- add sources.
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / net / quic / quic_framer.h
1 // Copyright (c) 2012 The Chromium Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
3 // found in the LICENSE file.
4
5 #ifndef NET_QUIC_QUIC_FRAMER_H_
6 #define NET_QUIC_QUIC_FRAMER_H_
7
8 #include <vector>
9
10 #include "base/basictypes.h"
11 #include "base/logging.h"
12 #include "base/memory/scoped_ptr.h"
13 #include "base/strings/string_piece.h"
14 #include "net/base/net_export.h"
15 #include "net/quic/quic_protocol.h"
16
17 namespace net {
18
19 namespace test {
20 class QuicFramerPeer;
21 }  // namespace test
22
23 class QuicDataReader;
24 class QuicDataWriter;
25 class QuicDecrypter;
26 class QuicEncrypter;
27 class QuicFramer;
28
29 // Number of bytes reserved for the frame type preceding each frame.
30 const size_t kQuicFrameTypeSize = 1;
31 // Number of bytes reserved for error code.
32 const size_t kQuicErrorCodeSize = 4;
33 // Number of bytes reserved to denote the length of error details field.
34 const size_t kQuicErrorDetailsLengthSize = 2;
35
36 // Maximum number of bytes reserved for stream id.
37 const size_t kQuicMaxStreamIdSize = 4;
38 // Maximum number of bytes reserved for byte offset in stream frame.
39 const size_t kQuicMaxStreamOffsetSize = 8;
40 // Number of bytes reserved to store payload length in stream frame.
41 const size_t kQuicStreamPayloadLengthSize = 2;
42
43 // Size in bytes of the entropy hash sent in ack frames.
44 const size_t kQuicEntropyHashSize = 1;
45 // Size in bytes reserved for the delta time of the largest observed
46 // sequence number in ack frames.
47 // TODO(ianswett): Remove this once QUIC_VERSION_11 is removed.
48 const size_t kQuicv11DeltaTimeLargestObservedSize = 4;
49 const size_t kQuicDeltaTimeLargestObservedSize = 2;
50 // Size in bytes reserved for the number of missing packets in ack frames.
51 const size_t kNumberOfMissingPacketsSize = 1;
52
53 // This class receives callbacks from the framer when packets
54 // are processed.
55 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicFramerVisitorInterface {
56  public:
57   virtual ~QuicFramerVisitorInterface() {}
58
59   // Called if an error is detected in the QUIC protocol.
60   virtual void OnError(QuicFramer* framer) = 0;
61
62   // Called only when |is_server_| is true and the the framer gets a packet with
63   // version flag true and the version on the packet doesn't match
64   // |quic_version_|. The visitor should return true after it updates the
65   // version of the |framer_| to |received_version| or false to stop processing
66   // this packet.
67   virtual bool OnProtocolVersionMismatch(QuicVersion received_version) = 0;
68
69   // Called when a new packet has been received, before it
70   // has been validated or processed.
71   virtual void OnPacket() = 0;
72
73   // Called when a public reset packet has been parsed but has not yet
74   // been validated.
75   virtual void OnPublicResetPacket(
76       const QuicPublicResetPacket& packet) = 0;
77
78   // Called only when |is_server_| is false and a version negotiation packet has
79   // been parsed.
80   virtual void OnVersionNegotiationPacket(
81       const QuicVersionNegotiationPacket& packet) = 0;
82
83   // Called when a lost packet has been recovered via FEC,
84   // before it has been processed.
85   virtual void OnRevivedPacket() = 0;
86
87   // Called when the complete header of a packet had been parsed.
88   // If OnPacketHeader returns false, framing for this packet will cease.
89   virtual bool OnPacketHeader(const QuicPacketHeader& header) = 0;
90
91   // Called when a data packet is parsed that is part of an FEC group.
92   // |payload| is the non-encrypted FEC protected payload of the packet.
93   virtual void OnFecProtectedPayload(base::StringPiece payload) = 0;
94
95   // Called when a StreamFrame has been parsed.
96   virtual bool OnStreamFrame(const QuicStreamFrame& frame) = 0;
97
98   // Called when a AckFrame has been parsed.  If OnAckFrame returns false,
99   // the framer will stop parsing the current packet.
100   virtual bool OnAckFrame(const QuicAckFrame& frame) = 0;
101
102   // Called when a CongestionFeedbackFrame has been parsed.
103   virtual bool OnCongestionFeedbackFrame(
104       const QuicCongestionFeedbackFrame& frame) = 0;
105
106   // Called when a RstStreamFrame has been parsed.
107   virtual bool OnRstStreamFrame(const QuicRstStreamFrame& frame) = 0;
108
109   // Called when a ConnectionCloseFrame has been parsed.
110   virtual bool OnConnectionCloseFrame(
111       const QuicConnectionCloseFrame& frame) = 0;
112
113   // Called when a GoAwayFrame has been parsed.
114   virtual bool OnGoAwayFrame(const QuicGoAwayFrame& frame) = 0;
115
116   // Called when FEC data has been parsed.
117   virtual void OnFecData(const QuicFecData& fec) = 0;
118
119   // Called when a packet has been completely processed.
120   virtual void OnPacketComplete() = 0;
121 };
122
123 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicFecBuilderInterface {
124  public:
125   virtual ~QuicFecBuilderInterface() {}
126
127   // Called when a data packet is constructed that is part of an FEC group.
128   // |payload| is the non-encrypted FEC protected payload of the packet.
129   virtual void OnBuiltFecProtectedPayload(const QuicPacketHeader& header,
130                                           base::StringPiece payload) = 0;
131 };
132
133 // This class calculates the received entropy of the ack packet being
134 // framed, should it get truncated.
135 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicReceivedEntropyHashCalculatorInterface {
136  public:
137   virtual ~QuicReceivedEntropyHashCalculatorInterface() {}
138
139   // When an ack frame gets truncated while being framed the received
140   // entropy of the ack frame needs to be calculated since the some of the
141   // missing packets are not added and the largest observed might be lowered.
142   // This should return the received entropy hash of the packets received up to
143   // and including |sequence_number|.
144   virtual QuicPacketEntropyHash EntropyHash(
145       QuicPacketSequenceNumber sequence_number) const = 0;
146 };
147
148 // Class for parsing and constructing QUIC packets.  It has a
149 // QuicFramerVisitorInterface that is called when packets are parsed.
150 // It also has a QuicFecBuilder that is called when packets are constructed
151 // in order to generate FEC data for subsequently building FEC packets.
152 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicFramer {
153  public:
154   // Constructs a new framer that installs a kNULL QuicEncrypter and
155   // QuicDecrypter for level ENCRYPTION_NONE. |supported_versions| specifies the
156   // list of supported QUIC versions. |quic_version_| is set to the maximum
157   // version in |supported_versions|.
158   QuicFramer(const QuicVersionVector& supported_versions,
159              QuicTime creation_time,
160              bool is_server);
161
162   virtual ~QuicFramer();
163
164   // Returns true if |version| is a supported protocol version.
165   bool IsSupportedVersion(const QuicVersion version) const;
166
167   // Calculates the largest observed packet to advertise in the case an Ack
168   // Frame was truncated.  last_written in this case is the iterator for the
169   // last missing packet which fit in the outgoing ack.
170   static QuicPacketSequenceNumber CalculateLargestObserved(
171       const SequenceNumberSet& missing_packets,
172       SequenceNumberSet::const_iterator last_written);
173
174   // Set callbacks to be called from the framer.  A visitor must be set, or
175   // else the framer will likely crash.  It is acceptable for the visitor
176   // to do nothing.  If this is called multiple times, only the last visitor
177   // will be used.
178   void set_visitor(QuicFramerVisitorInterface* visitor) {
179     visitor_ = visitor;
180   }
181
182   // Set a builder to be called from the framer when building FEC protected
183   // packets.  If this is called multiple times, only the last builder
184   // will be used.  The builder need not be set.
185   void set_fec_builder(QuicFecBuilderInterface* builder) {
186     fec_builder_ = builder;
187   }
188
189   const QuicVersionVector& supported_versions() const {
190     return supported_versions_;
191   }
192
193   QuicVersion version() const {
194     return quic_version_;
195   }
196
197   void set_version(const QuicVersion version);
198
199   // Does not DCHECK for supported version. Used by tests to set unsupported
200   // version to trigger version negotiation.
201   void set_version_for_tests(const QuicVersion version) {
202     quic_version_ = version;
203   }
204
205   // Set entropy calculator to be called from the framer when it needs the
206   // entropy of a truncated ack frame. An entropy calculator must be set or else
207   // the framer will likely crash. If this is called multiple times, only the
208   // last calculator will be used.
209   void set_received_entropy_calculator(
210       QuicReceivedEntropyHashCalculatorInterface* entropy_calculator) {
211     entropy_calculator_ = entropy_calculator;
212   }
213
214   QuicErrorCode error() const {
215     return error_;
216   }
217
218   // Pass a UDP packet into the framer for parsing.
219   // Return true if the packet was processed succesfully. |packet| must be a
220   // single, complete UDP packet (not a frame of a packet).  This packet
221   // might be null padded past the end of the payload, which will be correctly
222   // ignored.
223   bool ProcessPacket(const QuicEncryptedPacket& packet);
224
225   // Pass a data packet that was revived from FEC data into the framer
226   // for parsing.
227   // Return true if the packet was processed succesfully. |payload| must be
228   // the complete DECRYPTED payload of the revived packet.
229   bool ProcessRevivedPacket(QuicPacketHeader* header,
230                             base::StringPiece payload);
231
232   // Largest size in bytes of all stream frame fields without the payload.
233   static size_t GetMinStreamFrameSize(QuicVersion version,
234                                       QuicStreamId stream_id,
235                                       QuicStreamOffset offset,
236                                       bool last_frame_in_packet);
237   // Size in bytes of all ack frame fields without the missing packets.
238   // TODO(ianswett): Remove this once QUIC_VERSION_11 is removed.
239   static size_t GetMinAckFrameSizev11();
240   static size_t GetMinAckFrameSize(
241       QuicVersion version,
242       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
243       QuicSequenceNumberLength largest_observed_length);
244   // Size in bytes of all reset stream frame without the error details.
245   static size_t GetMinRstStreamFrameSize();
246   // Size in bytes of all connection close frame fields without the error
247   // details and the missing packets from the enclosed ack frame.
248   static size_t GetMinConnectionCloseFrameSize();
249   // Size in bytes of all GoAway frame fields without the reason phrase.
250   static size_t GetMinGoAwayFrameSize();
251   // The maximum number of nacks which can be transmitted in a single ack packet
252   // without exceeding kDefaultMaxPacketSize.
253   static size_t GetMaxUnackedPackets(QuicPacketHeader header);
254   // Size in bytes required to serialize the stream id.
255   static size_t GetStreamIdSize(QuicStreamId stream_id);
256   // Size in bytes required to serialize the stream offset.
257   static size_t GetStreamOffsetSize(QuicStreamOffset offset);
258   // Size in bytes required for a serialized version negotiation packet
259   static size_t GetVersionNegotiationPacketSize(size_t number_versions);
260
261
262   static bool CanTruncate(
263       QuicVersion version, const QuicFrame& frame, size_t free_bytes);
264
265   // Returns the number of bytes added to the packet for the specified frame,
266   // and 0 if the frame doesn't fit.  Includes the header size for the first
267   // frame.
268   size_t GetSerializedFrameLength(
269       const QuicFrame& frame,
270       size_t free_bytes,
271       bool first_frame,
272       bool last_frame,
273       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
274
275   // Returns the associated data from the encrypted packet |encrypted| as a
276   // stringpiece.
277   static base::StringPiece GetAssociatedDataFromEncryptedPacket(
278       const QuicEncryptedPacket& encrypted,
279       QuicGuidLength guid_length,
280       bool includes_version,
281       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
282
283   // Returns a SerializedPacket whose |packet| member is owned by the caller,
284   // and is populated with the fields in |header| and |frames|, or is NULL if
285   // the packet could not be created.
286   // TODO(ianswett): Used for testing only.
287   SerializedPacket BuildUnsizedDataPacket(const QuicPacketHeader& header,
288                                           const QuicFrames& frames);
289
290   // Returns a SerializedPacket whose |packet| member is owned by the caller,
291   // is created from the first |num_frames| frames, or is NULL if the packet
292   // could not be created.  The packet must be of size |packet_size|.
293   SerializedPacket BuildDataPacket(const QuicPacketHeader& header,
294                                    const QuicFrames& frames,
295                                    size_t packet_size);
296
297   // Returns a SerializedPacket whose |packet| member is owned by the caller,
298   // and is populated with the fields in |header| and |fec|, or is NULL if the
299   // packet could not be created.
300   SerializedPacket BuildFecPacket(const QuicPacketHeader& header,
301                                   const QuicFecData& fec);
302
303   // Returns a new public reset packet, owned by the caller.
304   static QuicEncryptedPacket* BuildPublicResetPacket(
305       const QuicPublicResetPacket& packet);
306
307   QuicEncryptedPacket* BuildVersionNegotiationPacket(
308       const QuicPacketPublicHeader& header,
309       const QuicVersionVector& supported_versions);
310
311   // SetDecrypter sets the primary decrypter, replacing any that already exists,
312   // and takes ownership. If an alternative decrypter is in place then the
313   // function DCHECKs. This is intended for cases where one knows that future
314   // packets will be using the new decrypter and the previous decrypter is not
315   // obsolete.
316   void SetDecrypter(QuicDecrypter* decrypter);
317
318   // SetAlternativeDecrypter sets a decrypter that may be used to decrypt
319   // future packets and takes ownership of it. If |latch_once_used| is true,
320   // then the first time that the decrypter is successful it will replace the
321   // primary decrypter. Otherwise both decrypters will remain active and the
322   // primary decrypter will be the one last used.
323   void SetAlternativeDecrypter(QuicDecrypter* decrypter,
324                                bool latch_once_used);
325
326   const QuicDecrypter* decrypter() const;
327   const QuicDecrypter* alternative_decrypter() const;
328
329   // Changes the encrypter used for level |level| to |encrypter|. The function
330   // takes ownership of |encrypter|.
331   void SetEncrypter(EncryptionLevel level, QuicEncrypter* encrypter);
332   const QuicEncrypter* encrypter(EncryptionLevel level) const;
333
334   // SwapCryptersForTest exchanges the state of the crypters with |other|. To
335   // be used in tests only.
336   void SwapCryptersForTest(QuicFramer* other);
337
338   // Returns a new encrypted packet, owned by the caller.
339   QuicEncryptedPacket* EncryptPacket(EncryptionLevel level,
340                                      QuicPacketSequenceNumber sequence_number,
341                                      const QuicPacket& packet);
342
343   // Returns the maximum length of plaintext that can be encrypted
344   // to ciphertext no larger than |ciphertext_size|.
345   size_t GetMaxPlaintextSize(size_t ciphertext_size);
346
347   const std::string& detailed_error() { return detailed_error_; }
348
349   // Read the full 8 byte guid from a packet header.
350   // Return true on success, else false.
351   static bool ReadGuidFromPacket(const QuicEncryptedPacket& packet,
352                                  QuicGuid* guid);
353
354   static QuicSequenceNumberLength ReadSequenceNumberLength(uint8 flags);
355
356   // The minimum sequence number length required to represent |sequence_number|.
357   static QuicSequenceNumberLength GetMinSequenceNumberLength(
358       QuicPacketSequenceNumber sequence_number);
359
360  private:
361   friend class test::QuicFramerPeer;
362
363   typedef std::map<QuicPacketSequenceNumber, uint8> NackRangeMap;
364
365   class AckFrameInfo {
366    public:
367     AckFrameInfo();
368     virtual ~AckFrameInfo();
369
370     // The maximum delta between ranges.
371     QuicPacketSequenceNumber max_delta;
372     // Nack ranges starting with start sequence numbers and lengths.
373     NackRangeMap nack_ranges;
374   };
375
376   QuicPacketEntropyHash GetPacketEntropyHash(
377       const QuicPacketHeader& header) const;
378
379   bool ProcessDataPacket(const QuicPacketPublicHeader& public_header,
380                          const QuicEncryptedPacket& packet);
381
382   bool ProcessPublicResetPacket(const QuicPacketPublicHeader& public_header);
383
384   bool ProcessVersionNegotiationPacket(QuicPacketPublicHeader* public_header);
385
386   bool ProcessPublicHeader(QuicPacketPublicHeader* header);
387
388   bool ProcessPacketHeader(QuicPacketHeader* header,
389                            const QuicEncryptedPacket& packet);
390
391   bool ProcessPacketSequenceNumber(
392       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
393       QuicPacketSequenceNumber* sequence_number);
394   bool ProcessFrameData(const QuicPacketHeader& header);
395   bool ProcessStreamFrame(uint8 frame_type, QuicStreamFrame* frame);
396   bool ProcessAckFrame(const QuicPacketHeader& header,
397                        uint8 frame_type,
398                        QuicAckFrame* frame);
399   // TODO(ianswett): Remove this once QUIC_VERSION_11 is removed.
400   bool ProcessReceivedInfoV11(ReceivedPacketInfo* received_info);
401   bool ProcessReceivedInfo(uint8 frame_type, ReceivedPacketInfo* received_info);
402   bool ProcessSentInfo(const QuicPacketHeader& public_header,
403                        SentPacketInfo* sent_info);
404   bool ProcessQuicCongestionFeedbackFrame(
405       QuicCongestionFeedbackFrame* congestion_feedback);
406   bool ProcessRstStreamFrame(QuicRstStreamFrame* frame);
407   bool ProcessConnectionCloseFrame(QuicConnectionCloseFrame* frame);
408   bool ProcessGoAwayFrame(QuicGoAwayFrame* frame);
409
410   bool DecryptPayload(const QuicPacketHeader& header,
411                       const QuicEncryptedPacket& packet);
412
413   // Returns the full packet sequence number from the truncated
414   // wire format version and the last seen packet sequence number.
415   QuicPacketSequenceNumber CalculatePacketSequenceNumberFromWire(
416       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
417       QuicPacketSequenceNumber packet_sequence_number) const;
418
419   // Computes the wire size in bytes of the |ack| frame, assuming no truncation.
420   size_t GetAckFrameSize(const QuicAckFrame& ack,
421                          QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
422
423   // Computes the wire size in bytes of the payload of |frame|.
424   size_t ComputeFrameLength(const QuicFrame& frame,
425                             bool last_frame_in_packet,
426                             QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
427
428   static bool AppendPacketSequenceNumber(
429       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
430       QuicPacketSequenceNumber packet_sequence_number,
431       QuicDataWriter* writer);
432
433   static uint8 GetSequenceNumberFlags(
434       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
435
436   static AckFrameInfo GetAckFrameInfo(const QuicAckFrame& frame);
437
438   bool AppendPacketHeader(const QuicPacketHeader& header,
439                           QuicDataWriter* writer);
440   bool AppendTypeByte(const QuicFrame& frame,
441                       bool last_frame_in_packet,
442                       QuicDataWriter* writer);
443   bool AppendStreamFramePayload(const QuicStreamFrame& frame,
444                                 bool last_frame_in_packet,
445                                 QuicDataWriter* builder);
446   bool AppendAckFramePayloadAndTypeByte(const QuicPacketHeader& header,
447                                         const QuicAckFrame& frame,
448                                         QuicDataWriter* builder);
449   // TODO(ianswett): Remove this once QUIC_VERSION_11 is removed.
450   bool AppendAckFramePayloadV11(const QuicAckFrame& frame,
451                                 QuicDataWriter* builder);
452   bool AppendQuicCongestionFeedbackFramePayload(
453       const QuicCongestionFeedbackFrame& frame,
454       QuicDataWriter* builder);
455   bool AppendRstStreamFramePayload(const QuicRstStreamFrame& frame,
456                                    QuicDataWriter* builder);
457   bool AppendConnectionCloseFramePayload(
458       const QuicConnectionCloseFrame& frame,
459       QuicDataWriter* builder);
460   bool AppendGoAwayFramePayload(const QuicGoAwayFrame& frame,
461                                 QuicDataWriter* writer);
462   bool RaiseError(QuicErrorCode error);
463
464   void set_error(QuicErrorCode error) {
465     error_ = error;
466   }
467
468   void set_detailed_error(const char* error) {
469     detailed_error_ = error;
470   }
471
472   std::string detailed_error_;
473   scoped_ptr<QuicDataReader> reader_;
474   QuicFramerVisitorInterface* visitor_;
475   QuicFecBuilderInterface* fec_builder_;
476   QuicReceivedEntropyHashCalculatorInterface* entropy_calculator_;
477   QuicErrorCode error_;
478   // Updated by ProcessPacketHeader when it succeeds.
479   QuicPacketSequenceNumber last_sequence_number_;
480   // Updated by WritePacketHeader.
481   QuicGuid last_serialized_guid_;
482   // Buffer containing decrypted payload data during parsing.
483   scoped_ptr<QuicData> decrypted_;
484   // Version of the protocol being used.
485   QuicVersion quic_version_;
486   // This vector contains QUIC versions which we currently support.
487   // This should be ordered such that the highest supported version is the first
488   // element, with subsequent elements in descending order (versions can be
489   // skipped as necessary).
490   QuicVersionVector supported_versions_;
491   // Primary decrypter used to decrypt packets during parsing.
492   scoped_ptr<QuicDecrypter> decrypter_;
493   // Alternative decrypter that can also be used to decrypt packets.
494   scoped_ptr<QuicDecrypter> alternative_decrypter_;
495   // alternative_decrypter_latch_is true if, when |alternative_decrypter_|
496   // successfully decrypts a packet, we should install it as the only
497   // decrypter.
498   bool alternative_decrypter_latch_;
499   // Encrypters used to encrypt packets via EncryptPacket().
500   scoped_ptr<QuicEncrypter> encrypter_[NUM_ENCRYPTION_LEVELS];
501   // Tracks if the framer is being used by the entity that received the
502   // connection or the entity that initiated it.
503   bool is_server_;
504   // The time this frames was created.  Time written to the wire will be
505   // written as a delta from this value.
506   QuicTime creation_time_;
507
508   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(QuicFramer);
509 };
510
511 }  // namespace net
512
513 #endif  // NET_QUIC_QUIC_FRAMER_H_