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

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * Forwarding UDP packets over a stream
   4  *
   5  * (c) 2003 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 <ctype.h>
  31 #include <errno.h>
  32 #include <stdio.h>
  33 #include <stdlib.h>
  34 #include <string.h>
  35
  36 #include <sys/time.h>
  37 #include <sys/types.h>
  38 #include <unistd.h>
  39 #include <fcntl.h>
  40 #include <sys/uio.h>
  41 #include <sys/socket.h>
  42 #include <netinet/in.h>
  43 #include <arpa/inet.h>
  44 #include <netdb.h>
  45
  46 #include <mLib/alloc.h>
  47 #include <mLib/bits.h>
  48 #include <mLib/darray.h>
  49 #include <mLib/dstr.h>
  50 #include <mLib/fdflags.h>
  51 #include <mLib/mdwopt.h>
  52 #include <mLib/quis.h>
  53 #include <mLib/report.h>
  54 #include <mLib/sel.h>
  55 #include <mLib/selpk.h>
  56
  57 #include "util.h"
  58
  59 /*----- Data structures ---------------------------------------------------*/
  60
  61 typedef union addr {
  62   struct sockaddr sa;
  63   struct sockaddr_in sin;
  64 } addr;
  65
  66 DA_DECL(addr_v, addr);
  67 DA_DECL(str_v, const char *);
  68
  69 typedef struct pk {
  70   struct pk *next;                      /* Next packet in the chain */
  71   octet *p, *o;                         /* Buffer start and current posn */
  72   size_t n;                             /* Size of packet remaining */
  73 } pk;
  74
  75 typedef struct pkstream {
  76   unsigned f;                           /* Flags... */
  77 #define PKF_FULL 1u                     /*   Buffer is full: stop reading */
  78   sel_file r, w;                        /* Read and write selectors */
  79   pk *pks, **pk_tail;                   /* Packet queue */
  80   size_t npk, szpk;                     /* Number and size of data */
  81   selpk p;                              /* Packet parser */
  82 } pkstream;
  83
  84 typedef struct connwait {
  85   unsigned f;                           /* Various flags */
  86 #define cwf_port 1u                     /*   Port is defined => listen */
  87   sel_file *sfv;                        /* Selectors */
  88   addr_v me, peer;                     /* Who I'm meant to be; who peer is */
  89 } connwait;
  90
  91 /*----- Static variables --------------------------------------------------*/
  92
  93 static sel_state sel;
  94 static connwait cw;
  95 static int fd_udp;
  96 static size_t pk_nmax = 128, pk_szmax = 1024*1024;
  97
  98 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  99
 100 static int nonblockify(int fd)
 101   { return (fdflags(fd, O_NONBLOCK, O_NONBLOCK, 0, 0)); }
 102
 103 static int cloexec(int fd)
 104   { return (fdflags(fd, 0, 0, FD_CLOEXEC, FD_CLOEXEC)); }
 105
 106 static socklen_t addrsz(const addr *a)
 107 {
 108   switch (a->sa.sa_family) {
 109     case AF_INET: return sizeof(a->sin);
 110     default: abort();
 111   }
 112 }
 113
 114 static const char *addrstr(const addr *a)
 115 {
 116   static char buf[128];
 117   socklen_t n = sizeof(buf);
 118
 119   if (getnameinfo(&a->sa, addrsz(a), buf, n, 0, 0, NI_NUMERICHOST))
 120     return ("<addrstr failed>");
 121   return (buf);
 122 }
 123
 124 static int addreq(const addr *a, const addr *b)
 125 {
 126   if (a->sa.sa_family != b->sa.sa_family) return (0);
 127   switch (a->sa.sa_family) {
 128     case AF_INET:
 129       return (a->sin.sin_addr.s_addr == b->sin.sin_addr.s_addr);
 130     default:
 131       abort();
 132   }
 133 }
 134
 135 static void initaddr(addr *a)
 136 {
 137   a->sin.sin_family = AF_INET;
 138   a->sin.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
 139   a->sin.sin_port = 0;
 140 }
 141
 142 static void dolisten(void);
 143
 144 static void doclose(pkstream *p)
 145 {
 146   pk *pk, *ppk;
 147   close(p->w.fd);
 148   close(p->p.reader.fd);
 149   selpk_destroy(&p->p);
 150   if (!(p->f&PKF_FULL)) sel_rmfile(&p->r);
 151   if (p->npk) sel_rmfile(&p->w);
 152   for (pk = p->pks; pk; pk = ppk) {
 153     ppk = pk->next;
 154     xfree(pk->p);
 155     xfree(pk);
 156   }
 157   xfree(p);
 158   if (cw.f&cwf_port) dolisten();
 159   else exit(0);
 160 }
 161
 162 static void rdtcp(octet *b, size_t sz, pkbuf *pk, size_t *k, void *vp)
 163 {
 164   pkstream *p = vp;
 165   size_t pksz;
 166
 167   if (!sz) { doclose(p); return; }
 168   pksz = LOAD16(b);
 169   if (pksz + 2 == sz) {
 170     DISCARD(write(fd_udp, b + 2, pksz));
 171     selpk_want(&p->p, 2);
 172   } else {
 173     selpk_want(&p->p, pksz + 2);
 174     *k = sz;
 175   }
 176 }
 177
 178 static void wrtcp(int fd, unsigned mode, void *vp)
 179 {
 180 #define NPK 16
 181   struct iovec iov[NPK];
 182   pkstream *p = vp;
 183   size_t i;
 184   ssize_t n;
 185   pk *pk, *ppk;
 186
 187   for (i = 0, pk = p->pks; i < NPK && pk; i++, pk = pk->next) {
 188     iov[i].iov_base = pk->o;
 189     iov[i].iov_len = pk->n;
 190   }
 191
 192   if ((n = writev(fd, iov, i)) < 0) {
 193     if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK || errno == EINTR) return;
 194     moan("couldn't write to TCP socket: %s", strerror(errno));
 195     doclose(p);
 196     return;
 197   }
 198
 199   p->szpk -= n;
 200   for (pk = p->pks; n && pk; pk = ppk) {
 201     ppk = pk->next;
 202     if (pk->n <= n) {
 203       p->npk--;
 204       n -= pk->n;
 205       xfree(pk->p);
 206       xfree(pk);
 207     } else {
 208       pk->n -= n;
 209       pk->o += n;
 210       break;
 211     }
 212   }
 213   p->pks = pk;
 214   if (!pk) { p->pk_tail = &p->pks; sel_rmfile(&p->w); }
 215   if ((p->f&PKF_FULL) && p->npk < pk_nmax && p->szpk < pk_szmax)
 216     { p->f &= ~PKF_FULL; sel_addfile(&p->r); }
 217 }
 218
 219 static void rdudp(int fd, unsigned mode, void *vp)
 220 {
 221   octet buf[65536];
 222   ssize_t n;
 223   pkstream *p = vp;
 224   pk *pk;
 225
 226   if ((n = read(fd, buf, sizeof(buf))) < 0) {
 227     if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK || errno == EINTR)
 228       return;
 229     moan("couldn't read from UDP socket: %s", strerror(errno));
 230     return;
 231   }
 232   pk = xmalloc(sizeof(*pk));
 233   pk->next = 0;
 234   pk->p = xmalloc(n + 2);
 235   STORE16(pk->p, n);
 236   memcpy(pk->p + 2, buf, n);
 237   pk->o = pk->p;
 238   pk->n = n + 2;
 239   *p->pk_tail = pk;
 240   p->pk_tail = &pk->next;
 241   if (!p->npk) sel_addfile(&p->w);
 242   sel_force(&p->w);
 243   p->npk++;
 244   p->szpk += n + 2;
 245   if (p->npk >= pk_nmax || p->szpk >= pk_szmax)
 246     { sel_rmfile(&p->r); p->f |= PKF_FULL; }
 247 }
 248
 249 static void dofwd(int fd_in, int fd_out)
 250 {
 251   pkstream *p = xmalloc(sizeof(*p));
 252   sel_initfile(&sel, &p->r, fd_udp, SEL_READ, rdudp, p);
 253   sel_initfile(&sel, &p->w, fd_out, SEL_WRITE, wrtcp, p);
 254   selpk_init(&p->p, &sel, fd_in, rdtcp, p);
 255   selpk_want(&p->p, 2);
 256   p->pks = 0;
 257   p->pk_tail = &p->pks;
 258   p->npk = p->szpk = 0;
 259   p->f = 0;
 260   sel_addfile(&p->r);
 261 }
 262
 263 static void doaccept(int fd_s, unsigned mode, void *p)
 264 {
 265   int fd;
 266   addr a;
 267   socklen_t sz = sizeof(a);
 268   size_t i, n;
 269
 270   if ((fd = accept(fd_s, &a.sa, &sz)) < 0) {
 271     if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK || errno == EINTR) return;
 272     moan("couldn't accept incoming connection: %s", strerror(errno));
 273     return;
 274   }
 275   n = DA_LEN(&cw.peer);
 276   if (!n) goto match;
 277   for (i = 0; i < n; i++) if (addreq(&a, &DA(&cw.peer)[i])) goto match;
 278   moan("rejecting connection from %s", addrstr(&a));
 279   close(fd); return;
 280 match:
 281   if (nonblockify(fd) || cloexec(fd)) {
 282     moan("couldn't accept incoming connection: %s", strerror(errno));
 283     close(fd); return;
 284   }
 285   dofwd(fd, fd);
 286   n = DA_LEN(&cw.me);
 287   for (i = 0; i < n; i++) { close(cw.sfv[i].fd); sel_rmfile(&cw.sfv[i]); }
 288 }
 289
 290 static void dolisten1(const addr *a, sel_file *sf)
 291 {
 292   int fd;
 293   int opt = 1;
 294
 295   if ((fd = socket(a->sa.sa_family, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0 ||
 296       setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt)) ||
 297       bind(fd, &a->sa, addrsz(a)) ||
 298       listen(fd, 1) || nonblockify(fd) || cloexec(fd))
 299     die(1, "couldn't set up listening socket: %s", strerror(errno));
 300   sel_initfile(&sel, sf, fd, SEL_READ, doaccept, 0);
 301   sel_addfile(sf);
 302 }
 303
 304 static void dolisten(void)
 305 {
 306   size_t i, n;
 307
 308   n = DA_LEN(&cw.me);
 309   for (i = 0; i < n; i++)
 310     dolisten1(&DA(&cw.me)[i], &cw.sfv[i]);
 311 }
 312
 313 static void pushaddr(addr_v *av, const addr *a)
 314 {
 315   DA_ENSURE(av, 1);
 316   DA(av)[DA_LEN(av)] = *a;
 317   DA_EXTEND(av, 1);
 318 }
 319
 320 #define paf_parse 1u
 321 static void parseaddr(const char *host, const char *svc, unsigned f, addr *a)
 322 {
 323   char *alloc = 0, *sep;
 324   struct hostent *h;
 325   struct servent *s;
 326   char *qq;
 327   unsigned long n;
 328
 329   if (f&paf_parse) {
 330     alloc = xstrdup(host);
 331     if ((sep = strchr(alloc, ':')) == 0)
 332       die(1, "missing port number in address `%s'", host);
 333     host = alloc; *sep = 0; svc = sep + 1;
 334   }
 335
 336   if (host) {
 337     if ((h = gethostbyname(host)) == 0) die(1, "unknown host `%s'", host);
 338     memcpy(&a->sin.sin_addr, h->h_addr, sizeof(a->sin.sin_addr));
 339   }
 340
 341   if (svc) {
 342     if ((n = strtoul(svc, &qq, 0)) > 0 && !*qq && n <= 0xffff)
 343       a->sin.sin_port = htons(n);
 344     else if ((s = getservbyname(svc, "tcp")) != 0)
 345       a->sin.sin_port = s->s_port;
 346     else
 347       die(1, "bad service name/number `%s'", svc);
 348   }
 349
 350   xfree(alloc);
 351 }
 352
 353 static void usage(FILE *fp)
 354 {
 355   pquis(fp,
 356         "Usage: $ [-l PORT] [-b ADDR] [-p ADDR] [-c ADDR:PORT]\n\
 357         ADDR:PORT ADDR:PORT\n");
 358 }
 359
 360 static void version(FILE *fp)
 361   { pquis(fp, "$, tripe version " VERSION "\n"); }
 362
 363 static void help(FILE *fp)
 364 {
 365   version(fp);
 366   fputc('\n', fp);
 367   usage(fp);
 368   fputs("\n\
 369 Options:\n\
 370 \n\
 371 -h, --help              Display this help text.\n\
 372 -v, --version           Display version number.\n\
 373 -u, --usage             Display pointless usage message.\n\
 374 \n\
 375 -l, --listen=PORT       Listen for connections to TCP PORT.\n\
 376 -p, --peer=ADDR         Only accept connections from IP ADDR.\n\
 377 -b, --bind=ADDR         Bind to ADDR before connecting.\n\
 378 -c, --connect=ADDR:PORT Connect to IP ADDR, TCP PORT.\n\
 379 \n\
 380 Forwards UDP packets over a reliable stream.  By default, uses stdin and\n\
 381 stdout; though it can use TCP sockets instead.\n\
 382 ", fp);
 383 }
 384
 385 int main(int argc, char *argv[])
 386 {
 387   unsigned f = 0;
 388   str_v bindhosts = DA_INIT, peerhosts = DA_INIT;
 389   const char *bindsvc = 0;
 390   addr bindaddr;
 391   const char *connhost = 0;
 392   addr tmpaddr;
 393   int fd = -1;
 394   int len = 65536;
 395   size_t i, n;
 396
 397 #define f_bogus 1u
 398
 399   cw.f = 0;
 400
 401   ego(argv[0]);
 402   sel_init(&sel);
 403   for (;;) {
 404     static struct option opt[] = {
 405       { "help",                 0,              0,      'h' },
 406       { "version",              0,              0,      'v' },
 407       { "usage",                0,              0,      'u' },
 408       { "listen",               OPTF_ARGREQ,    0,      'l' },
 409       { "peer",                 OPTF_ARGREQ,    0,      'p' },
 410       { "bind",                 OPTF_ARGREQ,    0,      'b' },
 411       { "connect",              OPTF_ARGREQ,    0,      'c' },
 412       { 0,                      0,              0,      0 }
 413     };
 414     int i;
 415
 416     i = mdwopt(argc, argv, "hvul:p:b:c:", opt, 0, 0, 0);
 417     if (i < 0)
 418       break;
 419     switch (i) {
 420       case 'h': help(stdout); exit(0);
 421       case 'v': version(stdout); exit(0);
 422       case 'u': usage(stdout); exit(0);
 423       case 'l': bindsvc = optarg; break;
 424       case 'p': DA_PUSH(&peerhosts, optarg); break;
 425       case 'b': DA_PUSH(&bindhosts, optarg); break;
 426       case 'c': connhost = optarg; break;
 427       default: f |= f_bogus; break;
 428     }
 429   }
 430   if (optind + 2 != argc || (f&f_bogus)) { usage(stderr); exit(1); }
 431
 432   if (DA_LEN(&bindhosts) && !bindsvc && !connhost)
 433     die(1, "bind addr only makes sense when listening or connecting");
 434   if (DA_LEN(&peerhosts) && !bindsvc)
 435     die(1, "peer addr only makes sense when listening");
 436   if (bindsvc && connhost)
 437     die(1, "can't listen and connect");
 438
 439   DA_CREATE(&cw.me); DA_CREATE(&cw.peer);
 440
 441   n = DA_LEN(&bindhosts);
 442   if (n || bindsvc) {
 443     if (!n) {
 444       initaddr(&tmpaddr);
 445       parseaddr(0, bindsvc, 0, &tmpaddr);
 446       pushaddr(&cw.me, &tmpaddr);
 447     } else if (!bindsvc) {
 448       if (n != 1) die(1, "can only bind to one address as client");
 449       initaddr(&bindaddr);
 450       parseaddr(DA(&bindhosts)[0], 0, 0, &bindaddr);
 451     } else for (i = 0; i < n; i++) {
 452       initaddr(&tmpaddr);
 453       parseaddr(DA(&bindhosts)[i], bindsvc, 0, &tmpaddr);
 454       pushaddr(&cw.me, &tmpaddr);
 455     }
 456     if (bindsvc) {
 457       cw.f |= cwf_port;
 458       n = DA_LEN(&cw.me);
 459       cw.sfv = xmalloc(n*sizeof(*cw.sfv));
 460     }
 461   }
 462
 463   n = DA_LEN(&peerhosts);
 464   if (n) {
 465     for (i = 0; i < n; i++) {
 466       initaddr(&tmpaddr);
 467       parseaddr(DA(&peerhosts)[0], 0, 0, &tmpaddr);
 468       pushaddr(&cw.peer, &tmpaddr);
 469     }
 470   }
 471
 472   if (connhost) {
 473     initaddr(&tmpaddr);
 474     parseaddr(connhost, 0, paf_parse, &tmpaddr);
 475     if ((fd = socket(tmpaddr.sa.sa_family, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0 ||
 476         (DA_LEN(&bindhosts) &&
 477          bind(fd, &bindaddr.sa, addrsz(&bindaddr))) ||
 478         connect(fd, &tmpaddr.sa, addrsz(&tmpaddr)))
 479       die(1, "couldn't connect to TCP server: %s", strerror(errno));
 480     if (nonblockify(fd) || cloexec(fd))
 481       die(1, "couldn't connect to TCP server: %s", strerror(errno));
 482   }
 483
 484   initaddr(&tmpaddr);
 485   parseaddr(argv[optind], 0, paf_parse, &tmpaddr);
 486   if ((fd_udp = socket(tmpaddr.sa.sa_family, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP)) < 0 ||
 487       nonblockify(fd_udp) || cloexec(fd_udp) ||
 488       setsockopt(fd_udp, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &len, sizeof(len)) ||
 489       setsockopt(fd_udp, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &len, sizeof(len)) ||
 490       bind(fd_udp, &tmpaddr.sa, addrsz(&tmpaddr)))
 491     die(1, "couldn't set up UDP socket: %s", strerror(errno));
 492   initaddr(&tmpaddr);
 493   parseaddr(argv[optind + 1], 0, paf_parse, &tmpaddr);
 494   if (connect(fd_udp, &tmpaddr.sa, addrsz(&tmpaddr)))
 495     die(1, "couldn't set up UDP socket: %s", strerror(errno));
 496
 497   if (bindsvc) dolisten();
 498   else if (connhost) dofwd(fd, fd);
 499   else dofwd(STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO);
 500
 501   for (;;) {
 502     if (sel_select(&sel) && errno != EINTR)
 503       die(1, "select failed: %s", strerror(errno));
 504   }
 505   return (0);
 506 }
 507
 508 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/