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   if (ip46_address_is_zero (dst_addr) || 0 == dst_port)
 108     return NULL;
 109
 110   u8 *rewrite = NULL;
 111   if (is_ip4)
 112     {
 113       ip4_udp_header_t *hdr;
 114
 115       /* reserve space for ip4, udp and wireguard headers */
 116       vec_validate (rewrite, sizeof (ip4_udp_wg_header_t) - 1);
 117       hdr = (ip4_udp_header_t *) rewrite;
 118
 119       hdr->ip4.ip_version_and_header_length = 0x45;
 120       hdr->ip4.ttl = 64;
 121       hdr->ip4.src_address = src_addr->ip4;
 122       hdr->ip4.dst_address = dst_addr->ip4;
 123       hdr->ip4.protocol = IP_PROTOCOL_UDP;
 124       hdr->ip4.checksum = ip4_header_checksum (&hdr->ip4);
 125
 126       hdr->udp.src_port = clib_host_to_net_u16 (src_port);
 127       hdr->udp.dst_port = clib_host_to_net_u16 (dst_port);
 128       hdr->udp.checksum = 0;
 129     }
 130   else
 131     {
 132       ip6_udp_header_t *hdr;
 133
 134       /* reserve space for ip6, udp and wireguard headers */
 135       vec_validate (rewrite, sizeof (ip6_udp_wg_header_t) - 1);
 136       hdr = (ip6_udp_header_t *) rewrite;
 137
 138       hdr->ip6.ip_version_traffic_class_and_flow_label = 0x60;
 139       ip6_address_copy (&hdr->ip6.src_address, &src_addr->ip6);
 140       ip6_address_copy (&hdr->ip6.dst_address, &dst_addr->ip6);
 141       hdr->ip6.protocol = IP_PROTOCOL_UDP;
 142       hdr->ip6.hop_limit = 64;
 143
 144       hdr->udp.src_port = clib_host_to_net_u16 (src_port);
 145       hdr->udp.dst_port = clib_host_to_net_u16 (dst_port);
 146       hdr->udp.checksum = 0;
 147     }
 148
 149   return (rewrite);
 150 }
 151
 152 bool
 153 wg_send_handshake (vlib_main_t * vm, wg_peer_t * peer, bool is_retry)
 154 {
 155   ASSERT (vm->thread_index == 0);
 156
 157   if (!wg_peer_can_send (peer))
 158     return false;
 159
 160   message_handshake_initiation_t packet;
 161
 162   if (!is_retry)
 163     peer->timer_handshake_attempts = 0;
 164
 165   if (!wg_birthdate_has_expired (peer->last_sent_handshake, REKEY_TIMEOUT) ||
 166       wg_peer_is_dead (peer))
 167     return true;
 168
 169   if (noise_create_initiation (vm,
 170                                &peer->remote,
 171                                &packet.sender_index,
 172                                packet.unencrypted_ephemeral,
 173                                packet.encrypted_static,
 174                                packet.encrypted_timestamp))
 175     {
 176       packet.header.type = MESSAGE_HANDSHAKE_INITIATION;
 177       cookie_maker_mac (&peer->cookie_maker, &packet.macs, &packet,
 178                         sizeof (packet));
 179       wg_timers_any_authenticated_packet_sent (peer);
 180       wg_timers_handshake_initiated (peer);
 181       wg_timers_any_authenticated_packet_traversal (peer);
 182
 183       peer->last_sent_handshake = vlib_time_now (vm);
 184     }
 185   else
 186     return false;
 187
 188   u8 is_ip4 = ip46_address_is_ip4 (&peer->dst.addr);
 189   u32 bi0 = 0;
 190   if (!wg_create_buffer (vm, peer->rewrite, (u8 *) &packet, sizeof (packet),
 191                          &bi0, is_ip4))
 192     return false;
 193
 194   ip46_enqueue_packet (vm, bi0, is_ip4);
 195   return true;
 196 }
 197
 198 typedef struct
 199 {
 200   u32 peer_idx;
 201   bool is_retry;
 202 } wg_send_args_t;
 203
 204 static void *
 205 wg_send_handshake_thread_fn (void *arg)
 206 {
 207   wg_send_args_t *a = arg;
 208
 209   wg_main_t *wmp = &wg_main;
 210   wg_peer_t *peer = wg_peer_get (a->peer_idx);
 211
 212   wg_send_handshake (wmp->vlib_main, peer, a->is_retry);
 213   return 0;
 214 }
 215
 216 void
 217 wg_send_handshake_from_mt (u32 peer_idx, bool is_retry)
 218 {
 219   wg_send_args_t a = {
 220     .peer_idx = peer_idx,
 221     .is_retry = is_retry,
 222   };
 223
 224   vl_api_rpc_call_main_thread (wg_send_handshake_thread_fn,
 225                                (u8 *) & a, sizeof (a));
 226 }
 227
 228 bool
 229 wg_send_keepalive (vlib_main_t * vm, wg_peer_t * peer)
 230 {
 231   ASSERT (vm->thread_index == 0);
 232
 233   if (!wg_peer_can_send (peer))
 234     return false;
 235
 236   u32 size_of_packet = message_data_len (0);
 237   message_data_t *packet =
 238     (message_data_t *) wg_main.per_thread_data[vm->thread_index].data;
 239   u32 bi0 = 0;
 240   bool ret = true;
 241   enum noise_state_crypt state;
 242
 243   if (!peer->remote.r_current)
 244     {
 245       wg_send_handshake (vm, peer, false);
 246       goto out;
 247     }
 248
 249   state =
 250     noise_remote_encrypt (vm,
 251                           &peer->remote,
 252                           &packet->receiver_index,
 253                           &packet->counter, NULL, 0, packet->encrypted_data);
 254
 255   if (PREDICT_FALSE (state == SC_KEEP_KEY_FRESH))
 256     {
 257       wg_send_handshake (vm, peer, false);
 258     }
 259   else if (PREDICT_FALSE (state == SC_FAILED))
 260     {
 261       wg_peer_update_flags (peer - wg_peer_pool, WG_PEER_ESTABLISHED, false);
 262       ret = false;
 263       goto out;
 264     }
 265
 266   u8 is_ip4 = ip46_address_is_ip4 (&peer->dst.addr);
 267   packet->header.type = MESSAGE_DATA;
 268
 269   if (!wg_create_buffer (vm, peer->rewrite, (u8 *) packet, size_of_packet,
 270                          &bi0, is_ip4))
 271     {
 272       ret = false;
 273       goto out;
 274     }
 275
 276   ip46_enqueue_packet (vm, bi0, is_ip4);
 277
 278   wg_timers_any_authenticated_packet_sent (peer);
 279   wg_timers_any_authenticated_packet_traversal (peer);
 280
 281 out:
 282   return ret;
 283 }
 284
 285 bool
 286 wg_send_handshake_response (vlib_main_t * vm, wg_peer_t * peer)
 287 {
 288   message_handshake_response_t packet;
 289
 290   if (!wg_peer_can_send (peer))
 291     return false;
 292
 293   if (noise_create_response (vm,
 294                              &peer->remote,
 295                              &packet.sender_index,
 296                              &packet.receiver_index,
 297                              packet.unencrypted_ephemeral,
 298                              packet.encrypted_nothing))
 299     {
 300       packet.header.type = MESSAGE_HANDSHAKE_RESPONSE;
 301       cookie_maker_mac (&peer->cookie_maker, &packet.macs, &packet,
 302                         sizeof (packet));
 303
 304       if (noise_remote_begin_session (vm, &peer->remote))
 305         {
 306           wg_timers_session_derived (peer);
 307           wg_timers_any_authenticated_packet_sent (peer);
 308           wg_timers_any_authenticated_packet_traversal (peer);
 309           peer->last_sent_handshake = vlib_time_now (vm);
 310
 311           u32 bi0 = 0;
 312           u8 is_ip4 = ip46_address_is_ip4 (&peer->dst.addr);
 313           if (!wg_create_buffer (vm, peer->rewrite, (u8 *) &packet,
 314                                  sizeof (packet), &bi0, is_ip4))
 315             return false;
 316
 317           ip46_enqueue_packet (vm, bi0, is_ip4);
 318           return true;
 319         }
 320       return false;
 321     }
 322   return false;
 323 }
 324
 325 bool
 326 wg_send_handshake_cookie (vlib_main_t *vm, u32 sender_index,
 327                           cookie_checker_t *cookie_checker,
 328                           message_macs_t *macs, ip46_address_t *wg_if_addr,
 329                           u16 wg_if_port, ip46_address_t *remote_addr,
 330                           u16 remote_port)
 331 {
 332   message_handshake_cookie_t packet;
 333   u8 *rewrite;
 334
 335   packet.header.type = MESSAGE_HANDSHAKE_COOKIE;
 336   packet.receiver_index = sender_index;
 337
 338   cookie_checker_create_payload (vm, cookie_checker, macs, packet.nonce,
 339                                  packet.encrypted_cookie, remote_addr,
 340                                  remote_port);
 341
 342   u32 bi0 = 0;
 343   u8 is_ip4 = ip46_address_is_ip4 (remote_addr);
 344   bool ret;
 345   rewrite = wg_build_rewrite (wg_if_addr, wg_if_port, remote_addr, remote_port,
 346                               is_ip4);
 347
 348   ret = wg_create_buffer (vm, rewrite, (u8 *) &packet, sizeof (packet), &bi0,
 349                           is_ip4);
 350   vec_free (rewrite);
 351   if (!ret)
 352     return false;
 353
 354   ip46_enqueue_packet (vm, bi0, is_ip4);
 355
 356   return true;
 357 }
 358
 359 /*
 360  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 361  *
 362  * Local Variables:
 363  * eval: (c-set-style "gnu")
 364  * End:
 365  */