e8736632094ad25443be5ec1e6b5aa5c2471ead9
[safe/jmp/linux-2.6] / net / ipv4 / ip_fragment.c
1 /*
2  * INET         An implementation of the TCP/IP protocol suite for the LINUX
3  *              operating system.  INET is implemented using the  BSD Socket
4  *              interface as the means of communication with the user level.
5  *
6  *              The IP fragmentation functionality.
7  *
8  * Version:     $Id: ip_fragment.c,v 1.59 2002/01/12 07:54:56 davem Exp $
9  *
10  * Authors:     Fred N. van Kempen <waltje@uWalt.NL.Mugnet.ORG>
11  *              Alan Cox <Alan.Cox@linux.org>
12  *
13  * Fixes:
14  *              Alan Cox        :       Split from ip.c , see ip_input.c for history.
15  *              David S. Miller :       Begin massive cleanup...
16  *              Andi Kleen      :       Add sysctls.
17  *              xxxx            :       Overlapfrag bug.
18  *              Ultima          :       ip_expire() kernel panic.
19  *              Bill Hawes      :       Frag accounting and evictor fixes.
20  *              John McDonald   :       0 length frag bug.
21  *              Alexey Kuznetsov:       SMP races, threading, cleanup.
22  *              Patrick McHardy :       LRU queue of frag heads for evictor.
23  */
24
25 #include <linux/compiler.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/types.h>
28 #include <linux/mm.h>
29 #include <linux/jiffies.h>
30 #include <linux/skbuff.h>
31 #include <linux/list.h>
32 #include <linux/ip.h>
33 #include <linux/icmp.h>
34 #include <linux/netdevice.h>
35 #include <linux/jhash.h>
36 #include <linux/random.h>
37 #include <net/sock.h>
38 #include <net/ip.h>
39 #include <net/icmp.h>
40 #include <net/checksum.h>
41 #include <net/inetpeer.h>
42 #include <net/inet_frag.h>
43 #include <linux/tcp.h>
44 #include <linux/udp.h>
45 #include <linux/inet.h>
46 #include <linux/netfilter_ipv4.h>
47
48 /* NOTE. Logic of IP defragmentation is parallel to corresponding IPv6
49  * code now. If you change something here, _PLEASE_ update ipv6/reassembly.c
50  * as well. Or notify me, at least. --ANK
51  */
52
53 int sysctl_ipfrag_max_dist __read_mostly = 64;
54
55 struct ipfrag_skb_cb
56 {
57         struct inet_skb_parm    h;
58         int                     offset;
59 };
60
61 #define FRAG_CB(skb)    ((struct ipfrag_skb_cb*)((skb)->cb))
62
63 /* Describe an entry in the "incomplete datagrams" queue. */
64 struct ipq {
65         struct inet_frag_queue q;
66
67         u32             user;
68         __be32          saddr;
69         __be32          daddr;
70         __be16          id;
71         u8              protocol;
72         int             iif;
73         unsigned int    rid;
74         struct inet_peer *peer;
75 };
76
77 struct inet_frags_ctl ip4_frags_ctl __read_mostly = {
78         /*
79          * Fragment cache limits. We will commit 256K at one time. Should we
80          * cross that limit we will prune down to 192K. This should cope with
81          * even the most extreme cases without allowing an attacker to
82          * measurably harm machine performance.
83          */
84         .high_thresh     = 256 * 1024,
85         .low_thresh      = 192 * 1024,
86
87         /*
88          * Important NOTE! Fragment queue must be destroyed before MSL expires.
89          * RFC791 is wrong proposing to prolongate timer each fragment arrival
90          * by TTL.
91          */
92         .timeout         = IP_FRAG_TIME,
93         .secret_interval = 10 * 60 * HZ,
94 };
95
96 static struct inet_frags ip4_frags;
97
98 int ip_frag_nqueues(void)
99 {
100         return ip4_frags.nqueues;
101 }
102
103 int ip_frag_mem(void)
104 {
105         return atomic_read(&ip4_frags.mem);
106 }
107
108 static int ip_frag_reasm(struct ipq *qp, struct sk_buff *prev,
109                          struct net_device *dev);
110
111 static unsigned int ipqhashfn(__be16 id, __be32 saddr, __be32 daddr, u8 prot)
112 {
113         return jhash_3words((__force u32)id << 16 | prot,
114                             (__force u32)saddr, (__force u32)daddr,
115                             ip4_frags.rnd) & (INETFRAGS_HASHSZ - 1);
116 }
117
118 static unsigned int ip4_hashfn(struct inet_frag_queue *q)
119 {
120         struct ipq *ipq;
121
122         ipq = container_of(q, struct ipq, q);
123         return ipqhashfn(ipq->id, ipq->saddr, ipq->daddr, ipq->protocol);
124 }
125
126 /* Memory Tracking Functions. */
127 static __inline__ void frag_kfree_skb(struct sk_buff *skb, int *work)
128 {
129         if (work)
130                 *work -= skb->truesize;
131         atomic_sub(skb->truesize, &ip4_frags.mem);
132         kfree_skb(skb);
133 }
134
135 static __inline__ void ip4_frag_free(struct inet_frag_queue *q)
136 {
137         struct ipq *qp;
138
139         qp = container_of(q, struct ipq, q);
140         if (qp->peer)
141                 inet_putpeer(qp->peer);
142         kfree(qp);
143 }
144
145 static __inline__ struct ipq *frag_alloc_queue(void)
146 {
147         struct ipq *qp = kmalloc(sizeof(struct ipq), GFP_ATOMIC);
148
149         if (!qp)
150                 return NULL;
151         atomic_add(sizeof(struct ipq), &ip4_frags.mem);
152         return qp;
153 }
154
155
156 /* Destruction primitives. */
157
158 static __inline__ void ipq_put(struct ipq *ipq, int *work)
159 {
160         if (atomic_dec_and_test(&ipq->q.refcnt))
161                 inet_frag_destroy(&ipq->q, &ip4_frags, work);
162 }
163
164 /* Kill ipq entry. It is not destroyed immediately,
165  * because caller (and someone more) holds reference count.
166  */
167 static void ipq_kill(struct ipq *ipq)
168 {
169         inet_frag_kill(&ipq->q, &ip4_frags);
170 }
171
172 /* Memory limiting on fragments.  Evictor trashes the oldest
173  * fragment queue until we are back under the threshold.
174  */
175 static void ip_evictor(void)
176 {
177         struct ipq *qp;
178         struct list_head *tmp;
179         int work;
180
181         work = atomic_read(&ip4_frags.mem) - ip4_frags_ctl.low_thresh;
182         if (work <= 0)
183                 return;
184
185         while (work > 0) {
186                 read_lock(&ip4_frags.lock);
187                 if (list_empty(&ip4_frags.lru_list)) {
188                         read_unlock(&ip4_frags.lock);
189                         return;
190                 }
191                 tmp = ip4_frags.lru_list.next;
192                 qp = list_entry(tmp, struct ipq, q.lru_list);
193                 atomic_inc(&qp->q.refcnt);
194                 read_unlock(&ip4_frags.lock);
195
196                 spin_lock(&qp->q.lock);
197                 if (!(qp->q.last_in&COMPLETE))
198                         ipq_kill(qp);
199                 spin_unlock(&qp->q.lock);
200
201                 ipq_put(qp, &work);
202                 IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_REASMFAILS);
203         }
204 }
205
206 /*
207  * Oops, a fragment queue timed out.  Kill it and send an ICMP reply.
208  */
209 static void ip_expire(unsigned long arg)
210 {
211         struct ipq *qp = (struct ipq *) arg;
212
213         spin_lock(&qp->q.lock);
214
215         if (qp->q.last_in & COMPLETE)
216                 goto out;
217
218         ipq_kill(qp);
219
220         IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_REASMTIMEOUT);
221         IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_REASMFAILS);
222
223         if ((qp->q.last_in&FIRST_IN) && qp->q.fragments != NULL) {
224                 struct sk_buff *head = qp->q.fragments;
225                 /* Send an ICMP "Fragment Reassembly Timeout" message. */
226                 if ((head->dev = dev_get_by_index(&init_net, qp->iif)) != NULL) {
227                         icmp_send(head, ICMP_TIME_EXCEEDED, ICMP_EXC_FRAGTIME, 0);
228                         dev_put(head->dev);
229                 }
230         }
231 out:
232         spin_unlock(&qp->q.lock);
233         ipq_put(qp, NULL);
234 }
235
236 /* Creation primitives. */
237
238 static struct ipq *ip_frag_intern(struct ipq *qp_in)
239 {
240         struct ipq *qp;
241 #ifdef CONFIG_SMP
242         struct hlist_node *n;
243 #endif
244         unsigned int hash;
245
246         write_lock(&ip4_frags.lock);
247         hash = ipqhashfn(qp_in->id, qp_in->saddr, qp_in->daddr,
248                          qp_in->protocol);
249 #ifdef CONFIG_SMP
250         /* With SMP race we have to recheck hash table, because
251          * such entry could be created on other cpu, while we
252          * promoted read lock to write lock.
253          */
254         hlist_for_each_entry(qp, n, &ip4_frags.hash[hash], q.list) {
255                 if (qp->id == qp_in->id         &&
256                     qp->saddr == qp_in->saddr   &&
257                     qp->daddr == qp_in->daddr   &&
258                     qp->protocol == qp_in->protocol &&
259                     qp->user == qp_in->user) {
260                         atomic_inc(&qp->q.refcnt);
261                         write_unlock(&ip4_frags.lock);
262                         qp_in->q.last_in |= COMPLETE;
263                         ipq_put(qp_in, NULL);
264                         return qp;
265                 }
266         }
267 #endif
268         qp = qp_in;
269
270         if (!mod_timer(&qp->q.timer, jiffies + ip4_frags_ctl.timeout))
271                 atomic_inc(&qp->q.refcnt);
272
273         atomic_inc(&qp->q.refcnt);
274         hlist_add_head(&qp->q.list, &ip4_frags.hash[hash]);
275         INIT_LIST_HEAD(&qp->q.lru_list);
276         list_add_tail(&qp->q.lru_list, &ip4_frags.lru_list);
277         ip4_frags.nqueues++;
278         write_unlock(&ip4_frags.lock);
279         return qp;
280 }
281
282 /* Add an entry to the 'ipq' queue for a newly received IP datagram. */
283 static struct ipq *ip_frag_create(struct iphdr *iph, u32 user)
284 {
285         struct ipq *qp;
286
287         if ((qp = frag_alloc_queue()) == NULL)
288                 goto out_nomem;
289
290         qp->protocol = iph->protocol;
291         qp->q.last_in = 0;
292         qp->id = iph->id;
293         qp->saddr = iph->saddr;
294         qp->daddr = iph->daddr;
295         qp->user = user;
296         qp->q.len = 0;
297         qp->q.meat = 0;
298         qp->q.fragments = NULL;
299         qp->iif = 0;
300         qp->peer = sysctl_ipfrag_max_dist ? inet_getpeer(iph->saddr, 1) : NULL;
301
302         /* Initialize a timer for this entry. */
303         init_timer(&qp->q.timer);
304         qp->q.timer.data = (unsigned long) qp;  /* pointer to queue     */
305         qp->q.timer.function = ip_expire;               /* expire function      */
306         spin_lock_init(&qp->q.lock);
307         atomic_set(&qp->q.refcnt, 1);
308
309         return ip_frag_intern(qp);
310
311 out_nomem:
312         LIMIT_NETDEBUG(KERN_ERR "ip_frag_create: no memory left !\n");
313         return NULL;
314 }
315
316 /* Find the correct entry in the "incomplete datagrams" queue for
317  * this IP datagram, and create new one, if nothing is found.
318  */
319 static inline struct ipq *ip_find(struct iphdr *iph, u32 user)
320 {
321         __be16 id = iph->id;
322         __be32 saddr = iph->saddr;
323         __be32 daddr = iph->daddr;
324         __u8 protocol = iph->protocol;
325         unsigned int hash;
326         struct ipq *qp;
327         struct hlist_node *n;
328
329         read_lock(&ip4_frags.lock);
330         hash = ipqhashfn(id, saddr, daddr, protocol);
331         hlist_for_each_entry(qp, n, &ip4_frags.hash[hash], q.list) {
332                 if (qp->id == id                &&
333                     qp->saddr == saddr  &&
334                     qp->daddr == daddr  &&
335                     qp->protocol == protocol &&
336                     qp->user == user) {
337                         atomic_inc(&qp->q.refcnt);
338                         read_unlock(&ip4_frags.lock);
339                         return qp;
340                 }
341         }
342         read_unlock(&ip4_frags.lock);
343
344         return ip_frag_create(iph, user);
345 }
346
347 /* Is the fragment too far ahead to be part of ipq? */
348 static inline int ip_frag_too_far(struct ipq *qp)
349 {
350         struct inet_peer *peer = qp->peer;
351         unsigned int max = sysctl_ipfrag_max_dist;
352         unsigned int start, end;
353
354         int rc;
355
356         if (!peer || !max)
357                 return 0;
358
359         start = qp->rid;
360         end = atomic_inc_return(&peer->rid);
361         qp->rid = end;
362
363         rc = qp->q.fragments && (end - start) > max;
364
365         if (rc) {
366                 IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_REASMFAILS);
367         }
368
369         return rc;
370 }
371
372 static int ip_frag_reinit(struct ipq *qp)
373 {
374         struct sk_buff *fp;
375
376         if (!mod_timer(&qp->q.timer, jiffies + ip4_frags_ctl.timeout)) {
377                 atomic_inc(&qp->q.refcnt);
378                 return -ETIMEDOUT;
379         }
380
381         fp = qp->q.fragments;
382         do {
383                 struct sk_buff *xp = fp->next;
384                 frag_kfree_skb(fp, NULL);
385                 fp = xp;
386         } while (fp);
387
388         qp->q.last_in = 0;
389         qp->q.len = 0;
390         qp->q.meat = 0;
391         qp->q.fragments = NULL;
392         qp->iif = 0;
393
394         return 0;
395 }
396
397 /* Add new segment to existing queue. */
398 static int ip_frag_queue(struct ipq *qp, struct sk_buff *skb)
399 {
400         struct sk_buff *prev, *next;
401         struct net_device *dev;
402         int flags, offset;
403         int ihl, end;
404         int err = -ENOENT;
405
406         if (qp->q.last_in & COMPLETE)
407                 goto err;
408
409         if (!(IPCB(skb)->flags & IPSKB_FRAG_COMPLETE) &&
410             unlikely(ip_frag_too_far(qp)) &&
411             unlikely(err = ip_frag_reinit(qp))) {
412                 ipq_kill(qp);
413                 goto err;
414         }
415
416         offset = ntohs(ip_hdr(skb)->frag_off);
417         flags = offset & ~IP_OFFSET;
418         offset &= IP_OFFSET;
419         offset <<= 3;           /* offset is in 8-byte chunks */
420         ihl = ip_hdrlen(skb);
421
422         /* Determine the position of this fragment. */
423         end = offset + skb->len - ihl;
424         err = -EINVAL;
425
426         /* Is this the final fragment? */
427         if ((flags & IP_MF) == 0) {
428                 /* If we already have some bits beyond end
429                  * or have different end, the segment is corrrupted.
430                  */
431                 if (end < qp->q.len ||
432                     ((qp->q.last_in & LAST_IN) && end != qp->q.len))
433                         goto err;
434                 qp->q.last_in |= LAST_IN;
435                 qp->q.len = end;
436         } else {
437                 if (end&7) {
438                         end &= ~7;
439                         if (skb->ip_summed != CHECKSUM_UNNECESSARY)
440                                 skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
441                 }
442                 if (end > qp->q.len) {
443                         /* Some bits beyond end -> corruption. */
444                         if (qp->q.last_in & LAST_IN)
445                                 goto err;
446                         qp->q.len = end;
447                 }
448         }
449         if (end == offset)
450                 goto err;
451
452         err = -ENOMEM;
453         if (pskb_pull(skb, ihl) == NULL)
454                 goto err;
455
456         err = pskb_trim_rcsum(skb, end - offset);
457         if (err)
458                 goto err;
459
460         /* Find out which fragments are in front and at the back of us
461          * in the chain of fragments so far.  We must know where to put
462          * this fragment, right?
463          */
464         prev = NULL;
465         for (next = qp->q.fragments; next != NULL; next = next->next) {
466                 if (FRAG_CB(next)->offset >= offset)
467                         break;  /* bingo! */
468                 prev = next;
469         }
470
471         /* We found where to put this one.  Check for overlap with
472          * preceding fragment, and, if needed, align things so that
473          * any overlaps are eliminated.
474          */
475         if (prev) {
476                 int i = (FRAG_CB(prev)->offset + prev->len) - offset;
477
478                 if (i > 0) {
479                         offset += i;
480                         err = -EINVAL;
481                         if (end <= offset)
482                                 goto err;
483                         err = -ENOMEM;
484                         if (!pskb_pull(skb, i))
485                                 goto err;
486                         if (skb->ip_summed != CHECKSUM_UNNECESSARY)
487                                 skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
488                 }
489         }
490
491         err = -ENOMEM;
492
493         while (next && FRAG_CB(next)->offset < end) {
494                 int i = end - FRAG_CB(next)->offset; /* overlap is 'i' bytes */
495
496                 if (i < next->len) {
497                         /* Eat head of the next overlapped fragment
498                          * and leave the loop. The next ones cannot overlap.
499                          */
500                         if (!pskb_pull(next, i))
501                                 goto err;
502                         FRAG_CB(next)->offset += i;
503                         qp->q.meat -= i;
504                         if (next->ip_summed != CHECKSUM_UNNECESSARY)
505                                 next->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
506                         break;
507                 } else {
508                         struct sk_buff *free_it = next;
509
510                         /* Old fragment is completely overridden with
511                          * new one drop it.
512                          */
513                         next = next->next;
514
515                         if (prev)
516                                 prev->next = next;
517                         else
518                                 qp->q.fragments = next;
519
520                         qp->q.meat -= free_it->len;
521                         frag_kfree_skb(free_it, NULL);
522                 }
523         }
524
525         FRAG_CB(skb)->offset = offset;
526
527         /* Insert this fragment in the chain of fragments. */
528         skb->next = next;
529         if (prev)
530                 prev->next = skb;
531         else
532                 qp->q.fragments = skb;
533
534         dev = skb->dev;
535         if (dev) {
536                 qp->iif = dev->ifindex;
537                 skb->dev = NULL;
538         }
539         qp->q.stamp = skb->tstamp;
540         qp->q.meat += skb->len;
541         atomic_add(skb->truesize, &ip4_frags.mem);
542         if (offset == 0)
543                 qp->q.last_in |= FIRST_IN;
544
545         if (qp->q.last_in == (FIRST_IN | LAST_IN) && qp->q.meat == qp->q.len)
546                 return ip_frag_reasm(qp, prev, dev);
547
548         write_lock(&ip4_frags.lock);
549         list_move_tail(&qp->q.lru_list, &ip4_frags.lru_list);
550         write_unlock(&ip4_frags.lock);
551         return -EINPROGRESS;
552
553 err:
554         kfree_skb(skb);
555         return err;
556 }
557
558
559 /* Build a new IP datagram from all its fragments. */
560
561 static int ip_frag_reasm(struct ipq *qp, struct sk_buff *prev,
562                          struct net_device *dev)
563 {
564         struct iphdr *iph;
565         struct sk_buff *fp, *head = qp->q.fragments;
566         int len;
567         int ihlen;
568         int err;
569
570         ipq_kill(qp);
571
572         /* Make the one we just received the head. */
573         if (prev) {
574                 head = prev->next;
575                 fp = skb_clone(head, GFP_ATOMIC);
576
577                 if (!fp)
578                         goto out_nomem;
579
580                 fp->next = head->next;
581                 prev->next = fp;
582
583                 skb_morph(head, qp->q.fragments);
584                 head->next = qp->q.fragments->next;
585
586                 kfree_skb(qp->q.fragments);
587                 qp->q.fragments = head;
588         }
589
590         BUG_TRAP(head != NULL);
591         BUG_TRAP(FRAG_CB(head)->offset == 0);
592
593         /* Allocate a new buffer for the datagram. */
594         ihlen = ip_hdrlen(head);
595         len = ihlen + qp->q.len;
596
597         err = -E2BIG;
598         if (len > 65535)
599                 goto out_oversize;
600
601         /* Head of list must not be cloned. */
602         err = -ENOMEM;
603         if (skb_cloned(head) && pskb_expand_head(head, 0, 0, GFP_ATOMIC))
604                 goto out_nomem;
605
606         /* If the first fragment is fragmented itself, we split
607          * it to two chunks: the first with data and paged part
608          * and the second, holding only fragments. */
609         if (skb_shinfo(head)->frag_list) {
610                 struct sk_buff *clone;
611                 int i, plen = 0;
612
613                 if ((clone = alloc_skb(0, GFP_ATOMIC)) == NULL)
614                         goto out_nomem;
615                 clone->next = head->next;
616                 head->next = clone;
617                 skb_shinfo(clone)->frag_list = skb_shinfo(head)->frag_list;
618                 skb_shinfo(head)->frag_list = NULL;
619                 for (i=0; i<skb_shinfo(head)->nr_frags; i++)
620                         plen += skb_shinfo(head)->frags[i].size;
621                 clone->len = clone->data_len = head->data_len - plen;
622                 head->data_len -= clone->len;
623                 head->len -= clone->len;
624                 clone->csum = 0;
625                 clone->ip_summed = head->ip_summed;
626                 atomic_add(clone->truesize, &ip4_frags.mem);
627         }
628
629         skb_shinfo(head)->frag_list = head->next;
630         skb_push(head, head->data - skb_network_header(head));
631         atomic_sub(head->truesize, &ip4_frags.mem);
632
633         for (fp=head->next; fp; fp = fp->next) {
634                 head->data_len += fp->len;
635                 head->len += fp->len;
636                 if (head->ip_summed != fp->ip_summed)
637                         head->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
638                 else if (head->ip_summed == CHECKSUM_COMPLETE)
639                         head->csum = csum_add(head->csum, fp->csum);
640                 head->truesize += fp->truesize;
641                 atomic_sub(fp->truesize, &ip4_frags.mem);
642         }
643
644         head->next = NULL;
645         head->dev = dev;
646         head->tstamp = qp->q.stamp;
647
648         iph = ip_hdr(head);
649         iph->frag_off = 0;
650         iph->tot_len = htons(len);
651         IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_REASMOKS);
652         qp->q.fragments = NULL;
653         return 0;
654
655 out_nomem:
656         LIMIT_NETDEBUG(KERN_ERR "IP: queue_glue: no memory for gluing "
657                               "queue %p\n", qp);
658         goto out_fail;
659 out_oversize:
660         if (net_ratelimit())
661                 printk(KERN_INFO
662                         "Oversized IP packet from %d.%d.%d.%d.\n",
663                         NIPQUAD(qp->saddr));
664 out_fail:
665         IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_REASMFAILS);
666         return err;
667 }
668
669 /* Process an incoming IP datagram fragment. */
670 int ip_defrag(struct sk_buff *skb, u32 user)
671 {
672         struct ipq *qp;
673
674         IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_REASMREQDS);
675
676         /* Start by cleaning up the memory. */
677         if (atomic_read(&ip4_frags.mem) > ip4_frags_ctl.high_thresh)
678                 ip_evictor();
679
680         /* Lookup (or create) queue header */
681         if ((qp = ip_find(ip_hdr(skb), user)) != NULL) {
682                 int ret;
683
684                 spin_lock(&qp->q.lock);
685
686                 ret = ip_frag_queue(qp, skb);
687
688                 spin_unlock(&qp->q.lock);
689                 ipq_put(qp, NULL);
690                 return ret;
691         }
692
693         IP_INC_STATS_BH(IPSTATS_MIB_REASMFAILS);
694         kfree_skb(skb);
695         return -ENOMEM;
696 }
697
698 void __init ipfrag_init(void)
699 {
700         ip4_frags.ctl = &ip4_frags_ctl;
701         ip4_frags.hashfn = ip4_hashfn;
702         ip4_frags.destructor = ip4_frag_free;
703         ip4_frags.skb_free = NULL;
704         ip4_frags.qsize = sizeof(struct ipq);
705         inet_frags_init(&ip4_frags);
706 }
707
708 EXPORT_SYMBOL(ip_defrag);