Upstream version 9.38.198.0
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / net / quic / quic_protocol.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_PROTOCOL_H_
6 #define NET_QUIC_QUIC_PROTOCOL_H_
7
8 #include <stddef.h>
9 #include <limits>
10 #include <map>
11 #include <ostream>
12 #include <set>
13 #include <string>
14 #include <utility>
15 #include <vector>
16
17 #include "base/basictypes.h"
18 #include "base/containers/hash_tables.h"
19 #include "base/logging.h"
20 #include "base/strings/string_piece.h"
21 #include "net/base/int128.h"
22 #include "net/base/ip_endpoint.h"
23 #include "net/base/net_export.h"
24 #include "net/quic/iovector.h"
25 #include "net/quic/quic_bandwidth.h"
26 #include "net/quic/quic_time.h"
27
28 namespace net {
29
30 class QuicAckNotifier;
31 class QuicPacket;
32 struct QuicPacketHeader;
33
34 typedef uint64 QuicConnectionId;
35 typedef uint32 QuicStreamId;
36 typedef uint64 QuicStreamOffset;
37 typedef uint64 QuicPacketSequenceNumber;
38 typedef QuicPacketSequenceNumber QuicFecGroupNumber;
39 typedef uint64 QuicPublicResetNonceProof;
40 typedef uint8 QuicPacketEntropyHash;
41 typedef uint32 QuicHeaderId;
42 // QuicTag is the type of a tag in the wire protocol.
43 typedef uint32 QuicTag;
44 typedef std::vector<QuicTag> QuicTagVector;
45 typedef std::map<QuicTag, std::string> QuicTagValueMap;
46 // TODO(rtenneti): Didn't use SpdyPriority because SpdyPriority is uint8 and
47 // QuicPriority is uint32. Use SpdyPriority when we change the QUIC_VERSION.
48 typedef uint32 QuicPriority;
49
50 // TODO(rch): Consider Quic specific names for these constants.
51 // Default and initial maximum size in bytes of a QUIC packet.
52 const QuicByteCount kDefaultMaxPacketSize = 1350;
53 // The maximum packet size of any QUIC packet, based on ethernet's max size,
54 // minus the IP and UDP headers. IPv6 has a 40 byte header, UPD adds an
55 // additional 8 bytes.  This is a total overhead of 48 bytes.  Ethernet's
56 // max packet size is 1500 bytes,  1500 - 48 = 1452.
57 const QuicByteCount kMaxPacketSize = 1452;
58 // Default maximum packet size used in Linux TCP implementations.
59 const QuicByteCount kDefaultTCPMSS = 1460;
60
61 // Maximum size of the initial congestion window in packets.
62 const size_t kDefaultInitialWindow = 10;
63 const uint32 kMaxInitialWindow = 100;
64
65 // Default size of initial flow control window, for both stream and session.
66 const uint32 kDefaultFlowControlSendWindow = 16 * 1024;  // 16 KB
67
68 // Maximum size of the congestion window, in packets, for TCP congestion control
69 // algorithms.
70 const size_t kMaxTcpCongestionWindow = 200;
71
72 // Size of the socket receive buffer in bytes.
73 const QuicByteCount kDefaultSocketReceiveBuffer = 256 * 1024;
74
75 // Don't allow a client to suggest an RTT longer than 15 seconds.
76 const uint32 kMaxInitialRoundTripTimeUs = 15 * kNumMicrosPerSecond;
77
78 // Maximum number of open streams per connection.
79 const size_t kDefaultMaxStreamsPerConnection = 100;
80
81 // Number of bytes reserved for public flags in the packet header.
82 const size_t kPublicFlagsSize = 1;
83 // Number of bytes reserved for version number in the packet header.
84 const size_t kQuicVersionSize = 4;
85 // Number of bytes reserved for private flags in the packet header.
86 const size_t kPrivateFlagsSize = 1;
87 // Number of bytes reserved for FEC group in the packet header.
88 const size_t kFecGroupSize = 1;
89
90 // Signifies that the QuicPacket will contain version of the protocol.
91 const bool kIncludeVersion = true;
92
93 // Index of the first byte in a QUIC packet which is used in hash calculation.
94 const size_t kStartOfHashData = 0;
95
96 // Limit on the delta between stream IDs.
97 const QuicStreamId kMaxStreamIdDelta = 200;
98 // Limit on the delta between header IDs.
99 const QuicHeaderId kMaxHeaderIdDelta = 200;
100
101 // Reserved ID for the crypto stream.
102 const QuicStreamId kCryptoStreamId = 1;
103
104 // Reserved ID for the headers stream.
105 const QuicStreamId kHeadersStreamId = 3;
106
107 // Maximum delayed ack time, in ms.
108 const int kMaxDelayedAckTime = 25;
109
110 // This is the default network timeout a for connection till the crypto
111 // handshake succeeds and the negotiated timeout from the handshake is received.
112 const int64 kDefaultInitialTimeoutSecs = 120;  // 2 mins.
113 const int64 kDefaultTimeoutSecs = 60 * 10;  // 10 minutes.
114 const int64 kDefaultMaxTimeForCryptoHandshakeSecs = 5;  // 5 secs.
115
116 // Default ping timeout.
117 const int64 kPingTimeoutSecs = 15;  // 15 secs.
118
119 // We define an unsigned 16-bit floating point value, inspired by IEEE floats
120 // (http://en.wikipedia.org/wiki/Half_precision_floating-point_format),
121 // with 5-bit exponent (bias 1), 11-bit mantissa (effective 12 with hidden
122 // bit) and denormals, but without signs, transfinites or fractions. Wire format
123 // 16 bits (little-endian byte order) are split into exponent (high 5) and
124 // mantissa (low 11) and decoded as:
125 //   uint64 value;
126 //   if (exponent == 0) value = mantissa;
127 //   else value = (mantissa | 1 << 11) << (exponent - 1)
128 const int kUFloat16ExponentBits = 5;
129 const int kUFloat16MaxExponent = (1 << kUFloat16ExponentBits) - 2;  // 30
130 const int kUFloat16MantissaBits = 16 - kUFloat16ExponentBits;  // 11
131 const int kUFloat16MantissaEffectiveBits = kUFloat16MantissaBits + 1;  // 12
132 const uint64 kUFloat16MaxValue =  // 0x3FFC0000000
133     ((GG_UINT64_C(1) << kUFloat16MantissaEffectiveBits) - 1) <<
134     kUFloat16MaxExponent;
135
136 enum TransmissionType {
137   NOT_RETRANSMISSION,
138   FIRST_TRANSMISSION_TYPE = NOT_RETRANSMISSION,
139   HANDSHAKE_RETRANSMISSION,  // Retransmits due to handshake timeouts.
140   ALL_UNACKED_RETRANSMISSION,  // Retransmits of all unacked packets.
141   LOSS_RETRANSMISSION,  // Retransmits due to loss detection.
142   RTO_RETRANSMISSION,  // Retransmits due to retransmit time out.
143   TLP_RETRANSMISSION,  // Tail loss probes.
144   LAST_TRANSMISSION_TYPE = TLP_RETRANSMISSION,
145 };
146
147 enum RetransmissionType {
148   INITIAL_ENCRYPTION_ONLY,
149   ALL_PACKETS
150 };
151
152 enum HasRetransmittableData {
153   NO_RETRANSMITTABLE_DATA,
154   HAS_RETRANSMITTABLE_DATA,
155 };
156
157 enum IsHandshake {
158   NOT_HANDSHAKE,
159   IS_HANDSHAKE
160 };
161
162 // Indicates FEC protection level for data being written.
163 enum FecProtection {
164   MUST_FEC_PROTECT,  // Callee must FEC protect this data.
165   MAY_FEC_PROTECT    // Callee does not have to but may FEC protect this data.
166 };
167
168 // Indicates FEC policy.
169 enum FecPolicy {
170   FEC_PROTECT_ALWAYS,   // All data in the stream should be FEC protected.
171   FEC_PROTECT_OPTIONAL  // Data in the stream does not need FEC protection.
172 };
173
174 enum QuicFrameType {
175   // Regular frame types. The values set here cannot change without the
176   // introduction of a new QUIC version.
177   PADDING_FRAME = 0,
178   RST_STREAM_FRAME = 1,
179   CONNECTION_CLOSE_FRAME = 2,
180   GOAWAY_FRAME = 3,
181   WINDOW_UPDATE_FRAME = 4,
182   BLOCKED_FRAME = 5,
183   STOP_WAITING_FRAME = 6,
184   PING_FRAME = 7,
185
186   // STREAM, ACK, and CONGESTION_FEEDBACK frames are special frames. They are
187   // encoded differently on the wire and their values do not need to be stable.
188   STREAM_FRAME,
189   ACK_FRAME,
190   CONGESTION_FEEDBACK_FRAME,
191   NUM_FRAME_TYPES
192 };
193
194 enum QuicConnectionIdLength {
195   PACKET_0BYTE_CONNECTION_ID = 0,
196   PACKET_1BYTE_CONNECTION_ID = 1,
197   PACKET_4BYTE_CONNECTION_ID = 4,
198   PACKET_8BYTE_CONNECTION_ID = 8
199 };
200
201 enum InFecGroup {
202   NOT_IN_FEC_GROUP,
203   IN_FEC_GROUP,
204 };
205
206 enum QuicSequenceNumberLength {
207   PACKET_1BYTE_SEQUENCE_NUMBER = 1,
208   PACKET_2BYTE_SEQUENCE_NUMBER = 2,
209   PACKET_4BYTE_SEQUENCE_NUMBER = 4,
210   PACKET_6BYTE_SEQUENCE_NUMBER = 6
211 };
212
213 // Used to indicate a QuicSequenceNumberLength using two flag bits.
214 enum QuicSequenceNumberLengthFlags {
215   PACKET_FLAGS_1BYTE_SEQUENCE = 0,  // 00
216   PACKET_FLAGS_2BYTE_SEQUENCE = 1,  // 01
217   PACKET_FLAGS_4BYTE_SEQUENCE = 1 << 1,  // 10
218   PACKET_FLAGS_6BYTE_SEQUENCE = 1 << 1 | 1,  // 11
219 };
220
221 // The public flags are specified in one byte.
222 enum QuicPacketPublicFlags {
223   PACKET_PUBLIC_FLAGS_NONE = 0,
224
225   // Bit 0: Does the packet header contains version info?
226   PACKET_PUBLIC_FLAGS_VERSION = 1 << 0,
227
228   // Bit 1: Is this packet a public reset packet?
229   PACKET_PUBLIC_FLAGS_RST = 1 << 1,
230
231   // Bits 2 and 3 specify the length of the ConnectionId as follows:
232   // ----00--: 0 bytes
233   // ----01--: 1 byte
234   // ----10--: 4 bytes
235   // ----11--: 8 bytes
236   PACKET_PUBLIC_FLAGS_0BYTE_CONNECTION_ID = 0,
237   PACKET_PUBLIC_FLAGS_1BYTE_CONNECTION_ID = 1 << 2,
238   PACKET_PUBLIC_FLAGS_4BYTE_CONNECTION_ID = 1 << 3,
239   PACKET_PUBLIC_FLAGS_8BYTE_CONNECTION_ID = 1 << 3 | 1 << 2,
240
241   // Bits 4 and 5 describe the packet sequence number length as follows:
242   // --00----: 1 byte
243   // --01----: 2 bytes
244   // --10----: 4 bytes
245   // --11----: 6 bytes
246   PACKET_PUBLIC_FLAGS_1BYTE_SEQUENCE = PACKET_FLAGS_1BYTE_SEQUENCE << 4,
247   PACKET_PUBLIC_FLAGS_2BYTE_SEQUENCE = PACKET_FLAGS_2BYTE_SEQUENCE << 4,
248   PACKET_PUBLIC_FLAGS_4BYTE_SEQUENCE = PACKET_FLAGS_4BYTE_SEQUENCE << 4,
249   PACKET_PUBLIC_FLAGS_6BYTE_SEQUENCE = PACKET_FLAGS_6BYTE_SEQUENCE << 4,
250
251   // All bits set (bits 6 and 7 are not currently used): 00111111
252   PACKET_PUBLIC_FLAGS_MAX = (1 << 6) - 1
253 };
254
255 // The private flags are specified in one byte.
256 enum QuicPacketPrivateFlags {
257   PACKET_PRIVATE_FLAGS_NONE = 0,
258
259   // Bit 0: Does this packet contain an entropy bit?
260   PACKET_PRIVATE_FLAGS_ENTROPY = 1 << 0,
261
262   // Bit 1: Payload is part of an FEC group?
263   PACKET_PRIVATE_FLAGS_FEC_GROUP = 1 << 1,
264
265   // Bit 2: Payload is FEC as opposed to frames?
266   PACKET_PRIVATE_FLAGS_FEC = 1 << 2,
267
268   // All bits set (bits 3-7 are not currently used): 00000111
269   PACKET_PRIVATE_FLAGS_MAX = (1 << 3) - 1
270 };
271
272 // The available versions of QUIC. Guaranteed that the integer value of the enum
273 // will match the version number.
274 // When adding a new version to this enum you should add it to
275 // kSupportedQuicVersions (if appropriate), and also add a new case to the
276 // helper methods QuicVersionToQuicTag, QuicTagToQuicVersion, and
277 // QuicVersionToString.
278 enum QuicVersion {
279   // Special case to indicate unknown/unsupported QUIC version.
280   QUIC_VERSION_UNSUPPORTED = 0,
281
282   QUIC_VERSION_16 = 16,  // STOP_WAITING frame.
283   QUIC_VERSION_18 = 18,  // PING frame.
284   QUIC_VERSION_19 = 19,  // Connection level flow control.
285   QUIC_VERSION_20 = 20,  // Independent stream/connection flow control windows.
286   QUIC_VERSION_21 = 21,  // Headers/crypto streams are flow controlled.
287   QUIC_VERSION_22 = 22,  // Send Server Config Update messages on crypto stream.
288 };
289
290 // This vector contains QUIC versions which we currently support.
291 // This should be ordered such that the highest supported version is the first
292 // element, with subsequent elements in descending order (versions can be
293 // skipped as necessary).
294 //
295 // IMPORTANT: if you are adding to this list, follow the instructions at
296 // http://sites/quic/adding-and-removing-versions
297 static const QuicVersion kSupportedQuicVersions[] = {QUIC_VERSION_22,
298                                                      QUIC_VERSION_21,
299                                                      QUIC_VERSION_20,
300                                                      QUIC_VERSION_19,
301                                                      QUIC_VERSION_18,
302                                                      QUIC_VERSION_16};
303
304 typedef std::vector<QuicVersion> QuicVersionVector;
305
306 // Returns a vector of QUIC versions in kSupportedQuicVersions.
307 NET_EXPORT_PRIVATE QuicVersionVector QuicSupportedVersions();
308
309 // QuicTag is written to and read from the wire, but we prefer to use
310 // the more readable QuicVersion at other levels.
311 // Helper function which translates from a QuicVersion to a QuicTag. Returns 0
312 // if QuicVersion is unsupported.
313 NET_EXPORT_PRIVATE QuicTag QuicVersionToQuicTag(const QuicVersion version);
314
315 // Returns appropriate QuicVersion from a QuicTag.
316 // Returns QUIC_VERSION_UNSUPPORTED if version_tag cannot be understood.
317 NET_EXPORT_PRIVATE QuicVersion QuicTagToQuicVersion(const QuicTag version_tag);
318
319 // Helper function which translates from a QuicVersion to a string.
320 // Returns strings corresponding to enum names (e.g. QUIC_VERSION_6).
321 NET_EXPORT_PRIVATE std::string QuicVersionToString(const QuicVersion version);
322
323 // Returns comma separated list of string representations of QuicVersion enum
324 // values in the supplied |versions| vector.
325 NET_EXPORT_PRIVATE std::string QuicVersionVectorToString(
326     const QuicVersionVector& versions);
327
328 // Version and Crypto tags are written to the wire with a big-endian
329 // representation of the name of the tag.  For example
330 // the client hello tag (CHLO) will be written as the
331 // following 4 bytes: 'C' 'H' 'L' 'O'.  Since it is
332 // stored in memory as a little endian uint32, we need
333 // to reverse the order of the bytes.
334
335 // MakeQuicTag returns a value given the four bytes. For example:
336 //   MakeQuicTag('C', 'H', 'L', 'O');
337 NET_EXPORT_PRIVATE QuicTag MakeQuicTag(char a, char b, char c, char d);
338
339 // Returns true if the tag vector contains the specified tag.
340 NET_EXPORT_PRIVATE bool ContainsQuicTag(const QuicTagVector& tag_vector,
341                                         QuicTag tag);
342
343 // Size in bytes of the data or fec packet header.
344 NET_EXPORT_PRIVATE size_t GetPacketHeaderSize(const QuicPacketHeader& header);
345
346 NET_EXPORT_PRIVATE size_t GetPacketHeaderSize(
347     QuicConnectionIdLength connection_id_length,
348     bool include_version,
349     QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
350     InFecGroup is_in_fec_group);
351
352 // Index of the first byte in a QUIC packet of FEC protected data.
353 NET_EXPORT_PRIVATE size_t GetStartOfFecProtectedData(
354     QuicConnectionIdLength connection_id_length,
355     bool include_version,
356     QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
357 // Index of the first byte in a QUIC packet of encrypted data.
358 NET_EXPORT_PRIVATE size_t GetStartOfEncryptedData(
359     QuicConnectionIdLength connection_id_length,
360     bool include_version,
361     QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
362
363 enum QuicRstStreamErrorCode {
364   QUIC_STREAM_NO_ERROR = 0,
365
366   // There was some error which halted stream processing.
367   QUIC_ERROR_PROCESSING_STREAM,
368   // We got two fin or reset offsets which did not match.
369   QUIC_MULTIPLE_TERMINATION_OFFSETS,
370   // We got bad payload and can not respond to it at the protocol level.
371   QUIC_BAD_APPLICATION_PAYLOAD,
372   // Stream closed due to connection error. No reset frame is sent when this
373   // happens.
374   QUIC_STREAM_CONNECTION_ERROR,
375   // GoAway frame sent. No more stream can be created.
376   QUIC_STREAM_PEER_GOING_AWAY,
377   // The stream has been cancelled.
378   QUIC_STREAM_CANCELLED,
379   // Sending a RST to allow for proper flow control accounting.
380   QUIC_RST_FLOW_CONTROL_ACCOUNTING,
381
382   // No error. Used as bound while iterating.
383   QUIC_STREAM_LAST_ERROR,
384 };
385
386 // Because receiving an unknown QuicRstStreamErrorCode results in connection
387 // teardown, we use this to make sure any errors predating a given version are
388 // downgraded to the most appropriate existing error.
389 NET_EXPORT_PRIVATE QuicRstStreamErrorCode AdjustErrorForVersion(
390     QuicRstStreamErrorCode error_code,
391     QuicVersion version);
392
393 // These values must remain stable as they are uploaded to UMA histograms.
394 // To add a new error code, use the current value of QUIC_LAST_ERROR and
395 // increment QUIC_LAST_ERROR.
396 enum QuicErrorCode {
397   QUIC_NO_ERROR = 0,
398
399   // Connection has reached an invalid state.
400   QUIC_INTERNAL_ERROR = 1,
401   // There were data frames after the a fin or reset.
402   QUIC_STREAM_DATA_AFTER_TERMINATION = 2,
403   // Control frame is malformed.
404   QUIC_INVALID_PACKET_HEADER = 3,
405   // Frame data is malformed.
406   QUIC_INVALID_FRAME_DATA = 4,
407   // The packet contained no payload.
408   QUIC_MISSING_PAYLOAD = 48,
409   // FEC data is malformed.
410   QUIC_INVALID_FEC_DATA = 5,
411   // STREAM frame data is malformed.
412   QUIC_INVALID_STREAM_DATA = 46,
413   // STREAM frame data is not encrypted.
414   QUIC_UNENCRYPTED_STREAM_DATA = 61,
415   // RST_STREAM frame data is malformed.
416   QUIC_INVALID_RST_STREAM_DATA = 6,
417   // CONNECTION_CLOSE frame data is malformed.
418   QUIC_INVALID_CONNECTION_CLOSE_DATA = 7,
419   // GOAWAY frame data is malformed.
420   QUIC_INVALID_GOAWAY_DATA = 8,
421   // WINDOW_UPDATE frame data is malformed.
422   QUIC_INVALID_WINDOW_UPDATE_DATA = 57,
423   // BLOCKED frame data is malformed.
424   QUIC_INVALID_BLOCKED_DATA = 58,
425   // STOP_WAITING frame data is malformed.
426   QUIC_INVALID_STOP_WAITING_DATA = 60,
427   // ACK frame data is malformed.
428   QUIC_INVALID_ACK_DATA = 9,
429   // CONGESTION_FEEDBACK frame data is malformed.
430   QUIC_INVALID_CONGESTION_FEEDBACK_DATA = 47,
431   // Version negotiation packet is malformed.
432   QUIC_INVALID_VERSION_NEGOTIATION_PACKET = 10,
433   // Public RST packet is malformed.
434   QUIC_INVALID_PUBLIC_RST_PACKET = 11,
435   // There was an error decrypting.
436   QUIC_DECRYPTION_FAILURE = 12,
437   // There was an error encrypting.
438   QUIC_ENCRYPTION_FAILURE = 13,
439   // The packet exceeded kMaxPacketSize.
440   QUIC_PACKET_TOO_LARGE = 14,
441   // Data was sent for a stream which did not exist.
442   QUIC_PACKET_FOR_NONEXISTENT_STREAM = 15,
443   // The peer is going away.  May be a client or server.
444   QUIC_PEER_GOING_AWAY = 16,
445   // A stream ID was invalid.
446   QUIC_INVALID_STREAM_ID = 17,
447   // A priority was invalid.
448   QUIC_INVALID_PRIORITY = 49,
449   // Too many streams already open.
450   QUIC_TOO_MANY_OPEN_STREAMS = 18,
451   // The peer must send a FIN/RST for each stream, and has not been doing so.
452   QUIC_TOO_MANY_UNFINISHED_STREAMS = 66,
453   // Received public reset for this connection.
454   QUIC_PUBLIC_RESET = 19,
455   // Invalid protocol version.
456   QUIC_INVALID_VERSION = 20,
457
458   // deprecated: QUIC_STREAM_RST_BEFORE_HEADERS_DECOMPRESSED = 21
459
460   // The Header ID for a stream was too far from the previous.
461   QUIC_INVALID_HEADER_ID = 22,
462   // Negotiable parameter received during handshake had invalid value.
463   QUIC_INVALID_NEGOTIATED_VALUE = 23,
464   // There was an error decompressing data.
465   QUIC_DECOMPRESSION_FAILURE = 24,
466   // We hit our prenegotiated (or default) timeout
467   QUIC_CONNECTION_TIMED_OUT = 25,
468   // There was an error encountered migrating addresses
469   QUIC_ERROR_MIGRATING_ADDRESS = 26,
470   // There was an error while writing to the socket.
471   QUIC_PACKET_WRITE_ERROR = 27,
472   // There was an error while reading from the socket.
473   QUIC_PACKET_READ_ERROR = 51,
474   // We received a STREAM_FRAME with no data and no fin flag set.
475   QUIC_INVALID_STREAM_FRAME = 50,
476   // We received invalid data on the headers stream.
477   QUIC_INVALID_HEADERS_STREAM_DATA = 56,
478   // The peer received too much data, violating flow control.
479   QUIC_FLOW_CONTROL_RECEIVED_TOO_MUCH_DATA = 59,
480   // The peer sent too much data, violating flow control.
481   QUIC_FLOW_CONTROL_SENT_TOO_MUCH_DATA = 63,
482   // The peer received an invalid flow control window.
483   QUIC_FLOW_CONTROL_INVALID_WINDOW = 64,
484   // The connection has been IP pooled into an existing connection.
485   QUIC_CONNECTION_IP_POOLED = 62,
486
487   // Crypto errors.
488
489   // Hanshake failed.
490   QUIC_HANDSHAKE_FAILED = 28,
491   // Handshake message contained out of order tags.
492   QUIC_CRYPTO_TAGS_OUT_OF_ORDER = 29,
493   // Handshake message contained too many entries.
494   QUIC_CRYPTO_TOO_MANY_ENTRIES = 30,
495   // Handshake message contained an invalid value length.
496   QUIC_CRYPTO_INVALID_VALUE_LENGTH = 31,
497   // A crypto message was received after the handshake was complete.
498   QUIC_CRYPTO_MESSAGE_AFTER_HANDSHAKE_COMPLETE = 32,
499   // A crypto message was received with an illegal message tag.
500   QUIC_INVALID_CRYPTO_MESSAGE_TYPE = 33,
501   // A crypto message was received with an illegal parameter.
502   QUIC_INVALID_CRYPTO_MESSAGE_PARAMETER = 34,
503   // An invalid channel id signature was supplied.
504   QUIC_INVALID_CHANNEL_ID_SIGNATURE = 52,
505   // A crypto message was received with a mandatory parameter missing.
506   QUIC_CRYPTO_MESSAGE_PARAMETER_NOT_FOUND = 35,
507   // A crypto message was received with a parameter that has no overlap
508   // with the local parameter.
509   QUIC_CRYPTO_MESSAGE_PARAMETER_NO_OVERLAP = 36,
510   // A crypto message was received that contained a parameter with too few
511   // values.
512   QUIC_CRYPTO_MESSAGE_INDEX_NOT_FOUND = 37,
513   // An internal error occured in crypto processing.
514   QUIC_CRYPTO_INTERNAL_ERROR = 38,
515   // A crypto handshake message specified an unsupported version.
516   QUIC_CRYPTO_VERSION_NOT_SUPPORTED = 39,
517   // There was no intersection between the crypto primitives supported by the
518   // peer and ourselves.
519   QUIC_CRYPTO_NO_SUPPORT = 40,
520   // The server rejected our client hello messages too many times.
521   QUIC_CRYPTO_TOO_MANY_REJECTS = 41,
522   // The client rejected the server's certificate chain or signature.
523   QUIC_PROOF_INVALID = 42,
524   // A crypto message was received with a duplicate tag.
525   QUIC_CRYPTO_DUPLICATE_TAG = 43,
526   // A crypto message was received with the wrong encryption level (i.e. it
527   // should have been encrypted but was not.)
528   QUIC_CRYPTO_ENCRYPTION_LEVEL_INCORRECT = 44,
529   // The server config for a server has expired.
530   QUIC_CRYPTO_SERVER_CONFIG_EXPIRED = 45,
531   // We failed to setup the symmetric keys for a connection.
532   QUIC_CRYPTO_SYMMETRIC_KEY_SETUP_FAILED = 53,
533   // A handshake message arrived, but we are still validating the
534   // previous handshake message.
535   QUIC_CRYPTO_MESSAGE_WHILE_VALIDATING_CLIENT_HELLO = 54,
536   // A server config update arrived before the handshake is complete.
537   QUIC_CRYPTO_UPDATE_BEFORE_HANDSHAKE_COMPLETE = 65,
538   // This connection involved a version negotiation which appears to have been
539   // tampered with.
540   QUIC_VERSION_NEGOTIATION_MISMATCH = 55,
541
542   // No error. Used as bound while iterating.
543   QUIC_LAST_ERROR = 67,
544 };
545
546 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicPacketPublicHeader {
547   QuicPacketPublicHeader();
548   explicit QuicPacketPublicHeader(const QuicPacketPublicHeader& other);
549   ~QuicPacketPublicHeader();
550
551   // Universal header. All QuicPacket headers will have a connection_id and
552   // public flags.
553   QuicConnectionId connection_id;
554   QuicConnectionIdLength connection_id_length;
555   bool reset_flag;
556   bool version_flag;
557   QuicSequenceNumberLength sequence_number_length;
558   QuicVersionVector versions;
559 };
560
561 // Header for Data or FEC packets.
562 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicPacketHeader {
563   QuicPacketHeader();
564   explicit QuicPacketHeader(const QuicPacketPublicHeader& header);
565
566   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
567       std::ostream& os, const QuicPacketHeader& s);
568
569   QuicPacketPublicHeader public_header;
570   bool fec_flag;
571   bool entropy_flag;
572   QuicPacketEntropyHash entropy_hash;
573   QuicPacketSequenceNumber packet_sequence_number;
574   InFecGroup is_in_fec_group;
575   QuicFecGroupNumber fec_group;
576 };
577
578 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicPublicResetPacket {
579   QuicPublicResetPacket();
580   explicit QuicPublicResetPacket(const QuicPacketPublicHeader& header);
581
582   QuicPacketPublicHeader public_header;
583   QuicPublicResetNonceProof nonce_proof;
584   QuicPacketSequenceNumber rejected_sequence_number;
585   IPEndPoint client_address;
586 };
587
588 enum QuicVersionNegotiationState {
589   START_NEGOTIATION = 0,
590   // Server-side this implies we've sent a version negotiation packet and are
591   // waiting on the client to select a compatible version.  Client-side this
592   // implies we've gotten a version negotiation packet, are retransmitting the
593   // initial packets with a supported version and are waiting for our first
594   // packet from the server.
595   NEGOTIATION_IN_PROGRESS,
596   // This indicates this endpoint has received a packet from the peer with a
597   // version this endpoint supports.  Version negotiation is complete, and the
598   // version number will no longer be sent with future packets.
599   NEGOTIATED_VERSION
600 };
601
602 typedef QuicPacketPublicHeader QuicVersionNegotiationPacket;
603
604 // A padding frame contains no payload.
605 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicPaddingFrame {
606 };
607
608 // A ping frame contains no payload, though it is retransmittable,
609 // and ACK'd just like other normal frames.
610 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicPingFrame {
611 };
612
613 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicStreamFrame {
614   QuicStreamFrame();
615   QuicStreamFrame(const QuicStreamFrame& frame);
616   QuicStreamFrame(QuicStreamId stream_id,
617                   bool fin,
618                   QuicStreamOffset offset,
619                   IOVector data);
620
621   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
622       std::ostream& os, const QuicStreamFrame& s);
623
624   // Returns a copy of the IOVector |data| as a heap-allocated string.
625   // Caller must take ownership of the returned string.
626   std::string* GetDataAsString() const;
627
628   QuicStreamId stream_id;
629   bool fin;
630   QuicStreamOffset offset;  // Location of this data in the stream.
631   IOVector data;
632
633   // If this is set, then when this packet is ACKed the AckNotifier will be
634   // informed.
635   QuicAckNotifier* notifier;
636 };
637
638 // TODO(ianswett): Re-evaluate the trade-offs of hash_set vs set when framing
639 // is finalized.
640 typedef std::set<QuicPacketSequenceNumber> SequenceNumberSet;
641 // TODO(pwestin): Add a way to enforce the max size of this map.
642 typedef std::map<QuicPacketSequenceNumber, QuicTime> TimeMap;
643
644 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicStopWaitingFrame {
645   QuicStopWaitingFrame();
646   ~QuicStopWaitingFrame();
647
648   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
649       std::ostream& os, const QuicStopWaitingFrame& s);
650   // Entropy hash of all packets up to, but not including, the least unacked
651   // packet.
652   QuicPacketEntropyHash entropy_hash;
653   // The lowest packet we've sent which is unacked, and we expect an ack for.
654   QuicPacketSequenceNumber least_unacked;
655 };
656
657 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicAckFrame {
658   QuicAckFrame();
659   ~QuicAckFrame();
660
661   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
662       std::ostream& os, const QuicAckFrame& s);
663
664   // Entropy hash of all packets up to largest observed not including missing
665   // packets.
666   QuicPacketEntropyHash entropy_hash;
667
668   // The highest packet sequence number we've observed from the peer.
669   //
670   // In general, this should be the largest packet number we've received.  In
671   // the case of truncated acks, we may have to advertise a lower "upper bound"
672   // than largest received, to avoid implicitly acking missing packets that
673   // don't fit in the missing packet list due to size limitations.  In this
674   // case, largest_observed may be a packet which is also in the missing packets
675   // list.
676   QuicPacketSequenceNumber largest_observed;
677
678   // Time elapsed since largest_observed was received until this Ack frame was
679   // sent.
680   QuicTime::Delta delta_time_largest_observed;
681
682   // TODO(satyamshekhar): Can be optimized using an interval set like data
683   // structure.
684   // The set of packets which we're expecting and have not received.
685   SequenceNumberSet missing_packets;
686
687   // Whether the ack had to be truncated when sent.
688   bool is_truncated;
689
690   // Packets which have been revived via FEC.
691   // All of these must also be in missing_packets.
692   SequenceNumberSet revived_packets;
693 };
694
695 // True if the sequence number is greater than largest_observed or is listed
696 // as missing.
697 // Always returns false for sequence numbers less than least_unacked.
698 bool NET_EXPORT_PRIVATE IsAwaitingPacket(
699     const QuicAckFrame& ack_frame,
700     QuicPacketSequenceNumber sequence_number);
701
702 // Inserts missing packets between [lower, higher).
703 void NET_EXPORT_PRIVATE InsertMissingPacketsBetween(
704     QuicAckFrame* ack_frame,
705     QuicPacketSequenceNumber lower,
706     QuicPacketSequenceNumber higher);
707
708 // Defines for all types of congestion feedback that will be negotiated in QUIC,
709 // kTCP MUST be supported by all QUIC implementations to guarantee 100%
710 // compatibility.
711 enum CongestionFeedbackType {
712   kTCP,  // Used to mimic TCP.
713   kTimestamp,  // Use additional inter arrival timestamp information.
714 };
715
716 // Defines for all types of congestion control algorithms that can be used in
717 // QUIC. Note that this is separate from the congestion feedback type -
718 // some congestion control algorithms may use the same feedback type
719 // (Reno and Cubic are the classic example for that).
720 enum CongestionControlType {
721   kCubic,
722   kReno,
723   kBBR,
724 };
725
726 enum LossDetectionType {
727   kNack,  // Used to mimic TCP's loss detection.
728   kTime,  // Time based loss detection.
729 };
730
731 struct NET_EXPORT_PRIVATE CongestionFeedbackMessageTCP {
732   CongestionFeedbackMessageTCP();
733
734   QuicByteCount receive_window;
735 };
736
737 struct NET_EXPORT_PRIVATE CongestionFeedbackMessageTimestamp {
738   CongestionFeedbackMessageTimestamp();
739   ~CongestionFeedbackMessageTimestamp();
740
741   // The set of received packets since the last feedback was sent, along with
742   // their arrival times.
743   TimeMap received_packet_times;
744 };
745
746 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicCongestionFeedbackFrame {
747   QuicCongestionFeedbackFrame();
748   ~QuicCongestionFeedbackFrame();
749
750   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
751       std::ostream& os, const QuicCongestionFeedbackFrame& c);
752
753   CongestionFeedbackType type;
754   // This should really be a union, but since the timestamp struct
755   // is non-trivial, C++ prohibits it.
756   CongestionFeedbackMessageTCP tcp;
757   CongestionFeedbackMessageTimestamp timestamp;
758 };
759
760 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicRstStreamFrame {
761   QuicRstStreamFrame();
762   QuicRstStreamFrame(QuicStreamId stream_id,
763                      QuicRstStreamErrorCode error_code,
764                      QuicStreamOffset bytes_written);
765
766   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
767       std::ostream& os, const QuicRstStreamFrame& r);
768
769   QuicStreamId stream_id;
770   QuicRstStreamErrorCode error_code;
771   std::string error_details;
772
773   // Used to update flow control windows. On termination of a stream, both
774   // endpoints must inform the peer of the number of bytes they have sent on
775   // that stream. This can be done through normal termination (data packet with
776   // FIN) or through a RST.
777   QuicStreamOffset byte_offset;
778 };
779
780 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicConnectionCloseFrame {
781   QuicConnectionCloseFrame();
782
783   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
784       std::ostream& os, const QuicConnectionCloseFrame& c);
785
786   QuicErrorCode error_code;
787   std::string error_details;
788 };
789
790 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicGoAwayFrame {
791   QuicGoAwayFrame();
792   QuicGoAwayFrame(QuicErrorCode error_code,
793                   QuicStreamId last_good_stream_id,
794                   const std::string& reason);
795
796   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
797       std::ostream& os, const QuicGoAwayFrame& g);
798
799   QuicErrorCode error_code;
800   QuicStreamId last_good_stream_id;
801   std::string reason_phrase;
802 };
803
804 // Flow control updates per-stream and at the connection levoel.
805 // Based on SPDY's WINDOW_UPDATE frame, but uses an absolute byte offset rather
806 // than a window delta.
807 // TODO(rjshade): A possible future optimization is to make stream_id and
808 //                byte_offset variable length, similar to stream frames.
809 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicWindowUpdateFrame {
810   QuicWindowUpdateFrame() {}
811   QuicWindowUpdateFrame(QuicStreamId stream_id, QuicStreamOffset byte_offset);
812
813   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
814       std::ostream& os, const QuicWindowUpdateFrame& w);
815
816   // The stream this frame applies to.  0 is a special case meaning the overall
817   // connection rather than a specific stream.
818   QuicStreamId stream_id;
819
820   // Byte offset in the stream or connection. The receiver of this frame must
821   // not send data which would result in this offset being exceeded.
822   QuicStreamOffset byte_offset;
823 };
824
825 // The BLOCKED frame is used to indicate to the remote endpoint that this
826 // endpoint believes itself to be flow-control blocked but otherwise ready to
827 // send data. The BLOCKED frame is purely advisory and optional.
828 // Based on SPDY's BLOCKED frame (undocumented as of 2014-01-28).
829 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicBlockedFrame {
830   QuicBlockedFrame() {}
831   explicit QuicBlockedFrame(QuicStreamId stream_id);
832
833   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
834       std::ostream& os, const QuicBlockedFrame& b);
835
836   // The stream this frame applies to.  0 is a special case meaning the overall
837   // connection rather than a specific stream.
838   QuicStreamId stream_id;
839 };
840
841 // EncryptionLevel enumerates the stages of encryption that a QUIC connection
842 // progresses through. When retransmitting a packet, the encryption level needs
843 // to be specified so that it is retransmitted at a level which the peer can
844 // understand.
845 enum EncryptionLevel {
846   ENCRYPTION_NONE = 0,
847   ENCRYPTION_INITIAL = 1,
848   ENCRYPTION_FORWARD_SECURE = 2,
849
850   NUM_ENCRYPTION_LEVELS,
851 };
852
853 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicFrame {
854   QuicFrame();
855   explicit QuicFrame(QuicPaddingFrame* padding_frame);
856   explicit QuicFrame(QuicStreamFrame* stream_frame);
857   explicit QuicFrame(QuicAckFrame* frame);
858   explicit QuicFrame(QuicCongestionFeedbackFrame* frame);
859   explicit QuicFrame(QuicRstStreamFrame* frame);
860   explicit QuicFrame(QuicConnectionCloseFrame* frame);
861   explicit QuicFrame(QuicStopWaitingFrame* frame);
862   explicit QuicFrame(QuicPingFrame* frame);
863   explicit QuicFrame(QuicGoAwayFrame* frame);
864   explicit QuicFrame(QuicWindowUpdateFrame* frame);
865   explicit QuicFrame(QuicBlockedFrame* frame);
866
867   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
868       std::ostream& os, const QuicFrame& frame);
869
870   QuicFrameType type;
871   union {
872     QuicPaddingFrame* padding_frame;
873     QuicStreamFrame* stream_frame;
874     QuicAckFrame* ack_frame;
875     QuicCongestionFeedbackFrame* congestion_feedback_frame;
876     QuicStopWaitingFrame* stop_waiting_frame;
877     QuicPingFrame* ping_frame;
878     QuicRstStreamFrame* rst_stream_frame;
879     QuicConnectionCloseFrame* connection_close_frame;
880     QuicGoAwayFrame* goaway_frame;
881     QuicWindowUpdateFrame* window_update_frame;
882     QuicBlockedFrame* blocked_frame;
883   };
884 };
885
886 typedef std::vector<QuicFrame> QuicFrames;
887
888 struct NET_EXPORT_PRIVATE QuicFecData {
889   QuicFecData();
890
891   // The FEC group number is also the sequence number of the first
892   // FEC protected packet.  The last protected packet's sequence number will
893   // be one less than the sequence number of the FEC packet.
894   QuicFecGroupNumber fec_group;
895   base::StringPiece redundancy;
896 };
897
898 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicData {
899  public:
900   QuicData(const char* buffer, size_t length);
901   QuicData(char* buffer, size_t length, bool owns_buffer);
902   virtual ~QuicData();
903
904   base::StringPiece AsStringPiece() const {
905     return base::StringPiece(data(), length());
906   }
907
908   const char* data() const { return buffer_; }
909   size_t length() const { return length_; }
910
911  private:
912   const char* buffer_;
913   size_t length_;
914   bool owns_buffer_;
915
916   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(QuicData);
917 };
918
919 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicPacket : public QuicData {
920  public:
921   static QuicPacket* NewDataPacket(
922       char* buffer,
923       size_t length,
924       bool owns_buffer,
925       QuicConnectionIdLength connection_id_length,
926       bool includes_version,
927       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length) {
928     return new QuicPacket(buffer, length, owns_buffer, connection_id_length,
929                           includes_version, sequence_number_length, false);
930   }
931
932   static QuicPacket* NewFecPacket(
933       char* buffer,
934       size_t length,
935       bool owns_buffer,
936       QuicConnectionIdLength connection_id_length,
937       bool includes_version,
938       QuicSequenceNumberLength sequence_number_length) {
939     return new QuicPacket(buffer, length, owns_buffer, connection_id_length,
940                           includes_version, sequence_number_length, true);
941   }
942
943   base::StringPiece FecProtectedData() const;
944   base::StringPiece AssociatedData() const;
945   base::StringPiece BeforePlaintext() const;
946   base::StringPiece Plaintext() const;
947
948   bool is_fec_packet() const { return is_fec_packet_; }
949
950   char* mutable_data() { return buffer_; }
951
952  private:
953   QuicPacket(char* buffer,
954              size_t length,
955              bool owns_buffer,
956              QuicConnectionIdLength connection_id_length,
957              bool includes_version,
958              QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
959              bool is_fec_packet);
960
961   char* buffer_;
962   const bool is_fec_packet_;
963   const QuicConnectionIdLength connection_id_length_;
964   const bool includes_version_;
965   const QuicSequenceNumberLength sequence_number_length_;
966
967   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(QuicPacket);
968 };
969
970 class NET_EXPORT_PRIVATE QuicEncryptedPacket : public QuicData {
971  public:
972   QuicEncryptedPacket(const char* buffer, size_t length);
973   QuicEncryptedPacket(char* buffer, size_t length, bool owns_buffer);
974
975   // Clones the packet into a new packet which owns the buffer.
976   QuicEncryptedPacket* Clone() const;
977
978   // By default, gtest prints the raw bytes of an object. The bool data
979   // member (in the base class QuicData) causes this object to have padding
980   // bytes, which causes the default gtest object printer to read
981   // uninitialize memory. So we need to teach gtest how to print this object.
982   NET_EXPORT_PRIVATE friend std::ostream& operator<<(
983       std::ostream& os, const QuicEncryptedPacket& s);
984
985  private:
986   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(QuicEncryptedPacket);
987 };
988
989 class NET_EXPORT_PRIVATE RetransmittableFrames {
990  public:
991   RetransmittableFrames();
992   ~RetransmittableFrames();
993
994   // Allocates a local copy of the referenced StringPiece has QuicStreamFrame
995   // use it.
996   // Takes ownership of |stream_frame|.
997   const QuicFrame& AddStreamFrame(QuicStreamFrame* stream_frame);
998   // Takes ownership of the frame inside |frame|.
999   const QuicFrame& AddNonStreamFrame(const QuicFrame& frame);
1000   const QuicFrames& frames() const { return frames_; }
1001
1002   IsHandshake HasCryptoHandshake() const;
1003
1004   void set_encryption_level(EncryptionLevel level);
1005   EncryptionLevel encryption_level() const {
1006     return encryption_level_;
1007   }
1008
1009  private:
1010   QuicFrames frames_;
1011   EncryptionLevel encryption_level_;
1012   // Data referenced by the StringPiece of a QuicStreamFrame.
1013   std::vector<std::string*> stream_data_;
1014
1015   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(RetransmittableFrames);
1016 };
1017
1018 struct NET_EXPORT_PRIVATE SerializedPacket {
1019   SerializedPacket(QuicPacketSequenceNumber sequence_number,
1020                    QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
1021                    QuicPacket* packet,
1022                    QuicPacketEntropyHash entropy_hash,
1023                    RetransmittableFrames* retransmittable_frames);
1024   ~SerializedPacket();
1025
1026   QuicPacketSequenceNumber sequence_number;
1027   QuicSequenceNumberLength sequence_number_length;
1028   QuicPacket* packet;
1029   QuicPacketEntropyHash entropy_hash;
1030   RetransmittableFrames* retransmittable_frames;
1031
1032   // If set, these will be called when this packet is ACKed by the peer.
1033   std::set<QuicAckNotifier*> notifiers;
1034 };
1035
1036 struct NET_EXPORT_PRIVATE TransmissionInfo {
1037   // Used by STL when assigning into a map.
1038   TransmissionInfo();
1039
1040   // Constructs a Transmission with a new all_tranmissions set
1041   // containing |sequence_number|.
1042   TransmissionInfo(RetransmittableFrames* retransmittable_frames,
1043                    QuicPacketSequenceNumber sequence_number,
1044                    QuicSequenceNumberLength sequence_number_length);
1045
1046   // Constructs a Transmission with the specified |all_tranmissions| set
1047   // and inserts |sequence_number| into it.
1048   TransmissionInfo(RetransmittableFrames* retransmittable_frames,
1049                    QuicPacketSequenceNumber sequence_number,
1050                    QuicSequenceNumberLength sequence_number_length,
1051                    TransmissionType transmission_type,
1052                    SequenceNumberSet* all_transmissions);
1053
1054   RetransmittableFrames* retransmittable_frames;
1055   QuicSequenceNumberLength sequence_number_length;
1056   // Zero when the packet is serialized, non-zero once it's sent.
1057   QuicTime sent_time;
1058   // Zero when the packet is serialized, non-zero once it's sent.
1059   QuicByteCount bytes_sent;
1060   size_t nack_count;
1061   // Reason why this packet was transmitted.
1062   TransmissionType transmission_type;
1063   // Stores the sequence numbers of all transmissions of this packet.
1064   // Can never be null.
1065   SequenceNumberSet* all_transmissions;
1066   // In flight packets have not been abandoned or lost.
1067   bool in_flight;
1068 };
1069
1070 }  // namespace net
1071
1072 #endif  // NET_QUIC_QUIC_PROTOCOL_H_