Fix for x86_64 build fail
[platform/upstream/connectedhomeip.git] / third_party / lwip / repo / lwip / src / core / ipv4 / autoip.c
1 /**
2  * @file
3  * AutoIP Automatic LinkLocal IP Configuration
4  *
5  * This is a AutoIP implementation for the lwIP TCP/IP stack. It aims to conform
6  * with RFC 3927.
7  *
8  * @defgroup autoip AUTOIP
9  * @ingroup ip4
10  * AUTOIP related functions
11  * USAGE:
12  *
13  * define @ref LWIP_AUTOIP 1 in your lwipopts.h
14  * Options:
15  * AUTOIP_TMR_INTERVAL msecs,
16  *   I recommend a value of 100. The value must divide 1000 with a remainder almost 0.
17  *   Possible values are 1000, 500, 333, 250, 200, 166, 142, 125, 111, 100 ....
18  *
19  * Without DHCP:
20  * - Call autoip_start() after netif_add().
21  *
22  * With DHCP:
23  * - define @ref LWIP_DHCP_AUTOIP_COOP 1 in your lwipopts.h.
24  * - Configure your DHCP Client.
25  * 
26  * @see netifapi_autoip
27  */
28
29 /*
30  *
31  * Copyright (c) 2007 Dominik Spies <kontakt@dspies.de>
32  * All rights reserved.
33  *
34  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification,
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36  *
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44  *
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50  * OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
51  * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
52  * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING
53  * IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY
54  * OF SUCH DAMAGE.
55  *
56  * Author: Dominik Spies <kontakt@dspies.de>
57  */
58
59 #include "lwip/opt.h"
60
61 #if LWIP_IPV4 && LWIP_AUTOIP /* don't build if not configured for use in lwipopts.h */
62
63 #include "lwip/mem.h"
64 /* #include "lwip/udp.h" */
65 #include "lwip/ip_addr.h"
66 #include "lwip/netif.h"
67 #include "lwip/autoip.h"
68 #include "lwip/etharp.h"
69 #include "lwip/prot/autoip.h"
70
71 #include <string.h>
72
73 /** Pseudo random macro based on netif informations.
74  * You could use "rand()" from the C Library if you define LWIP_AUTOIP_RAND in lwipopts.h */
75 #ifndef LWIP_AUTOIP_RAND
76 #define LWIP_AUTOIP_RAND(netif) ( (((u32_t)((netif->hwaddr[5]) & 0xff) << 24) | \
77                                    ((u32_t)((netif->hwaddr[3]) & 0xff) << 16) | \
78                                    ((u32_t)((netif->hwaddr[2]) & 0xff) << 8) | \
79                                    ((u32_t)((netif->hwaddr[4]) & 0xff))) + \
80                                    (netif_autoip_data(netif)? netif_autoip_data(netif)->tried_llipaddr : 0))
81 #endif /* LWIP_AUTOIP_RAND */
82
83 /**
84  * Macro that generates the initial IP address to be tried by AUTOIP.
85  * If you want to override this, define it to something else in lwipopts.h.
86  */
87 #ifndef LWIP_AUTOIP_CREATE_SEED_ADDR
88 #define LWIP_AUTOIP_CREATE_SEED_ADDR(netif) \
89   lwip_htonl(AUTOIP_RANGE_START + ((u32_t)(((u8_t)(netif->hwaddr[4])) | \
90                  ((u32_t)((u8_t)(netif->hwaddr[5]))) << 8)))
91 #endif /* LWIP_AUTOIP_CREATE_SEED_ADDR */
92
93 /* static functions */
94 static err_t autoip_arp_announce(struct netif *netif);
95 static void autoip_start_probing(struct netif *netif);
96
97 /**
98  * @ingroup autoip 
99  * Set a statically allocated struct autoip to work with.
100  * Using this prevents autoip_start to allocate it using mem_malloc.
101  *
102  * @param netif the netif for which to set the struct autoip
103  * @param autoip (uninitialised) autoip struct allocated by the application
104  */
105 void
106 autoip_set_struct(struct netif *netif, struct autoip *autoip)
107 {
108   LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
109   LWIP_ASSERT("netif != NULL", netif != NULL);
110   LWIP_ASSERT("autoip != NULL", autoip != NULL);
111   LWIP_ASSERT("netif already has a struct autoip set",
112               netif_autoip_data(netif) == NULL);
113
114   /* clear data structure */
115   memset(autoip, 0, sizeof(struct autoip));
116   /* autoip->state = AUTOIP_STATE_OFF; */
117   netif_set_client_data(netif, LWIP_NETIF_CLIENT_DATA_INDEX_AUTOIP, autoip);
118 }
119
120 /** Restart AutoIP client and check the next address (conflict detected)
121  *
122  * @param netif The netif under AutoIP control
123  */
124 static void
125 autoip_restart(struct netif *netif)
126 {
127   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
128   autoip->tried_llipaddr++;
129   autoip_start(netif);
130 }
131
132 /**
133  * Handle a IP address conflict after an ARP conflict detection
134  */
135 static void
136 autoip_handle_arp_conflict(struct netif *netif)
137 {
138   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
139
140   /* RFC3927, 2.5 "Conflict Detection and Defense" allows two options where
141      a) means retreat on the first conflict and
142      b) allows to keep an already configured address when having only one
143         conflict in 10 seconds
144      We use option b) since it helps to improve the chance that one of the two
145      conflicting hosts may be able to retain its address. */
146
147   if (autoip->lastconflict > 0) {
148     /* retreat, there was a conflicting ARP in the last DEFEND_INTERVAL seconds */
149     LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE,
150       ("autoip_handle_arp_conflict(): we are defending, but in DEFEND_INTERVAL, retreating\n"));
151
152     /* Active TCP sessions are aborted when removing the ip addresss */
153     autoip_restart(netif);
154   } else {
155     LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE,
156       ("autoip_handle_arp_conflict(): we are defend, send ARP Announce\n"));
157     autoip_arp_announce(netif);
158     autoip->lastconflict = DEFEND_INTERVAL * AUTOIP_TICKS_PER_SECOND;
159   }
160 }
161
162 /**
163  * Create an IP-Address out of range 169.254.1.0 to 169.254.254.255
164  *
165  * @param netif network interface on which create the IP-Address
166  * @param ipaddr ip address to initialize
167  */
168 static void
169 autoip_create_addr(struct netif *netif, ip4_addr_t *ipaddr)
170 {
171   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
172
173   /* Here we create an IP-Address out of range 169.254.1.0 to 169.254.254.255
174    * compliant to RFC 3927 Section 2.1
175    * We have 254 * 256 possibilities */
176
177   u32_t addr = lwip_ntohl(LWIP_AUTOIP_CREATE_SEED_ADDR(netif));
178   addr += autoip->tried_llipaddr;
179   addr = AUTOIP_NET | (addr & 0xffff);
180   /* Now, 169.254.0.0 <= addr <= 169.254.255.255 */
181
182   if (addr < AUTOIP_RANGE_START) {
183     addr += AUTOIP_RANGE_END - AUTOIP_RANGE_START + 1;
184   }
185   if (addr > AUTOIP_RANGE_END) {
186     addr -= AUTOIP_RANGE_END - AUTOIP_RANGE_START + 1;
187   }
188   LWIP_ASSERT("AUTOIP address not in range", (addr >= AUTOIP_RANGE_START) &&
189     (addr <= AUTOIP_RANGE_END));
190   ip4_addr_set_u32(ipaddr, lwip_htonl(addr));
191
192   LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE,
193     ("autoip_create_addr(): tried_llipaddr=%"U16_F", %"U16_F".%"U16_F".%"U16_F".%"U16_F"\n",
194     (u16_t)(autoip->tried_llipaddr), ip4_addr1_16(ipaddr), ip4_addr2_16(ipaddr),
195     ip4_addr3_16(ipaddr), ip4_addr4_16(ipaddr)));
196 }
197
198 /**
199  * Sends an ARP probe from a network interface
200  *
201  * @param netif network interface used to send the probe
202  */
203 static err_t
204 autoip_arp_probe(struct netif *netif)
205 {
206   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
207   /* this works because netif->ip_addr is ANY */
208   return etharp_request(netif, &autoip->llipaddr);
209 }
210
211 /**
212  * Sends an ARP announce from a network interface
213  *
214  * @param netif network interface used to send the announce
215  */
216 static err_t
217 autoip_arp_announce(struct netif *netif)
218 {
219   return etharp_gratuitous(netif);
220 }
221
222 /**
223  * Configure interface for use with current LL IP-Address
224  *
225  * @param netif network interface to configure with current LL IP-Address
226  */
227 static err_t
228 autoip_bind(struct netif *netif)
229 {
230   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
231   ip4_addr_t sn_mask, gw_addr;
232
233   LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE,
234     ("autoip_bind(netif=%p) %c%c%"U16_F" %"U16_F".%"U16_F".%"U16_F".%"U16_F"\n",
235     (void*)netif, netif->name[0], netif->name[1], (u16_t)netif->num,
236     ip4_addr1_16(&autoip->llipaddr), ip4_addr2_16(&autoip->llipaddr),
237     ip4_addr3_16(&autoip->llipaddr), ip4_addr4_16(&autoip->llipaddr)));
238
239   IP4_ADDR(&sn_mask, 255, 255, 0, 0);
240   IP4_ADDR(&gw_addr, 0, 0, 0, 0);
241
242   netif_set_addr(netif, &autoip->llipaddr, &sn_mask, &gw_addr);
243   /* interface is used by routing now that an address is set */
244
245   return ERR_OK;
246 }
247
248 /**
249  * @ingroup autoip 
250  * Start AutoIP client
251  *
252  * @param netif network interface on which start the AutoIP client
253  */
254 err_t
255 autoip_start(struct netif *netif)
256 {
257   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
258   err_t result = ERR_OK;
259
260   LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
261   LWIP_ERROR("netif is not up, old style port?", netif_is_up(netif), return ERR_ARG;);
262
263   /* Set IP-Address, Netmask and Gateway to 0 to make sure that
264    * ARP Packets are formed correctly
265    */
266   netif_set_addr(netif, IP4_ADDR_ANY4, IP4_ADDR_ANY4, IP4_ADDR_ANY4);
267
268   LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE,
269     ("autoip_start(netif=%p) %c%c%"U16_F"\n", (void*)netif, netif->name[0],
270     netif->name[1], (u16_t)netif->num));
271   if (autoip == NULL) {
272     /* no AutoIP client attached yet? */
273     LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE,
274       ("autoip_start(): starting new AUTOIP client\n"));
275     autoip = (struct autoip *)mem_malloc(sizeof(struct autoip));
276     if (autoip == NULL) {
277       LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE,
278         ("autoip_start(): could not allocate autoip\n"));
279       return ERR_MEM;
280     }
281     memset(autoip, 0, sizeof(struct autoip));
282     /* store this AutoIP client in the netif */
283     netif_set_client_data(netif, LWIP_NETIF_CLIENT_DATA_INDEX_AUTOIP, autoip);
284     LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE, ("autoip_start(): allocated autoip"));
285   } else {
286     autoip->state = AUTOIP_STATE_OFF;
287     autoip->ttw = 0;
288     autoip->sent_num = 0;
289     ip4_addr_set_zero(&autoip->llipaddr);
290     autoip->lastconflict = 0;
291   }
292
293   autoip_create_addr(netif, &(autoip->llipaddr));
294   autoip_start_probing(netif);
295
296   return result;
297 }
298
299 static void
300 autoip_start_probing(struct netif *netif)
301 {
302   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
303
304   autoip->state = AUTOIP_STATE_PROBING;
305   autoip->sent_num = 0;
306   LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE,
307      ("autoip_start_probing(): changing state to PROBING: %"U16_F".%"U16_F".%"U16_F".%"U16_F"\n",
308       ip4_addr1_16(&autoip->llipaddr), ip4_addr2_16(&autoip->llipaddr),
309       ip4_addr3_16(&autoip->llipaddr), ip4_addr4_16(&autoip->llipaddr)));
310
311   /* time to wait to first probe, this is randomly
312    * chosen out of 0 to PROBE_WAIT seconds.
313    * compliant to RFC 3927 Section 2.2.1
314    */
315   autoip->ttw = (u16_t)(LWIP_AUTOIP_RAND(netif) % (PROBE_WAIT * AUTOIP_TICKS_PER_SECOND));
316
317   /*
318    * if we tried more then MAX_CONFLICTS we must limit our rate for
319    * acquiring and probing address
320    * compliant to RFC 3927 Section 2.2.1
321    */
322   if (autoip->tried_llipaddr > MAX_CONFLICTS) {
323     autoip->ttw = RATE_LIMIT_INTERVAL * AUTOIP_TICKS_PER_SECOND;
324   }
325 }
326
327 /**
328  * Handle a possible change in the network configuration.
329  *
330  * If there is an AutoIP address configured, take the interface down
331  * and begin probing with the same address.
332  */
333 void
334 autoip_network_changed(struct netif *netif)
335 {
336   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
337
338   if (autoip && (autoip->state != AUTOIP_STATE_OFF)) {
339     autoip_start_probing(netif);
340   }
341 }
342
343 /**
344  * @ingroup autoip 
345  * Stop AutoIP client
346  *
347  * @param netif network interface on which stop the AutoIP client
348  */
349 err_t
350 autoip_stop(struct netif *netif)
351 {
352   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
353
354   LWIP_ASSERT_CORE_LOCKED();
355   if (autoip != NULL) {
356     autoip->state = AUTOIP_STATE_OFF;
357     if (ip4_addr_islinklocal(netif_ip4_addr(netif))) {
358       netif_set_addr(netif, IP4_ADDR_ANY4, IP4_ADDR_ANY4, IP4_ADDR_ANY4);
359     }
360   }
361   return ERR_OK;
362 }
363
364 /**
365  * Has to be called in loop every AUTOIP_TMR_INTERVAL milliseconds
366  */
367 void
368 autoip_tmr(void)
369 {
370   struct netif *netif = netif_list;
371   /* loop through netif's */
372   while (netif != NULL) {
373     struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
374     /* only act on AutoIP configured interfaces */
375     if (autoip != NULL) {
376       if (autoip->lastconflict > 0) {
377         autoip->lastconflict--;
378       }
379
380       LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE,
381         ("autoip_tmr() AutoIP-State: %"U16_F", ttw=%"U16_F"\n",
382         (u16_t)(autoip->state), autoip->ttw));
383
384       if (autoip->ttw > 0) {
385         autoip->ttw--;
386       }
387
388       switch(autoip->state) {
389         case AUTOIP_STATE_PROBING:
390           if (autoip->ttw == 0) {
391             if (autoip->sent_num >= PROBE_NUM) {
392               /* Switch to ANNOUNCING: now we can bind to an IP address and use it */
393               autoip->state = AUTOIP_STATE_ANNOUNCING;
394               autoip_bind(netif);
395               /* autoip_bind() calls netif_set_addr(): this triggers a gratuitous ARP
396                  which counts as an announcement */
397               autoip->sent_num = 1;
398               autoip->ttw = ANNOUNCE_WAIT * AUTOIP_TICKS_PER_SECOND;
399               LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE,
400                  ("autoip_tmr(): changing state to ANNOUNCING: %"U16_F".%"U16_F".%"U16_F".%"U16_F"\n",
401                   ip4_addr1_16(&autoip->llipaddr), ip4_addr2_16(&autoip->llipaddr),
402                   ip4_addr3_16(&autoip->llipaddr), ip4_addr4_16(&autoip->llipaddr)));
403             } else {
404               autoip_arp_probe(netif);
405               LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE, ("autoip_tmr() PROBING Sent Probe\n"));
406               autoip->sent_num++;
407               if (autoip->sent_num == PROBE_NUM) {
408                 /* calculate time to wait to for announce */
409                 autoip->ttw = ANNOUNCE_WAIT * AUTOIP_TICKS_PER_SECOND;
410               } else {
411                 /* calculate time to wait to next probe */
412                 autoip->ttw = (u16_t)((LWIP_AUTOIP_RAND(netif) %
413                   ((PROBE_MAX - PROBE_MIN) * AUTOIP_TICKS_PER_SECOND) ) +
414                   PROBE_MIN * AUTOIP_TICKS_PER_SECOND);
415               }
416             }
417           }
418           break;
419
420         case AUTOIP_STATE_ANNOUNCING:
421           if (autoip->ttw == 0) {
422             autoip_arp_announce(netif);
423             LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE, ("autoip_tmr() ANNOUNCING Sent Announce\n"));
424             autoip->ttw = ANNOUNCE_INTERVAL * AUTOIP_TICKS_PER_SECOND;
425             autoip->sent_num++;
426
427             if (autoip->sent_num >= ANNOUNCE_NUM) {
428                 autoip->state = AUTOIP_STATE_BOUND;
429                 autoip->sent_num = 0;
430                 autoip->ttw = 0;
431                  LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE,
432                     ("autoip_tmr(): changing state to BOUND: %"U16_F".%"U16_F".%"U16_F".%"U16_F"\n",
433                      ip4_addr1_16(&autoip->llipaddr), ip4_addr2_16(&autoip->llipaddr),
434                      ip4_addr3_16(&autoip->llipaddr), ip4_addr4_16(&autoip->llipaddr)));
435             }
436           }
437           break;
438
439         default:
440           /* nothing to do in other states */
441           break;
442       }
443     }
444     /* proceed to next network interface */
445     netif = netif->next;
446   }
447 }
448
449 /**
450  * Handles every incoming ARP Packet, called by etharp_input().
451  *
452  * @param netif network interface to use for autoip processing
453  * @param hdr Incoming ARP packet
454  */
455 void
456 autoip_arp_reply(struct netif *netif, struct etharp_hdr *hdr)
457 {
458   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
459
460   LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE, ("autoip_arp_reply()\n"));
461   if ((autoip != NULL) && (autoip->state != AUTOIP_STATE_OFF)) {
462    /* when ip.src == llipaddr && hw.src != netif->hwaddr
463     *
464     * when probing  ip.dst == llipaddr && hw.src != netif->hwaddr
465     * we have a conflict and must solve it
466     */
467     ip4_addr_t sipaddr, dipaddr;
468     struct eth_addr netifaddr;
469     ETHADDR16_COPY(netifaddr.addr, netif->hwaddr);
470
471     /* Copy struct ip4_addr2 to aligned ip4_addr, to support compilers without
472      * structure packing (not using structure copy which breaks strict-aliasing rules).
473      */
474     IPADDR2_COPY(&sipaddr, &hdr->sipaddr);
475     IPADDR2_COPY(&dipaddr, &hdr->dipaddr);
476
477     if (autoip->state == AUTOIP_STATE_PROBING) {
478      /* RFC 3927 Section 2.2.1:
479       * from beginning to after ANNOUNCE_WAIT
480       * seconds we have a conflict if
481       * ip.src == llipaddr OR
482       * ip.dst == llipaddr && hw.src != own hwaddr
483       */
484       if ((ip4_addr_cmp(&sipaddr, &autoip->llipaddr)) ||
485           (ip4_addr_isany_val(sipaddr) &&
486            ip4_addr_cmp(&dipaddr, &autoip->llipaddr) &&
487            !eth_addr_cmp(&netifaddr, &hdr->shwaddr))) {
488         LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE | LWIP_DBG_LEVEL_WARNING,
489           ("autoip_arp_reply(): Probe Conflict detected\n"));
490         autoip_restart(netif);
491       }
492     } else {
493      /* RFC 3927 Section 2.5:
494       * in any state we have a conflict if
495       * ip.src == llipaddr && hw.src != own hwaddr
496       */
497       if (ip4_addr_cmp(&sipaddr, &autoip->llipaddr) &&
498           !eth_addr_cmp(&netifaddr, &hdr->shwaddr)) {
499         LWIP_DEBUGF(AUTOIP_DEBUG | LWIP_DBG_TRACE | LWIP_DBG_STATE | LWIP_DBG_LEVEL_WARNING,
500           ("autoip_arp_reply(): Conflicting ARP-Packet detected\n"));
501         autoip_handle_arp_conflict(netif);
502       }
503     }
504   }
505 }
506
507 /** check if AutoIP supplied netif->ip_addr
508  *
509  * @param netif the netif to check
510  * @return 1 if AutoIP supplied netif->ip_addr (state BOUND or ANNOUNCING),
511  *         0 otherwise
512  */
513 u8_t
514 autoip_supplied_address(const struct netif *netif)
515 {
516   if ((netif != NULL) && (netif_autoip_data(netif) != NULL)) {
517     struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
518     return (autoip->state == AUTOIP_STATE_BOUND) || (autoip->state == AUTOIP_STATE_ANNOUNCING);
519   }
520   return 0;
521 }
522
523 u8_t
524 autoip_accept_packet(struct netif *netif, const ip4_addr_t *addr)
525 {
526   struct autoip* autoip = netif_autoip_data(netif);
527   return (autoip != NULL) && ip4_addr_cmp(addr, &(autoip->llipaddr));
528 }
529
530 #endif /* LWIP_IPV4 && LWIP_AUTOIP */