xref: /linux/net/xfrm/espintcp.c (revision ab52c59103002b49f2455371e4b9c56ba3ef1781)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 #include <net/tcp.h>
3 #include <net/strparser.h>
4 #include <net/xfrm.h>
5 #include <net/esp.h>
6 #include <net/espintcp.h>
7 #include <linux/skmsg.h>
8 #include <net/inet_common.h>
9 #include <trace/events/sock.h>
10 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
11 #include <net/ipv6_stubs.h>
12 #endif
13 #include <net/hotdata.h>
14 
15 static void handle_nonesp(struct espintcp_ctx *ctx, struct sk_buff *skb,
16 			  struct sock *sk)
17 {
18 	if (atomic_read(&sk->sk_rmem_alloc) >= sk->sk_rcvbuf ||
19 	    !sk_rmem_schedule(sk, skb, skb->truesize)) {
20 		XFRM_INC_STATS(sock_net(sk), LINUX_MIB_XFRMINERROR);
21 		kfree_skb(skb);
22 		return;
23 	}
24 
25 	skb_set_owner_r(skb, sk);
26 
27 	memset(skb->cb, 0, sizeof(skb->cb));
28 	skb_queue_tail(&ctx->ike_queue, skb);
29 	ctx->saved_data_ready(sk);
30 }
31 
32 static void handle_esp(struct sk_buff *skb, struct sock *sk)
33 {
34 	struct tcp_skb_cb *tcp_cb = (struct tcp_skb_cb *)skb->cb;
35 
36 	skb_reset_transport_header(skb);
37 
38 	/* restore IP CB, we need at least IP6CB->nhoff */
39 	memmove(skb->cb, &tcp_cb->header, sizeof(tcp_cb->header));
40 
41 	rcu_read_lock();
42 	skb->dev = dev_get_by_index_rcu(sock_net(sk), skb->skb_iif);
43 	local_bh_disable();
44 #if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
45 	if (sk->sk_family == AF_INET6)
46 		ipv6_stub->xfrm6_rcv_encap(skb, IPPROTO_ESP, 0, TCP_ENCAP_ESPINTCP);
47 	else
48 #endif
49 		xfrm4_rcv_encap(skb, IPPROTO_ESP, 0, TCP_ENCAP_ESPINTCP);
50 	local_bh_enable();
51 	rcu_read_unlock();
52 }
53 
54 static void espintcp_rcv(struct strparser *strp, struct sk_buff *skb)
55 {
56 	struct espintcp_ctx *ctx = container_of(strp, struct espintcp_ctx,
57 						strp);
58 	struct strp_msg *rxm = strp_msg(skb);
59 	int len = rxm->full_len - 2;
60 	u32 nonesp_marker;
61 	int err;
62 
63 	/* keepalive packet? */
64 	if (unlikely(len == 1)) {
65 		u8 data;
66 
67 		err = skb_copy_bits(skb, rxm->offset + 2, &data, 1);
68 		if (err < 0) {
69 			XFRM_INC_STATS(sock_net(strp->sk), LINUX_MIB_XFRMINHDRERROR);
70 			kfree_skb(skb);
71 			return;
72 		}
73 
74 		if (data == 0xff) {
75 			kfree_skb(skb);
76 			return;
77 		}
78 	}
79 
80 	/* drop other short messages */
81 	if (unlikely(len <= sizeof(nonesp_marker))) {
82 		XFRM_INC_STATS(sock_net(strp->sk), LINUX_MIB_XFRMINHDRERROR);
83 		kfree_skb(skb);
84 		return;
85 	}
86 
87 	err = skb_copy_bits(skb, rxm->offset + 2, &nonesp_marker,
88 			    sizeof(nonesp_marker));
89 	if (err < 0) {
90 		XFRM_INC_STATS(sock_net(strp->sk), LINUX_MIB_XFRMINHDRERROR);
91 		kfree_skb(skb);
92 		return;
93 	}
94 
95 	/* remove header, leave non-ESP marker/SPI */
96 	if (!pskb_pull(skb, rxm->offset + 2)) {
97 		XFRM_INC_STATS(sock_net(strp->sk), LINUX_MIB_XFRMINERROR);
98 		kfree_skb(skb);
99 		return;
100 	}
101 
102 	if (pskb_trim(skb, rxm->full_len - 2) != 0) {
103 		XFRM_INC_STATS(sock_net(strp->sk), LINUX_MIB_XFRMINERROR);
104 		kfree_skb(skb);
105 		return;
106 	}
107 
108 	if (nonesp_marker == 0)
109 		handle_nonesp(ctx, skb, strp->sk);
110 	else
111 		handle_esp(skb, strp->sk);
112 }
113 
114 static int espintcp_parse(struct strparser *strp, struct sk_buff *skb)
115 {
116 	struct strp_msg *rxm = strp_msg(skb);
117 	__be16 blen;
118 	u16 len;
119 	int err;
120 
121 	if (skb->len < rxm->offset + 2)
122 		return 0;
123 
124 	err = skb_copy_bits(skb, rxm->offset, &blen, sizeof(blen));
125 	if (err < 0)
126 		return err;
127 
128 	len = be16_to_cpu(blen);
129 	if (len < 2)
130 		return -EINVAL;
131 
132 	return len;
133 }
134 
135 static int espintcp_recvmsg(struct sock *sk, struct msghdr *msg, size_t len,
136 			    int flags, int *addr_len)
137 {
138 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
139 	struct sk_buff *skb;
140 	int err = 0;
141 	int copied;
142 	int off = 0;
143 
144 	skb = __skb_recv_datagram(sk, &ctx->ike_queue, flags, &off, &err);
145 	if (!skb) {
146 		if (err == -EAGAIN && sk->sk_shutdown & RCV_SHUTDOWN)
147 			return 0;
148 		return err;
149 	}
150 
151 	copied = len;
152 	if (copied > skb->len)
153 		copied = skb->len;
154 	else if (copied < skb->len)
155 		msg->msg_flags |= MSG_TRUNC;
156 
157 	err = skb_copy_datagram_msg(skb, 0, msg, copied);
158 	if (unlikely(err)) {
159 		kfree_skb(skb);
160 		return err;
161 	}
162 
163 	if (flags & MSG_TRUNC)
164 		copied = skb->len;
165 	kfree_skb(skb);
166 	return copied;
167 }
168 
169 int espintcp_queue_out(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
170 {
171 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
172 
173 	if (skb_queue_len(&ctx->out_queue) >=
174 	    READ_ONCE(net_hotdata.max_backlog))
175 		return -ENOBUFS;
176 
177 	__skb_queue_tail(&ctx->out_queue, skb);
178 
179 	return 0;
180 }
181 EXPORT_SYMBOL_GPL(espintcp_queue_out);
182 
183 /* espintcp length field is 2B and length includes the length field's size */
184 #define MAX_ESPINTCP_MSG (((1 << 16) - 1) - 2)
185 
186 static int espintcp_sendskb_locked(struct sock *sk, struct espintcp_msg *emsg,
187 				   int flags)
188 {
189 	do {
190 		int ret;
191 
192 		ret = skb_send_sock_locked(sk, emsg->skb,
193 					   emsg->offset, emsg->len);
194 		if (ret < 0)
195 			return ret;
196 
197 		emsg->len -= ret;
198 		emsg->offset += ret;
199 	} while (emsg->len > 0);
200 
201 	kfree_skb(emsg->skb);
202 	memset(emsg, 0, sizeof(*emsg));
203 
204 	return 0;
205 }
206 
207 static int espintcp_sendskmsg_locked(struct sock *sk,
208 				     struct espintcp_msg *emsg, int flags)
209 {
210 	struct msghdr msghdr = {
211 		.msg_flags = flags | MSG_SPLICE_PAGES | MSG_MORE,
212 	};
213 	struct sk_msg *skmsg = &emsg->skmsg;
214 	bool more = flags & MSG_MORE;
215 	struct scatterlist *sg;
216 	int done = 0;
217 	int ret;
218 
219 	sg = &skmsg->sg.data[skmsg->sg.start];
220 	do {
221 		struct bio_vec bvec;
222 		size_t size = sg->length - emsg->offset;
223 		int offset = sg->offset + emsg->offset;
224 		struct page *p;
225 
226 		emsg->offset = 0;
227 
228 		if (sg_is_last(sg) && !more)
229 			msghdr.msg_flags &= ~MSG_MORE;
230 
231 		p = sg_page(sg);
232 retry:
233 		bvec_set_page(&bvec, p, size, offset);
234 		iov_iter_bvec(&msghdr.msg_iter, ITER_SOURCE, &bvec, 1, size);
235 		ret = tcp_sendmsg_locked(sk, &msghdr, size);
236 		if (ret < 0) {
237 			emsg->offset = offset - sg->offset;
238 			skmsg->sg.start += done;
239 			return ret;
240 		}
241 
242 		if (ret != size) {
243 			offset += ret;
244 			size -= ret;
245 			goto retry;
246 		}
247 
248 		done++;
249 		put_page(p);
250 		sk_mem_uncharge(sk, sg->length);
251 		sg = sg_next(sg);
252 	} while (sg);
253 
254 	memset(emsg, 0, sizeof(*emsg));
255 
256 	return 0;
257 }
258 
259 static int espintcp_push_msgs(struct sock *sk, int flags)
260 {
261 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
262 	struct espintcp_msg *emsg = &ctx->partial;
263 	int err;
264 
265 	if (!emsg->len)
266 		return 0;
267 
268 	if (ctx->tx_running)
269 		return -EAGAIN;
270 	ctx->tx_running = 1;
271 
272 	if (emsg->skb)
273 		err = espintcp_sendskb_locked(sk, emsg, flags);
274 	else
275 		err = espintcp_sendskmsg_locked(sk, emsg, flags);
276 	if (err == -EAGAIN) {
277 		ctx->tx_running = 0;
278 		return flags & MSG_DONTWAIT ? -EAGAIN : 0;
279 	}
280 	if (!err)
281 		memset(emsg, 0, sizeof(*emsg));
282 
283 	ctx->tx_running = 0;
284 
285 	return err;
286 }
287 
288 int espintcp_push_skb(struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
289 {
290 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
291 	struct espintcp_msg *emsg = &ctx->partial;
292 	unsigned int len;
293 	int offset;
294 
295 	if (sk->sk_state != TCP_ESTABLISHED) {
296 		kfree_skb(skb);
297 		return -ECONNRESET;
298 	}
299 
300 	offset = skb_transport_offset(skb);
301 	len = skb->len - offset;
302 
303 	espintcp_push_msgs(sk, 0);
304 
305 	if (emsg->len) {
306 		kfree_skb(skb);
307 		return -ENOBUFS;
308 	}
309 
310 	skb_set_owner_w(skb, sk);
311 
312 	emsg->offset = offset;
313 	emsg->len = len;
314 	emsg->skb = skb;
315 
316 	espintcp_push_msgs(sk, 0);
317 
318 	return 0;
319 }
320 EXPORT_SYMBOL_GPL(espintcp_push_skb);
321 
322 static int espintcp_sendmsg(struct sock *sk, struct msghdr *msg, size_t size)
323 {
324 	long timeo = sock_sndtimeo(sk, msg->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
325 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
326 	struct espintcp_msg *emsg = &ctx->partial;
327 	struct iov_iter pfx_iter;
328 	struct kvec pfx_iov = {};
329 	size_t msglen = size + 2;
330 	char buf[2] = {0};
331 	int err, end;
332 
333 	if (msg->msg_flags & ~MSG_DONTWAIT)
334 		return -EOPNOTSUPP;
335 
336 	if (size > MAX_ESPINTCP_MSG)
337 		return -EMSGSIZE;
338 
339 	if (msg->msg_controllen)
340 		return -EOPNOTSUPP;
341 
342 	lock_sock(sk);
343 
344 	err = espintcp_push_msgs(sk, msg->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
345 	if (err < 0) {
346 		if (err != -EAGAIN || !(msg->msg_flags & MSG_DONTWAIT))
347 			err = -ENOBUFS;
348 		goto unlock;
349 	}
350 
351 	sk_msg_init(&emsg->skmsg);
352 	while (1) {
353 		/* only -ENOMEM is possible since we don't coalesce */
354 		err = sk_msg_alloc(sk, &emsg->skmsg, msglen, 0);
355 		if (!err)
356 			break;
357 
358 		err = sk_stream_wait_memory(sk, &timeo);
359 		if (err)
360 			goto fail;
361 	}
362 
363 	*((__be16 *)buf) = cpu_to_be16(msglen);
364 	pfx_iov.iov_base = buf;
365 	pfx_iov.iov_len = sizeof(buf);
366 	iov_iter_kvec(&pfx_iter, ITER_SOURCE, &pfx_iov, 1, pfx_iov.iov_len);
367 
368 	err = sk_msg_memcopy_from_iter(sk, &pfx_iter, &emsg->skmsg,
369 				       pfx_iov.iov_len);
370 	if (err < 0)
371 		goto fail;
372 
373 	err = sk_msg_memcopy_from_iter(sk, &msg->msg_iter, &emsg->skmsg, size);
374 	if (err < 0)
375 		goto fail;
376 
377 	end = emsg->skmsg.sg.end;
378 	emsg->len = size;
379 	sk_msg_iter_var_prev(end);
380 	sg_mark_end(sk_msg_elem(&emsg->skmsg, end));
381 
382 	tcp_rate_check_app_limited(sk);
383 
384 	err = espintcp_push_msgs(sk, msg->msg_flags & MSG_DONTWAIT);
385 	/* this message could be partially sent, keep it */
386 
387 	release_sock(sk);
388 
389 	return size;
390 
391 fail:
392 	sk_msg_free(sk, &emsg->skmsg);
393 	memset(emsg, 0, sizeof(*emsg));
394 unlock:
395 	release_sock(sk);
396 	return err;
397 }
398 
399 static struct proto espintcp_prot __ro_after_init;
400 static struct proto_ops espintcp_ops __ro_after_init;
401 static struct proto espintcp6_prot;
402 static struct proto_ops espintcp6_ops;
403 static DEFINE_MUTEX(tcpv6_prot_mutex);
404 
405 static void espintcp_data_ready(struct sock *sk)
406 {
407 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
408 
409 	trace_sk_data_ready(sk);
410 
411 	strp_data_ready(&ctx->strp);
412 }
413 
414 static void espintcp_tx_work(struct work_struct *work)
415 {
416 	struct espintcp_ctx *ctx = container_of(work,
417 						struct espintcp_ctx, work);
418 	struct sock *sk = ctx->strp.sk;
419 
420 	lock_sock(sk);
421 	if (!ctx->tx_running)
422 		espintcp_push_msgs(sk, 0);
423 	release_sock(sk);
424 }
425 
426 static void espintcp_write_space(struct sock *sk)
427 {
428 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
429 
430 	schedule_work(&ctx->work);
431 	ctx->saved_write_space(sk);
432 }
433 
434 static void espintcp_destruct(struct sock *sk)
435 {
436 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
437 
438 	ctx->saved_destruct(sk);
439 	kfree(ctx);
440 }
441 
442 bool tcp_is_ulp_esp(struct sock *sk)
443 {
444 	return sk->sk_prot == &espintcp_prot || sk->sk_prot == &espintcp6_prot;
445 }
446 EXPORT_SYMBOL_GPL(tcp_is_ulp_esp);
447 
448 static void build_protos(struct proto *espintcp_prot,
449 			 struct proto_ops *espintcp_ops,
450 			 const struct proto *orig_prot,
451 			 const struct proto_ops *orig_ops);
452 static int espintcp_init_sk(struct sock *sk)
453 {
454 	struct inet_connection_sock *icsk = inet_csk(sk);
455 	struct strp_callbacks cb = {
456 		.rcv_msg = espintcp_rcv,
457 		.parse_msg = espintcp_parse,
458 	};
459 	struct espintcp_ctx *ctx;
460 	int err;
461 
462 	/* sockmap is not compatible with espintcp */
463 	if (sk->sk_user_data)
464 		return -EBUSY;
465 
466 	ctx = kzalloc(sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
467 	if (!ctx)
468 		return -ENOMEM;
469 
470 	err = strp_init(&ctx->strp, sk, &cb);
471 	if (err)
472 		goto free;
473 
474 	__sk_dst_reset(sk);
475 
476 	strp_check_rcv(&ctx->strp);
477 	skb_queue_head_init(&ctx->ike_queue);
478 	skb_queue_head_init(&ctx->out_queue);
479 
480 	if (sk->sk_family == AF_INET) {
481 		sk->sk_prot = &espintcp_prot;
482 		sk->sk_socket->ops = &espintcp_ops;
483 	} else {
484 		mutex_lock(&tcpv6_prot_mutex);
485 		if (!espintcp6_prot.recvmsg)
486 			build_protos(&espintcp6_prot, &espintcp6_ops, sk->sk_prot, sk->sk_socket->ops);
487 		mutex_unlock(&tcpv6_prot_mutex);
488 
489 		sk->sk_prot = &espintcp6_prot;
490 		sk->sk_socket->ops = &espintcp6_ops;
491 	}
492 	ctx->saved_data_ready = sk->sk_data_ready;
493 	ctx->saved_write_space = sk->sk_write_space;
494 	ctx->saved_destruct = sk->sk_destruct;
495 	sk->sk_data_ready = espintcp_data_ready;
496 	sk->sk_write_space = espintcp_write_space;
497 	sk->sk_destruct = espintcp_destruct;
498 	rcu_assign_pointer(icsk->icsk_ulp_data, ctx);
499 	INIT_WORK(&ctx->work, espintcp_tx_work);
500 
501 	/* avoid using task_frag */
502 	sk->sk_allocation = GFP_ATOMIC;
503 	sk->sk_use_task_frag = false;
504 
505 	return 0;
506 
507 free:
508 	kfree(ctx);
509 	return err;
510 }
511 
512 static void espintcp_release(struct sock *sk)
513 {
514 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
515 	struct sk_buff_head queue;
516 	struct sk_buff *skb;
517 
518 	__skb_queue_head_init(&queue);
519 	skb_queue_splice_init(&ctx->out_queue, &queue);
520 
521 	while ((skb = __skb_dequeue(&queue)))
522 		espintcp_push_skb(sk, skb);
523 
524 	tcp_release_cb(sk);
525 }
526 
527 static void espintcp_close(struct sock *sk, long timeout)
528 {
529 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
530 	struct espintcp_msg *emsg = &ctx->partial;
531 
532 	strp_stop(&ctx->strp);
533 
534 	sk->sk_prot = &tcp_prot;
535 	barrier();
536 
537 	cancel_work_sync(&ctx->work);
538 	strp_done(&ctx->strp);
539 
540 	skb_queue_purge(&ctx->out_queue);
541 	skb_queue_purge(&ctx->ike_queue);
542 
543 	if (emsg->len) {
544 		if (emsg->skb)
545 			kfree_skb(emsg->skb);
546 		else
547 			sk_msg_free(sk, &emsg->skmsg);
548 	}
549 
550 	tcp_close(sk, timeout);
551 }
552 
553 static __poll_t espintcp_poll(struct file *file, struct socket *sock,
554 			      poll_table *wait)
555 {
556 	__poll_t mask = datagram_poll(file, sock, wait);
557 	struct sock *sk = sock->sk;
558 	struct espintcp_ctx *ctx = espintcp_getctx(sk);
559 
560 	if (!skb_queue_empty(&ctx->ike_queue))
561 		mask |= EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
562 
563 	return mask;
564 }
565 
566 static void build_protos(struct proto *espintcp_prot,
567 			 struct proto_ops *espintcp_ops,
568 			 const struct proto *orig_prot,
569 			 const struct proto_ops *orig_ops)
570 {
571 	memcpy(espintcp_prot, orig_prot, sizeof(struct proto));
572 	memcpy(espintcp_ops, orig_ops, sizeof(struct proto_ops));
573 	espintcp_prot->sendmsg = espintcp_sendmsg;
574 	espintcp_prot->recvmsg = espintcp_recvmsg;
575 	espintcp_prot->close = espintcp_close;
576 	espintcp_prot->release_cb = espintcp_release;
577 	espintcp_ops->poll = espintcp_poll;
578 }
579 
580 static struct tcp_ulp_ops espintcp_ulp __read_mostly = {
581 	.name = "espintcp",
582 	.owner = THIS_MODULE,
583 	.init = espintcp_init_sk,
584 };
585 
586 void __init espintcp_init(void)
587 {
588 	build_protos(&espintcp_prot, &espintcp_ops, &tcp_prot, &inet_stream_ops);
589 
590 	tcp_register_ulp(&espintcp_ulp);
591 }
592