Pileus Git - ~andy/linux/blob - net/ipv4/syncookies.c

   1 /*
   2  *  Syncookies implementation for the Linux kernel
   3  *
   4  *  Copyright (C) 1997 Andi Kleen
   5  *  Based on ideas by D.J.Bernstein and Eric Schenk.
   6  *
   7  *      This program is free software; you can redistribute it and/or
   8  *      modify it under the terms of the GNU General Public License
   9  *      as published by the Free Software Foundation; either version
  10  *      2 of the License, or (at your option) any later version.
  11  */
  12
  13 #include <linux/tcp.h>
  14 #include <linux/slab.h>
  15 #include <linux/random.h>
  16 #include <linux/cryptohash.h>
  17 #include <linux/kernel.h>
  18 #include <linux/export.h>
  19 #include <net/tcp.h>
  20 #include <net/route.h>
  21
  22 /* Timestamps: lowest bits store TCP options */
  23 #define TSBITS 6
  24 #define TSMASK (((__u32)1 << TSBITS) - 1)
  25
  26 extern int sysctl_tcp_syncookies;
  27
  28 __u32 syncookie_secret[2][16-4+SHA_DIGEST_WORDS];
  29 EXPORT_SYMBOL(syncookie_secret);
  30
  31 static __init int init_syncookies(void)
  32 {
  33         get_random_bytes(syncookie_secret, sizeof(syncookie_secret));
  34         return 0;
  35 }
  36 __initcall(init_syncookies);
  37
  38 #define COOKIEBITS 24   /* Upper bits store count */
  39 #define COOKIEMASK (((__u32)1 << COOKIEBITS) - 1)
  40
  41 static DEFINE_PER_CPU(__u32 [16 + 5 + SHA_WORKSPACE_WORDS],
  42                       ipv4_cookie_scratch);
  43
  44 static u32 cookie_hash(__be32 saddr, __be32 daddr, __be16 sport, __be16 dport,
  45                        u32 count, int c)
  46 {
  47         __u32 *tmp = __get_cpu_var(ipv4_cookie_scratch);
  48
  49         memcpy(tmp + 4, syncookie_secret[c], sizeof(syncookie_secret[c]));
  50         tmp[0] = (__force u32)saddr;
  51         tmp[1] = (__force u32)daddr;
  52         tmp[2] = ((__force u32)sport << 16) + (__force u32)dport;
  53         tmp[3] = count;
  54         sha_transform(tmp + 16, (__u8 *)tmp, tmp + 16 + 5);
  55
  56         return tmp[17];
  57 }
  58
  59
  60 /*
  61  * when syncookies are in effect and tcp timestamps are enabled we encode
  62  * tcp options in the lower bits of the timestamp value that will be
  63  * sent in the syn-ack.
  64  * Since subsequent timestamps use the normal tcp_time_stamp value, we
  65  * must make sure that the resulting initial timestamp is <= tcp_time_stamp.
  66  */
  67 __u32 cookie_init_timestamp(struct request_sock *req)
  68 {
  69         struct inet_request_sock *ireq;
  70         u32 ts, ts_now = tcp_time_stamp;
  71         u32 options = 0;
  72
  73         ireq = inet_rsk(req);
  74
  75         options = ireq->wscale_ok ? ireq->snd_wscale : 0xf;
  76         options |= ireq->sack_ok << 4;
  77         options |= ireq->ecn_ok << 5;
  78
  79         ts = ts_now & ~TSMASK;
  80         ts |= options;
  81         if (ts > ts_now) {
  82                 ts >>= TSBITS;
  83                 ts--;
  84                 ts <<= TSBITS;
  85                 ts |= options;
  86         }
  87         return ts;
  88 }
  89
  90
  91 static __u32 secure_tcp_syn_cookie(__be32 saddr, __be32 daddr, __be16 sport,
  92                                    __be16 dport, __u32 sseq, __u32 data)
  93 {
  94         /*
  95          * Compute the secure sequence number.
  96          * The output should be:
  97          *   HASH(sec1,saddr,sport,daddr,dport,sec1) + sseq + (count * 2^24)
  98          *      + (HASH(sec2,saddr,sport,daddr,dport,count,sec2) % 2^24).
  99          * Where sseq is their sequence number and count increases every
 100          * minute by 1.
 101          * As an extra hack, we add a small "data" value that encodes the
 102          * MSS into the second hash value.
 103          */
 104         u32 count = tcp_cookie_time();
 105         return (cookie_hash(saddr, daddr, sport, dport, 0, 0) +
 106                 sseq + (count << COOKIEBITS) +
 107                 ((cookie_hash(saddr, daddr, sport, dport, count, 1) + data)
 108                  & COOKIEMASK));
 109 }
 110
 111 /*
 112  * This retrieves the small "data" value from the syncookie.
 113  * If the syncookie is bad, the data returned will be out of
 114  * range.  This must be checked by the caller.
 115  *
 116  * The count value used to generate the cookie must be less than
 117  * MAX_SYNCOOKIE_AGE minutes in the past.
 118  * The return value (__u32)-1 if this test fails.
 119  */
 120 static __u32 check_tcp_syn_cookie(__u32 cookie, __be32 saddr, __be32 daddr,
 121                                   __be16 sport, __be16 dport, __u32 sseq)
 122 {
 123         u32 diff, count = tcp_cookie_time();
 124
 125         /* Strip away the layers from the cookie */
 126         cookie -= cookie_hash(saddr, daddr, sport, dport, 0, 0) + sseq;
 127
 128         /* Cookie is now reduced to (count * 2^24) ^ (hash % 2^24) */
 129         diff = (count - (cookie >> COOKIEBITS)) & ((__u32) - 1 >> COOKIEBITS);
 130         if (diff >= MAX_SYNCOOKIE_AGE)
 131                 return (__u32)-1;
 132
 133         return (cookie -
 134                 cookie_hash(saddr, daddr, sport, dport, count - diff, 1))
 135                 & COOKIEMASK;   /* Leaving the data behind */
 136 }
 137
 138 /*
 139  * MSS Values are chosen based on the 2011 paper
 140  * 'An Analysis of TCP Maximum Segement Sizes' by S. Alcock and R. Nelson.
 141  * Values ..
 142  *  .. lower than 536 are rare (< 0.2%)
 143  *  .. between 537 and 1299 account for less than < 1.5% of observed values
 144  *  .. in the 1300-1349 range account for about 15 to 20% of observed mss values
 145  *  .. exceeding 1460 are very rare (< 0.04%)
 146  *
 147  *  1460 is the single most frequently announced mss value (30 to 46% depending
 148  *  on monitor location).  Table must be sorted.
 149  */
 150 static __u16 const msstab[] = {
 151         536,
 152         1300,
 153         1440,   /* 1440, 1452: PPPoE */
 154         1460,
 155 };
 156
 157 /*
 158  * Generate a syncookie.  mssp points to the mss, which is returned
 159  * rounded down to the value encoded in the cookie.
 160  */
 161 u32 __cookie_v4_init_sequence(const struct iphdr *iph, const struct tcphdr *th,
 162                               u16 *mssp)
 163 {
 164         int mssind;
 165         const __u16 mss = *mssp;
 166
 167         for (mssind = ARRAY_SIZE(msstab) - 1; mssind ; mssind--)
 168                 if (mss >= msstab[mssind])
 169                         break;
 170         *mssp = msstab[mssind];
 171
 172         return secure_tcp_syn_cookie(iph->saddr, iph->daddr,
 173                                      th->source, th->dest, ntohl(th->seq),
 174                                      mssind);
 175 }
 176 EXPORT_SYMBOL_GPL(__cookie_v4_init_sequence);
 177
 178 __u32 cookie_v4_init_sequence(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, __u16 *mssp)
 179 {
 180         const struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
 181         const struct tcphdr *th = tcp_hdr(skb);
 182
 183         tcp_synq_overflow(sk);
 184         NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_SYNCOOKIESSENT);
 185
 186         return __cookie_v4_init_sequence(iph, th, mssp);
 187 }
 188
 189 /*
 190  * Check if a ack sequence number is a valid syncookie.
 191  * Return the decoded mss if it is, or 0 if not.
 192  */
 193 int __cookie_v4_check(const struct iphdr *iph, const struct tcphdr *th,
 194                       u32 cookie)
 195 {
 196         __u32 seq = ntohl(th->seq) - 1;
 197         __u32 mssind = check_tcp_syn_cookie(cookie, iph->saddr, iph->daddr,
 198                                             th->source, th->dest, seq);
 199
 200         return mssind < ARRAY_SIZE(msstab) ? msstab[mssind] : 0;
 201 }
 202 EXPORT_SYMBOL_GPL(__cookie_v4_check);
 203
 204 static inline struct sock *get_cookie_sock(struct sock *sk, struct sk_buff *skb,
 205                                            struct request_sock *req,
 206                                            struct dst_entry *dst)
 207 {
 208         struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
 209         struct sock *child;
 210
 211         child = icsk->icsk_af_ops->syn_recv_sock(sk, skb, req, dst);
 212         if (child)
 213                 inet_csk_reqsk_queue_add(sk, req, child);
 214         else
 215                 reqsk_free(req);
 216
 217         return child;
 218 }
 219
 220
 221 /*
 222  * when syncookies are in effect and tcp timestamps are enabled we stored
 223  * additional tcp options in the timestamp.
 224  * This extracts these options from the timestamp echo.
 225  *
 226  * The lowest 4 bits store snd_wscale.
 227  * next 2 bits indicate SACK and ECN support.
 228  *
 229  * return false if we decode an option that should not be.
 230  */
 231 bool cookie_check_timestamp(struct tcp_options_received *tcp_opt,
 232                         struct net *net, bool *ecn_ok)
 233 {
 234         /* echoed timestamp, lowest bits contain options */
 235         u32 options = tcp_opt->rcv_tsecr & TSMASK;
 236
 237         if (!tcp_opt->saw_tstamp)  {
 238                 tcp_clear_options(tcp_opt);
 239                 return true;
 240         }
 241
 242         if (!sysctl_tcp_timestamps)
 243                 return false;
 244
 245         tcp_opt->sack_ok = (options & (1 << 4)) ? TCP_SACK_SEEN : 0;
 246         *ecn_ok = (options >> 5) & 1;
 247         if (*ecn_ok && !net->ipv4.sysctl_tcp_ecn)
 248                 return false;
 249
 250         if (tcp_opt->sack_ok && !sysctl_tcp_sack)
 251                 return false;
 252
 253         if ((options & 0xf) == 0xf)
 254                 return true; /* no window scaling */
 255
 256         tcp_opt->wscale_ok = 1;
 257         tcp_opt->snd_wscale = options & 0xf;
 258         return sysctl_tcp_window_scaling != 0;
 259 }
 260 EXPORT_SYMBOL(cookie_check_timestamp);
 261
 262 struct sock *cookie_v4_check(struct sock *sk, struct sk_buff *skb,
 263                              struct ip_options *opt)
 264 {
 265         struct tcp_options_received tcp_opt;
 266         struct inet_request_sock *ireq;
 267         struct tcp_request_sock *treq;
 268         struct tcp_sock *tp = tcp_sk(sk);
 269         const struct tcphdr *th = tcp_hdr(skb);
 270         __u32 cookie = ntohl(th->ack_seq) - 1;
 271         struct sock *ret = sk;
 272         struct request_sock *req;
 273         int mss;
 274         struct rtable *rt;
 275         __u8 rcv_wscale;
 276         bool ecn_ok = false;
 277         struct flowi4 fl4;
 278
 279         if (!sysctl_tcp_syncookies || !th->ack || th->rst)
 280                 goto out;
 281
 282         if (tcp_synq_no_recent_overflow(sk) ||
 283             (mss = __cookie_v4_check(ip_hdr(skb), th, cookie)) == 0) {
 284                 NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_SYNCOOKIESFAILED);
 285                 goto out;
 286         }
 287
 288         NET_INC_STATS_BH(sock_net(sk), LINUX_MIB_SYNCOOKIESRECV);
 289
 290         /* check for timestamp cookie support */
 291         memset(&tcp_opt, 0, sizeof(tcp_opt));
 292         tcp_parse_options(skb, &tcp_opt, 0, NULL);
 293
 294         if (!cookie_check_timestamp(&tcp_opt, sock_net(sk), &ecn_ok))
 295                 goto out;
 296
 297         ret = NULL;
 298         req = inet_reqsk_alloc(&tcp_request_sock_ops); /* for safety */
 299         if (!req)
 300                 goto out;
 301
 302         ireq = inet_rsk(req);
 303         treq = tcp_rsk(req);
 304         treq->rcv_isn           = ntohl(th->seq) - 1;
 305         treq->snt_isn           = cookie;
 306         req->mss                = mss;
 307         ireq->ir_num            = ntohs(th->dest);
 308         ireq->ir_rmt_port       = th->source;
 309         ireq->ir_loc_addr       = ip_hdr(skb)->daddr;
 310         ireq->ir_rmt_addr       = ip_hdr(skb)->saddr;
 311         ireq->ecn_ok            = ecn_ok;
 312         ireq->snd_wscale        = tcp_opt.snd_wscale;
 313         ireq->sack_ok           = tcp_opt.sack_ok;
 314         ireq->wscale_ok         = tcp_opt.wscale_ok;
 315         ireq->tstamp_ok         = tcp_opt.saw_tstamp;
 316         req->ts_recent          = tcp_opt.saw_tstamp ? tcp_opt.rcv_tsval : 0;
 317         treq->snt_synack        = tcp_opt.saw_tstamp ? tcp_opt.rcv_tsecr : 0;
 318         treq->listener          = NULL;
 319
 320         /* We throwed the options of the initial SYN away, so we hope
 321          * the ACK carries the same options again (see RFC1122 4.2.3.8)
 322          */
 323         if (opt && opt->optlen) {
 324                 int opt_size = sizeof(struct ip_options_rcu) + opt->optlen;
 325
 326                 ireq->opt = kmalloc(opt_size, GFP_ATOMIC);
 327                 if (ireq->opt != NULL && ip_options_echo(&ireq->opt->opt, skb)) {
 328                         kfree(ireq->opt);
 329                         ireq->opt = NULL;
 330                 }
 331         }
 332
 333         if (security_inet_conn_request(sk, skb, req)) {
 334                 reqsk_free(req);
 335                 goto out;
 336         }
 337
 338         req->expires    = 0UL;
 339         req->num_retrans = 0;
 340
 341         /*
 342          * We need to lookup the route here to get at the correct
 343          * window size. We should better make sure that the window size
 344          * hasn't changed since we received the original syn, but I see
 345          * no easy way to do this.
 346          */
 347         flowi4_init_output(&fl4, sk->sk_bound_dev_if, sk->sk_mark,
 348                            RT_CONN_FLAGS(sk), RT_SCOPE_UNIVERSE, IPPROTO_TCP,
 349                            inet_sk_flowi_flags(sk),
 350                            (opt && opt->srr) ? opt->faddr : ireq->ir_rmt_addr,
 351                            ireq->ir_loc_addr, th->source, th->dest);
 352         security_req_classify_flow(req, flowi4_to_flowi(&fl4));
 353         rt = ip_route_output_key(sock_net(sk), &fl4);
 354         if (IS_ERR(rt)) {
 355                 reqsk_free(req);
 356                 goto out;
 357         }
 358
 359         /* Try to redo what tcp_v4_send_synack did. */
 360         req->window_clamp = tp->window_clamp ? :dst_metric(&rt->dst, RTAX_WINDOW);
 361
 362         tcp_select_initial_window(tcp_full_space(sk), req->mss,
 363                                   &req->rcv_wnd, &req->window_clamp,
 364                                   ireq->wscale_ok, &rcv_wscale,
 365                                   dst_metric(&rt->dst, RTAX_INITRWND));
 366
 367         ireq->rcv_wscale  = rcv_wscale;
 368
 369         ret = get_cookie_sock(sk, skb, req, &rt->dst);
 370         /* ip_queue_xmit() depends on our flow being setup
 371          * Normal sockets get it right from inet_csk_route_child_sock()
 372          */
 373         if (ret)
 374                 inet_sk(ret)->cork.fl.u.ip4 = fl4;
 375 out:    return ret;
 376 }