ofp-errors: Merge OF1.0 "all tables full" with OF1.1+ "table full".
[openvswitch] / lib / packets.c
1 /*
2  * Copyright (c) 2009, 2010, 2011, 2012 Nicira, Inc.
3  *
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 <config.h>
18 #include "packets.h"
19 #include <assert.h>
20 #include <arpa/inet.h>
21 #include <sys/socket.h>
22 #include <netinet/in.h>
23 #include <stdlib.h>
24 #include "byte-order.h"
25 #include "csum.h"
26 #include "flow.h"
27 #include "hmap.h"
28 #include "dynamic-string.h"
29 #include "ofpbuf.h"
30
31 const struct in6_addr in6addr_exact = IN6ADDR_EXACT_INIT;
32
33 /* Parses 's' as a 16-digit hexadecimal number representing a datapath ID.  On
34  * success stores the dpid into '*dpidp' and returns true, on failure stores 0
35  * into '*dpidp' and returns false.
36  *
37  * Rejects an all-zeros dpid as invalid. */
38 bool
39 dpid_from_string(const char *s, uint64_t *dpidp)
40 {
41     *dpidp = (strlen(s) == 16 && strspn(s, "0123456789abcdefABCDEF") == 16
42               ? strtoull(s, NULL, 16)
43               : 0);
44     return *dpidp != 0;
45 }
46
47 /* Returns true if 'ea' is a reserved address, that a bridge must never
48  * forward, false otherwise.
49  *
50  * If you change this function's behavior, please update corresponding
51  * documentation in vswitch.xml at the same time. */
52 bool
53 eth_addr_is_reserved(const uint8_t ea[ETH_ADDR_LEN])
54 {
55     struct eth_addr_node {
56         struct hmap_node hmap_node;
57         uint64_t ea64;
58     };
59
60     static struct eth_addr_node nodes[] = {
61         /* STP, IEEE pause frames, and other reserved protocols. */
62         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000000ULL },
63         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000001ULL },
64         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000002ULL },
65         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000003ULL },
66         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000004ULL },
67         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000005ULL },
68         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000006ULL },
69         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000007ULL },
70         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000008ULL },
71         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c2000009ULL },
72         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c200000aULL },
73         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c200000bULL },
74         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c200000cULL },
75         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c200000dULL },
76         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c200000eULL },
77         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x0108c200000fULL },
78
79         /* Extreme protocols. */
80         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x00e02b000000ULL }, /* EDP. */
81         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x00e02b000004ULL }, /* EAPS. */
82         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x00e02b000006ULL }, /* EAPS. */
83
84         /* Cisco protocols. */
85         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000c000000ULL }, /* ISL. */
86         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccccULL }, /* PAgP, UDLD, CDP,
87                                                             * DTP, VTP. */
88         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000ccccccdULL }, /* PVST+. */
89         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000ccdcdcdULL }, /* STP Uplink Fast,
90                                                             * FlexLink. */
91
92         /* Cisco CFM. */
93         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccc0ULL },
94         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccc1ULL },
95         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccc2ULL },
96         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccc3ULL },
97         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccc4ULL },
98         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccc5ULL },
99         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccc6ULL },
100         { HMAP_NODE_NULL_INITIALIZER, 0x01000cccccc7ULL },
101     };
102
103     static struct hmap addrs = HMAP_INITIALIZER(&addrs);
104     struct eth_addr_node *node;
105     uint64_t ea64;
106
107     if (hmap_is_empty(&addrs)) {
108         for (node = nodes; node < &nodes[ARRAY_SIZE(nodes)]; node++) {
109             hmap_insert(&addrs, &node->hmap_node,
110                         hash_2words(node->ea64, node->ea64 >> 32));
111         }
112     }
113
114     ea64 = eth_addr_to_uint64(ea);
115     HMAP_FOR_EACH_IN_BUCKET (node, hmap_node, hash_2words(ea64, ea64 >> 32),
116                              &addrs) {
117         if (node->ea64 == ea64) {
118             return true;
119         }
120     }
121     return false;
122 }
123
124 bool
125 eth_addr_from_string(const char *s, uint8_t ea[ETH_ADDR_LEN])
126 {
127     if (sscanf(s, ETH_ADDR_SCAN_FMT, ETH_ADDR_SCAN_ARGS(ea))
128         == ETH_ADDR_SCAN_COUNT) {
129         return true;
130     } else {
131         memset(ea, 0, ETH_ADDR_LEN);
132         return false;
133     }
134 }
135
136 /* Fills 'b' with a Reverse ARP packet with Ethernet source address 'eth_src'.
137  * This function is used by Open vSwitch to compose packets in cases where
138  * context is important but content doesn't (or shouldn't) matter.
139  *
140  * The returned packet has enough headroom to insert an 802.1Q VLAN header if
141  * desired. */
142 void
143 compose_rarp(struct ofpbuf *b, const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN])
144 {
145     struct eth_header *eth;
146     struct arp_eth_header *arp;
147
148     ofpbuf_clear(b);
149     ofpbuf_prealloc_tailroom(b, ETH_HEADER_LEN + VLAN_HEADER_LEN
150                              + ARP_ETH_HEADER_LEN);
151     ofpbuf_reserve(b, VLAN_HEADER_LEN);
152     eth = ofpbuf_put_uninit(b, sizeof *eth);
153     memcpy(eth->eth_dst, eth_addr_broadcast, ETH_ADDR_LEN);
154     memcpy(eth->eth_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
155     eth->eth_type = htons(ETH_TYPE_RARP);
156
157     arp = ofpbuf_put_uninit(b, sizeof *arp);
158     arp->ar_hrd = htons(ARP_HRD_ETHERNET);
159     arp->ar_pro = htons(ARP_PRO_IP);
160     arp->ar_hln = sizeof arp->ar_sha;
161     arp->ar_pln = sizeof arp->ar_spa;
162     arp->ar_op = htons(ARP_OP_RARP);
163     memcpy(arp->ar_sha, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
164     arp->ar_spa = htonl(0);
165     memcpy(arp->ar_tha, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
166     arp->ar_tpa = htonl(0);
167 }
168
169 /* Insert VLAN header according to given TCI. Packet passed must be Ethernet
170  * packet.  Ignores the CFI bit of 'tci' using 0 instead.
171  *
172  * Also sets 'packet->l2' to point to the new Ethernet header. */
173 void
174 eth_push_vlan(struct ofpbuf *packet, ovs_be16 tci)
175 {
176     struct eth_header *eh = packet->data;
177     struct vlan_eth_header *veh;
178
179     /* Insert new 802.1Q header. */
180     struct vlan_eth_header tmp;
181     memcpy(tmp.veth_dst, eh->eth_dst, ETH_ADDR_LEN);
182     memcpy(tmp.veth_src, eh->eth_src, ETH_ADDR_LEN);
183     tmp.veth_type = htons(ETH_TYPE_VLAN);
184     tmp.veth_tci = tci & htons(~VLAN_CFI);
185     tmp.veth_next_type = eh->eth_type;
186
187     veh = ofpbuf_push_uninit(packet, VLAN_HEADER_LEN);
188     memcpy(veh, &tmp, sizeof tmp);
189
190     packet->l2 = packet->data;
191 }
192
193 /* Removes outermost VLAN header (if any is present) from 'packet'.
194  *
195  * 'packet->l2' must initially point to 'packet''s Ethernet header. */
196 void
197 eth_pop_vlan(struct ofpbuf *packet)
198 {
199     struct vlan_eth_header *veh = packet->l2;
200     if (packet->size >= sizeof *veh
201         && veh->veth_type == htons(ETH_TYPE_VLAN)) {
202         struct eth_header tmp;
203
204         memcpy(tmp.eth_dst, veh->veth_dst, ETH_ADDR_LEN);
205         memcpy(tmp.eth_src, veh->veth_src, ETH_ADDR_LEN);
206         tmp.eth_type = veh->veth_next_type;
207
208         ofpbuf_pull(packet, VLAN_HEADER_LEN);
209         packet->l2 = (char*)packet->l2 + VLAN_HEADER_LEN;
210         memcpy(packet->data, &tmp, sizeof tmp);
211     }
212 }
213
214 /* Converts hex digits in 'hex' to an Ethernet packet in '*packetp'.  The
215  * caller must free '*packetp'.  On success, returns NULL.  On failure, returns
216  * an error message and stores NULL in '*packetp'. */
217 const char *
218 eth_from_hex(const char *hex, struct ofpbuf **packetp)
219 {
220     struct ofpbuf *packet;
221
222     packet = *packetp = ofpbuf_new(strlen(hex) / 2);
223
224     if (ofpbuf_put_hex(packet, hex, NULL)[0] != '\0') {
225         ofpbuf_delete(packet);
226         *packetp = NULL;
227         return "Trailing garbage in packet data";
228     }
229
230     if (packet->size < ETH_HEADER_LEN) {
231         ofpbuf_delete(packet);
232         *packetp = NULL;
233         return "Packet data too short for Ethernet";
234     }
235
236     return NULL;
237 }
238
239 void
240 eth_format_masked(const uint8_t eth[ETH_ADDR_LEN],
241                   const uint8_t mask[ETH_ADDR_LEN], struct ds *s)
242 {
243     ds_put_format(s, ETH_ADDR_FMT, ETH_ADDR_ARGS(eth));
244     if (mask && !eth_mask_is_exact(mask)) {
245         ds_put_format(s, "/"ETH_ADDR_FMT, ETH_ADDR_ARGS(mask));
246     }
247 }
248
249 void
250 eth_addr_bitand(const uint8_t src[ETH_ADDR_LEN],
251                 const uint8_t mask[ETH_ADDR_LEN],
252                 uint8_t dst[ETH_ADDR_LEN])
253 {
254     int i;
255
256     for (i = 0; i < ETH_ADDR_LEN; i++) {
257         dst[i] = src[i] & mask[i];
258     }
259 }
260
261 /* Given the IP netmask 'netmask', returns the number of bits of the IP address
262  * that it specifies, that is, the number of 1-bits in 'netmask'.
263  *
264  * If 'netmask' is not a CIDR netmask (see ip_is_cidr()), the return value will
265  * still be in the valid range but isn't otherwise meaningful. */
266 int
267 ip_count_cidr_bits(ovs_be32 netmask)
268 {
269     return 32 - ctz(ntohl(netmask));
270 }
271
272 void
273 ip_format_masked(ovs_be32 ip, ovs_be32 mask, struct ds *s)
274 {
275     ds_put_format(s, IP_FMT, IP_ARGS(&ip));
276     if (mask != htonl(UINT32_MAX)) {
277         if (ip_is_cidr(mask)) {
278             ds_put_format(s, "/%d", ip_count_cidr_bits(mask));
279         } else {
280             ds_put_format(s, "/"IP_FMT, IP_ARGS(&mask));
281         }
282     }
283 }
284
285
286 /* Stores the string representation of the IPv6 address 'addr' into the
287  * character array 'addr_str', which must be at least INET6_ADDRSTRLEN
288  * bytes long. */
289 void
290 format_ipv6_addr(char *addr_str, const struct in6_addr *addr)
291 {
292     inet_ntop(AF_INET6, addr, addr_str, INET6_ADDRSTRLEN);
293 }
294
295 void
296 print_ipv6_addr(struct ds *string, const struct in6_addr *addr)
297 {
298     char *dst;
299
300     ds_reserve(string, string->length + INET6_ADDRSTRLEN);
301
302     dst = string->string + string->length;
303     format_ipv6_addr(dst, addr);
304     string->length += strlen(dst);
305 }
306
307 void
308 print_ipv6_masked(struct ds *s, const struct in6_addr *addr,
309                   const struct in6_addr *mask)
310 {
311     print_ipv6_addr(s, addr);
312     if (mask && !ipv6_mask_is_exact(mask)) {
313         if (ipv6_is_cidr(mask)) {
314             int cidr_bits = ipv6_count_cidr_bits(mask);
315             ds_put_format(s, "/%d", cidr_bits);
316         } else {
317             ds_put_char(s, '/');
318             print_ipv6_addr(s, mask);
319         }
320     }
321 }
322
323 struct in6_addr ipv6_addr_bitand(const struct in6_addr *a,
324                                  const struct in6_addr *b)
325 {
326     int i;
327     struct in6_addr dst;
328
329 #ifdef s6_addr32
330     for (i=0; i<4; i++) {
331         dst.s6_addr32[i] = a->s6_addr32[i] & b->s6_addr32[i];
332     }
333 #else
334     for (i=0; i<16; i++) {
335         dst.s6_addr[i] = a->s6_addr[i] & b->s6_addr[i];
336     }
337 #endif
338
339     return dst;
340 }
341
342 /* Returns an in6_addr consisting of 'mask' high-order 1-bits and 128-N
343  * low-order 0-bits. */
344 struct in6_addr
345 ipv6_create_mask(int mask)
346 {
347     struct in6_addr netmask;
348     uint8_t *netmaskp = &netmask.s6_addr[0];
349
350     memset(&netmask, 0, sizeof netmask);
351     while (mask > 8) {
352         *netmaskp = 0xff;
353         netmaskp++;
354         mask -= 8;
355     }
356
357     if (mask) {
358         *netmaskp = 0xff << (8 - mask);
359     }
360
361     return netmask;
362 }
363
364 /* Given the IPv6 netmask 'netmask', returns the number of bits of the IPv6
365  * address that it specifies, that is, the number of 1-bits in 'netmask'.
366  * 'netmask' must be a CIDR netmask (see ipv6_is_cidr()).
367  *
368  * If 'netmask' is not a CIDR netmask (see ipv6_is_cidr()), the return value
369  * will still be in the valid range but isn't otherwise meaningful. */
370 int
371 ipv6_count_cidr_bits(const struct in6_addr *netmask)
372 {
373     int i;
374     int count = 0;
375     const uint8_t *netmaskp = &netmask->s6_addr[0];
376
377     for (i=0; i<16; i++) {
378         if (netmaskp[i] == 0xff) {
379             count += 8;
380         } else {
381             uint8_t nm;
382
383             for(nm = netmaskp[i]; nm; nm <<= 1) {
384                 count++;
385             }
386             break;
387         }
388
389     }
390
391     return count;
392 }
393
394 /* Returns true if 'netmask' is a CIDR netmask, that is, if it consists of N
395  * high-order 1-bits and 128-N low-order 0-bits. */
396 bool
397 ipv6_is_cidr(const struct in6_addr *netmask)
398 {
399     const uint8_t *netmaskp = &netmask->s6_addr[0];
400     int i;
401
402     for (i=0; i<16; i++) {
403         if (netmaskp[i] != 0xff) {
404             uint8_t x = ~netmaskp[i];
405             if (x & (x + 1)) {
406                 return false;
407             }
408             while (++i < 16) {
409                 if (netmaskp[i]) {
410                     return false;
411                 }
412             }
413         }
414     }
415
416     return true;
417 }
418
419 /* Populates 'b' with an Ethernet II packet headed with the given 'eth_dst',
420  * 'eth_src' and 'eth_type' parameters.  A payload of 'size' bytes is allocated
421  * in 'b' and returned.  This payload may be populated with appropriate
422  * information by the caller.  Sets 'b''s 'l2' and 'l3' pointers to the
423  * Ethernet header and payload respectively.
424  *
425  * The returned packet has enough headroom to insert an 802.1Q VLAN header if
426  * desired. */
427 void *
428 eth_compose(struct ofpbuf *b, const uint8_t eth_dst[ETH_ADDR_LEN],
429             const uint8_t eth_src[ETH_ADDR_LEN], uint16_t eth_type,
430             size_t size)
431 {
432     void *data;
433     struct eth_header *eth;
434
435     ofpbuf_clear(b);
436
437     ofpbuf_prealloc_tailroom(b, ETH_HEADER_LEN + VLAN_HEADER_LEN + size);
438     ofpbuf_reserve(b, VLAN_HEADER_LEN);
439     eth = ofpbuf_put_uninit(b, ETH_HEADER_LEN);
440     data = ofpbuf_put_uninit(b, size);
441
442     memcpy(eth->eth_dst, eth_dst, ETH_ADDR_LEN);
443     memcpy(eth->eth_src, eth_src, ETH_ADDR_LEN);
444     eth->eth_type = htons(eth_type);
445
446     b->l2 = eth;
447     b->l3 = data;
448
449     return data;
450 }
451
452 static void
453 packet_set_ipv4_addr(struct ofpbuf *packet, ovs_be32 *addr, ovs_be32 new_addr)
454 {
455     struct ip_header *nh = packet->l3;
456
457     if (nh->ip_proto == IPPROTO_TCP && packet->l7) {
458         struct tcp_header *th = packet->l4;
459
460         th->tcp_csum = recalc_csum32(th->tcp_csum, *addr, new_addr);
461     } else if (nh->ip_proto == IPPROTO_UDP && packet->l7) {
462         struct udp_header *uh = packet->l4;
463
464         if (uh->udp_csum) {
465             uh->udp_csum = recalc_csum32(uh->udp_csum, *addr, new_addr);
466             if (!uh->udp_csum) {
467                 uh->udp_csum = htons(0xffff);
468             }
469         }
470     }
471     nh->ip_csum = recalc_csum32(nh->ip_csum, *addr, new_addr);
472     *addr = new_addr;
473 }
474
475 /* Modifies the IPv4 header fields of 'packet' to be consistent with 'src',
476  * 'dst', 'tos', and 'ttl'.  Updates 'packet''s L4 checksums as appropriate.
477  * 'packet' must contain a valid IPv4 packet with correctly populated l[347]
478  * markers. */
479 void
480 packet_set_ipv4(struct ofpbuf *packet, ovs_be32 src, ovs_be32 dst,
481                 uint8_t tos, uint8_t ttl)
482 {
483     struct ip_header *nh = packet->l3;
484
485     if (nh->ip_src != src) {
486         packet_set_ipv4_addr(packet, &nh->ip_src, src);
487     }
488
489     if (nh->ip_dst != dst) {
490         packet_set_ipv4_addr(packet, &nh->ip_dst, dst);
491     }
492
493     if (nh->ip_tos != tos) {
494         uint8_t *field = &nh->ip_tos;
495
496         nh->ip_csum = recalc_csum16(nh->ip_csum, htons((uint16_t) *field),
497                                     htons((uint16_t) tos));
498         *field = tos;
499     }
500
501     if (nh->ip_ttl != ttl) {
502         uint8_t *field = &nh->ip_ttl;
503
504         nh->ip_csum = recalc_csum16(nh->ip_csum, htons(*field << 8),
505                                     htons(ttl << 8));
506         *field = ttl;
507     }
508 }
509
510 static void
511 packet_set_port(ovs_be16 *port, ovs_be16 new_port, ovs_be16 *csum)
512 {
513     if (*port != new_port) {
514         *csum = recalc_csum16(*csum, *port, new_port);
515         *port = new_port;
516     }
517 }
518
519 /* Sets the TCP source and destination port ('src' and 'dst' respectively) of
520  * the TCP header contained in 'packet'.  'packet' must be a valid TCP packet
521  * with its l4 marker properly populated. */
522 void
523 packet_set_tcp_port(struct ofpbuf *packet, ovs_be16 src, ovs_be16 dst)
524 {
525     struct tcp_header *th = packet->l4;
526
527     packet_set_port(&th->tcp_src, src, &th->tcp_csum);
528     packet_set_port(&th->tcp_dst, dst, &th->tcp_csum);
529 }
530
531 /* Sets the UDP source and destination port ('src' and 'dst' respectively) of
532  * the UDP header contained in 'packet'.  'packet' must be a valid UDP packet
533  * with its l4 marker properly populated. */
534 void
535 packet_set_udp_port(struct ofpbuf *packet, ovs_be16 src, ovs_be16 dst)
536 {
537     struct udp_header *uh = packet->l4;
538
539     if (uh->udp_csum) {
540         packet_set_port(&uh->udp_src, src, &uh->udp_csum);
541         packet_set_port(&uh->udp_dst, dst, &uh->udp_csum);
542
543         if (!uh->udp_csum) {
544             uh->udp_csum = htons(0xffff);
545         }
546     } else {
547         uh->udp_src = src;
548         uh->udp_dst = dst;
549     }
550 }
551
552 /* If 'packet' is a TCP packet, returns the TCP flags.  Otherwise, returns 0.
553  *
554  * 'flow' must be the flow corresponding to 'packet' and 'packet''s header
555  * pointers must be properly initialized (e.g. with flow_extract()). */
556 uint8_t
557 packet_get_tcp_flags(const struct ofpbuf *packet, const struct flow *flow)
558 {
559     if ((flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IP) ||
560          flow->dl_type == htons(ETH_TYPE_IPV6)) &&
561         flow->nw_proto == IPPROTO_TCP && packet->l7) {
562         const struct tcp_header *tcp = packet->l4;
563         return TCP_FLAGS(tcp->tcp_ctl);
564     } else {
565         return 0;
566     }
567 }
568
569 /* Appends a string representation of the TCP flags value 'tcp_flags'
570  * (e.g. obtained via packet_get_tcp_flags() or TCP_FLAGS) to 's', in the
571  * format used by tcpdump. */
572 void
573 packet_format_tcp_flags(struct ds *s, uint8_t tcp_flags)
574 {
575     if (!tcp_flags) {
576         ds_put_cstr(s, "none");
577         return;
578     }
579
580     if (tcp_flags & TCP_SYN) {
581         ds_put_char(s, 'S');
582     }
583     if (tcp_flags & TCP_FIN) {
584         ds_put_char(s, 'F');
585     }
586     if (tcp_flags & TCP_PSH) {
587         ds_put_char(s, 'P');
588     }
589     if (tcp_flags & TCP_RST) {
590         ds_put_char(s, 'R');
591     }
592     if (tcp_flags & TCP_URG) {
593         ds_put_char(s, 'U');
594     }
595     if (tcp_flags & TCP_ACK) {
596         ds_put_char(s, '.');
597     }
598     if (tcp_flags & 0x40) {
599         ds_put_cstr(s, "[40]");
600     }
601     if (tcp_flags & 0x80) {
602         ds_put_cstr(s, "[80]");
603     }
604 }