Upstream version 9.38.198.0
[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 const size_t kQuicDeltaTimeLargestObservedSize = 2;
48 // Size in bytes reserved for the number of missing packets in ack frames.
49 const size_t kNumberOfNackRangesSize = 1;
50 // Maximum number of missing packet ranges that can fit within an ack frame.
51 const size_t kMaxNackRanges =
52     (1 << (kNumberOfNackRangesSize * 8)) - 1;
53 // Size in bytes reserved for the number of revived packets in ack frames.
54 const size_t kNumberOfRevivedPacketsSize = 1;
55 // Maximum number of revived packets that can fit within an ack frame.
56 const size_t kMaxRevivedPackets =
57     (1 << (kNumberOfRevivedPacketsSize * 8)) - 1;
58
59 // This class receives callbacks from the framer when packets
60 // are processed.
61 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicFramerVisitorInterface {
62  public:
63   virtual ~QuicFramerVisitorInterface() {}
64
65   // Called if an error is detected in the QUIC protocol.
66   virtual void OnError(QuicFramer* framer) = 0;
67
68   // Called only when |is_server_| is true and the the framer gets a packet with
69   // version flag true and the version on the packet doesn't match
70   // |quic_version_|. The visitor should return true after it updates the
71   // version of the |framer_| to |received_version| or false to stop processing
72   // this packet.
73   virtual bool OnProtocolVersionMismatch(QuicVersion received_version) = 0;
74
75   // Called when a new packet has been received, before it
76   // has been validated or processed.
77   virtual void OnPacket() = 0;
78
79   // Called when a public reset packet has been parsed but has not yet
80   // been validated.
81   virtual void OnPublicResetPacket(
82       const QuicPublicResetPacket& packet) = 0;
83
84   // Called only when |is_server_| is false and a version negotiation packet has
85   // been parsed.
86   virtual void OnVersionNegotiationPacket(
87       const QuicVersionNegotiationPacket& packet) = 0;
88
89   // Called when a lost packet has been recovered via FEC,
90   // before it has been processed.
91   virtual void OnRevivedPacket() = 0;
92
93   // Called when the public header has been parsed, but has not been
94   // authenticated. If it returns false, framing for this packet will cease.
95   virtual bool OnUnauthenticatedPublicHeader(
96       const QuicPacketPublicHeader& header) = 0;
97
98   // Called when the unauthenticated portion of the header has been parsed.
99   // If OnUnauthenticatedHeader returns false, framing for this packet will
100   // cease.
101   virtual bool OnUnauthenticatedHeader(const QuicPacketHeader& header) = 0;
102
103   // Called when a packet has been decrypted. |level| is the encryption level
104   // of the packet.
105   virtual void OnDecryptedPacket(EncryptionLevel level) = 0;
106
107   // Called when the complete header of a packet had been parsed.
108   // If OnPacketHeader returns false, framing for this packet will cease.
109   virtual bool OnPacketHeader(const QuicPacketHeader& header) = 0;
110
111   // Called when a data packet is parsed that is part of an FEC group.
112   // |payload| is the non-encrypted FEC protected payload of the packet.
113   virtual void OnFecProtectedPayload(base::StringPiece payload) = 0;
114
115   // Called when a StreamFrame has been parsed.
116   virtual bool OnStreamFrame(const QuicStreamFrame& frame) = 0;
117
118   // Called when a AckFrame has been parsed.  If OnAckFrame returns false,
119   // the framer will stop parsing the current packet.
120   virtual bool OnAckFrame(const QuicAckFrame& frame) = 0;
121
122   // Called when a CongestionFeedbackFrame has been parsed.
123   virtual bool OnCongestionFeedbackFrame(
124       const QuicCongestionFeedbackFrame& frame) = 0;
125
126   // Called when a StopWaitingFrame has been parsed.
127   virtual bool OnStopWaitingFrame(const QuicStopWaitingFrame& frame) = 0;
128
129   // Called when a PingFrame has been parsed.
130   virtual bool OnPingFrame(const QuicPingFrame& frame) = 0;
131
132   // Called when a RstStreamFrame has been parsed.
133   virtual bool OnRstStreamFrame(const QuicRstStreamFrame& frame) = 0;
134
135   // Called when a ConnectionCloseFrame has been parsed.
136   virtual bool OnConnectionCloseFrame(
137       const QuicConnectionCloseFrame& frame) = 0;
138
139   // Called when a GoAwayFrame has been parsed.
140   virtual bool OnGoAwayFrame(const QuicGoAwayFrame& frame) = 0;
141
142   // Called when a WindowUpdateFrame has been parsed.
143   virtual bool OnWindowUpdateFrame(const QuicWindowUpdateFrame& frame) = 0;
144
145   // Called when a BlockedFrame has been parsed.
146   virtual bool OnBlockedFrame(const QuicBlockedFrame& frame) = 0;
147
148   // Called when FEC data has been parsed.
149   virtual void OnFecData(const QuicFecData& fec) = 0;
150
151   // Called when a packet has been completely processed.
152   virtual void OnPacketComplete() = 0;
153 };
154
155 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicFecBuilderInterface {
156  public:
157   virtual ~QuicFecBuilderInterface() {}
158
159   // Called when a data packet is constructed that is part of an FEC group.
160   // |payload| is the non-encrypted FEC protected payload of the packet.
161   virtual void OnBuiltFecProtectedPayload(const QuicPacketHeader& header,
162                                           base::StringPiece payload) = 0;
163 };
164
165 // This class calculates the received entropy of the ack packet being
166 // framed, should it get truncated.
167 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicReceivedEntropyHashCalculatorInterface {
168  public:
169   virtual ~QuicReceivedEntropyHashCalculatorInterface() {}
170
171   // When an ack frame gets truncated while being framed the received
172   // entropy of the ack frame needs to be calculated since the some of the
173   // missing packets are not added and the largest observed might be lowered.
174   // This should return the received entropy hash of the packets received up to
175   // and including |sequence_number|.
176   virtual QuicPacketEntropyHash EntropyHash(
177       QuicPacketSequenceNumber sequence_number) const = 0;
178 };
179
180 // Class for parsing and constructing QUIC packets.  It has a
181 // QuicFramerVisitorInterface that is called when packets are parsed.
182 // It also has a QuicFecBuilder that is called when packets are constructed
183 // in order to generate FEC data for subsequently building FEC packets.
184 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicFramer {
185  public:
186   // Constructs a new framer that installs a kNULL QuicEncrypter and
187   // QuicDecrypter for level ENCRYPTION_NONE. |supported_versions| specifies the
188   // list of supported QUIC versions. |quic_version_| is set to the maximum
189   // version in |supported_versions|.
190   QuicFramer(const QuicVersionVector& supported_versions,
191              QuicTime creation_time,
192              bool is_server);
193
194   virtual ~QuicFramer();
195
196   // Returns true if |version| is a supported protocol version.
197   bool IsSupportedVersion(const QuicVersion version) const;
198
199   // Set callbacks to be called from the framer.  A visitor must be set, or
200   // else the framer will likely crash.  It is acceptable for the visitor
201   // to do nothing.  If this is called multiple times, only the last visitor
202   // will be used.
203   void set_visitor(QuicFramerVisitorInterface* visitor) {
204     visitor_ = visitor;
205   }
206
207   // Set a builder to be called from the framer when building FEC protected
208   // packets.  If this is called multiple times, only the last builder
209   // will be used.  The builder need not be set.
210   void set_fec_builder(QuicFecBuilderInterface* builder) {
211     fec_builder_ = builder;
212   }
213
214   const QuicVersionVector& supported_versions() const {
215     return supported_versions_;
216   }
217
218   QuicVersion version() const {
219     return quic_version_;
220   }
221
222   void set_version(const QuicVersion version);
223
224   // Does not DCHECK for supported version. Used by tests to set unsupported
225   // version to trigger version negotiation.
226   void set_version_for_tests(const QuicVersion version) {
227     quic_version_ = version;
228   }
229
230   // Set entropy calculator to be called from the framer when it needs the
231   // entropy of a truncated ack frame. An entropy calculator must be set or else
232   // the framer will likely crash. If this is called multiple times, only the
233   // last calculator will be used.
234   void set_received_entropy_calculator(
235       QuicReceivedEntropyHashCalculatorInterface* entropy_calculator) {
236     entropy_calculator_ = entropy_calculator;
237   }
238
239   QuicErrorCode error() const {
240     return error_;
241   }
242
243   // Pass a UDP packet into the framer for parsing.
244   // Return true if the packet was processed succesfully. |packet| must be a
245   // single, complete UDP packet (not a frame of a packet).  This packet
246   // might be null padded past the end of the payload, which will be correctly
247   // ignored.
248   bool ProcessPacket(const QuicEncryptedPacket& packet);
249
250   // Pass a data packet that was revived from FEC data into the framer
251   // for parsing.
252   // Return true if the packet was processed succesfully. |payload| must be
253   // the complete DECRYPTED payload of the revived packet.
254   bool ProcessRevivedPacket(QuicPacketHeader* header,
255                             base::StringPiece payload);
256
257   // Largest size in bytes of all stream frame fields without the payload.
258   static size_t GetMinStreamFrameSize(QuicStreamId stream_id,
259                                       QuicStreamOffset offset,
260                                       bool last_frame_in_packet,
261                                       InFecGroup is_in_fec_group);
262   // Size in bytes of all ack frame fields without the missing packets.
263   static size_t GetMinAckFrameSize(
264       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
265       QuicSequenceNumberLength largest_observed_length);
266   // Size in bytes of a stop waiting frame.
267   static size_t GetStopWaitingFrameSize(
268       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
269   // Size in bytes of all reset stream frame without the error details.
270   static size_t GetMinRstStreamFrameSize();
271   // Size in bytes of all connection close frame fields without the error
272   // details and the missing packets from the enclosed ack frame.
273   static size_t GetMinConnectionCloseFrameSize();
274   // Size in bytes of all GoAway frame fields without the reason phrase.
275   static size_t GetMinGoAwayFrameSize();
276   // Size in bytes of all WindowUpdate frame fields.
277   static size_t GetWindowUpdateFrameSize();
278   // Size in bytes of all Blocked frame fields.
279   static size_t GetBlockedFrameSize();
280   // Size in bytes required to serialize the stream id.
281   static size_t GetStreamIdSize(QuicStreamId stream_id);
282   // Size in bytes required to serialize the stream offset.
283   static size_t GetStreamOffsetSize(QuicStreamOffset offset);
284   // Size in bytes required for a serialized version negotiation packet
285   static size_t GetVersionNegotiationPacketSize(size_t number_versions);
286
287   // Returns the number of bytes added to the packet for the specified frame,
288   // and 0 if the frame doesn't fit.  Includes the header size for the first
289   // frame.
290   size_t GetSerializedFrameLength(
291       const QuicFrame& frame,
292       size_t free_bytes,
293       bool first_frame_in_packet,
294       bool last_frame_in_packet,
295       InFecGroup is_in_fec_group,
296       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
297
298   // Returns the associated data from the encrypted packet |encrypted| as a
299   // stringpiece.
300   static base::StringPiece GetAssociatedDataFromEncryptedPacket(
301       const QuicEncryptedPacket& encrypted,
302       QuicConnectionIdLength connection_id_length,
303       bool includes_version,
304       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
305
306   // Returns a SerializedPacket whose |packet| member is owned by the caller,
307   // is created from the first |num_frames| frames, or is NULL if the packet
308   // could not be created.  The packet must be of size |packet_size|.
309   SerializedPacket BuildDataPacket(const QuicPacketHeader& header,
310                                    const QuicFrames& frames,
311                                    size_t packet_size);
312
313   // Returns a SerializedPacket whose |packet| member is owned by the caller,
314   // and is populated with the fields in |header| and |fec|, or is NULL if the
315   // packet could not be created.
316   SerializedPacket BuildFecPacket(const QuicPacketHeader& header,
317                                   const QuicFecData& fec);
318
319   // Returns a new public reset packet, owned by the caller.
320   static QuicEncryptedPacket* BuildPublicResetPacket(
321       const QuicPublicResetPacket& packet);
322
323   QuicEncryptedPacket* BuildVersionNegotiationPacket(
324       const QuicPacketPublicHeader& header,
325       const QuicVersionVector& supported_versions);
326
327   // SetDecrypter sets the primary decrypter, replacing any that already exists,
328   // and takes ownership. If an alternative decrypter is in place then the
329   // function DCHECKs. This is intended for cases where one knows that future
330   // packets will be using the new decrypter and the previous decrypter is now
331   // obsolete. |level| indicates the encryption level of the new decrypter.
332   void SetDecrypter(QuicDecrypter* decrypter, EncryptionLevel level);
333
334   // SetAlternativeDecrypter sets a decrypter that may be used to decrypt
335   // future packets and takes ownership of it. |level| indicates the encryption
336   // level of the decrypter. If |latch_once_used| is true, then the first time
337   // that the decrypter is successful it will replace the primary decrypter.
338   // Otherwise both decrypters will remain active and the primary decrypter
339   // will be the one last used.
340   void SetAlternativeDecrypter(QuicDecrypter* decrypter,
341                                EncryptionLevel level,
342                                bool latch_once_used);
343
344   const QuicDecrypter* decrypter() const;
345   const QuicDecrypter* alternative_decrypter() const;
346
347   // Changes the encrypter used for level |level| to |encrypter|. The function
348   // takes ownership of |encrypter|.
349   void SetEncrypter(EncryptionLevel level, QuicEncrypter* encrypter);
350   const QuicEncrypter* encrypter(EncryptionLevel level) const;
351
352   // Returns a new encrypted packet, owned by the caller.
353   QuicEncryptedPacket* EncryptPacket(EncryptionLevel level,
354                                      QuicPacketSequenceNumber sequence_number,
355                                      const QuicPacket& packet);
356
357   // Returns the maximum length of plaintext that can be encrypted
358   // to ciphertext no larger than |ciphertext_size|.
359   size_t GetMaxPlaintextSize(size_t ciphertext_size);
360
361   const std::string& detailed_error() { return detailed_error_; }
362
363   // The minimum sequence number length required to represent |sequence_number|.
364   static QuicSequenceNumberLength GetMinSequenceNumberLength(
365       QuicPacketSequenceNumber sequence_number);
366
367   void SetSupportedVersions(const QuicVersionVector& versions) {
368     supported_versions_ = versions;
369     quic_version_ = versions[0];
370   }
371
372   void set_validate_flags(bool value) { validate_flags_ = value; }
373
374   bool is_server() const { return is_server_; }
375
376  private:
377   friend class test::QuicFramerPeer;
378
379   typedef std::map<QuicPacketSequenceNumber, uint8> NackRangeMap;
380
381   struct AckFrameInfo {
382     AckFrameInfo();
383     ~AckFrameInfo();
384
385     // The maximum delta between ranges.
386     QuicPacketSequenceNumber max_delta;
387     // Nack ranges starting with start sequence numbers and lengths.
388     NackRangeMap nack_ranges;
389   };
390
391   QuicPacketEntropyHash GetPacketEntropyHash(
392       const QuicPacketHeader& header) const;
393
394   bool ProcessDataPacket(const QuicPacketPublicHeader& public_header,
395                          const QuicEncryptedPacket& packet);
396
397   bool ProcessPublicResetPacket(const QuicPacketPublicHeader& public_header);
398
399   bool ProcessVersionNegotiationPacket(QuicPacketPublicHeader* public_header);
400
401   bool ProcessPublicHeader(QuicPacketPublicHeader* header);
402
403   bool ProcessPacketHeader(QuicPacketHeader* header,
404                            const QuicEncryptedPacket& packet);
405
406   bool ProcessPacketSequenceNumber(
407       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
408       QuicPacketSequenceNumber* sequence_number);
409   bool ProcessFrameData(const QuicPacketHeader& header);
410   bool ProcessStreamFrame(uint8 frame_type, QuicStreamFrame* frame);
411   bool ProcessAckFrame(uint8 frame_type, QuicAckFrame* frame);
412   bool ProcessStopWaitingFrame(const QuicPacketHeader& public_header,
413                                QuicStopWaitingFrame* stop_waiting);
414   bool ProcessQuicCongestionFeedbackFrame(
415       QuicCongestionFeedbackFrame* congestion_feedback);
416   bool ProcessRstStreamFrame(QuicRstStreamFrame* frame);
417   bool ProcessConnectionCloseFrame(QuicConnectionCloseFrame* frame);
418   bool ProcessGoAwayFrame(QuicGoAwayFrame* frame);
419   bool ProcessWindowUpdateFrame(QuicWindowUpdateFrame* frame);
420   bool ProcessBlockedFrame(QuicBlockedFrame* frame);
421
422   bool DecryptPayload(const QuicPacketHeader& header,
423                       const QuicEncryptedPacket& packet);
424
425   // Returns the full packet sequence number from the truncated
426   // wire format version and the last seen packet sequence number.
427   QuicPacketSequenceNumber CalculatePacketSequenceNumberFromWire(
428       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
429       QuicPacketSequenceNumber packet_sequence_number) const;
430
431   // Computes the wire size in bytes of the |ack| frame, assuming no truncation.
432   size_t GetAckFrameSize(const QuicAckFrame& ack,
433                          QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
434
435   // Computes the wire size in bytes of the payload of |frame|.
436   size_t ComputeFrameLength(const QuicFrame& frame,
437                             bool last_frame_in_packet,
438                             InFecGroup is_in_fec_group,
439                             QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
440
441   static bool AppendPacketSequenceNumber(
442       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
443       QuicPacketSequenceNumber packet_sequence_number,
444       QuicDataWriter* writer);
445
446   static uint8 GetSequenceNumberFlags(
447       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
448
449   static AckFrameInfo GetAckFrameInfo(const QuicAckFrame& frame);
450
451   // The Append* methods attempt to write the provided header or frame using the
452   // |writer|, and return true if successful.
453   bool AppendPacketHeader(const QuicPacketHeader& header,
454                           QuicDataWriter* writer);
455   bool AppendTypeByte(const QuicFrame& frame,
456                       bool last_frame_in_packet,
457                       QuicDataWriter* writer);
458   bool AppendStreamFrame(const QuicStreamFrame& frame,
459                          bool last_frame_in_packet,
460                          QuicDataWriter* builder);
461   bool AppendAckFrameAndTypeByte(const QuicPacketHeader& header,
462                                  const QuicAckFrame& frame,
463                                  QuicDataWriter* builder);
464   bool AppendCongestionFeedbackFrame(const QuicCongestionFeedbackFrame& frame,
465                                      QuicDataWriter* builder);
466   bool AppendStopWaitingFrame(const QuicPacketHeader& header,
467                               const QuicStopWaitingFrame& frame,
468                               QuicDataWriter* builder);
469   bool AppendRstStreamFrame(const QuicRstStreamFrame& frame,
470                             QuicDataWriter* builder);
471   bool AppendConnectionCloseFrame(const QuicConnectionCloseFrame& frame,
472                                   QuicDataWriter* builder);
473   bool AppendGoAwayFrame(const QuicGoAwayFrame& frame, QuicDataWriter* writer);
474   bool AppendWindowUpdateFrame(const QuicWindowUpdateFrame& frame,
475                                QuicDataWriter* writer);
476   bool AppendBlockedFrame(const QuicBlockedFrame& frame,
477                           QuicDataWriter* writer);
478
479   bool RaiseError(QuicErrorCode error);
480
481   void set_error(QuicErrorCode error) {
482     error_ = error;
483   }
484
485   void set_detailed_error(const char* error) {
486     detailed_error_ = error;
487   }
488
489   std::string detailed_error_;
490   scoped_ptr<QuicDataReader> reader_;
491   QuicFramerVisitorInterface* visitor_;
492   QuicFecBuilderInterface* fec_builder_;
493   QuicReceivedEntropyHashCalculatorInterface* entropy_calculator_;
494   QuicErrorCode error_;
495   // Updated by ProcessPacketHeader when it succeeds.
496   QuicPacketSequenceNumber last_sequence_number_;
497   // Updated by WritePacketHeader.
498   QuicConnectionId last_serialized_connection_id_;
499   // Buffer containing decrypted payload data during parsing.
500   scoped_ptr<QuicData> decrypted_;
501   // Version of the protocol being used.
502   QuicVersion quic_version_;
503   // This vector contains QUIC versions which we currently support.
504   // This should be ordered such that the highest supported version is the first
505   // element, with subsequent elements in descending order (versions can be
506   // skipped as necessary).
507   QuicVersionVector supported_versions_;
508   // Primary decrypter used to decrypt packets during parsing.
509   scoped_ptr<QuicDecrypter> decrypter_;
510   // Alternative decrypter that can also be used to decrypt packets.
511   scoped_ptr<QuicDecrypter> alternative_decrypter_;
512   // The encryption level of |decrypter_|.
513   EncryptionLevel decrypter_level_;
514   // The encryption level of |alternative_decrypter_|.
515   EncryptionLevel alternative_decrypter_level_;
516   // |alternative_decrypter_latch_| is true if, when |alternative_decrypter_|
517   // successfully decrypts a packet, we should install it as the only
518   // decrypter.
519   bool alternative_decrypter_latch_;
520   // Encrypters used to encrypt packets via EncryptPacket().
521   scoped_ptr<QuicEncrypter> encrypter_[NUM_ENCRYPTION_LEVELS];
522   // Tracks if the framer is being used by the entity that received the
523   // connection or the entity that initiated it.
524   bool is_server_;
525   // If false, skip validation that the public flags are set to legal values.
526   bool validate_flags_;
527   // The time this framer was created.  Time written to the wire will be
528   // written as a delta from this value.
529   QuicTime creation_time_;
530
531   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(QuicFramer);
532 };
533
534 }  // namespace net
535
536 #endif  // NET_QUIC_QUIC_FRAMER_H_