                tcp->tcp_state = TCP_CLOSED;
282                tcp_dump_state ( tcp );
283
284                /* Free any unsent I/O buffers */
285                list_for_each_entry_safe ( iobuf, tmp, &tcp->queue, list ) {
286                        list_del ( &iobuf->list );
287                        free_iob ( iobuf );
288                }
289
290                /* Remove from list and drop reference */
291                stop_timer ( &tcp->timer );
292                list_del ( &tcp->list );
293                ref_put ( &tcp->refcnt );
294                DBGC ( tcp, "TCP %p connection deleted\n", tcp );
295                return;
296        }
297
298        /* If we have not had our SYN acknowledged (i.e. we are in
299         * SYN_RCVD), pretend that it has been acknowledged so that we
300         * can send a FIN without breaking things.
301         */
302        if ( ! ( tcp->tcp_state & TCP_STATE_ACKED ( TCP_SYN ) ) )
303                tcp_rx_ack ( tcp, ( tcp->snd_seq + 1 ), 0 );
304
305        /* If we have no data remaining to send, start sending FIN */
306        if ( list_empty ( &tcp->queue ) ) {
307                tcp->tcp_state |= TCP_STATE_SENT ( TCP_FIN );
308                tcp_dump_state ( tcp );
309        }
310}
311
312/***************************************************************************
313 *
314 * Transmit data path
315 *
316 ***************************************************************************
317 */
318
319/**
320 * Calculate transmission window
321 *
322 * @v tcp               TCP connection
323 * @ret len             Maximum length that can be sent in a single packet
324 */
325static size_t tcp_xmit_win ( struct tcp_connection *tcp ) {
326        size_t len;
327
328        /* Not ready if we're not in a suitable connection state */
329        if ( ! TCP_CAN_SEND_DATA ( tcp->tcp_state ) )
330                return 0;
331
332        /* Length is the minimum of the receiver's window and the path MTU */
333        len = tcp->snd_win;
334        if ( len > TCP_PATH_MTU )
335                len = TCP_PATH_MTU;
336
337        return len;
338}
339
340/**
341 * Process TCP transmit queue
342 *
343 * @v tcp               TCP connection
344 * @v max_len           Maximum length to process
345 * @v dest              I/O buffer to fill with data, or NULL
346 * @v remove            Remove data from queue
347 * @ret len             Length of data processed
348 *
349 * This processes at most @c max_len bytes from the TCP connection's
350 * transmit queue.  Data will be copied into the @c dest I/O buffer
351 * (if provided) and, if @c remove is true, removed from the transmit
352 * queue.
353 */
354static size_t tcp_process_queue ( struct tcp_connection *tcp, size_t max_len,
355                                  struct io_buffer *dest, int remove ) {
356        struct io_buffer *iobuf;
357        struct io_buffer *tmp;
358        size_t frag_len;
359        size_t len = 0;
360
361        list_for_each_entry_safe ( iobuf, tmp, &tcp->queue, list ) {
362                frag_len = iob_len ( iobuf );
363                if ( frag_len > max_len )
364                        frag_len = max_len;
365                if ( dest ) {
366                        memcpy ( iob_put ( dest, frag_len ), iobuf->data,
367                                 frag_len );
368                }
369                if ( remove ) {
370                        iob_pull ( iobuf, frag_len );
371                        if ( ! iob_len ( iobuf ) ) {
372                                list_del ( &iobuf->list );
373                                free_iob ( iobuf );
374                        }
375                }
376                len += frag_len;
377                max_len -= frag_len;
378        }
379        return len;
380}
381
382/**
383 * Transmit any outstanding data
384 *
385 * @v tcp               TCP connection
386 * @v force_send        Force sending of packet
387 *
388 * Transmits any outstanding data on the connection.
389 *
390 * Note that even if an error is returned, the retransmission timer
391 * will have been started if necessary, and so the stack will
392 * eventually attempt to retransmit the failed packet.
393 */
394static int tcp_xmit ( struct tcp_connection *tcp, int force_send ) {
395        struct io_buffer *iobuf;
396        struct tcp_header *tcphdr;
397        struct tcp_mss_option *mssopt;
398        struct tcp_timestamp_padded_option *tsopt;
399        void *payload;
400        unsigned int flags;
401        size_t len = 0;
402        uint32_t seq_len;
403        uint32_t app_win;
404        uint32_t max_rcv_win;
405        int rc;
406
407        /* If retransmission timer is already running, do nothing */
408        if ( timer_running ( &tcp->timer ) )
409                return 0;
410
411        /* Calculate both the actual (payload) and sequence space
412         * lengths that we wish to transmit.
413         */
414        if ( TCP_CAN_SEND_DATA ( tcp->tcp_state ) ) {
415                len = tcp_process_queue ( tcp, tcp_xmit_win ( tcp ),
416                                          NULL, 0 );
417        }
418        seq_len = len;
419        flags = TCP_FLAGS_SENDING ( tcp->tcp_state );
420        if ( flags & ( TCP_SYN | TCP_FIN ) ) {
421                /* SYN or FIN consume one byte, and we can never send both */
422                assert ( ! ( ( flags & TCP_SYN ) && ( flags & TCP_FIN ) ) );
423                seq_len++;
424        }
425        tcp->snd_sent = seq_len;
426
427        /* If we have nothing to transmit, stop now */
428        if ( ( seq_len == 0 ) && ! force_send )
429                return 0;
430
431        /* If we are transmitting anything that requires
432         * acknowledgement (i.e. consumes sequence space), start the
433         * retransmission timer.  Do this before attempting to
434         * allocate the I/O buffer, in case allocation itself fails.
435         */
436        if ( seq_len )
437                start_timer ( &tcp->timer );
438
439        /* Allocate I/O buffer */
440        iobuf = alloc_iob ( len + MAX_HDR_LEN );
441        if ( ! iobuf ) {
442                DBGC ( tcp, "TCP %p could not allocate iobuf for %08x..%08x "
443                       "%08x\n", tcp, tcp->snd_seq, ( tcp->snd_seq + seq_len ),
444                       tcp->rcv_ack );
445                return -ENOMEM;
446        }
447        iob_reserve ( iobuf, MAX_HDR_LEN );
448
449        /* Fill data payload from transmit queue */
450        tcp_process_queue ( tcp, len, iobuf, 0 );
451
452        /* Expand receive window if possible */
453        max_rcv_win = ( ( freemem * 3 ) / 4 );
454        if ( max_rcv_win > TCP_MAX_WINDOW_SIZE )
455                max_rcv_win = TCP_MAX_WINDOW_SIZE;
456        app_win = xfer_window ( &tcp->xfer );
457        if ( max_rcv_win > app_win )
458                max_rcv_win = app_win;
459        max_rcv_win &= ~0x03; /* Keep everything dword-aligned */
460        if ( tcp->rcv_win < max_rcv_win )
461                tcp->rcv_win = max_rcv_win;
462
463        /* Fill up the TCP header */
464        payload = iobuf->data;
465        if ( flags & TCP_SYN ) {
466                mssopt = iob_push ( iobuf, sizeof ( *mssopt ) );
467                mssopt->kind = TCP_OPTION_MSS;
468                mssopt->length = sizeof ( *mssopt );
469                mssopt->mss = htons ( TCP_MSS );
470        }
471        if ( ( flags & TCP_SYN ) || tcp->timestamps ) {
472                tsopt = iob_push ( iobuf, sizeof ( *tsopt ) );
473                memset ( tsopt->nop, TCP_OPTION_NOP, sizeof ( tsopt->nop ) );
474                tsopt->tsopt.kind = TCP_OPTION_TS;
475                tsopt->tsopt.length = sizeof ( tsopt->tsopt );
476                tsopt->tsopt.tsval = ntohl ( currticks() );
477                tsopt->tsopt.tsecr = ntohl ( tcp->ts_recent );
478        }
479        if ( ! ( flags & TCP_SYN ) )
480                flags |= TCP_PSH;
481        tcphdr = iob_push ( iobuf, sizeof ( *tcphdr ) );
482        memset ( tcphdr, 0, sizeof ( *tcphdr ) );
483        tcphdr->src = tcp->local_port;
484        tcphdr->dest = tcp->peer.st_port;
485        tcphdr->seq = htonl ( tcp->snd_seq );
486        tcphdr->ack = htonl ( tcp->rcv_ack );
487        tcphdr->hlen = ( ( payload - iobuf->data ) << 2 );
488        tcphdr->flags = flags;
489        tcphdr->win = htons ( tcp->rcv_win );
490        tcphdr->csum = tcpip_chksum ( iobuf->data, iob_len ( iobuf ) );
491
492        /* Dump header */
493        DBGC2 ( tcp, "TCP %p TX %d->%d %08x..%08x           %08x %4zd",
494                tcp, ntohs ( tcphdr->src ), ntohs ( tcphdr->dest ),
495                ntohl ( tcphdr->seq ), ( ntohl ( tcphdr->seq ) + seq_len ),
496                ntohl ( tcphdr->ack ), len );
497        tcp_dump_flags ( tcp, tcphdr->flags );
498        DBGC2 ( tcp, "\n" );
499
500        /* Transmit packet */
501        if ( ( rc = tcpip_tx ( iobuf, &tcp_protocol, NULL, &tcp->peer, NULL,
502                               &tcphdr->csum ) ) != 0 ) {
503                DBGC ( tcp, "TCP %p could not transmit %08x..%08x %08x: %s\n",
504                       tcp, tcp->snd_seq, ( tcp->snd_seq + tcp->snd_sent ),
505                       tcp->rcv_ack, strerror ( rc ) );
506                return rc;
507        }
508
509        return 0;
510}
511
512/**
513 * Retransmission timer expired
514 *
515 * @v timer     Retry timer
516 * @v over      Failure indicator
517 */
518static void tcp_expired ( struct retry_timer *timer, int over ) {
519        struct tcp_connection *tcp =
520                container_of ( timer, struct tcp_connection, timer );
521        int graceful_close = TCP_CLOSED_GRACEFULLY ( tcp->tcp_state );
522
523        DBGC ( tcp, "TCP %p timer %s in %s for %08x..%08x %08x\n", tcp,
524               ( over ? "expired" : "fired" ), tcp_state ( tcp->tcp_state ),
525               tcp->snd_seq, ( tcp->snd_seq + tcp->snd_sent ), tcp->rcv_ack );
526
527        assert ( ( tcp->tcp_state == TCP_SYN_SENT ) ||
528                 ( tcp->tcp_state == TCP_SYN_RCVD ) ||
529                 ( tcp->tcp_state == TCP_ESTABLISHED ) ||
530                 ( tcp->tcp_state == TCP_FIN_WAIT_1 ) ||
531                 ( tcp->tcp_state == TCP_TIME_WAIT ) ||
532                 ( tcp->tcp_state == TCP_CLOSE_WAIT ) ||
533                 ( tcp->tcp_state == TCP_CLOSING_OR_LAST_ACK ) );
534
535        if ( over || graceful_close ) {
536                /* If we have finally timed out and given up, or if
537                 * this is the result of a graceful close, terminate
538                 * the connection
539                 */
540                tcp->tcp_state = TCP_CLOSED;
541                tcp_dump_state ( tcp );
542                tcp_close ( tcp, -ETIMEDOUT );
543        } else {
544                /* Otherwise, retransmit the packet */
545                tcp_xmit ( tcp, 0 );
546        }
547}
548
549/**
550 * Send RST response to incoming packet
551 *
552 * @v in_tcphdr         TCP header of incoming packet
553 * @ret rc              Return status code
554 */
555static int tcp_xmit_reset ( struct tcp_connection *tcp,
556                            struct sockaddr_tcpip *st_dest,
557                            struct tcp_header *in_tcphdr ) {
558        struct io_buffer *iobuf;
559        struct tcp_header *tcphdr;
560        int rc;
561
562        /* Allocate space for dataless TX buffer */
563        iobuf = alloc_iob ( MAX_HDR_LEN );
564        if ( ! iobuf ) {
565                DBGC ( tcp, "TCP %p could not allocate iobuf for RST "
566                       "%08x..%08x %08x\n", tcp, ntohl ( in_tcphdr->ack ),
567                       ntohl ( in_tcphdr->ack ), ntohl ( in_tcphdr->seq ) );
568                return -ENOMEM;
569        }
570        iob_reserve ( iobuf, MAX_HDR_LEN );
571
572        /* Construct RST response */
573        tcphdr = iob_push ( iobuf, sizeof ( *tcphdr ) );
574        memset ( tcphdr, 0, sizeof ( *tcphdr ) );
575        tcphdr->src = in_tcphdr->dest;
576        tcphdr->dest = in_tcphdr->src;
577        tcphdr->seq = in_tcphdr->ack;
578        tcphdr->ack = in_tcphdr->seq;
579        tcphdr->hlen = ( ( sizeof ( *tcphdr ) / 4 ) << 4 );
580        tcphdr->flags = ( TCP_RST | TCP_ACK );
581        tcphdr->win = htons ( TCP_MAX_WINDOW_SIZE );
582        tcphdr->csum = tcpip_chksum ( iobuf->data, iob_len ( iobuf ) );
583
584        /* Dump header */
585        DBGC2 ( tcp, "TCP %p TX %d->%d %08x..%08x           %08x %4d",
586                tcp, ntohs ( tcphdr->src ), ntohs ( tcphdr->dest ),
587                ntohl ( tcphdr->seq ), ( ntohl ( tcphdr->seq ) ),
588                ntohl ( tcphdr->ack ), 0 );
589        tcp_dump_flags ( tcp, tcphdr->flags );
590        DBGC2 ( tcp, "\n" );
591
592        /* Transmit packet */
593        if ( ( rc = tcpip_tx ( iobuf, &tcp_protocol, NULL, st_dest,
594                               NULL, &tcphdr->csum ) ) != 0 ) {
595                DBGC ( tcp, "TCP %p could not transmit RST %08x..%08x %08x: "
596                       "%s\n", tcp, ntohl ( in_tcphdr->ack ),
597                       ntohl ( in_tcphdr->ack ), ntohl ( in_tcphdr->seq ),
598                       strerror ( rc ) );
599                return rc;
600        }
601
602        return 0;
603}
604
605/***************************************************************************
606 *
607 * Receive data path
608 *
609 ***************************************************************************
610 */
611
612/**
613 * Identify TCP connection by local port number
614 *
615 * @v local_port        Local port (in network-endian order)
616 * @ret tcp             TCP connection, or NULL
617 */
618static struct tcp_connection * tcp_demux ( unsigned int local_port ) {
619        struct tcp_connection *tcp;
620
621        list_for_each_entry ( tcp, &tcp_conns, list ) {
622                if ( tcp->local_port == local_port )
623                        return tcp;
624        }
625        return NULL;
626}
627
628/**
629 * Parse TCP received options
630 *
631 * @v tcp               TCP connection
632 * @v data              Raw options data
633 * @v len               Raw options length
634 * @v options           Options structure to fill in
635 */
636static void tcp_rx_opts ( struct tcp_connection *tcp, const void *data,
637                          size_t len, struct tcp_options *options ) {
638        const void *end = ( data + len );
639        const struct tcp_option *option;
640        unsigned int kind;
641
642        memset ( options, 0, sizeof ( *options ) );
643        while ( data < end ) {
644                option = data;
645                kind = option->kind;
646                if ( kind == TCP_OPTION_END )
647                        return;
648                if ( kind == TCP_OPTION_NOP ) {
649                        data++;
650                        continue;
651                }
652                switch ( kind ) {
653                case TCP_OPTION_MSS:
654                        options->mssopt = data;
655                        break;
656                case TCP_OPTION_TS:
657                        options->tsopt = data;
658                        break;
659                default:
660                        DBGC ( tcp, "TCP %p received unknown option %d\n",
661                               tcp, kind );
662                        break;
663                }
664                data += option->length;
665        }
666}
667
668/**
669 * Consume received sequence space
670 *
671 * @v tcp               TCP connection
672 * @v seq_len           Sequence space length to consume
673 */
674static void tcp_rx_seq ( struct tcp_connection *tcp, uint32_t seq_len ) {
675        tcp->rcv_ack += seq_len;
676        if ( tcp->rcv_win > seq_len ) {
677                tcp->rcv_win -= seq_len;
678        } else {
679                tcp->rcv_win = 0;
680        }
681}
682
683/**
684 * Handle TCP received SYN
685 *
686 * @v tcp               TCP connection
687 * @v seq               SEQ value (in host-endian order)
688 * @v options           TCP options
689 * @ret rc              Return status code
690 */
691static int tcp_rx_syn ( struct tcp_connection *tcp, uint32_t seq,
692                        struct tcp_options *options ) {
693
694        /* Synchronise sequence numbers on first SYN */
695        if ( ! ( tcp->tcp_state & TCP_STATE_RCVD ( TCP_SYN ) ) ) {
696                tcp->rcv_ack = seq;
697                if ( options->tsopt )
698                        tcp->timestamps = 1;
699        }
700
701        /* Ignore duplicate SYN */
702        if ( ( tcp->rcv_ack - seq ) > 0 )
703                return 0;
704
705        /* Mark SYN as received and start sending ACKs with each packet */
706        tcp->tcp_state |= ( TCP_STATE_SENT ( TCP_ACK ) |
707                            TCP_STATE_RCVD ( TCP_SYN ) );
708
709        /* Acknowledge SYN */
710        tcp_rx_seq ( tcp, 1 );
711
712        return 0;
713}
714
715/**
716 * Handle TCP received ACK
717 *
718 * @v tcp               TCP connection
719 * @v ack               ACK value (in host-endian order)
720 * @v win               WIN value (in host-endian order)
721 * @ret rc              Return status code
722 */
723static int tcp_rx_ack ( struct tcp_connection *tcp, uint32_t ack,
724                        uint32_t win ) {
725        uint32_t ack_len = ( ack - tcp->snd_seq );
726        size_t len;
727        unsigned int acked_flags;
728
729        /* Check for out-of-range or old duplicate ACKs */
730        if ( ack_len > tcp->snd_sent ) {
731                DBGC ( tcp, "TCP %p received ACK for %08x..%08x, "
732                       "sent only %08x..%08x\n", tcp, tcp->snd_seq,
733                       ( tcp->snd_seq + ack_len ), tcp->snd_seq,
734                       ( tcp->snd_seq + tcp->snd_sent ) );
735
736                if ( TCP_HAS_BEEN_ESTABLISHED ( tcp->tcp_state ) ) {
737                        /* Just ignore what might be old duplicate ACKs */
738                        return 0;
739                } else {
740                        /* Send RST if an out-of-range ACK is received
741                         * on a not-yet-established connection, as per
742                         * RFC 793.
743                         */
744                        return -EINVAL;
745                }
746        }
747
748        /* Ignore ACKs that don't actually acknowledge any new data.
749         * (In particular, do not stop the retransmission timer; this
750         * avoids creating a sorceror's apprentice syndrome when a
751         * duplicate ACK is received and we still have data in our
752         * transmit queue.)
753         */
754        if ( ack_len == 0 )
755                return 0;
756
757        /* Stop the retransmission timer */
758        stop_timer ( &tcp->timer );
759
760        /* Determine acknowledged flags and data length */
761        len = ack_len;
762        acked_flags = ( TCP_FLAGS_SENDING ( tcp->tcp_state ) &
763                        ( TCP_SYN | TCP_FIN ) );
764        if ( acked_flags )
765                len--;
766
767        /* Update SEQ and sent counters, and window size */
768        tcp->snd_seq = ack;
769        tcp->snd_sent = 0;
770        tcp->snd_win = win;
771
772        /* Remove any acknowledged data from transmit queue */
773        tcp_process_queue ( tcp, len, NULL, 1 );
774               
775        /* Mark SYN/FIN as acknowledged if applicable. */
776        if ( acked_flags )
777                tcp->tcp_state |= TCP_STATE_ACKED ( acked_flags );
778
779        /* Start sending FIN if we've had all possible data ACKed */
780        if ( list_empty ( &tcp->queue ) && tcp->xfer_closed )
781                tcp->tcp_state |= TCP_STATE_SENT ( TCP_FIN );
782
783        return 0;
784}
785
786/**
787 * Handle TCP received data
788 *
789 * @v tcp               TCP connection
790 * @v seq               SEQ value (in host-endian order)
791 * @v iobuf             I/O buffer
792 * @ret rc              Return status code
793 *
794 * This function takes ownership of the I/O buffer.
795 */
796static int tcp_rx_data ( struct tcp_connection *tcp, uint32_t seq,
797                         struct io_buffer *iobuf ) {
798        uint32_t already_rcvd;
799        uint32_t len;
800        int rc;
801
802        /* Ignore duplicate or out-of-order data */
803        already_rcvd = ( tcp->rcv_ack - seq );
804        len = iob_len ( iobuf );
805        if ( already_rcvd >= len ) {
806                free_iob ( iobuf );
807                return 0;
808        }
809        iob_pull ( iobuf, already_rcvd );
810        len -= already_rcvd;
811
812        /* Deliver data to application */
813        if ( ( rc = xfer_deliver_iob ( &tcp->xfer, iobuf ) ) != 0 ) {
814                DBGC ( tcp, "TCP %p could not deliver %08x..%08x: %s\n",
815                       tcp, seq, ( seq + len ), strerror ( rc ) );
816                return rc;
817        }
818
819        /* Acknowledge new data */
820        tcp_rx_seq ( tcp, len );
821
822        return 0;
823}
824
825/**
826 * Handle TCP received FIN
827 *
828 * @v tcp               TCP connection
829 * @v seq               SEQ value (in host-endian order)
830 * @ret rc              Return status code
831 */
832static int tcp_rx_fin ( struct tcp_connection *tcp, uint32_t seq ) {
833
834        /* Ignore duplicate or out-of-order FIN */
835        if ( ( tcp->rcv_ack - seq ) > 0 )
836                return 0;
837
838        /* Mark FIN as received and acknowledge it */
839        tcp->tcp_state |= TCP_STATE_RCVD ( TCP_FIN );
840        tcp_rx_seq ( tcp, 1 );
841
842        /* Close connection */
843        tcp_close ( tcp, 0 );
844
845        return 0;
846}
847
848/**
849 * Handle TCP received RST
850 *
851 * @v tcp               TCP connection
852 * @v seq               SEQ value (in host-endian order)
853 * @ret rc              Return status code
854 */
855static int tcp_rx_rst ( struct tcp_connection *tcp, uint32_t seq ) {
856
857        /* Accept RST only if it falls within the window.  If we have
858         * not yet received a SYN, then we have no window to test
859         * against, so fall back to checking that our SYN has been
860         * ACKed.
861         */
862        if ( tcp->tcp_state & TCP_STATE_RCVD ( TCP_SYN ) ) {
863                if ( ( seq - tcp->rcv_ack ) >= tcp->rcv_win )
864                        return 0;
865        } else {
866                if ( ! ( tcp->tcp_state & TCP_STATE_ACKED ( TCP_SYN ) ) )
867                        return 0;
868        }
869
870        /* Abort connection */
871        tcp->tcp_state = TCP_CLOSED;
872        tcp_dump_state ( tcp );
873        tcp_close ( tcp, -ECONNRESET );
874
875        DBGC ( tcp, "TCP %p connection reset by peer\n", tcp );
876        return -ECONNRESET;
877}
878
879/**
880 * Process received packet
881 *
882 * @v iobuf             I/O buffer
883 * @v st_src            Partially-filled source address
884 * @v st_dest           Partially-filled destination address
885 * @v pshdr_csum        Pseudo-header checksum
886 * @ret rc              Return status code
887  */
888static int tcp_rx ( struct io_buffer *iobuf,
889                    struct sockaddr_tcpip *st_src,
890                    struct sockaddr_tcpip *st_dest __unused,
891                    uint16_t pshdr_csum ) {
892        struct tcp_header *tcphdr = iobuf->data;
893        struct tcp_connection *tcp;
894        struct tcp_options options;
895        size_t hlen;
896        uint16_t csum;
897        uint32_t start_seq;
898        uint32_t seq;
899        uint32_t ack;
900        uint32_t win;
901        unsigned int flags;
902        size_t len;
903        int rc;
904
905        /* Sanity check packet */
906        if ( iob_len ( iobuf ) < sizeof ( *tcphdr ) ) {
907                DBG ( "TCP packet too short at %zd bytes (min %zd bytes)\n",
908                      iob_len ( iobuf ), sizeof ( *tcphdr ) );
909                rc = -EINVAL;
910                goto discard;
911        }
912        hlen = ( ( tcphdr->hlen & TCP_MASK_HLEN ) / 16 ) * 4;
913        if ( hlen < sizeof ( *tcphdr ) ) {
914                DBG ( "TCP header too short at %zd bytes (min %zd bytes)\n",
915                      hlen, sizeof ( *tcphdr ) );
916                rc = -EINVAL;
917                goto discard;
918        }
919        if ( hlen > iob_len ( iobuf ) ) {
920                DBG ( "TCP header too long at %zd bytes (max %zd bytes)\n",
921                      hlen, iob_len ( iobuf ) );
922                rc = -EINVAL;
923                goto discard;
924        }
925        csum = tcpip_continue_chksum ( pshdr_csum, iobuf->data,
926                                       iob_len ( iobuf ) );
927        if ( csum != 0 ) {
928                DBG ( "TCP checksum incorrect (is %04x including checksum "
929                      "field, should be 0000)\n", csum );
930                rc = -EINVAL;
931                goto discard;
932        }
933       
934        /* Parse parameters from header and strip header */
935        tcp = tcp_demux ( tcphdr->dest );
936        start_seq = seq = ntohl ( tcphdr->seq );
937        ack = ntohl ( tcphdr->ack );
938        win = ntohs ( tcphdr->win );
939        flags = tcphdr->flags;
940        tcp_rx_opts ( tcp, ( ( ( void * ) tcphdr ) + sizeof ( *tcphdr ) ),
941                      ( hlen - sizeof ( *tcphdr ) ), &options );
942        iob_pull ( iobuf, hlen );
943        len = iob_len ( iobuf );
944
945        /* Dump header */
946        DBGC2 ( tcp, "TCP %p RX %d<-%d           %08x %08x..%08zx %4zd",
947                tcp, ntohs ( tcphdr->dest ), ntohs ( tcphdr->src ),
948                ntohl ( tcphdr->ack ), ntohl ( tcphdr->seq ),
949                ( ntohl ( tcphdr->seq ) + len +
950                  ( ( tcphdr->flags & ( TCP_SYN | TCP_FIN ) ) ? 1 : 0 )), len);
951        tcp_dump_flags ( tcp, tcphdr->flags );
952        DBGC2 ( tcp, "\n" );
953
954        /* If no connection was found, send RST */
955        if ( ! tcp ) {
956                tcp_xmit_reset ( tcp, st_src, tcphdr );
957                rc = -ENOTCONN;
958                goto discard;
959        }
960
961        /* Handle ACK, if present */
962        if ( flags & TCP_ACK ) {
963                if ( ( rc = tcp_rx_ack ( tcp, ack, win ) ) != 0 ) {
964                        tcp_xmit_reset ( tcp, st_src, tcphdr );
965                        goto discard;
966                }
967        }
968
969        /* Handle SYN, if present */
970        if ( flags & TCP_SYN ) {
971                tcp_rx_syn ( tcp, seq, &options );
972                seq++;
973        }
974
975        /* Handle RST, if present */
976        if ( flags & TCP_RST ) {
977                if ( ( rc = tcp_rx_rst ( tcp, seq ) ) != 0 )
978                        goto discard;
979        }
980
981        /* Handle new data, if any */
982        tcp_rx_data ( tcp, seq, iobuf );
983        seq += len;
984
985        /* Handle FIN, if present */
986        if ( flags & TCP_FIN ) {
987                tcp_rx_fin ( tcp, seq );
988                seq++;
989        }
990
991        /* Update timestamp, if present and applicable */
992        if ( ( seq == tcp->rcv_ack ) && options.tsopt )
993                tcp->ts_recent = ntohl ( options.tsopt->tsval );
994
995        /* Dump out any state change as a result of the received packet */
996        tcp_dump_state ( tcp );
997
998        /* Send out any pending data.  We force sending a reply if either
999         *
1000         *  a) the peer is expecting an ACK (i.e. consumed sequence space), or
1001         *  b) either end of the packet was outside the receive window
1002         *
1003         * Case (b) enables us to support TCP keepalives using
1004         * zero-length packets, which we would otherwise ignore.  Note
1005         * that for case (b), we need *only* consider zero-length
1006         * packets, since non-zero-length packets will already be
1007         * caught by case (a).
1008         */
1009        tcp_xmit ( tcp, ( ( start_seq != seq ) ||
1010                          ( ( seq - tcp->rcv_ack ) > tcp->rcv_win ) ) );
1011
1012        /* If this packet was the last we expect to receive, set up
1013         * timer to expire and cause the connection to be freed.
1014         */
1015        if ( TCP_CLOSED_GRACEFULLY ( tcp->tcp_state ) ) {
1016                tcp->timer.timeout = ( 2 * TCP_MSL );
1017                start_timer ( &tcp->timer );
1018        }
1019
1020        return 0;
1021
1022 discard:
1023        /* Free received packet */
1024        free_iob ( iobuf );
1025        return rc;
1026}
1027
1028/** TCP protocol */
1029struct tcpip_protocol tcp_protocol __tcpip_protocol = {
1030        .name = "TCP",
1031        .rx = tcp_rx,
1032        .tcpip_proto = IP_TCP,
1033};
1034
1035/***************************************************************************
1036 *
1037 * Data transfer interface
1038 *
1039 ***************************************************************************
1040 */
1041
1042/**
1043 * Close interface
1044 *
1045 * @v xfer              Data transfer interface
1046 * @v rc                Reason for close
1047 */
1048static void tcp_xfer_close ( struct xfer_interface *xfer, int rc ) {
1049        struct tcp_connection *tcp =
1050                container_of ( xfer, struct tcp_connection, xfer );
1051
1052        /* Close data transfer interface */
1053        tcp_close ( tcp, rc );
1054
1055        /* Transmit FIN, if possible */
1056        tcp_xmit ( tcp, 0 );
1057}
1058
1059/**
1060 * Check flow control window
1061 *
1062 * @v xfer              Data transfer interface
1063 * @ret len             Length of window
1064 */
1065static size_t tcp_xfer_window ( struct xfer_interface *xfer ) {
1066        struct tcp_connection *tcp =
1067                container_of ( xfer, struct tcp_connection, xfer );
1068
1069        /* Not ready if data queue is non-empty.  This imposes a limit
1070         * of only one unACKed packet in the TX queue at any time; we
1071         * do this to conserve memory usage.
1072         */
1073        if ( ! list_empty ( &tcp->queue ) )
1074                return 0;
1075
1076        /* Return TCP window length */
1077        return tcp_xmit_win ( tcp );
1078}
1079
1080/**
1081 * Deliver datagram as I/O buffer
1082 *
1083 * @v xfer              Data transfer interface
1084 * @v iobuf             Datagram I/O buffer
1085 * @v meta              Data transfer metadata
1086 * @ret rc              Return status code
1087 */
1088static int tcp_xfer_deliver_iob ( struct xfer_interface *xfer,
1089                                  struct io_buffer *iobuf,
1090                                  struct xfer_metadata *meta __unused ) {
1091        struct tcp_connection *tcp =
1092                container_of ( xfer, struct tcp_connection, xfer );
1093
1094        /* Enqueue packet */
1095        list_add_tail ( &iobuf->list, &tcp->queue );
1096
1097        /* Transmit data, if possible */
1098        tcp_xmit ( tcp, 0 );
1099
1100        return 0;
1101}
1102
1103/** TCP data transfer interface operations */
1104static struct xfer_interface_operations tcp_xfer_operations = {
1105        .close          = tcp_xfer_close,
1106        .vredirect      = ignore_xfer_vredirect,
1107        .window         = tcp_xfer_window,
1108        .alloc_iob      = default_xfer_alloc_iob,
1109        .deliver_iob    = tcp_xfer_deliver_iob,
1110        .deliver_raw    = xfer_deliver_as_iob,
1111};
1112
1113/***************************************************************************
1114 *
1115 * Openers
1116 *
1117 ***************************************************************************
1118 */
1119
1120/** TCP socket opener */
1121struct socket_opener tcp_socket_opener __socket_opener = {
1122        .semantics      = TCP_SOCK_STREAM,
1123        .family         = AF_INET,
1124        .open           = tcp_open,
1125};
1126
1127/** Linkage hack */
1128int tcp_sock_stream = TCP_SOCK_STREAM;
1129
1130/**
1131 * Open TCP URI
1132 *
1133 * @v xfer              Data transfer interface
1134 * @v uri               URI
1135 * @ret rc              Return status code
1136 */
1137static int tcp_open_uri ( struct xfer_interface *xfer, struct uri *uri ) {
1138        struct sockaddr_tcpip peer;
1139
1140        /* Sanity check */
1141        if ( ! uri->host )
1142                return -EINVAL;
1143
1144        memset ( &peer, 0, sizeof ( peer ) );
1145        peer.st_port = htons ( uri_port ( uri, 0 ) );
1146        return xfer_open_named_socket ( xfer, SOCK_STREAM,
1147                                        ( struct sockaddr * ) &peer,
1148                                        uri->host, NULL );
1149}
1150
1151/** TCP URI opener */
1152struct uri_opener tcp_uri_opener __uri_opener = {
1153        .scheme         = "tcp",
1154        .open           = tcp_open_uri,
1155};
1156
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.