src/plugins/wireguard/wireguard_send.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2020 Doc.ai and/or its affiliates.
   3  * Copyright (c) 2020 Cisco and/or its affiliates.
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at:
   7  *
   8  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16
  17 #include <vnet/vnet.h>
  18 #include <vnet/ip/ip6_link.h>
  19 #include <vppinfra/error.h>
  20 #include <vlibmemory/api.h>
  21 #include <wireguard/wireguard.h>
  22 #include <wireguard/wireguard_send.h>
  23
  24 static int
  25 ip46_enqueue_packet (vlib_main_t *vm, u32 bi0, int is_ip4)
  26 {
  27   vlib_frame_t *f = 0;
  28   u32 lookup_node_index =
  29     is_ip4 ? ip4_lookup_node.index : ip6_lookup_node.index;
  30
  31   f = vlib_get_frame_to_node (vm, lookup_node_index);
  32   /* f can not be NULL here - frame allocation failure causes panic */
  33
  34   u32 *to_next = vlib_frame_vector_args (f);
  35   f->n_vectors = 1;
  36   to_next[0] = bi0;
  37
  38   vlib_put_frame_to_node (vm, lookup_node_index, f);
  39
  40   return f->n_vectors;
  41 }
  42
  43 static void
  44 wg_buffer_prepend_rewrite (vlib_buffer_t *b0, const u8 *rewrite, u8 is_ip4)
  45 {
  46   if (is_ip4)
  47     {
  48       ip4_udp_header_t *hdr4;
  49
  50       vlib_buffer_advance (b0, -sizeof (*hdr4));
  51
  52       hdr4 = vlib_buffer_get_current (b0);
  53
  54       /* copy only ip4 and udp header; wireguard header not needed */
  55       clib_memcpy (hdr4, rewrite, sizeof (ip4_udp_header_t));
  56
  57       hdr4->udp.length =
  58         clib_host_to_net_u16 (b0->current_length - sizeof (ip4_header_t));
  59       ip4_header_set_len_w_chksum (&hdr4->ip4,
  60                                    clib_host_to_net_u16 (b0->current_length));
  61     }
  62   else
  63     {
  64       ip6_udp_header_t *hdr6;
  65
  66       vlib_buffer_advance (b0, -sizeof (*hdr6));
  67
  68       hdr6 = vlib_buffer_get_current (b0);
  69
  70       /* copy only ip6 and udp header; wireguard header not needed */
  71       clib_memcpy (hdr6, rewrite, sizeof (ip6_udp_header_t));
  72
  73       hdr6->udp.length =
  74         clib_host_to_net_u16 (b0->current_length - sizeof (ip6_header_t));
  75
  76       hdr6->ip6.payload_length = clib_host_to_net_u16 (b0->current_length);
  77     }
  78 }
  79
  80 static bool
  81 wg_create_buffer (vlib_main_t *vm, const u8 *rewrite, const u8 *packet,
  82                   u32 packet_len, u32 *bi, u8 is_ip4)
  83 {
  84   u32 n_buf0 = 0;
  85   vlib_buffer_t *b0;
  86
  87   n_buf0 = vlib_buffer_alloc (vm, bi, 1);
  88   if (!n_buf0)
  89     return false;
  90
  91   b0 = vlib_get_buffer (vm, *bi);
  92
  93   u8 *payload = vlib_buffer_get_current (b0);
  94   clib_memcpy (payload, packet, packet_len);
  95
  96   b0->current_length = packet_len;
  97
  98   wg_buffer_prepend_rewrite (b0, rewrite, is_ip4);
  99
 100   return true;
 101 }
 102
 103 u8 *
 104 wg_build_rewrite (ip46_address_t *src_addr, u16 src_port,
 105                   ip46_address_t *dst_addr, u16 dst_port, u8 is_ip4)
 106 {
 107   u8 *rewrite = NULL;
 108   if (is_ip4)
 109     {
 110       ip4_udp_header_t *hdr;
 111
 112       /* reserve space for ip4, udp and wireguard headers */
 113       vec_validate (rewrite, sizeof (ip4_udp_wg_header_t) - 1);
 114       hdr = (ip4_udp_header_t *) rewrite;
 115
 116       hdr->ip4.ip_version_and_header_length = 0x45;
 117       hdr->ip4.ttl = 64;
 118       hdr->ip4.src_address = src_addr->ip4;
 119       hdr->ip4.dst_address = dst_addr->ip4;
 120       hdr->ip4.protocol = IP_PROTOCOL_UDP;
 121       hdr->ip4.checksum = ip4_header_checksum (&hdr->ip4);
 122
 123       hdr->udp.src_port = clib_host_to_net_u16 (src_port);
 124       hdr->udp.dst_port = clib_host_to_net_u16 (dst_port);
 125       hdr->udp.checksum = 0;
 126     }
 127   else
 128     {
 129       ip6_udp_header_t *hdr;
 130
 131       /* reserve space for ip6, udp and wireguard headers */
 132       vec_validate (rewrite, sizeof (ip6_udp_wg_header_t) - 1);
 133       hdr = (ip6_udp_header_t *) rewrite;
 134
 135       hdr->ip6.ip_version_traffic_class_and_flow_label = 0x60;
 136       ip6_address_copy (&hdr->ip6.src_address, &src_addr->ip6);
 137       ip6_address_copy (&hdr->ip6.dst_address, &dst_addr->ip6);
 138       hdr->ip6.protocol = IP_PROTOCOL_UDP;
 139       hdr->ip6.hop_limit = 64;
 140
 141       hdr->udp.src_port = clib_host_to_net_u16 (src_port);
 142       hdr->udp.dst_port = clib_host_to_net_u16 (dst_port);
 143       hdr->udp.checksum = 0;
 144     }
 145
 146   return (rewrite);
 147 }
 148
 149 bool
 150 wg_send_handshake (vlib_main_t * vm, wg_peer_t * peer, bool is_retry)
 151 {
 152   ASSERT (vm->thread_index == 0);
 153
 154   message_handshake_initiation_t packet;
 155
 156   if (!is_retry)
 157     peer->timer_handshake_attempts = 0;
 158
 159   if (!wg_birthdate_has_expired (peer->last_sent_handshake, REKEY_TIMEOUT) ||
 160       wg_peer_is_dead (peer))
 161     return true;
 162
 163   if (noise_create_initiation (vm,
 164                                &peer->remote,
 165                                &packet.sender_index,
 166                                packet.unencrypted_ephemeral,
 167                                packet.encrypted_static,
 168                                packet.encrypted_timestamp))
 169     {
 170       packet.header.type = MESSAGE_HANDSHAKE_INITIATION;
 171       cookie_maker_mac (&peer->cookie_maker, &packet.macs, &packet,
 172                         sizeof (packet));
 173       wg_timers_any_authenticated_packet_sent (peer);
 174       wg_timers_handshake_initiated (peer);
 175       wg_timers_any_authenticated_packet_traversal (peer);
 176
 177       peer->last_sent_handshake = vlib_time_now (vm);
 178     }
 179   else
 180     return false;
 181
 182   u8 is_ip4 = ip46_address_is_ip4 (&peer->dst.addr);
 183   u32 bi0 = 0;
 184   if (!wg_create_buffer (vm, peer->rewrite, (u8 *) &packet, sizeof (packet),
 185                          &bi0, is_ip4))
 186     return false;
 187
 188   ip46_enqueue_packet (vm, bi0, is_ip4);
 189   return true;
 190 }
 191
 192 typedef struct
 193 {
 194   u32 peer_idx;
 195   bool is_retry;
 196 } wg_send_args_t;
 197
 198 static void *
 199 wg_send_handshake_thread_fn (void *arg)
 200 {
 201   wg_send_args_t *a = arg;
 202
 203   wg_main_t *wmp = &wg_main;
 204   wg_peer_t *peer = wg_peer_get (a->peer_idx);
 205
 206   wg_send_handshake (wmp->vlib_main, peer, a->is_retry);
 207   return 0;
 208 }
 209
 210 void
 211 wg_send_handshake_from_mt (u32 peer_idx, bool is_retry)
 212 {
 213   wg_send_args_t a = {
 214     .peer_idx = peer_idx,
 215     .is_retry = is_retry,
 216   };
 217
 218   vl_api_rpc_call_main_thread (wg_send_handshake_thread_fn,
 219                                (u8 *) & a, sizeof (a));
 220 }
 221
 222 bool
 223 wg_send_keepalive (vlib_main_t * vm, wg_peer_t * peer)
 224 {
 225   ASSERT (vm->thread_index == 0);
 226
 227   u32 size_of_packet = message_data_len (0);
 228   message_data_t *packet =
 229     (message_data_t *) wg_main.per_thread_data[vm->thread_index].data;
 230   u32 bi0 = 0;
 231   bool ret = true;
 232   enum noise_state_crypt state;
 233
 234   if (!peer->remote.r_current)
 235     {
 236       wg_send_handshake (vm, peer, false);
 237       goto out;
 238     }
 239
 240   state =
 241     noise_remote_encrypt (vm,
 242                           &peer->remote,
 243                           &packet->receiver_index,
 244                           &packet->counter, NULL, 0, packet->encrypted_data);
 245
 246   if (PREDICT_FALSE (state == SC_KEEP_KEY_FRESH))
 247     {
 248       wg_send_handshake (vm, peer, false);
 249     }
 250   else if (PREDICT_FALSE (state == SC_FAILED))
 251     {
 252       wg_peer_update_flags (peer - wg_peer_pool, WG_PEER_ESTABLISHED, false);
 253       ret = false;
 254       goto out;
 255     }
 256
 257   u8 is_ip4 = ip46_address_is_ip4 (&peer->dst.addr);
 258   packet->header.type = MESSAGE_DATA;
 259
 260   if (!wg_create_buffer (vm, peer->rewrite, (u8 *) packet, size_of_packet,
 261                          &bi0, is_ip4))
 262     {
 263       ret = false;
 264       goto out;
 265     }
 266
 267   ip46_enqueue_packet (vm, bi0, is_ip4);
 268
 269   wg_timers_any_authenticated_packet_sent (peer);
 270   wg_timers_any_authenticated_packet_traversal (peer);
 271
 272 out:
 273   return ret;
 274 }
 275
 276 bool
 277 wg_send_handshake_response (vlib_main_t * vm, wg_peer_t * peer)
 278 {
 279   message_handshake_response_t packet;
 280
 281   if (noise_create_response (vm,
 282                              &peer->remote,
 283                              &packet.sender_index,
 284                              &packet.receiver_index,
 285                              packet.unencrypted_ephemeral,
 286                              packet.encrypted_nothing))
 287     {
 288       packet.header.type = MESSAGE_HANDSHAKE_RESPONSE;
 289       cookie_maker_mac (&peer->cookie_maker, &packet.macs, &packet,
 290                         sizeof (packet));
 291
 292       if (noise_remote_begin_session (vm, &peer->remote))
 293         {
 294           wg_timers_session_derived (peer);
 295           wg_timers_any_authenticated_packet_sent (peer);
 296           wg_timers_any_authenticated_packet_traversal (peer);
 297           peer->last_sent_handshake = vlib_time_now (vm);
 298
 299           u32 bi0 = 0;
 300           u8 is_ip4 = ip46_address_is_ip4 (&peer->dst.addr);
 301           if (!wg_create_buffer (vm, peer->rewrite, (u8 *) &packet,
 302                                  sizeof (packet), &bi0, is_ip4))
 303             return false;
 304
 305           ip46_enqueue_packet (vm, bi0, is_ip4);
 306           return true;
 307         }
 308       return false;
 309     }
 310   return false;
 311 }
 312
 313 bool
 314 wg_send_handshake_cookie (vlib_main_t *vm, u32 sender_index,
 315                           cookie_checker_t *cookie_checker,
 316                           message_macs_t *macs, ip46_address_t *wg_if_addr,
 317                           u16 wg_if_port, ip46_address_t *remote_addr,
 318                           u16 remote_port)
 319 {
 320   message_handshake_cookie_t packet;
 321   u8 *rewrite;
 322
 323   packet.header.type = MESSAGE_HANDSHAKE_COOKIE;
 324   packet.receiver_index = sender_index;
 325
 326   cookie_checker_create_payload (vm, cookie_checker, macs, packet.nonce,
 327                                  packet.encrypted_cookie, remote_addr,
 328                                  remote_port);
 329
 330   u32 bi0 = 0;
 331   u8 is_ip4 = ip46_address_is_ip4 (remote_addr);
 332   rewrite = wg_build_rewrite (wg_if_addr, wg_if_port, remote_addr, remote_port,
 333                               is_ip4);
 334   if (!wg_create_buffer (vm, rewrite, (u8 *) &packet, sizeof (packet), &bi0,
 335                          is_ip4))
 336     return false;
 337
 338   ip46_enqueue_packet (vm, bi0, is_ip4);
 339
 340   return true;
 341 }
 342
 343 /*
 344  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 345  *
 346  * Local Variables:
 347  * eval: (c-set-style "gnu")
 348  * End:
 349  */