chiark - git - mdw - tripe/blob - pathmtu/pathmtu.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * Report MTU on path to specified host
   4  *
   5  * (c) 2008 Straylight/Edgeware
   6  */
   7
   8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
   9  *
  10  * This file is part of Trivial IP Encryption (TrIPE).
  11  *
  12  * TrIPE is free software: you can redistribute it and/or modify it under
  13  * the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  14  * Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your
  15  * option) any later version.
  16  *
  17  * TrIPE is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  18  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  19  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  20  * for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  * along with TrIPE.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
  24  */
  25
  26 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  27
  28 #include "config.h"
  29
  30 #include <assert.h>
  31 #include <errno.h>
  32 #include <stddef.h>
  33 #include <stdio.h>
  34 #include <stdlib.h>
  35 #include <string.h>
  36 #include <time.h>
  37
  38 #include <sys/types.h>
  39 #include <sys/time.h>
  40 #include <unistd.h>
  41
  42 #include <sys/socket.h>
  43 #include <netinet/in.h>
  44 #include <arpa/inet.h>
  45 #include <netdb.h>
  46
  47 #include <netinet/in_systm.h>
  48 #include <netinet/ip.h>
  49 #include <netinet/ip_icmp.h>
  50 #include <netinet/udp.h>
  51
  52 #include <net/if.h>
  53 #include <ifaddrs.h>
  54 #include <sys/ioctl.h>
  55
  56 #include <mLib/alloc.h>
  57 #include <mLib/bits.h>
  58 #include <mLib/dstr.h>
  59 #include <mLib/hex.h>
  60 #include <mLib/mdwopt.h>
  61 #include <mLib/quis.h>
  62 #include <mLib/report.h>
  63 #include <mLib/tv.h>
  64
  65 /*----- Static variables --------------------------------------------------*/
  66
  67 static unsigned char buf[65536];
  68
  69 #define POLY 0x1002d
  70
  71 /*----- Utility functions -------------------------------------------------*/
  72
  73 /* Step a value according to a simple LFSR. */
  74 #define STEP(q)                                                         \
  75   do (q) = ((q) & 0x8000) ? ((q) << 1) ^ POLY : ((q) << 1); while (0)
  76
  77 /* Fill buffer with a constant but pseudorandom string.  Uses a simple
  78  * LFSR.
  79  */
  80 static void fillbuffer(unsigned char *p, size_t sz)
  81 {
  82   unsigned int y = 0xbc20;
  83   const unsigned char *l = p + sz;
  84   int i;
  85
  86   while (p < l) {
  87     *p++ = y & 0xff;
  88     for (i = 0; i < 8; i++) STEP(y);
  89   }
  90 }
  91
  92 /* Convert a string to floating point. */
  93 static double s2f(const char *s, const char *what)
  94 {
  95   double f;
  96   char *q;
  97
  98   errno = 0;
  99   f = strtod(s, &q);
 100   if (errno || *q) die(EXIT_FAILURE, "bad %s", what);
 101   return (f);
 102 }
 103
 104 /* Convert a floating-point value into a struct timeval. */
 105 static void f2tv(struct timeval *tv, double t)
 106   { tv->tv_sec = t; tv->tv_usec = (t - tv->tv_sec)*MILLION; }
 107
 108 union addr {
 109   struct sockaddr sa;
 110   struct sockaddr_in sin;
 111   struct sockaddr_in6 sin6;
 112 };
 113
 114 /* Check whether an address family is even slightly supported. */
 115 static int addrfamok(int af)
 116 {
 117   switch (af) {
 118     case AF_INET: case AF_INET6: return (1);
 119     default: return (0);
 120   }
 121 }
 122
 123 /* Return the size of a socket address. */
 124 static size_t addrsz(const union addr *a)
 125 {
 126   switch (a->sa.sa_family) {
 127     case AF_INET: return (sizeof(a->sin));
 128     case AF_INET6: return (sizeof(a->sin6));
 129     default: abort();
 130   }
 131 }
 132
 133 /* Compare two addresses.  Maybe compare the port numbers too. */
 134 #define AEF_PORT 1u
 135 static int addreq(const union addr *a, const union addr *b, unsigned f)
 136 {
 137   switch (a->sa.sa_family) {
 138     case AF_INET:
 139       return (a->sin.sin_addr.s_addr == b->sin.sin_addr.s_addr &&
 140               (!(f&AEF_PORT) || a->sin.sin_port == b->sin.sin_port));
 141     case AF_INET6:
 142       return (!memcmp(a->sin6.sin6_addr.s6_addr,
 143                       b->sin6.sin6_addr.s6_addr, 16) &&
 144               (!(f&AEF_PORT) || a->sin6.sin6_port == b->sin6.sin6_port));
 145     default:
 146       abort();
 147   }
 148 }
 149
 150 /*----- Main algorithm skeleton -------------------------------------------*/
 151
 152 struct param {
 153   unsigned f;                           /* Various flags */
 154 #define F_VERBOSE 1u                    /*   Give a running commentary */
 155   double retx;                          /* Initial retransmit interval */
 156   double regr;                          /* Retransmit growth factor */
 157   double timeout;                       /* Retransmission timeout */
 158   int seqoff;                           /* Offset to write sequence number */
 159   const struct probe_ops *pops;         /* Probe algorithm description */
 160   union addr a;                         /* Destination address */
 161 };
 162
 163 struct probestate {
 164   const struct param *pp;
 165   unsigned q;
 166 };
 167
 168 struct probe_ops {
 169   const char *name;
 170   const struct probe_ops *next;
 171   size_t statesz;
 172   int (*setup)(void *, int, const struct param *);
 173   void (*finish)(void *);
 174   void (*selprep)(void *, int *, fd_set *);
 175   int (*xmit)(void *, int);
 176   int (*selproc)(void *, fd_set *, struct probestate *);
 177 };
 178
 179 #define OPS_CHAIN 0
 180
 181 enum {
 182   RC_FAIL = -99,
 183   RC_OK = 0,
 184   RC_LOWER = -1,
 185   RC_HIGHER = -2,
 186   RC_NOREPLY = -3
 187   /* or a positive MTU upper-bound */
 188 };
 189
 190 /* Add a file descriptor FD to the set `fd_in', updating `*maxfd'. */
 191 #define ADDFD(fd) \
 192   do { FD_SET(fd, fd_in); if (*maxfd < fd) *maxfd = fd; } while (0)
 193
 194 /* Check whether a buffer contains a packet from our current probe. */
 195 static int mypacketp(struct probestate *ps,
 196                      const unsigned char *p, size_t sz)
 197 {
 198   const struct param *pp = ps->pp;
 199
 200   return (sz >= pp->seqoff + 2 && LOAD16(p + pp->seqoff) == ps->q);
 201 }
 202
 203 /* See whether MTU is an acceptable MTU value.  Return an appropriate
 204  * RC_... code or a new suggested MTU.
 205  */
 206 static int probe(struct probestate *ps, void *st, int mtu)
 207 {
 208   const struct param *pp = ps->pp;
 209   fd_set fd_in;
 210   struct timeval tv, now, when, done;
 211   double timer = pp->retx;
 212   int rc, maxfd;
 213
 214   /* Set up the first retransmit and give-up timers. */
 215   gettimeofday(&now, 0);
 216   f2tv(&tv, pp->timeout); TV_ADD(&done, &now, &tv);
 217   f2tv(&tv, timer); TV_ADD(&when, &now, &tv);
 218   if (TV_CMP(&when, >, &done)) when = done;
 219
 220   /* Send the initial probe. */
 221   if (pp->f & F_VERBOSE)
 222     moan("sending probe of size %d (seq = %04x)", mtu, ps->q);
 223   STEP(ps->q);
 224   STORE16(buf + pp->seqoff, ps->q);
 225   if ((rc = pp->pops->xmit(st, mtu)) != RC_OK) return (rc);
 226
 227   for (;;) {
 228
 229     /* Wait for something interesting to happen. */
 230     maxfd = 0; FD_ZERO(&fd_in);
 231     pp->pops->selprep(st, &maxfd, &fd_in);
 232     TV_SUB(&tv, &when, &now);
 233     if (select(maxfd + 1, &fd_in, 0, 0, &tv) < 0) return (RC_FAIL);
 234     gettimeofday(&now, 0);
 235
 236     /* See whether the probe method has any answers for us. */
 237     if ((rc = pp->pops->selproc(st, &fd_in, ps)) != RC_OK) return (rc);
 238
 239     /* If we've waited too long, give up.  If we should retransmit, do
 240      * that.
 241      */
 242     if (TV_CMP(&now, >, &done))
 243       return (RC_NOREPLY);
 244     else if (TV_CMP(&now, >, &when)) {
 245       if (pp->f & F_VERBOSE) moan("re-sending probe of size %d", mtu);
 246       if ((rc = pp->pops->xmit(st, mtu)) != RC_OK) return (rc);
 247       do {
 248         timer *= pp->regr; f2tv(&tv, timer); TV_ADD(&when, &when, &tv);
 249       } while (TV_CMP(&when, <, &now));
 250       if (TV_CMP(&when, >, &done)) when = done;
 251     }
 252   }
 253 }
 254
 255 /* Discover the path MTU to the destination address. */
 256 static int pathmtu(const struct param *pp)
 257 {
 258   int sk;
 259   int mtu, lo, hi;
 260   int rc, droppy = -1;
 261   void *st;
 262   struct probestate ps;
 263
 264   /* Build and connect a UDP socket.  We'll need this to know the local port
 265    * number to use if nothing else.  Set other stuff up.
 266    */
 267   if ((sk = socket(pp->a.sa.sa_family, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)) < 0)
 268     goto fail_0;
 269   if (connect(sk, &pp->a.sa, addrsz(&pp->a))) goto fail_1;
 270   st = xmalloc(pp->pops->statesz);
 271   if ((mtu = pp->pops->setup(st, sk, pp)) < 0) goto fail_2;
 272   ps.pp = pp; ps.q = rand() & 0xffff;
 273   switch (pp->a.sa.sa_family) {
 274     case AF_INET: lo = 576; break;
 275     case AF_INET6: lo = 1280; break;
 276     default: abort();
 277   }
 278   hi = mtu;
 279   if (hi < lo) { errno = EMSGSIZE; return (-1); }
 280
 281   /* And now we do a thing which is sort of like a binary search, except that
 282    * we also take explicit clues as establishing a new upper bound, and we
 283    * try to hug that initially.
 284    */
 285   for (;;) {
 286     assert(lo <= mtu && mtu <= hi);
 287     if (pp->f & F_VERBOSE) moan("probe: %d <= %d <= %d", lo, mtu, hi);
 288     rc = probe(&ps, st, mtu);
 289     switch (rc) {
 290
 291       case RC_FAIL:
 292         if (pp->f & F_VERBOSE) moan("probe failed");
 293         goto fail_3;
 294
 295       case RC_NOREPLY:
 296         /* If we've not seen a dropped packet before then we don't know what
 297          * this means yet -- in particular, we don't know which bit of the
 298          * network is swallowing packets.  Send a minimum-size probe.  If
 299          * that doesn't come back then assume that the remote host is
 300          * swallowing our packets.  If it does, then we assume that dropped
 301          * packets are a result of ICMP fragmentation-needed reports being
 302          * lost or suppressed.
 303          */
 304         if (pp->f & F_VERBOSE) moan("gave up: black hole detected");
 305         if (droppy == -1) {
 306           if (pp->f & F_VERBOSE) moan("sending minimum-size probe");
 307           switch (probe(&ps, st, lo)) {
 308             case RC_FAIL:
 309               goto fail_3;
 310             case RC_NOREPLY:
 311               if (pp->f & F_VERBOSE) {
 312                 moan("no reply from min-size probe: "
 313                      "assume black hole at target");
 314               }
 315               droppy = 1;
 316               break;
 317             case RC_HIGHER:
 318               if (pp->f & F_VERBOSE) {
 319                 moan("reply from min-size probe OK: "
 320                      "assume black hole in network");
 321               }
 322               droppy = 0;
 323               break;
 324             default:
 325               if (pp->f & F_VERBOSE)
 326                 moan("unexpected return code from probe");
 327               errno = ENOTCONN;
 328               goto fail_3;
 329           }
 330         }
 331
 332         if (droppy) goto higher; else goto lower;
 333
 334       case RC_HIGHER:
 335       higher:
 336         if (droppy == -1) {
 337           if (pp->f & F_VERBOSE)
 338             moan("probe returned: remote host is not a black hole");
 339           droppy = 0;
 340         }
 341         if (mtu == hi) {
 342           if (pp->f & F_VERBOSE) moan("probe returned: found correct MTU");
 343           goto done;
 344         }
 345         lo = mtu;
 346
 347         /* Now we must make a new guess, between lo and hi.  We know that lo
 348          * is good; but we're not so sure about hi here.  We know that hi >
 349          * lo, so this will find an approximate midpoint, greater than lo and
 350          * no more than hi.
 351          */
 352         if (pp->f & F_VERBOSE) moan("probe returned: guessing higher");
 353         mtu += (hi - lo + 1)/2;
 354         break;
 355
 356       case RC_LOWER:
 357       lower:
 358         /* If this didn't work, and we're already at the bottom of our
 359          * possible range, then something has gone horribly wrong.
 360          */
 361         assert(lo < mtu);
 362         hi = mtu - 1;
 363         if (lo == hi) {
 364           if (pp->f & F_VERBOSE) moan("error returned: found correct MTU");
 365           mtu = lo;
 366           goto done;
 367         }
 368
 369         /* We must make a new guess, between lo and hi.  We're probably
 370          * fairly sure that lo will succeed, since either it's the minimum
 371          * MTU or we've tested it already; but we're not quite sure about hi,
 372          * so we want to aim high.
 373          */
 374         if (pp->f & F_VERBOSE) moan("error returned: guessing lower");
 375         mtu -= (hi - lo + 1)/2;
 376         break;
 377
 378       default:
 379         if (pp->f & F_VERBOSE) moan("error returned with new MTU estimate");
 380         mtu = hi = rc;
 381         break;
 382     }
 383   }
 384
 385 done:
 386   /* Clean up and return our result. */
 387   pp->pops->finish(st);
 388   xfree(st);
 389   close(sk);
 390   return (mtu);
 391
 392 fail_3:
 393   pp->pops->finish(st);
 394 fail_2:
 395   xfree(st);
 396 fail_1:
 397   close(sk);
 398 fail_0:
 399   return (-1);
 400 }
 401
 402 /*----- Doing it the hard way ---------------------------------------------*/
 403
 404 #if defined(linux) || defined(__OpenBSD__)
 405 #define IPHDR_SANE
 406 #endif
 407
 408 #ifdef IPHDR_SANE
 409 #  define sane_htons htons
 410 #  define sane_htonl htonl
 411 #else
 412 #  define sane_htons
 413 #  define sane_htonl
 414 #endif
 415
 416 static int rawicmp = -1, rawudp = -1, rawerr = 0;
 417
 418 #define IPCK_INIT 0xffff
 419
 420 /* Compute an IP checksum over some data.  This is a restartable interface:
 421  * initialize A to `IPCK_INIT' for the first call.
 422  */
 423 static unsigned ipcksum(const void *buf, size_t n, unsigned a)
 424 {
 425   unsigned long aa = a ^ 0xffff;
 426   const unsigned char *p = buf, *l = p + n;
 427
 428   while (p < l - 1) { aa += LOAD16_B(p); p += 2; }
 429   if (p < l) { aa += (unsigned)(*p) << 8; }
 430   do aa = (aa & 0xffff) + (aa >> 16); while (aa >= 0x10000);
 431   return (aa == 0xffff ? aa : aa ^ 0xffff);
 432 }
 433
 434 /* TCP/UDP pseudoheader structure. */
 435 struct phdr {
 436   struct in_addr ph_src, ph_dst;
 437   u_char ph_z, ph_p;
 438   u_short ph_len;
 439 };
 440
 441 struct raw_state {
 442   union addr me, a;
 443   int sk, rawicmp, rawudp;
 444   unsigned q;
 445 };
 446
 447 static int raw_setup(void *stv, int sk, const struct param *pp)
 448 {
 449   struct raw_state *st = stv;
 450   socklen_t sz;
 451   int i, mtu = -1;
 452   struct ifaddrs *ifa, *ifaa, *ifap;
 453   struct ifreq ifr;
 454
 455   /* Check that the address is OK, and that we have the necessary raw
 456    * sockets.
 457    */
 458   switch (pp->a.sa.sa_family) {
 459     case AF_INET:
 460       if (rawerr) { errno = rawerr; goto fail_0; }
 461       st->rawicmp = rawicmp; st->rawudp = rawudp; st->sk = sk;
 462       break;
 463     default:
 464       errno = EPFNOSUPPORT; goto fail_0;
 465   }
 466
 467   /* Initialize the sequence number. */
 468   st->q = rand() & 0xffff;
 469
 470   /* Snaffle the local and remote address and port number. */
 471   st->a = pp->a;
 472   sz = sizeof(st->me);
 473   if (getsockname(sk, &st->me.sa, &sz))
 474     goto fail_0;
 475
 476   /* There isn't a portable way to force the DF flag onto a packet through
 477    * UDP, or even through raw IP, unless we write the entire IP header
 478    * ourselves.  This is somewhat annoying, especially since we have an
 479    * uphill struggle keeping track of which systems randomly expect which
 480    * header fields to be presented in host byte order.  Oh, well.
 481    */
 482   i = 1;
 483   if (setsockopt(rawudp, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, &i, sizeof(i))) goto fail_0;
 484
 485   /* Find an upper bound on the MTU.  Do two passes over the interface
 486    * list.  If we can find matches for our local address then use the
 487    * highest one of those; otherwise do a second pass and simply take the
 488    * highest MTU of any network interface.
 489    */
 490   if (getifaddrs(&ifaa)) goto fail_0;
 491   for (i = 0; i < 2; i++) {
 492     for (ifap = 0, ifa = ifaa; ifa; ifa = ifa->ifa_next) {
 493       if (!(ifa->ifa_flags & IFF_UP) || !ifa->ifa_addr ||
 494           ifa->ifa_addr->sa_family != st->me.sa.sa_family ||
 495           (i == 0 &&
 496            !addreq((union addr *)ifa->ifa_addr, &st->me, 0)) ||
 497           (i == 1 && ifap && strcmp(ifap->ifa_name, ifa->ifa_name) == 0) ||
 498           strlen(ifa->ifa_name) >= sizeof(ifr.ifr_name))
 499         continue;
 500       ifap = ifa;
 501       strcpy(ifr.ifr_name, ifa->ifa_name);
 502       if (ioctl(sk, SIOCGIFMTU, &ifr)) goto fail_1;
 503       if (mtu < ifr.ifr_mtu) mtu = ifr.ifr_mtu;
 504     }
 505     if (mtu > 0) break;
 506   }
 507   if (mtu < 0) { errno = ENOTCONN; goto fail_1; }
 508   freeifaddrs(ifaa);
 509
 510   /* Done. */
 511   return (mtu);
 512
 513 fail_1:
 514   freeifaddrs(ifaa);
 515 fail_0:
 516   return (-1);
 517 }
 518
 519 static void raw_finish(void *stv) { ; }
 520
 521 static void raw_selprep(void *stv, int *maxfd, fd_set *fd_in)
 522   { struct raw_state *st = stv; ADDFD(st->sk); ADDFD(st->rawicmp); }
 523
 524 static int raw_xmit(void *stv, int mtu)
 525 {
 526   struct raw_state *st = stv;
 527   unsigned char b[65536], *p;
 528   struct ip *ip;
 529   struct udphdr *udp;
 530   struct phdr ph;
 531   unsigned ck;
 532
 533   /* Build the IP header. */
 534   ip = (struct ip *)b;
 535   ip->ip_v = 4;
 536   ip->ip_hl = sizeof(*ip)/4;
 537   ip->ip_tos = IPTOS_RELIABILITY;
 538   ip->ip_len = sane_htons(mtu);
 539   STEP(st->q); ip->ip_id = htons(st->q);
 540   ip->ip_off = sane_htons(0 | IP_DF);
 541   ip->ip_ttl = 64;
 542   ip->ip_p = IPPROTO_UDP;
 543   ip->ip_sum = 0;
 544   ip->ip_src = st->me.sin.sin_addr;
 545   ip->ip_dst = st->a.sin.sin_addr;
 546
 547   /* Build a UDP packet in the output buffer. */
 548   udp = (struct udphdr *)(ip + 1);
 549   udp->uh_sport = st->me.sin.sin_port;
 550   udp->uh_dport = st->a.sin.sin_port;
 551   udp->uh_ulen = htons(mtu - sizeof(*ip));
 552   udp->uh_sum = 0;
 553
 554   /* Copy the payload. */
 555   p = (unsigned char *)(udp + 1);
 556   memcpy(p, buf, mtu - (p - b));
 557
 558   /* Calculate the UDP checksum. */
 559   ph.ph_src = ip->ip_src;
 560   ph.ph_dst = ip->ip_dst;
 561   ph.ph_z = 0;
 562   ph.ph_p = IPPROTO_UDP;
 563   ph.ph_len = udp->uh_ulen;
 564   ck = IPCK_INIT;
 565   ck = ipcksum(&ph, sizeof(ph), ck);
 566   ck = ipcksum(udp, mtu - sizeof(*ip), ck);
 567   udp->uh_sum = htons(ck);
 568
 569   /* Send the whole thing off.  If we're too big for the interface then we
 570    * might need to trim immediately.
 571    */
 572   if (sendto(st->rawudp, b, mtu, 0, &st->a.sa, addrsz(&st->a)) < 0) {
 573     if (errno == EMSGSIZE) return (RC_LOWER);
 574     else goto fail_0;
 575   }
 576
 577   /* Done. */
 578   return (RC_OK);
 579
 580 fail_0:
 581   return (RC_FAIL);
 582 }
 583
 584 static int raw_selproc(void *stv, fd_set *fd_in, struct probestate *ps)
 585 {
 586   struct raw_state *st = stv;
 587   unsigned char b[65536];
 588   struct ip *ip;
 589   struct icmp *icmp;
 590   struct udphdr *udp;
 591   const unsigned char *payload;
 592   ssize_t n;
 593
 594   /* An ICMP packet: see what's inside. */
 595   if (FD_ISSET(st->rawicmp, fd_in)) {
 596     if ((n = read(st->rawicmp, b, sizeof(b))) < 0) goto fail_0;
 597
 598     ip = (struct ip *)b;
 599     if (n < sizeof(*ip) || n < sizeof(4*ip->ip_hl) ||
 600         ip->ip_v != 4 || ip->ip_p != IPPROTO_ICMP)
 601       goto skip_icmp;
 602     n -= sizeof(4*ip->ip_hl);
 603
 604     icmp = (struct icmp *)(b + 4*ip->ip_hl);
 605     if (n < sizeof(*icmp) || icmp->icmp_type != ICMP_UNREACH)
 606       goto skip_icmp;
 607     n -= offsetof(struct icmp, icmp_ip);
 608
 609     ip = &icmp->icmp_ip;
 610     if (n < sizeof(*ip) ||
 611         ip->ip_p != IPPROTO_UDP || ip->ip_hl != sizeof(*ip)/4 ||
 612         ip->ip_id != htons(st->q) ||
 613         ip->ip_src.s_addr != st->me.sin.sin_addr.s_addr ||
 614         ip->ip_dst.s_addr != st->a.sin.sin_addr.s_addr)
 615       goto skip_icmp;
 616     n -= sizeof(*ip);
 617
 618     udp = (struct udphdr *)(ip + 1);
 619     if (n < sizeof(udp) || udp->uh_sport != st->me.sin.sin_port ||
 620         udp->uh_dport != st->a.sin.sin_port)
 621       goto skip_icmp;
 622     n -= sizeof(*udp);
 623
 624     payload = (const unsigned char *)(udp + 1);
 625     if (!mypacketp(ps, payload, n)) goto skip_icmp;
 626
 627     if (icmp->icmp_code == ICMP_UNREACH_PORT) return (RC_HIGHER);
 628     else if (icmp->icmp_code != ICMP_UNREACH_NEEDFRAG) goto skip_icmp;
 629     else if (icmp->icmp_nextmtu) return (htons(icmp->icmp_nextmtu));
 630     else return (RC_LOWER);
 631   }
 632 skip_icmp:;
 633
 634   /* If we got a reply to the current probe then we're good.  If we got an
 635    * error, or the packet's sequence number is wrong, then ignore it.
 636    */
 637   if (FD_ISSET(st->sk, fd_in)) {
 638     if ((n = read(st->sk, b, sizeof(b))) < 0) return (RC_OK);
 639     else if (mypacketp(ps, b, n)) return (RC_HIGHER);
 640     else return (RC_OK);
 641   }
 642
 643   return (RC_OK);
 644
 645 fail_0:
 646   return (RC_FAIL);
 647 }
 648
 649 static const struct probe_ops raw_ops = {
 650   "raw", OPS_CHAIN, sizeof(struct raw_state),
 651   raw_setup, raw_finish,
 652   raw_selprep, raw_xmit, raw_selproc
 653 };
 654
 655 #undef OPS_CHAIN
 656 #define OPS_CHAIN &raw_ops
 657
 658 /*----- Doing the job on Linux --------------------------------------------*/
 659
 660 #if defined(linux)
 661
 662 #ifndef IP_MTU
 663 #  define IP_MTU 14                     /* Blech! */
 664 #endif
 665
 666 struct linux_state {
 667   int sk;
 668 };
 669
 670 static int linux_setup(void *stv, int sk, const struct param *pp)
 671 {
 672   struct linux_state *st = stv;
 673   int i, mtu;
 674   socklen_t sz;
 675
 676   /* Check that the address is OK. */
 677   switch (pp->a.sa.sa_family) {
 678     case AF_INET: break;
 679     default: errno = EPFNOSUPPORT; return (-1);
 680   }
 681
 682   /* Snaffle the UDP socket. */
 683   st->sk = sk;
 684
 685   /* Turn on kernel path-MTU discovery and force DF on. */
 686   i = IP_PMTUDISC_PROBE;
 687   if (setsockopt(st->sk, IPPROTO_IP, IP_MTU_DISCOVER, &i, sizeof(i)))
 688     return (-1);
 689
 690   /* Read the initial MTU guess back and report it. */
 691   sz = sizeof(mtu);
 692   if (getsockopt(st->sk, IPPROTO_IP, IP_MTU, &mtu, &sz))
 693     return (-1);
 694
 695   /* Done. */
 696   return (mtu);
 697 }
 698
 699 static void linux_finish(void *stv) { ; }
 700
 701 static void linux_selprep(void *stv, int *maxfd, fd_set *fd_in)
 702   { struct linux_state *st = stv; ADDFD(st->sk); }
 703
 704 static int linux_xmit(void *stv, int mtu)
 705 {
 706   struct linux_state *st = stv;
 707
 708   /* Write the packet. */
 709   if (write(st->sk, buf, mtu - 28) >= 0) return (RC_OK);
 710   else if (errno == EMSGSIZE) return (RC_LOWER);
 711   else return (RC_FAIL);
 712 }
 713
 714 static int linux_selproc(void *stv, fd_set *fd_in, struct probestate *ps)
 715 {
 716   struct linux_state *st = stv;
 717   int mtu;
 718   socklen_t sz;
 719   ssize_t n;
 720   unsigned char b[65536];
 721
 722   /* Read an answer.  If it looks like the right kind of error then report a
 723    * success.  This is potentially wrong, since we can't tell whether an
 724    * error was delayed from an earlier probe.  However, we never return
 725    * RC_LOWER from this method, so the packet sizes ought to be monotonically
 726    * decreasing and this won't cause trouble.  Otherwise update from the
 727    * kernel's idea of the right MTU.
 728    */
 729   if (FD_ISSET(st->sk, fd_in)) {
 730     n = read(st->sk, &buf, sizeof(buf));
 731     if (n >= 0 ?
 732         mypacketp(ps, b, n) :
 733         errno == ECONNREFUSED || errno == EHOSTUNREACH)
 734       return (RC_HIGHER);
 735     sz = sizeof(mtu);
 736     if (getsockopt(st->sk, IPPROTO_IP, IP_MTU, &mtu, &sz))
 737       return (RC_FAIL);
 738     return (mtu);
 739   }
 740   return (RC_OK);
 741 }
 742
 743 static const struct probe_ops linux_ops = {
 744   "linux", OPS_CHAIN, sizeof(struct linux_state),
 745   linux_setup, linux_finish,
 746   linux_selprep, linux_xmit, linux_selproc
 747 };
 748
 749 #undef OPS_CHAIN
 750 #define OPS_CHAIN &linux_ops
 751
 752 #endif
 753
 754 /*----- Help options ------------------------------------------------------*/
 755
 756 static const struct probe_ops *probe_ops = OPS_CHAIN;
 757
 758 static void version(FILE *fp)
 759   { pquis(fp, "$, TrIPE version " VERSION "\n"); }
 760
 761 static void usage(FILE *fp)
 762 {
 763   pquis(fp, "Usage: $ [-46v] [-H HEADER] [-m METHOD]\n\
 764          [-r SECS] [-g FACTOR] [-t SECS] HOST [PORT]\n");
 765 }
 766
 767 static void help(FILE *fp)
 768 {
 769   const struct probe_ops *ops;
 770
 771   version(fp);
 772   fputc('\n', fp);
 773   usage(fp);
 774   fputs("\
 775 \n\
 776 Options in full:\n\
 777 \n\
 778 -h, --help              Show this help text.\n\
 779 -V, --version           Show version number.\n\
 780 -u, --usage             Show brief usage message.\n\
 781 \n\
 782 -4, --ipv4              Restrict to IPv4 only.\n\
 783 -6, --ipv6              Restrict to IPv6 only.\n\
 784 -g, --growth=FACTOR     Growth factor for retransmit interval.\n\
 785 -m, --method=METHOD     Use METHOD to probe for MTU.\n\
 786 -r, --retransmit=SECS   Retransmit if no reply after SEC.\n\
 787 -t, --timeout=SECS      Give up expecting a reply after SECS.\n\
 788 -v, --verbose           Write a running commentary to stderr.\n\
 789 -H, --header=HEX        Packet header, in hexadecimal.\n\
 790 \n\
 791 Probe methods:\n\
 792 ", fp);
 793   for (ops = probe_ops; ops; ops = ops->next)
 794     printf("\t%s\n", ops->name);
 795 }
 796
 797 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
 798
 799 int main(int argc, char *argv[])
 800 {
 801   struct param pp = { 0, 0.333, 3.0, 8.0, 0, OPS_CHAIN };
 802   hex_ctx hc;
 803   dstr d = DSTR_INIT;
 804   size_t sz;
 805   int i, err;
 806   struct addrinfo aihint = { 0 }, *ailist, *ai;
 807   const char *host, *svc = "7";
 808   unsigned f = 0;
 809
 810 #define f_bogus 1u
 811
 812   if ((rawicmp = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP)) < 0 ||
 813       (rawudp = socket(PF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_UDP)) < 0)
 814     rawerr = errno;
 815   if (setuid(getuid()))
 816     abort();
 817
 818   ego(argv[0]);
 819   fillbuffer(buf, sizeof(buf));
 820
 821   aihint.ai_family = AF_UNSPEC;
 822   aihint.ai_protocol = IPPROTO_UDP;
 823   aihint.ai_socktype = SOCK_DGRAM;
 824   aihint.ai_flags = AI_ADDRCONFIG;
 825
 826   for (;;) {
 827     static const struct option opts[] = {
 828       { "help",         0,              0,      'h' },
 829       { "version",      0,              0,      'V' },
 830       { "usage",        0,              0,      'u' },
 831       { "ipv4",         0,              0,      '4' },
 832       { "ipv6",         0,              0,      '6' },
 833       { "header",       OPTF_ARGREQ,    0,      'H' },
 834       { "growth",       OPTF_ARGREQ,    0,      'g' },
 835       { "method",       OPTF_ARGREQ,    0,      'm' },
 836       { "retransmit",   OPTF_ARGREQ,    0,      'r' },
 837       { "timeout",      OPTF_ARGREQ,    0,      't' },
 838       { "verbose",      0,              0,      'v' },
 839       { 0,              0,              0,      0 }
 840     };
 841
 842     i = mdwopt(argc, argv, "hVu" "46H:g:m:r:t:v", opts, 0, 0, 0);
 843     if (i < 0) break;
 844     switch (i) {
 845       case 'h': help(stdout); exit(0);
 846       case 'V': version(stdout); exit(0);
 847       case 'u': usage(stdout); exit(0);
 848
 849       case 'H':
 850         DRESET(&d);
 851         hex_init(&hc);
 852         hex_decode(&hc, optarg, strlen(optarg), &d);
 853         hex_decode(&hc, 0, 0, &d);
 854         sz = d.len < 532 ? d.len : 532;
 855         memcpy(buf, d.buf, sz);
 856         pp.seqoff = sz;
 857         break;
 858
 859       case '4': aihint.ai_family = AF_INET; break;
 860       case '6': aihint.ai_family = AF_INET6; break;
 861       case 'g': pp.regr = s2f(optarg, "retransmit growth factor"); break;
 862       case 'r': pp.retx = s2f(optarg, "retransmit interval"); break;
 863       case 't': pp.timeout = s2f(optarg, "timeout"); break;
 864
 865       case 'm':
 866         for (pp.pops = OPS_CHAIN; pp.pops; pp.pops = pp.pops->next)
 867           if (strcmp(pp.pops->name, optarg) == 0) goto found_alg;
 868         die(EXIT_FAILURE, "unknown probe algorithm `%s'", optarg);
 869       found_alg:
 870         break;
 871
 872       case 'v': pp.f |= F_VERBOSE; break;
 873
 874       default:
 875         f |= f_bogus;
 876         break;
 877     }
 878   }
 879   argv += optind; argc -= optind;
 880   if ((f & f_bogus) || 1 > argc || argc > 2) {
 881     usage(stderr);
 882     exit(EXIT_FAILURE);
 883   }
 884
 885   host = argv[0];
 886   if (argv[1]) svc = argv[1];
 887   if ((err = getaddrinfo(host, svc, &aihint, &ailist)) != 0) {
 888     die(EXIT_FAILURE, "unknown host `%s' or service `%s': %s",
 889         host, svc, gai_strerror(err));
 890   }
 891   for (ai = ailist; ai && !addrfamok(ai->ai_family); ai = ai->ai_next);
 892   if (!ai) die(EXIT_FAILURE, "no supported address families for `%s'", host);
 893   assert(ai->ai_addrlen <= sizeof(pp.a));
 894   memcpy(&pp.a, ai->ai_addr, ai->ai_addrlen);
 895
 896   i = pathmtu(&pp);
 897   if (i < 0)
 898     die(EXIT_FAILURE, "failed to discover MTU: %s", strerror(errno));
 899   printf("%d\n", i);
 900   if (ferror(stdout) || fflush(stdout) || fclose(stdout))
 901     die(EXIT_FAILURE, "failed to write result: %s", strerror(errno));
 902   return (0);
 903 }
 904
 905 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/