rrqnet.c

   1 // This program is a UDP based tunneling of stdin/out Ethernet packets.
   2 //
   3 // A rrqnet program is a bi-directional networking plug that channels
   4 // packets between a UDP port and stdin/out. It is configured on the
   5 // command line with channel rules that declares which remotes it may
   6 // communicate with. Allowed remotes are specified in the format
   7 // "ip[/n][:port][=key]", to indicate which subnet and port to accept,
   8 // and nominating the associated keyfile to use for channel
   9 // encryption.
  10 //
  11 // The program maintains a table of actualized connections, as an
  12 // association between MAC addresses and IP:port addresses. This table
  13 // is used for resolving destination for outgoing packets, including
  14 // the forwarding of broadcasts.
  15 //
  16
  17 #include <errno.h>
  18 #include <fcntl.h>
  19 #include <linux/if.h>
  20 #include <linux/if_tun.h>
  21 #include <stddef.h>
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <stdlib.h>
  24 #include <string.h>
  25 #include <sys/ioctl.h>
  26 #include <sys/stat.h>
  27 #include <sys/time.h>
  28 #include <sys/types.h>
  29 #include <time.h>
  30 #include <unistd.h>
  31
  32 #include "htable.h"
  33 #include "queue.h"
  34
  35 //// Data structures
  36
  37 // "Private Shared Key" details.
  38 struct PSK {
  39     char *keyfile;
  40     unsigned int seed;          // Encryption seed
  41     unsigned char *key;         // Encryption key
  42     unsigned int key_length;    // Encryption key length
  43 };
  44
  45 // Compacted IP address ipv4/ipv6
  46 struct CharAddr {
  47     int width; // 4=ipv4 and 16=ipv6
  48     union {
  49         unsigned char bytes[16];
  50         struct in_addr in4;
  51         struct in6_addr in6;
  52     };
  53 };
  54
  55 // Details of channel rules.
  56 struct Allowed {
  57     char *source;               // Orginal rule
  58     struct CharAddr addr;
  59     unsigned int bits;          // Bits of IP prefix
  60     unsigned short port;        // Port (0=any)
  61     struct PSK psk;             // Associated key
  62     htable ignored_mac;         // MAC to ignore by this spec
  63 };
  64
  65 // Details of actualized connections.
  66 struct Remote {
  67     struct SockAddr uaddr;
  68     struct Allowed *spec;       // Rule being instantiated
  69     struct timeval rec_when;    // Last received packet time, in seconds
  70 };
  71
  72 // Details of an interface at a remote.
  73 struct Interface  {
  74     unsigned char mac[6];       // MAC address used last (key for by_mac table)
  75     struct timeval rec_when;    // Last packet time, in seconds
  76     struct Remote *remote;
  77 };
  78
  79 // Maximal packet size .. allow for jumbo frames (9000)
  80 #define BUFSIZE 10000
  81
  82 typedef struct _PacketItem {
  83     QueueItem base;
  84     int fd;
  85     struct SockAddr src;
  86     ssize_t len;
  87     unsigned char buffer[ BUFSIZE ];
  88 } PacketItem;
  89
  90 typedef struct _ReaderData {
  91     int fd;
  92 } ReaderData;
  93
  94 // heartbeat interval, in seconds
  95 #define HEARTBEAT 30
  96 #define HEARTBEAT_MICROS ( HEARTBEAT * 1000000 )
  97
  98 // Macros for timing, for struct timeval variables
  99 #define TIME_MICROS(TM) (((int64_t) (TM)->tv_sec * 1000000) + (TM)->tv_usec )
 100 #define DIFF_MICROS(TM1,TM2) ( TIME_MICROS(TM1) - TIME_MICROS(TM2) )
 101
 102 // RECENT_MICROS(T,M) is the time logic for requiring a gap time (in
 103 // milliseconds) before shifting a MAC to a new remote. The limit is
 104 // 6s for broadcast and 20s for unicast.
 105 #define RECENT_MICROS(T,M) ((M) < ((T)? 6000000 : 20000000 ))
 106
 107 // VERYOLD_MICROSS is used for discarding downlink remotes whose latest
 108 // activity is older than this.
 109 #define VERYOLD_MICROS 180000000
 110
 111 ////////// Variables
 112
 113 // Allowed remote specs are held in a table sorted by IP prefix.
 114 static struct {
 115     struct Allowed **table;
 116     unsigned int count;
 117 } allowed;
 118
 119 // Actual remotes are kept in a hash table keyed by their +uaddr+
 120 // field, and another hash table keps Interface records for all MAC
 121 // addresses sourced from some remote, keyed by their +mac+ field. The
 122 // latter is used both for resolving destinations for outgoing
 123 // packets, and for limiting broadcast cycles. The former table is
 124 // used for limiting incoming packets to allowed sources, and then
 125 // decrypt the payload accordingly.
 126 static int hashcode_uaddr(struct _htable *table,unsigned char *key);
 127 static int hashcode_mac(struct _htable *table,unsigned char *key);
 128 static struct {
 129     htable by_mac; // struct Interface hash table
 130     htable by_addr; // struct Remote hash table
 131 } remotes = {
 132     .by_mac = HTABLEINIT( struct Interface, mac, hashcode_mac ),
 133     .by_addr = HTABLEINIT( struct Remote, uaddr, hashcode_uaddr )
 134 };
 135
 136 #define Interface_LOCK if ( pthread_mutex_lock( &remotes.by_mac.lock ) ) { \
 137         perror( "FATAL" ); exit( 1 ); }
 138
 139 #define Interface_UNLOCK if (pthread_mutex_unlock( &remotes.by_mac.lock ) ) { \
 140         perror( "FATAL" ); exit( 1 ); }
 141
 142 #define Interface_FIND(m,r) \
 143     htfind( &remotes.by_mac, m, (unsigned char **)&r )
 144
 145 #define Interface_ADD(r) \
 146     htadd( &remotes.by_mac, (unsigned char *)r )
 147
 148 #define Interface_DEL(r) \
 149     htdelete( &remotes.by_mac, (unsigned char *) r )
 150
 151 #define Remote_LOCK if ( pthread_mutex_lock( &remotes.by_addr.lock ) ) { \
 152         perror( "FATAL" ); exit( 1 ); }
 153
 154 #define Remote_UNLOCK if ( pthread_mutex_unlock( &remotes.by_addr.lock ) ) { \
 155         perror( "FATAL" ); exit( 1 ); }
 156
 157 #define Remote_FIND(a,r) \
 158     htfind( &remotes.by_addr, (unsigned char *)a, (unsigned char **) &r )
 159
 160 #define Remote_ADD(r) \
 161     htadd( &remotes.by_addr, (unsigned char *) r )
 162
 163 #define Remote_DEL(r) \
 164     htdelete( &remotes.by_addr, (unsigned char *) r )
 165
 166 #define Ignored_FIND(a,m,x)                             \
 167     htfind( &a->ignored_mac, m, (unsigned char **)&x )
 168
 169 #define Ignored_ADD(a,x) \
 170     htadd( &a->ignored_mac, (unsigned char *)x )
 171
 172 // Input channels
 173 static int stdio = 0; // Default is neither stdio nor tap
 174 static char *tap = 0; // Name of tap, if any, or "-" for stdio
 175 static int tap_fd = 0; // Also used for stdin in stdio mode
 176 static int udp_fd;
 177 static int threads_count = 0;
 178 static int buffers_count = 0;
 179
 180 // Setup for multicast channel
 181 static struct {
 182     struct ip_mreqn group;
 183     struct SockAddr sock;
 184     int fd;
 185     struct PSK psk;
 186 } mcast;
 187
 188 // Flag to signal the UDP socket as being ipv6 or not (forced ipv4)
 189 static int udp6 = 1;
 190
 191 // Flag to indicate tpg transport patch = avoid UDP payload of 1470
 192 // bytes by adding 2 tag-along bytes
 193 static int tpg_quirk = 0;
 194
 195 // Flag whether to make some stderr outputs or not.
 196 // 1 = normal verbosity, 2 = more output, 3 = source debug level stuff
 197 static int verbose;
 198
 199 // Note: allows a thread to lock/unlock recursively
 200 static pthread_mutex_t crypting = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
 201
 202 // Note: allows a thread to lock/unlock recursively
 203 static pthread_mutex_t printing = PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER_NP;
 204
 205 #define PRINTLOCK \
 206     if ( pthread_mutex_lock( &printing ) ) { perror( "FATAL" ); exit(1); }
 207
 208 #define PRINTUNLOCK \
 209     if ( pthread_mutex_unlock( &printing ) ) { perror( "FATAL" ); exit(1); }
 210
 211 #define PRINT( X ) { PRINTLOCK; X; PRINTUNLOCK; }
 212
 213 #define VERBOSEOUT(fmt, ...) \
 214     if ( verbose >= 1 ) PRINT( fprintf( stderr, fmt, ##__VA_ARGS__ ) )
 215
 216 #define VERBOSE2OUT(fmt, ...) \
 217     if ( verbose >= 2 ) PRINT( fprintf( stderr, fmt, ##__VA_ARGS__ ) )
 218
 219 #define VERBOSE3OUT(fmt, ...) \
 220     if ( verbose >= 3 ) PRINT( fprintf( stderr, fmt, ##__VA_ARGS__ ) )
 221
 222 // The actual name of this program (argv[0])
 223 static unsigned char *progname;
 224
 225 // Compute a hashcode for the given SockAddr key
 226 static int hashcode_uaddr(
 227     __attribute__((unused)) struct _htable *table,unsigned char *key)
 228 {
 229     struct SockAddr *s = (struct SockAddr *) key;
 230     key = (unsigned char*) &s->in;
 231     unsigned char *e = key + ( ( s->in.sa_family == AF_INET )?
 232                                sizeof( struct sockaddr_in ) :
 233                                sizeof( struct sockaddr_in6 ) );
 234     int x = 0;
 235     while ( key < e ) {
 236         x += *(key++);
 237     }
 238     return x;
 239 }
 240
 241 // Compute a hashcode for the given MAC addr key
 242 static int hashcode_mac(struct _htable *table,unsigned char *key) {
 243     int x = 0;
 244     int i = 0;
 245     if ( table->size == 256 ) {
 246         for ( ; i < 6; i++ ) {
 247             x += *(key++);
 248         }
 249         return x;
 250     }
 251     uint16_t *p = (uint16_t *) key;
 252     for ( ; i < 3; i++ ) {
 253         x += *( p++ );
 254     }
 255     return x;
 256 }
 257
 258 // Make a text representation of bytes as ipv4 or ipv6
 259 static char *inet_nmtoa(unsigned char *b,int w) {
 260     static char buffer[20000];
 261     int i = 0;
 262     char * p = buffer;
 263     if ( w == 4 ) {
 264         sprintf( p,"%d.%d.%d.%d", b[0], b[1], b[2], b[3] );
 265     } else if ( w == 16 ){
 266         sprintf( p,
 267   "%02x%02x:%02x%02x:%02x%02x:%02x%02x:%02x%02x:%02x%02x:%02x%02x:%02x%02x",
 268                  b[0], b[1], b[2], b[3],
 269                  b[4], b[5], b[6], b[7],
 270                  b[8], b[9], b[10], b[11],
 271                  b[12], b[13], b[14], b[15] );
 272     } else {
 273         VERBOSE3OUT( "HEX data of %d bytes\n", w );
 274         for ( ; i < w && i < 19000; i++, p += 3 ) {
 275             sprintf( p, "%02x:", b[i] );
 276         }
 277         if ( w > 0 ) {
 278             *(--p) = 0;
 279         }
 280     }
 281     return buffer;
 282 }
 283
 284 // Form a MAC address string from 6 MAC address bytes, into one of the
 285 // 4 static buffer, whose use are cycled.
 286 static char *inet_mtoa(unsigned char *mac) {
 287     static char buffer[4][30];
 288     static int i = 0;
 289     if ( i > 3 ) {
 290         i = 0;
 291     }
 292     sprintf( buffer[i], "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",
 293              mac[0], mac[1], mac[2], mac[3], mac[4], mac[5] );
 294     return buffer[i++];
 295 }
 296
 297 // Form a socket address string from Sockaddr, into one of the
 298 // 4 static buffer, whose use are cycled.
 299 static char *inet_stoa(struct SockAddr *a) {
 300     static char buffer[1000];
 301     static char out[4][1000];
 302     static int i = 0;
 303     if ( i > 3 ) {
 304         i = 0;
 305     }
 306     if ( a->in.sa_family == AF_INET ) {
 307         sprintf( out[i], "%s:%d",
 308                  inet_ntop( AF_INET, &a->in4.sin_addr, buffer, 100 ),
 309                  ntohs( a->in4.sin_port ) );
 310     } else if ( a->in.sa_family == AF_INET6 ) {
 311         sprintf( out[i], "[%s]:%d",
 312                  inet_ntop( AF_INET6, &a->in6.sin6_addr, buffer, 100 ),
 313                  ntohs( a->in6.sin6_port ) );
 314     } else {
 315         sprintf( out[i], "<tap/stdio>" );
 316     }
 317     return out[i++];
 318 }
 319
 320 // Debugging: string representation of an Allowed record.
 321 static char *show_allowed(struct Allowed *a) {
 322     static char buffer[20000];
 323     if ( a == 0 ) {
 324         sprintf( buffer, "{tap/stdio}" );
 325     } else {
 326         sprintf( buffer, "%hd (%d) %s %p",
 327                  a->port, a->bits, inet_nmtoa( a->addr.bytes, a->addr.width ),
 328                  a->psk.key );
 329     }
 330     return buffer;
 331 }
 332
 333 // Recognize uplink specification
 334 static int is_uplink(struct Allowed *a) {
 335     return a->bits == (unsigned int) ( a->addr.width * 8 ) && a->port != 0;
 336 }
 337
 338 // Add a new Interface for a Remote. If non-null, the interface is
 339 // also added to the interface table.
 340 static struct Interface *add_interface(unsigned char *mac,struct Remote *r) {
 341     struct Interface *x = calloc( 1, sizeof( struct Interface ) );
 342     memcpy( x->mac, mac, sizeof( x->mac ) );
 343     x->remote = r;
 344     if ( r ) {
 345         Interface_ADD( x );
 346     }
 347     return x;
 348 }
 349
 350 // Add a new remote for a given address and spec.
 351 static struct Remote *add_remote(struct SockAddr *a,struct Allowed *s) {
 352     struct Remote *r = calloc( 1, sizeof( struct Remote ) );
 353     if ( a != 0 ) {
 354         memcpy( &r->uaddr, a, sizeof( r->uaddr ) );
 355     }
 356     r->spec = s;
 357     VERBOSE2OUT( "add_remote %s from spec: %s\n",
 358                  inet_stoa( &r->uaddr ),
 359                  ( s == 0 )? ( (a == 0)? "{tap/stdio}" : "{multicast}" )
 360                  : show_allowed( s ) );
 361     Remote_ADD( r );
 362     return r;
 363 }
 364
 365 // Add a new ignored interface on a channel
 366 static int add_ignored(struct Allowed *link,unsigned char *mac) {
 367     struct Interface *x = add_interface( mac, 0 );
 368     if ( x == 0 ) {
 369         return 1; // error: out of memory
 370     }
 371     Ignored_ADD( link, x );
 372     return 0;
 373 }
 374
 375 // Parse ignored interfaces
 376 // Comma separated list of MAC addresses
 377 static int parse_ignored_interfaces(char *arg,struct Allowed *link) {
 378     int a, b, c, d, e, f, g;
 379     while ( *arg ) {
 380         if ( sscanf( arg,"%x:%x:%x:%x:%x:%x%n",&a,&b,&c,&d,&e,&f,&g ) != 6 ) {
 381             // Not a mac addr
 382             return 1;
 383         }
 384         if ( (a|b|c|d|e|f) & ~0xff ) {
 385             return 1; // some %x is not hex
 386         }
 387         unsigned char mac[6] = { a, b, c, d, e, f };
 388         if ( add_ignored( link, mac ) ) {
 389             // Out of memory ??
 390             return 1;
 391         }
 392         VERBOSEOUT( "Ignoring: %s on channel %s\n",
 393                     inet_mtoa( mac ), link->source );
 394         arg += g;
 395         if ( *arg == 0 ) {
 396             break;
 397         }
 398         if ( *(arg++) != ',' ) {
 399             return 1; // Not comma separated
 400         }
 401     }
 402     return 0;
 403 }
 404
 405 //** IP address parsing utility
 406 // Clear bits after <bits>
 407 static void clearbitsafter(struct CharAddr *a,unsigned int bits) {
 408     unsigned int max = a->width * 8;
 409     int i;
 410     for ( i = a->width; i < 16; i++ ) {
 411         a->bytes[ i ] = 0;
 412     }
 413     for ( i = a->width - 1; i >= 0; i--, max -= 8 ) {
 414         if ( max - 8 < bits ) {
 415             break;
 416         }
 417         a->bytes[ i ] = 0;
 418     }
 419     if ( i >= 0 && max >= bits ) {
 420         a->bytes[ i ] &= ( 0xFF << ( bits - max ) );
 421     }
 422 }
 423
 424 //** IP address parsing utility
 425 // Find the PSK for the given +file+ in the +loaded+ table (of +count+ size)
 426 static struct PSK *findLoadedKeyfile(char *file,struct PSK *loaded,int count) {
 427     VERBOSE3OUT( "find %s\n", file );
 428     for ( count--; count >= 0; count-- ) {
 429         if ( strcmp( file, loaded[ count ].keyfile ) ) {
 430             VERBOSE3OUT( "found %d\n", count );
 431             return &loaded[ count ];
 432         }
 433     }
 434     VERBOSE3OUT( "found nothing\n" );
 435     return 0;
 436 }
 437
 438 //** IP address parsing utility
 439 // Load a key file into dynamically allocated memory, and update the
 440 // given PSK header for it.
 441 static void loadkey(struct PSK *psk) {
 442     static struct PSK *loaded = 0;
 443     static int count = 0;
 444     if ( psk->keyfile == 0 ) {
 445         return;
 446     }
 447     struct PSK *old = findLoadedKeyfile( psk->keyfile, loaded, count );
 448     if ( old ) {
 449         memcpy( psk, old, sizeof( struct PSK ) );
 450         return;
 451     }
 452     int e;
 453     unsigned char *p;
 454     int n;
 455     struct stat filestat;
 456     psk->keyfile = strdup( psk->keyfile );
 457     int fd = open( (char*) psk->keyfile, O_RDONLY );
 458     psk->seed = 0;
 459     if ( fd < 0 ) {
 460         perror( "open key file" );
 461         exit( 1 );
 462     }
 463     if ( fstat( fd, &filestat ) ) {
 464         perror( "stat of key file" );
 465         exit( 1 );
 466     }
 467     psk->key_length = filestat.st_size;
 468     if ( psk->key_length < 256 ) {
 469         fprintf( stderr, "Too small key file: %d %s\n", psk->key_length,
 470                  psk->keyfile );
 471         exit( 1 );
 472     }
 473     psk->key = malloc( psk->key_length );
 474     if ( psk->key == 0 ) {
 475         fprintf( stderr, "Cannot allocate %d bytes for %s\n",
 476                  psk->key_length, psk->keyfile );
 477         exit( 1 );
 478     }
 479     e = psk->key_length;
 480     p = psk->key;
 481     while ( ( n = read( fd, p, e ) ) > 0 ) {
 482         e -= n;
 483         p += n;
 484     }
 485     close( fd );
 486     if ( e != 0 ) {
 487         fprintf( stderr, "Failed loading key %s\n", psk->keyfile );
 488         exit( 1 );
 489     }
 490     for ( e = 0; (unsigned) e < psk->key_length; e++ ) {
 491         psk->seed += psk->key[ e ];
 492     }
 493     if ( psk->seed == 0 ) {
 494         fprintf( stderr, "Bad key %s; adds up to 0\n", psk->keyfile );
 495         exit( 1 );
 496     }
 497     count++;
 498     if ( loaded ) {
 499         loaded = realloc( loaded, ( count * sizeof( struct PSK ) ) );
 500     } else {
 501         loaded = malloc( sizeof( struct PSK ) );
 502     }
 503     memcpy( &loaded[ count-1 ], psk, sizeof( struct PSK ) );
 504     VERBOSE3OUT( "%d: %s %d %p %d\n", count-1, psk->keyfile, psk->seed,
 505                  psk->key, psk->key_length );
 506 }
 507
 508 //** IP address parsing utility
 509 // Fill out a CharAddr and *port from a SockAddr
 510 static void set_charaddrport(
 511     struct CharAddr *ca,unsigned short *port,struct SockAddr *sa)
 512 {
 513     memset( ca, 0, sizeof( struct CharAddr ) );
 514     ca->width = ( sa->in.sa_family == AF_INET )? 4 : 16;
 515     if ( ca->width == 4 ) {
 516         memcpy( &ca->in4, &sa->in4.sin_addr, 4 );
 517         *port = ntohs( sa->in4.sin_port );
 518     } else {
 519         memcpy( &ca->in6, &sa->in6.sin6_addr, 16 );
 520         *port = ntohs( sa->in6.sin6_port );
 521     }
 522 }
 523
 524 //** IP address parsing utility
 525 // Fill out a SockAddr from a CharAddr and port
 526 static void set_sockaddr(struct SockAddr *sa,struct CharAddr *ca,int port) {
 527     memset( sa, 0, sizeof( struct SockAddr ) );
 528     if ( ca->width == 4 ) {
 529         sa->in4.sin_family = AF_INET;
 530         sa->in4.sin_port = htons( port );
 531         memcpy( &sa->in4.sin_addr, &ca->in4, 4 );
 532     } else {
 533         sa->in6.sin6_family = AF_INET6;
 534         sa->in6.sin6_port = htons( port );
 535         memcpy( &sa->in6.sin6_addr, &ca->in6, 16 );
 536     }
 537 }
 538
 539 //** IP address parsing utility
 540 // Capture an optional port sub phrase [:<port>]
 541 static int parse_port(char *port,struct Allowed *into) {
 542     into->port = 0;
 543     if ( port ) {
 544         *(port++) = 0;
 545         int p;
 546         if ( sscanf( port, "%d", &p ) != 1 || p < 1 || p > 65535 ) {
 547             // Bad port number
 548             return 1;
 549         }
 550         into->port = p;
 551     }
 552     return 0;
 553 }
 554
 555 //** IP address parsing utility
 556 // Capture an optional bits sub phrase [/<bits>]
 557 static int parse_bits(char *bits,int max,struct Allowed *into) {
 558     into->bits = max;
 559     if ( bits ) {
 560         *(bits++) = 0;
 561         int b;
 562         if ( sscanf( bits, "%d", &b ) != 1 || b < 0 || b > max ) {
 563             return 1;
 564         }
 565         into->bits = b;
 566     }
 567     return 0;
 568 }
 569
 570 //** IP address parsing utility
 571 // Parse a command line argument as a declaration of an allowed
 572 // remote into the given <addr>.
 573 // Return 0 if ok and 1 otherwise
 574 // Formats: <ipv4-address>[/<bits>][:<port>][=keyfile]
 575 // Formats: <ipv6-address>[/<bits>][=keyfile]
 576 // Formats: \[<ipv6-address>[/<bits>]\][:<port>][=keyfile]
 577 static int parse_allowed(char *arg,struct Allowed *into) {
 578     static char buffer[10000];
 579     int n = strlen( arg );
 580     if ( n > 9000 ) {
 581         return 1; // excessively large argument
 582     }
 583     strcpy( buffer, arg );
 584     into->source = arg;
 585     char * keyfile = strchr( buffer, '=' );
 586     if ( keyfile ) {
 587         *(keyfile++) = 0;
 588         into->psk.keyfile = keyfile;
 589     }
 590 #define B(b) b, b+1, b+2, b+3
 591     if ( sscanf( buffer, "%hhu.%hhu.%hhu.%hhu", B(into->addr.bytes) ) == 4 ) {
 592 #undef B
 593         // ipv4 address
 594         into->addr.width = 4;
 595         if ( parse_port( strchr( buffer, ':' ), into ) ) {
 596             fprintf( stderr, "bad port\n" );
 597             return 1;
 598         }
 599         if ( parse_bits( strchr( buffer, '/' ), 32, into ) ) {
 600             fprintf( stderr, "bad bits\n" );
 601             return 1;
 602         }
 603         return 0;
 604     }
 605     // ipv6 address
 606     char * address = buffer;
 607     into->port = 0;
 608     if ( *buffer == '[' ) {
 609         // bracketed form, necessary for port
 610         char *end = strchr( buffer, ']' );
 611         if ( end == 0 ) {
 612             return 1; // bad argument
 613         }
 614         address++;
 615         *(end++) = 0;
 616         if ( *end == ':' && parse_port( end, into ) ) {
 617             return 1;
 618         }
 619     }
 620     into->addr.width = 16;
 621     if ( parse_bits( strchr( address, '/' ), 128, into ) ) {
 622         return 1;
 623     }
 624     if ( inet_pton( AF_INET6, address, into->addr.bytes ) != 1 ) {
 625         return 1; // Bad IPv6
 626     }
 627     return 0;
 628 }
 629
 630 //** IP address parsing utility
 631 // Add a new channel spec into the <allowed> table
 632 // spec == 0 for the tap/stdio channel
 633 static struct Allowed *add_allowed(char *spec) {
 634     struct Allowed *into = calloc( 1, sizeof(struct Allowed) );
 635     htable x = HTABLEINIT( struct Interface, mac, hashcode_mac );
 636     into->ignored_mac = x;
 637     if ( spec != 0 ) {
 638         if ( parse_allowed( spec, into ) ) {
 639             fprintf( stderr, "Bad remote spec: %s\n", spec );
 640             return 0;
 641         }
 642     }
 643     int i;
 644     if ( allowed.table == 0 ) {
 645         // First entry.
 646         allowed.table = calloc( 1, sizeof(struct Allowed*) );
 647         allowed.count = 1;
 648         i = 0;
 649     } else {
 650         i = allowed.count++;
 651         allowed.table = realloc( allowed.table,
 652                                  allowed.count * sizeof(struct Allowed*) );
 653         if ( allowed.table == 0 ) {
 654             fprintf( stderr, "OUT OF MEMORY\n" );
 655             exit( 1 );
 656         }
 657     }
 658     allowed.table[i] = into;
 659
 660     loadkey( &into->psk );
 661     VERBOSE3OUT( "Allowed %s { %s }\n", into->source, show_allowed( into ) );
 662     if ( is_uplink( into ) ) {
 663         struct SockAddr addr;
 664         set_sockaddr( &addr, &into->addr, into->port );
 665         VERBOSEOUT( "Add uplink %s\n", show_allowed( into ) );
 666         (void) add_remote( &addr, into );
 667     }
 668     return into;
 669 }
 670
 671 static int parse_threads_count(char *arg) {
 672     if ( ( sscanf( arg, "%u", &threads_count ) != 1 ) || threads_count < 1 ) {
 673         return 1;
 674     }
 675     VERBOSEOUT( "** Threads count = %d\n", threads_count );
 676     return 0;
 677 }
 678
 679 static int parse_buffers_count(char *arg) {
 680     if ( ( sscanf( arg, "%u", &buffers_count ) != 1 ) || buffers_count < 1 ) {
 681         return 1;
 682     }
 683     VERBOSEOUT( "** Buffers count = %d\n", buffers_count );
 684     return 0;
 685 }
 686
 687 //** IP address parsing utility for multicast phrase
 688 // Return 0 if ok and 1 otherwise
 689 // Formats: <ipv4-address>:<port>[=keyfile]
 690 // The ipv4 address should be a multicast address in ranges
 691 // 224.0.0.0/22, 232.0.0.0/7, 234.0.0.0/8 or 239.0.0.0/8
 692 // though it's not checked here.
 693 static int parse_mcast(char *arg) {
 694     static char buffer[10000];
 695     int n = strlen( arg );
 696     if ( n > 9000 ) {
 697         return 1; // excessively large argument
 698     }
 699     memcpy( buffer, arg, n );
 700     char *p = buffer + n - 1;
 701     for ( ; p > buffer && *p != ':' && *p != '='; p-- ) { }
 702     if ( *p == '=' ) {
 703         mcast.psk.keyfile = p+1;
 704         *p = 0;
 705         loadkey( &mcast.psk );
 706         for ( ; p > buffer && *p != ':' ; p-- ) { }
 707     }
 708     if ( *p != ':' ) {
 709         fprintf( stderr, "Multicast port is required\n" );
 710         return 1; // Port number is required
 711     }
 712     *(p++) = 0;
 713     if ( inet_pton( AF_INET, buffer, &mcast.group.imr_multiaddr.s_addr )==0 ) {
 714         fprintf( stderr, "Multicast address required\n" );
 715         return 1;
 716     }
 717     char *e;
 718     long int port = strtol( p, &e, 10 );
 719     if ( *e != 0 || port < 1 || port > 65535 ) {
 720         fprintf( stderr, "Bad multicast port\n" );
 721         return 1;
 722     }
 723     mcast.group.imr_address.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 724     mcast.sock.in4.sin_family = AF_INET;
 725     mcast.sock.in4.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 726     mcast.sock.in4.sin_port = htons( atoi( p ) );
 727     return 0;
 728 }
 729
 730 // Utility that sets upt the multicast socket, which is used for
 731 // receiving multicast packets.
 732 static void setup_mcast() {
 733     // set up ipv4 socket
 734     if ( ( mcast.fd = socket( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0 ) ) == 0 ) {
 735         perror( "creating socket");
 736         exit(1);
 737     }
 738     if ( setsockopt( mcast.fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP,
 739                      (char *) &mcast.group, sizeof( mcast.group ) ) < 0) {
 740         perror( "Joining multicast group" );
 741         exit( 1 );
 742     }
 743     int reuse = 1;
 744     if ( setsockopt( mcast.fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 745                      &reuse, sizeof( int ) ) < 0 ) {
 746         perror( "SO_REUSEADDR" );
 747         exit( 1 );
 748     }
 749     if ( bind( mcast.fd, (struct sockaddr*) &mcast.sock.in,
 750                sizeof( struct sockaddr ) ) ) {
 751         fprintf( stderr, "Error binding socket!\n");
 752         exit(1);
 753     }
 754     // Change mcast address to be the group multiaddress, and add
 755     // a persistent "remote" for it.
 756     mcast.sock.in4.sin_addr.s_addr = mcast.group.imr_multiaddr.s_addr;
 757     add_remote( &mcast.sock, 0 );
 758 }
 759
 760 // Find the applicable channel rule for a given ip:port address
 761 static struct Allowed *is_allowed_remote(struct SockAddr *addr) {
 762     struct CharAddr ca;
 763     int width = ( addr->in.sa_family == AF_INET )? 4 : 16;
 764     unsigned short port;
 765     int i = 0;
 766     for ( ; (unsigned) i < allowed.count; i++ ) {
 767         struct Allowed *a = allowed.table[i];
 768         if ( a->addr.width != width ) {
 769             continue;
 770         }
 771         set_charaddrport( &ca, &port, addr );
 772         if ( a->port != 0 && a->port != port ) {
 773             continue;
 774         }
 775         clearbitsafter( &ca, a->bits );
 776         if ( memcmp( &ca, &a->addr, sizeof( struct CharAddr ) ) == 0 ) {
 777             return a;
 778         }
 779     }
 780     return 0; // Disallowed
 781 }
 782
 783 // Simple PSK encryption:
 784 //
 785 // First, xor each byte with a key byte that is picked from the key
 786 // by means of an index that includes the prior encoding. Also,
 787 // compute the sum of encrypted bytes into a "magic" that is added the
 788 // "seed" for seeding the random number generator. Secondly reorder
 789 // the bytes using successive rand number picks from the seeded
 790 // generator.
 791 //
 792 static void encrypt(unsigned char *buf,unsigned int n,struct PSK *psk) {
 793     unsigned int k;
 794     unsigned int r;
 795     unsigned char b;
 796     unsigned int magic;
 797     VERBOSE3OUT( "encrypt by %s %p\n", psk->keyfile, psk->key );
 798     for ( k = 0, r = 0, magic = 0; k < n; k++ ) {
 799         r = ( r + magic + k ) % psk->key_length;
 800         buf[k] ^= psk->key[ r ];
 801         magic += buf[k];
 802     }
 803     pthread_mutex_lock( &crypting );
 804     srand( psk->seed + magic );
 805     for ( k = 0; k < n; k++ ) {
 806         r = rand() % n;
 807         b = buf[k];
 808         buf[k] = buf[r];
 809         buf[r] = b;
 810     }
 811     pthread_mutex_unlock( &crypting );
 812 }
 813
 814 // Corresponding decryption procedure .
 815 static void decrypt(unsigned char *buf,unsigned int n,struct PSK *psk) {
 816     unsigned int randoms[ BUFSIZE ];
 817     unsigned int k;
 818     unsigned int r;
 819     unsigned char b;
 820     unsigned int magic = 0;
 821     for ( k = 0; k < n; k++ ) {
 822         magic += buf[k];
 823     }
 824     pthread_mutex_lock( &crypting );
 825     srand( psk->seed + magic );
 826     for ( k = 0; k < n; k++ ) {
 827         randoms[k] = rand() % n;
 828     }
 829     pthread_mutex_unlock( &crypting );
 830     for ( k = n; k > 0; ) {
 831         r = randoms[ --k ];
 832         b = buf[k];
 833         buf[k] = buf[r];
 834         buf[r] = b;
 835     }
 836     for ( k = 0, r = 0, magic = 0; k < n; k++ ) {
 837         r = ( r + magic + k ) % psk->key_length;
 838         magic += buf[k];
 839         buf[k] ^= psk->key[r];
 840     }
 841 }
 842
 843 // Write a buffer data to given file descriptor (basically tap_fd in
 844 // this program). This is never fragmented.
 845 static int dowrite(int fd, unsigned char *buf, int n) {
 846     int w;
 847     if ( ( w = write( fd, buf, n ) ) < 0){
 848         perror( "Writing data" );
 849         w = -1;
 850     }
 851     return w;
 852 }
 853
 854 // Write to the tap/stdio; adding length prefix for stdio
 855 static int write_tap(unsigned char *buf, int n) {
 856     uint8_t tag0 = *( buf + 12 );
 857     if ( tag0 == 8 ) {
 858         uint16_t size = ntohs( *(uint16_t*)(buf + 16) );
 859         if ( size <= 1500 ) {
 860             if ( ( verbose >= 2 ) && ( n != size + 14 ) ) {
 861                 VERBOSEOUT( "clip %d to %d\n", n, size + 14 );
 862             }
 863             n = size + 14; // Clip of any tail
 864         }
 865     }
 866     if ( stdio ) {
 867         uint16_t plength = htons( n );
 868         if ( dowrite( 1, (unsigned char *) &plength,
 869                       sizeof( plength ) ) < 0 ) {
 870             return -11;
 871         }
 872         return dowrite( 1, buf, n );
 873     }
 874     return dowrite( tap_fd, buf, n );
 875 }
 876
 877 // Write a packet via the given Interface with encryption as specified.
 878 static void write_remote(unsigned char *buf, int n,struct Remote *r) {
 879     // A packet buffer
 880     unsigned char output[ BUFSIZE ];
 881     if ( n < 12 ) {
 882         VERBOSE2OUT( "SEND %d bytes to %s\n", n, inet_stoa( &r->uaddr ) );
 883     } else {
 884         VERBOSE2OUT( "SEND %d bytes %s -> %s to %s\n", n,
 885                      inet_mtoa( buf+6 ), inet_mtoa( buf ),
 886                      inet_stoa( &r->uaddr ) );
 887     }
 888     memcpy( output, buf, n ); // Use the private buffer for delivery
 889     // Apply the TPG quirk
 890     if ( tpg_quirk && ( n > 1460 ) && ( n < 1478 ) ) {
 891         VERBOSE2OUT( "tpg quirk applied\n" );
 892         n = 1478; // Add some "random" tag-along bytes
 893     }
 894     if ( r->spec == 0 ) {
 895         if ( r->uaddr.in.sa_family == 0 ) {
 896             // Output to tap/stdio
 897             if ( write_tap( buf, n ) < 0 ) {
 898                 // panic error
 899                 fprintf( stderr, "Cannot write to tap/stdio: exiting!\n" );
 900                 exit( 1 );
 901             }
 902             return;
 903         }
 904         // Fall through for multicast
 905         if ( mcast.psk.keyfile ) {
 906             encrypt( output, n, &mcast.psk );
 907         }
 908     } else if ( r->spec->psk.keyfile ) {
 909         encrypt( output, n, &r->spec->psk );
 910     }
 911     struct sockaddr *sock = &r->uaddr.in;
 912     size_t size;
 913     if ( sock->sa_family == AF_INET6 ) {
 914         // Note that the size of +struct sockaddr_in6+ is actually
 915         // larger than the size of +struct sockaddr+ (due to the
 916         // addition of the +sin6_flowinfo+ field). It results in the
 917         // following cuteness for passing arguments to +sendto+.
 918         size = sizeof( struct sockaddr_in6 );
 919         VERBOSE2OUT( "IPv6 UDP %d %s\n",
 920                      udp_fd, inet_stoa( (struct SockAddr*) sock ) );
 921     } else {
 922         size = sizeof( struct sockaddr_in );
 923         VERBOSE2OUT( "IPv4 UDP %d %s\n",
 924                      udp_fd, inet_stoa( (struct SockAddr*) sock ) );
 925     }
 926     VERBOSE2OUT( "SEND %d bytes to %s [%s -> %s]\n",
 927                  n, inet_stoa( (struct SockAddr*) sock ),
 928                  ( n < 12 )? "" : inet_mtoa( buf+6 ),
 929                  ( n < 12 )? "" : inet_mtoa( buf )
 930               );
 931     // IS sendto thread safe??
 932     if ( sendto( udp_fd, output, n, 0, sock, size ) < n ) {
 933         perror( "Writing socket" );
 934         // Invalidate remote temporarily instead? But if it's an
 935         // "uplink" it should be retried eventually...
 936         // For now: just ignore the error.
 937         // exit( 1 );
 938     }
 939 }
 940
 941 // Delete a Remote and all its interfaces
 942 static void delete_remote(struct Remote *r) {
 943     VERBOSE2OUT( "DELETE Remote and all its interfaces %s\n",
 944                  inet_stoa( &r->uaddr ) );
 945     unsigned int i = 0;
 946     struct Interface *x;
 947     Interface_LOCK;
 948     for ( ; i < remotes.by_mac.size; i++ ) {
 949         unsigned char *tmp = remotes.by_mac.data[i];
 950         if ( tmp == 0 || tmp == (unsigned char *)1 ) {
 951             continue;
 952         }
 953         x = (struct Interface *) tmp;
 954         if ( x->remote == r ) {
 955             Interface_DEL( x );
 956             free( x );
 957         }
 958     }
 959     Interface_UNLOCK;
 960     Remote_DEL( r );
 961     free( r );
 962 }
 963
 964 // Unmap an ipv4-mapped ipv6 address
 965 static void unmap_if_mapped(struct SockAddr *s) {
 966     if ( s->in.sa_family != AF_INET6 ||
 967          memcmp( "\000\000\000\000\000\000\000\000\000\000\377\377",
 968                  &s->in6.sin6_addr, 12 ) ) {
 969         return;
 970     }
 971     VERBOSE2OUT( "unmap %s\n",
 972                  inet_nmtoa( (unsigned char*) s, sizeof( struct SockAddr ) ) );
 973     s->in.sa_family = AF_INET;
 974     memcpy( &s->in4.sin_addr, s->in6.sin6_addr.s6_addr + 12, 4 );
 975     memset( s->in6.sin6_addr.s6_addr + 4, 0, 12 );
 976     VERBOSE2OUT( "becomes %s\n",
 977                  inet_nmtoa( (unsigned char*) s, sizeof( struct SockAddr ) ) );
 978 }
 979
 980 // Route the packet from the given src
 981 static struct Interface *input_check(
 982     unsigned char *buf,ssize_t len,struct SockAddr *src )
 983 {
 984     VERBOSE2OUT( "RECV %ld bytes from %s\n", len, inet_stoa( src ) );
 985     struct Remote *r = 0;
 986     struct timeval now = { 0 };
 987     if ( gettimeofday( &now, 0 ) ) {
 988         perror( "RECV time" );
 989         now.tv_sec = time( 0 );
 990     }
 991     Remote_FIND( src, r );
 992     if ( r == 0 ) {
 993         struct Allowed *a = is_allowed_remote( src );
 994         if ( a == 0 ) {
 995             VERBOSEOUT( "Ignoring %s\n", inet_stoa( src ) );
 996             return 0; // Disallowed
 997         }
 998         VERBOSEOUT( "New remote %s by %s\n", inet_stoa( src ), a->source );
 999         r = add_remote( src, a );
1000         //r->rec_when = now; // Set activity stamp of new remote
1001     }
1002     if ( len < 12 ) {
1003         // Ignore short data, but maintain channel
1004         r->rec_when = now; // Update activity stamp touched remote
1005         if ( len > 0 ) {
1006             VERBOSEOUT( "Ignoring %ld bytes from %s\n",
1007                         len, inet_stoa( src ) );
1008         }
1009         return 0;
1010     }
1011     // Now decrypt the data as needed
1012     if ( r->spec ) {
1013         if ( r->spec->psk.seed ) {
1014             decrypt( buf, len, &r->spec->psk );
1015         }
1016     } else if ( r->uaddr.in.sa_family == 0 && mcast.psk.keyfile ) {
1017         decrypt( buf, len, &mcast.psk );
1018     }
1019     VERBOSE2OUT( "RECV %s -> %s from %s\n",
1020                  inet_mtoa( buf+6 ), inet_mtoa( buf ),
1021                  inet_stoa( &r->uaddr ) );
1022     // Note: the payload is now decrypted, and known to be from +r+
1023     struct Interface *x = 0;
1024     // Packets concerning an ignored interface should be ignored.
1025     if ( r->spec && r->spec->ignored_mac.data ) {
1026         Ignored_FIND( r->spec, buf+6, x );
1027         if ( x ) {
1028             VERBOSE2OUT( "Dropped MAC %s from %s on %s\n",
1029                          inet_mtoa( buf+6 ), inet_stoa( &r->uaddr ),
1030                          r->spec->source );
1031             return 0;
1032         }
1033         Ignored_FIND( r->spec, buf, x );
1034         if ( x ) {
1035             VERBOSE2OUT( "Dropped MAC %s to %s on %s\n",
1036                          inet_mtoa( buf ), inet_stoa( &r->uaddr ),
1037                          r->spec->source );
1038             return 0;
1039         }
1040     }
1041     Interface_FIND( buf+6, x );
1042     if ( x == 0 ) {
1043         // Totally new MAC. Should bind it to the remote
1044         VERBOSEOUT( "New MAC %s from %s\n",
1045                     inet_mtoa( buf+6 ), inet_stoa( src ) );
1046         x = add_interface( buf+6, r );
1047         r->rec_when = now; // Update activity stamp for remote
1048         x->rec_when = now;
1049         return x;
1050     }
1051     // Seen that MAC already
1052     if ( x->remote == r ) {
1053         VERBOSE2OUT( "RECV %s from %s again\n",
1054                      inet_mtoa( buf+6 ), inet_stoa( &x->remote->uaddr ) );
1055         r->rec_when = now; // Update activity stamp
1056         x->rec_when = now; // Update activity stamp
1057         return x;
1058     }
1059     // MAC clash from two different connections
1060     // r = current
1061     // x->remote = previous
1062     VERBOSE2OUT( "RECV %s from %s previously from %s\n",
1063               inet_mtoa( buf+6 ),
1064               inet_stoa( &r->uaddr ),
1065               inet_stoa( &x->remote->uaddr ) );
1066     if ( r->spec ) {
1067         // The packet source MAC has arrived on other than its
1068         // previous channel. It thus gets dropped if tap/stdin is the
1069         // primary channel, or the time since the last packet for that
1070         // interface is less than RECENT_MICROS, with different limits
1071         // for broadcast and unicast.
1072         int64_t dmac = DIFF_MICROS( &now, &x->rec_when);
1073         if ( x->remote->spec == 0 || RECENT_MICROS( *buf & 1, dmac ) ) {
1074             if ( verbose >= 2 ) {
1075                 fprintf(
1076                     stderr,
1077                     "Dropped. MAC %s (%ld) from %s, should be %s\n",
1078                     inet_mtoa( buf+6 ), dmac,
1079                     inet_stoa( src ), inet_stoa( &x->remote->uaddr ) );
1080             }
1081             return 0;
1082         }
1083         // Check if previous package on the interface was recent
1084     } else if ( r->uaddr.in.sa_family ) {
1085         // Multicast incoming clashing with tap/stdio
1086         VERBOSE3OUT( "Dropped multicast loopback\n" );
1087         return 0;
1088     }
1089
1090     // New remote takes over the MAC
1091     VERBOSEOUT( "MAC %s from %s cancels previous %s\n",
1092                 inet_mtoa( buf+6 ), inet_stoa( src ),
1093                 inet_stoa( &x->remote->uaddr ) );
1094     x->remote = r; // Change remote for MAC
1095     // Note that this may leave the old x->remote without any interface
1096     r->rec_when = now; // Update activity stamp
1097     x->rec_when = now; // Update activity stamp
1098     return x;
1099 }
1100
1101 // Check packet and deliver out
1102 static void route_packet(unsigned char *buf,int len,struct SockAddr *src) {
1103     struct Interface *x = input_check( buf, len, src );
1104     if ( x == 0 ) {
1105         return; // not a nice packet
1106     }
1107     if ( ( *buf & 1 ) == 0 ) {
1108         // unicast
1109         struct Interface *y = 0; // reuse for destination interface
1110         Interface_FIND( buf, y );
1111         if ( y == 0 ) {
1112             VERBOSE2OUT( "RECV %s -> %s from %s without channel and dropped\n",
1113                         inet_mtoa( buf+6 ), inet_mtoa( buf ),
1114                         inet_stoa( &x->remote->uaddr ) );
1115             return;
1116         }
1117         if ( x->remote == y->remote ) {
1118             VERBOSEOUT( "RECV loop for %s -> %s from %s to %s\n",
1119                         inet_mtoa( buf+6 ), inet_mtoa( buf ),
1120                         inet_stoa( &x->remote->uaddr ),
1121                         inet_stoa( &y->remote->uaddr ) );
1122             Interface_DEL( y ); // Need to see this interface again
1123             return;
1124         }
1125         VERBOSE2OUT( "RECV route %s -> %s to %s\n",
1126                      inet_mtoa( buf+6 ), inet_mtoa( buf ),
1127                      inet_stoa( &y->remote->uaddr ) );
1128         write_remote( buf, len, y->remote );
1129         return;
1130     }
1131     // broadcast. +x+ is source interface
1132     // x->rec_when is not updated
1133     struct timeval now = { 0 };
1134     if ( gettimeofday( &now, 0 ) ) {
1135         perror( "RECV time" );
1136         now.tv_sec = time( 0 );
1137     }
1138     VERBOSE2OUT( "BC %s -> %s from %s\n",
1139                  inet_mtoa( buf+6 ), inet_mtoa( buf ),
1140                  inet_stoa( &x->remote->uaddr ) );
1141     struct Remote *r;
1142     unsigned int i = 0;
1143     Remote_LOCK;
1144     for ( ; i < remotes.by_addr.size; i++ ) {
1145         unsigned char *tmp = remotes.by_addr.data[i];
1146         if ( tmp == 0 || tmp == (unsigned char *)1 ) {
1147             continue;
1148         }
1149         r = (struct Remote *) tmp;
1150         VERBOSE3OUT( "BC check %s\n", inet_stoa( &r->uaddr ) );
1151         if ( r == x->remote ) {
1152             VERBOSE3OUT( "BC r == x->remote\n" );
1153             continue;
1154         }
1155         if ( r->spec && ! is_uplink( r->spec ) &&
1156              DIFF_MICROS( &now, &r->rec_when ) > VERYOLD_MICROS ) {
1157             // remove old downlink connection
1158             VERBOSEOUT( "Old remote discarded %s (%ld)\n",
1159                         inet_stoa( &r->uaddr ),
1160                         TIME_MICROS( &r->rec_when ) );
1161             // Removing a downlink might have threading implications
1162             delete_remote( r );
1163             continue;
1164         }
1165         // Send packet to the remote
1166         // Only no-clash or to the tap/stdin
1167         write_remote( buf, len, r );
1168     }
1169     Remote_UNLOCK;
1170 }
1171
1172 // The packet handling queues
1173 static struct {
1174     Queue full;
1175     Queue free;
1176     sem_t reading;
1177 } todolist;
1178
1179 // The threadcontrol program for handling packets.
1180 static void *packet_handler(void *data) {
1181     (void) data;
1182     for ( ;; ) {
1183         PacketItem *todo = (PacketItem *) Queue_getItem( &todolist.full );
1184         if ( todo->fd == mcast.fd ) {
1185             // Patch multicast address as source for multicast packet
1186             route_packet( todo->buffer, todo->len, &mcast.sock );
1187         } else {
1188             if ( udp6 ) {
1189                 unmap_if_mapped( &todo->src );
1190             }
1191             route_packet( todo->buffer, todo->len, &todo->src );
1192         }
1193         Queue_addItem( &todolist.free, (QueueItem*) todo );
1194     }
1195     return 0;
1196 }
1197
1198 void todolist_initialize(int nbuf,int nthr) {
1199     if ( pthread_mutex_init( &todolist.full.mutex, 0 ) ||
1200          sem_init( &todolist.full.count, 0, 0 ) ) {
1201         perror( "FATAL" );
1202         exit( 1 );
1203     }
1204     if ( pthread_mutex_init( &todolist.free.mutex, 0 ) ||
1205          sem_init( &todolist.free.count, 0, 0 ) ) {
1206         perror( "FATAL" );
1207         exit( 1 );
1208     }
1209     if ( sem_init( &todolist.reading, 0, 1 ) ) {
1210         perror( "FATAL" );
1211         exit( 1 );
1212     }
1213     Queue_initialize( &todolist.free, nbuf, sizeof( PacketItem ) );
1214     for ( ; nthr > 0; nthr-- ) {
1215         pthread_t thread; // Temporary thread id
1216         pthread_create( &thread, 0, packet_handler, 0 );
1217     }
1218 }
1219
1220 // Read a full UDP packet into the given buffer, associate with a
1221 // connection, or create a new connection, the decrypt the as
1222 // specified, and capture the sender MAC address. The connection table
1223 // is updated for the new MAC address, However, if there is then a MAC
1224 // address clash in the connection table, then the associated remote
1225 // is removed, and the packet is dropped.
1226 static void *doreadUDP(void *data) {
1227     int fd = ((ReaderData *) data)->fd;
1228     while ( 1 ) {
1229         PacketItem *todo = (PacketItem *) Queue_getItem( &todolist.free );
1230         socklen_t addrlen =
1231             udp6? sizeof( todo->src.in6 ) : sizeof( todo->src.in4 );
1232         memset( &todo->src, 0, sizeof( todo->src ) );
1233         todo->fd = fd;
1234         todo->len = recvfrom(
1235             fd, todo->buffer, BUFSIZE, 0, &todo->src.in, &addrlen );
1236         if ( todo->len == -1) {
1237             perror( "Receiving UDP" );
1238             exit( 1 );
1239         }
1240 #ifdef GPROF
1241         if ( todo->len == 17 &&
1242              memcmp( todo->buffer, "STOPSTOPSTOPSTOP", 16 ) == 0 ) {
1243             exit( 0 );
1244         }
1245 #endif
1246         Queue_addItem( &todolist.full, (QueueItem*) todo );
1247     }
1248     return 0;
1249 }
1250
1251 // Read up to n bytes from the given file descriptor into the buffer
1252 static int doread(int fd, unsigned char *buf, int n) {
1253     ssize_t len;
1254     if ( ( len = read( fd, buf, n ) ) < 0 ) {
1255         perror( "Reading stdin" );
1256         exit( 1 );
1257     }
1258     return len;
1259 }
1260
1261 // Read n bytes from the given file descriptor into the buffer.
1262 // If partial is allowed, then return amount read, otherwise keep
1263 // reading until full.
1264 static int read_into(int fd, unsigned char *buf, int n,int partial) {
1265     int r, x = n;
1266     while( x > 0 ) {
1267         if ( (r = doread( fd, buf, x ) ) == 0 ) {
1268             return 0 ;
1269         }
1270         x -= r;
1271         buf += r;
1272         if ( partial ) {
1273             return n - x;
1274         }
1275     }
1276     return n;
1277 }
1278
1279 // Go through all uplinks and issue a "heart beat"
1280 static void heartbeat(int fd) {
1281     static unsigned char data[10];
1282     VERBOSE3OUT( "heartbeat fd=%d\n", fd );
1283     struct Remote *r;
1284     unsigned int i = 0;
1285     struct timeval now;
1286     if ( gettimeofday( &now, 0 ) ) {
1287         perror( "HEARTBEAT time" );
1288         now.tv_sec = time( 0 );
1289         now.tv_usec = 0;
1290     }
1291     Remote_LOCK;
1292     for ( ; i < remotes.by_addr.size; i++ ) {
1293         unsigned char *tmp = remotes.by_addr.data[i];
1294         if ( tmp == 0 || tmp == (unsigned char *)1 ) {
1295             continue;
1296         }
1297         r = (struct Remote *) tmp;
1298         VERBOSE3OUT( "heartbeat check %s\n", inet_stoa( &r->uaddr ) );
1299         if ( r->spec && is_uplink( r->spec ) ) {
1300             if ( DIFF_MICROS( &now, &r->rec_when ) > HEARTBEAT_MICROS ) {
1301                 VERBOSE3OUT( "heartbeat %s\n", inet_stoa( &r->uaddr ) );
1302                 write_remote( data, 0, r );
1303             }
1304         }
1305     }
1306     Remote_UNLOCK;
1307 }
1308
1309 // Tell how to use this program and exit with failure.
1310 static void usage(void) {
1311     fprintf( stderr, "Packet tunneling over UDP, multiple channels, " );
1312     fprintf( stderr, "version 0.2.5\n" );
1313     fprintf( stderr, "Usage: " );
1314     fprintf( stderr,
1315  "%s [-v] [-4] [-B n] [-T n] [-m mcast] [-t tap] port [remote]+ \n",
1316              progname );
1317     exit( 1 );
1318 }
1319
1320 // Open the given tap
1321 static int tun_alloc(char *dev, int flags) {
1322     struct ifreq ifr;
1323     int fd, err;
1324     if ( ( fd = open( "/dev/net/tun", O_RDWR ) ) < 0 ) {
1325         perror( "Opening /dev/net/tun" );
1326         return fd;
1327     }
1328     memset( &ifr, 0, sizeof( ifr ) );
1329     ifr.ifr_flags = flags;
1330     if ( *dev ) {
1331         strcpy( ifr.ifr_name, dev );
1332     }
1333     if ( ( err = ioctl( fd, TUNSETIFF, (void *) &ifr ) ) < 0 ) {
1334         perror( "ioctl(TUNSETIFF)" );
1335         close( fd );
1336         return err;
1337     }
1338     strcpy( dev, ifr.ifr_name );
1339     return fd;
1340 }
1341
1342 // Handle packet received on the tap/stdio channel
1343 static void initialize_tap() {
1344     // Ensure there is a Remote for this
1345     static struct Remote *tap_remote = 0;
1346     if ( tap_remote == 0 ) {
1347         Remote_LOCK;
1348         if ( tap_remote == 0 ) {
1349             tap_remote = add_remote( 0, 0 );
1350         }
1351         Remote_UNLOCK;
1352     }
1353 }
1354
1355 // Thread to handle tap/stdio input
1356 static void *doreadTap(void *data) {
1357     int fd = ((ReaderData*) data)->fd;
1358     unsigned int end = 0; // Packet size
1359     unsigned int cur = 0; // Amount read so far
1360     size_t e;
1361     PacketItem *todo = (PacketItem*) Queue_getItem( &todolist.free );
1362     while ( 1 ) {
1363         if ( stdio ) {
1364             uint16_t plength;
1365             int n = read_into( 0, (unsigned char *) &plength,
1366                                sizeof( plength ), 0 );
1367             if ( n == 0 ) {
1368                 // Tap/stdio closed => exit silently
1369                 exit( 0 );
1370             }
1371             end = ntohs( plength );
1372             cur = 0;
1373             while ( ( e = ( end - cur ) ) != 0 ) {
1374                 unsigned char *p = todo->buffer + cur;
1375                 if ( end > BUFSIZE ) {
1376                     // Oversize packets should be read and discarded
1377                     if ( e > BUFSIZE ) {
1378                         e = BUFSIZE;
1379                     }
1380                     p = todo->buffer;
1381                 }
1382                 cur += read_into( 0, p, e, 1 );
1383             }
1384         } else {
1385             end = doread( fd, todo->buffer, BUFSIZE );
1386             cur = end;
1387         }
1388         VERBOSE3OUT( "TAP/stdio input %d bytes\n", end );
1389         if ( end <= BUFSIZE ) {
1390             todo->fd = 0;
1391             todo->len = end;
1392             Queue_addItem( &todolist.full, (QueueItem*) todo );
1393             todo = (PacketItem*) Queue_getItem( &todolist.free );
1394         }
1395         // End handling tap
1396     }
1397     return 0;
1398 }
1399
1400 // Application main function
1401 // Parentheses mark optional
1402 // $* = (-v) (-4) (-B n) (-T n) (-m mcast) (-t port) (ip:)port (remote)+
1403 // remote = ipv4(/maskwidth)(:port)(=key)
1404 // remote = ipv6(/maskwidth)(=key)
1405 // remote = [ipv6(/maskwidth)](:port)(=key)
1406 // ip = ipv4 | [ipv6]
1407 int main(int argc, char *argv[]) {
1408     pthread_t thread; // Temporary thread id
1409     int port, i;
1410     progname = (unsigned char *) argv[0];
1411     ///// Parse command line arguments
1412     i = 1;
1413 #define ENSUREARGS(n) if ( argc < i + n ) usage()
1414     ENSUREARGS( 1 );
1415     if ( strncmp( "-tpg", argv[i], 4 ) == 0 ) {
1416         tpg_quirk = 1;
1417         i++;
1418     }
1419     ENSUREARGS( 1 );
1420     // First: optional -v, -vv or -vvv
1421     if ( strncmp( "-v", argv[i], 2 ) == 0 ) {
1422         if ( strncmp( "-v", argv[i], 3 ) == 0 ) {
1423             verbose = 1;
1424         } else if ( strncmp( "-vv", argv[i], 4 ) == 0 ) {
1425             verbose = 2;
1426         } else if ( strncmp( "-vvv", argv[i], 5 ) == 0 ) {
1427             verbose = 3;
1428         } else {
1429             usage();
1430         }
1431         i++;
1432         ENSUREARGS( 1 );
1433     }
1434     // then: optional -4
1435     if ( strncmp( "-4", argv[i], 2 ) == 0 ) {
1436         udp6 = 0;
1437         i++;
1438         ENSUREARGS( 1 );
1439     }
1440     // then: optional -B buffers
1441     if ( strncmp( "-B", argv[i], 2 ) == 0 ) {
1442         ENSUREARGS( 2 );
1443         if ( parse_buffers_count( argv[i+1] ) ) {
1444             usage();
1445         }
1446         i += 2;
1447         ENSUREARGS( 1 );
1448     }
1449     // then: optional -T threads
1450     if ( strncmp( "-T", argv[i], 2 ) == 0 ) {
1451         ENSUREARGS( 2 );
1452         if ( parse_threads_count( argv[i+1] ) ) {
1453             usage();
1454         }
1455         i += 2;
1456         ENSUREARGS( 1 );
1457     }
1458     // then: optional -m mcast
1459     if ( strncmp( "-m", argv[i], 2 ) == 0 ) {
1460         ENSUREARGS( 2 );
1461         if ( parse_mcast( argv[i+1] ) ) {
1462             usage();
1463         }
1464         i += 2;
1465         ENSUREARGS( 1 );
1466     }
1467     // then: optional -t tap
1468     if ( strncmp( "-t", argv[i], 2 ) == 0 ) {
1469         ENSUREARGS( 2 );
1470         tap = argv[i+1];
1471         i += 2;
1472         ENSUREARGS( 1 );
1473     }
1474     // then: required port
1475     if ( sscanf( argv[i++], "%d", &port ) != 1 ) {
1476         fprintf( stderr, "Bad local port" );
1477         usage();
1478     }
1479     // then: any number of allowed remotes
1480     struct Allowed *last_allowed = 0;
1481     for ( ; i < argc; i++ ) {
1482         if ( last_allowed ) {
1483             // optionally adding ignored interfaces
1484             if ( strncmp( "-i", argv[i], 2 ) == 0 ) {
1485                 ENSUREARGS( 2 );
1486                 if ( parse_ignored_interfaces( argv[i+1], last_allowed ) ) {
1487                     usage();
1488                 }
1489                 i += 1;
1490                 continue;
1491             }
1492         }
1493         if ( ( last_allowed = add_allowed( argv[i] ) ) == 0 ) {
1494             fprintf( stderr, "Cannot load remote %s. Exiting.\n", argv[i] );
1495             exit( 1 );
1496         }
1497     }
1498     // end of command line parsing
1499
1500     // Initialize buffers and threads
1501     if ( threads_count == 0 ) {
1502         threads_count = 5;
1503     }
1504     if ( buffers_count < threads_count ) {
1505         buffers_count = 2 * threads_count;
1506     }
1507     todolist_initialize( buffers_count, threads_count );
1508
1509     // Set up the tap/stdio channel
1510     if ( tap ) {
1511         // set up the nominated tap
1512         if ( strcmp( "-", tap ) ) { // Unless "-"
1513             tap_fd = tun_alloc( tap, IFF_TAP | IFF_NO_PI );
1514             if ( tap_fd < 0 ) {
1515                 fprintf( stderr, "Error connecting to interface %s!\n", tap);
1516                 exit(1);
1517             }
1518             VERBOSEOUT( "Using tap %s at %d\n", tap, tap_fd );
1519             stdio = 0;
1520             // pretend a zero packet on the tap, for initializing.
1521             initialize_tap();
1522         } else {
1523             // set up for stdin/stdout local traffix
1524             setbuf( stdout, NULL ); // No buffering on stdout.
1525             tap_fd = 0; // actually stdin
1526             stdio = 1;
1527         }
1528     } else {
1529         stdio = 0;
1530     }
1531     // Set up the multicast UDP channel (all interfaces)
1532     if ( mcast.group.imr_multiaddr.s_addr ) {
1533         setup_mcast();
1534         unsigned char *x = (unsigned char *) &mcast.group.imr_multiaddr.s_addr;
1535         VERBOSEOUT( "Using multicast %s:%d at %d\n",
1536                     inet_nmtoa( x, 4 ), ntohs( mcast.sock.in4.sin_port ),
1537                     mcast.fd );
1538     }
1539     // Set up the unicast UPD channel (all interfaces)
1540     if ( udp6 == 0 ) {
1541         // set up ipv4 socket
1542         if ( ( udp_fd = socket( AF_INET, SOCK_DGRAM, 0 ) ) == 0 ) {
1543             perror( "creating socket");
1544             exit(1);
1545         }
1546         struct sockaddr_in udp_addr = {
1547             .sin_family = AF_INET,
1548             .sin_port = htons( port ),
1549             .sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY),
1550         };
1551         if ( bind( udp_fd, (struct sockaddr*) &udp_addr, sizeof(udp_addr))) {
1552             fprintf( stderr, "Error binding socket!\n");
1553             exit(1);
1554         }
1555         VERBOSEOUT( "Using ipv4 UDP at %d\n", udp_fd );
1556     } else {
1557         // set up ipv6 socket
1558         if ( ( udp_fd = socket( AF_INET6, SOCK_DGRAM, 0 ) ) == 0 ) {
1559             perror( "creating socket");
1560             exit(1);
1561         }
1562         struct sockaddr_in6 udp6_addr = {
1563             .sin6_family = AF_INET6,
1564             .sin6_port = htons( port ),
1565             .sin6_addr = IN6ADDR_ANY_INIT,
1566         };
1567         if ( bind( udp_fd, (struct sockaddr*) &udp6_addr, sizeof(udp6_addr))) {
1568             fprintf( stderr, "Error binding socket!\n");
1569             exit(1);
1570         }
1571         VERBOSEOUT( "Using ipv6 UDP at %d\n", udp_fd );
1572     }
1573     // If not using stdio for local traffic, then stdin and stdout are
1574     // closed here, so as to avoid that any other traffic channel gets
1575     // 0 or 1 as its file descriptor. Note: stderr (2) is left open.
1576     if ( ! stdio ) {
1577         close( 0 );
1578         close( 1 );
1579     }
1580     VERBOSE2OUT( "Socket loop tap=%d mcast=%d udp=%d\n",
1581                  tap_fd, mcast.fd, udp_fd );
1582
1583     // Handle packets
1584     ReaderData udp_reader = { .fd = udp_fd };
1585     pthread_create( &thread, 0, doreadUDP, &udp_reader );
1586
1587     if ( mcast.group.imr_multiaddr.s_addr ) {
1588         ReaderData mcast_reader = { .fd = mcast.fd };
1589         pthread_create( &thread, 0, doreadUDP, &mcast_reader );
1590     }
1591
1592     if ( tap_fd || stdio ) {
1593         ReaderData tap_reader = { .fd = tap_fd };
1594         pthread_create( &thread, 0, doreadTap, &tap_reader );
1595     }
1596
1597     // Start heartbeating to uplinks
1598     for ( ;; ) {
1599         sleep( HEARTBEAT );
1600         heartbeat( udp_fd );
1601     }
1602     return 0;
1603 }