selftests/net: Add TCP-AO RST test
authorDmitry Safonov <dima@arista.com>
Fri, 15 Dec 2023 02:36:24 +0000 (02:36 +0000)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Sun, 17 Dec 2023 10:41:54 +0000 (10:41 +0000)
Check that both active and passive reset works and correctly sign
segments with TCP-AO or don't send RSTs if not possible to sign.
A listening socket with backlog = 0 gets one connection in accept
queue, another in syn queue. Once the server/listener socket is
forcibly closed, client sockets aren't connected to anything.
In regular situation they would receive RST on any segment, but
with TCP-AO as there's no listener, no AO-key and unknown ISNs,
no RST should be sent.

And "passive" reset, where RST is sent on reply for some segment
(tcp_v{4,6}_send_reset()) - there use TCP_REPAIR to corrupt SEQ numbers,
which later results in TCP-AO signed RST, which will be verified and
client socket will get EPIPE.

No TCPAORequired/TCPAOBad segments are expected during these tests.

Sample of the output:
> # ./rst_ipv4
> 1..15
> # 1462[lib/setup.c:254] rand seed 1686611171
> TAP version 13
> ok 1 servered 1000 bytes
> ok 2 Verified established tcp connection
> ok 3 sk[0] = 7, connection was reset
> ok 4 sk[1] = 8, connection was reset
> ok 5 sk[2] = 9
> ok 6 MKT counters are good on server
> ok 7 Verified established tcp connection
> ok 8 client connection broken post-seq-adjust
> ok 9 client connection was reset
> ok 10 No segments without AO sign (server)
> ok 11 Signed AO segments (server): 0 => 30
> ok 12 No segments with bad AO sign (server)
> ok 13 No segments without AO sign (client)
> ok 14 Signed AO segments (client): 0 => 30
> ok 15 No segments with bad AO sign (client)
> # Totals: pass:15 fail:0 xfail:0 xpass:0 skip:0 error:0

Signed-off-by: Dmitry Safonov <dima@arista.com>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
tools/testing/selftests/net/tcp_ao/Makefile
tools/testing/selftests/net/tcp_ao/lib/sock.c
tools/testing/selftests/net/tcp_ao/rst.c [new file with mode: 0644]

index 5408c723346095a9ecac5b15c8f451c5e99492ec..1d4f7576d774b4e65c3556121b0b36580f7fcfb4 100644 (file)
@@ -4,6 +4,7 @@ TEST_BOTH_AF += connect
 TEST_BOTH_AF += connect-deny
 TEST_BOTH_AF += icmps-accept icmps-discard
 TEST_BOTH_AF += restore
+TEST_BOTH_AF += rst
 TEST_BOTH_AF += seq-ext
 TEST_BOTH_AF += setsockopt-closed
 TEST_BOTH_AF += unsigned-md5
index 7f3c31b7d9970b2d10e3303c7fc6e69a7b1109f1..c75d82885a2e1aa40f463bbdc65999c05c6a063d 100644 (file)
@@ -566,7 +566,7 @@ ssize_t test_client_loop(int sk, char *buf, size_t buf_sz,
 
                        got = recv(sk, msg + bytes, sizeof(msg) - bytes, 0);
                        if (got <= 0)
-                               test_error("recv(): %zd", got);
+                               return i;
                        bytes += got;
                } while (bytes < sent);
                if (bytes > sent)
diff --git a/tools/testing/selftests/net/tcp_ao/rst.c b/tools/testing/selftests/net/tcp_ao/rst.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ac06009
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,415 @@
+// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
+/* Author: Dmitry Safonov <dima@arista.com> */
+#include <inttypes.h>
+#include "../../../../include/linux/kernel.h"
+#include "aolib.h"
+
+const size_t quota = 1000;
+/*
+ * Backlog == 0 means 1 connection in queue, see:
+ * commit 64a146513f8f ("[NET]: Revert incorrect accept queue...")
+ */
+const unsigned int backlog;
+
+static void netstats_check(struct netstat *before, struct netstat *after,
+                          char *msg)
+{
+       uint64_t before_cnt, after_cnt;
+
+       before_cnt = netstat_get(before, "TCPAORequired", NULL);
+       after_cnt = netstat_get(after, "TCPAORequired", NULL);
+       if (after_cnt > before_cnt)
+               test_fail("Segments without AO sign (%s): %" PRIu64 " => %" PRIu64,
+                         msg, before_cnt, after_cnt);
+       else
+               test_ok("No segments without AO sign (%s)", msg);
+
+       before_cnt = netstat_get(before, "TCPAOGood", NULL);
+       after_cnt = netstat_get(after, "TCPAOGood", NULL);
+       if (after_cnt <= before_cnt)
+               test_fail("Signed AO segments (%s): %" PRIu64 " => %" PRIu64,
+                         msg, before_cnt, after_cnt);
+       else
+               test_ok("Signed AO segments (%s): %" PRIu64 " => %" PRIu64,
+                         msg, before_cnt, after_cnt);
+
+       before_cnt = netstat_get(before, "TCPAOBad", NULL);
+       after_cnt = netstat_get(after, "TCPAOBad", NULL);
+       if (after_cnt > before_cnt)
+               test_fail("Segments with bad AO sign (%s): %" PRIu64 " => %" PRIu64,
+                         msg, before_cnt, after_cnt);
+       else
+               test_ok("No segments with bad AO sign (%s)", msg);
+}
+
+/*
+ * Another way to send RST, but not through tcp_v{4,6}_send_reset()
+ * is tcp_send_active_reset(), that is not in reply to inbound segment,
+ * but rather active send. It uses tcp_transmit_skb(), so that should
+ * work, but as it also sends RST - nice that it can be covered as well.
+ */
+static void close_forced(int sk)
+{
+       struct linger sl;
+
+       sl.l_onoff = 1;
+       sl.l_linger = 0;
+       if (setsockopt(sk, SOL_SOCKET, SO_LINGER, &sl, sizeof(sl)))
+               test_error("setsockopt(SO_LINGER)");
+       close(sk);
+}
+
+static int test_wait_for_exception(int sk, time_t sec)
+{
+       struct timeval tv = { .tv_sec = sec };
+       struct timeval *ptv = NULL;
+       fd_set efds;
+       int ret;
+
+       FD_ZERO(&efds);
+       FD_SET(sk, &efds);
+
+       if (sec)
+               ptv = &tv;
+
+       errno = 0;
+       ret = select(sk + 1, NULL, NULL, &efds, ptv);
+       if (ret < 0)
+               return -errno;
+       return ret ? sk : 0;
+}
+
+static void test_server_active_rst(unsigned int port)
+{
+       struct tcp_ao_counters cnt1, cnt2;
+       ssize_t bytes;
+       int sk, lsk;
+
+       lsk = test_listen_socket(this_ip_addr, port, backlog);
+       if (test_add_key(lsk, DEFAULT_TEST_PASSWORD, this_ip_dest, -1, 100, 100))
+               test_error("setsockopt(TCP_AO_ADD_KEY)");
+       if (test_get_tcp_ao_counters(lsk, &cnt1))
+               test_error("test_get_tcp_ao_counters()");
+
+       synchronize_threads(); /* 1: MKT added */
+       if (test_wait_fd(lsk, TEST_TIMEOUT_SEC, 0))
+               test_error("test_wait_fd()");
+
+       sk = accept(lsk, NULL, NULL);
+       if (sk < 0)
+               test_error("accept()");
+
+       synchronize_threads(); /* 2: connection accept()ed, another queued */
+       if (test_get_tcp_ao_counters(lsk, &cnt2))
+               test_error("test_get_tcp_ao_counters()");
+
+       synchronize_threads(); /* 3: close listen socket */
+       close(lsk);
+       bytes = test_server_run(sk, quota, 0);
+       if (bytes != quota)
+               test_error("servered only %zd bytes", bytes);
+       else
+               test_ok("servered %zd bytes", bytes);
+
+       synchronize_threads(); /* 4: finishing up */
+       close_forced(sk);
+
+       synchronize_threads(); /* 5: closed active sk */
+
+       synchronize_threads(); /* 6: counters checks */
+       if (test_tcp_ao_counters_cmp("active RST server", &cnt1, &cnt2, TEST_CNT_GOOD))
+               test_fail("MKT counters (server) have not only good packets");
+       else
+               test_ok("MKT counters are good on server");
+}
+
+static void test_server_passive_rst(unsigned int port)
+{
+       struct tcp_ao_counters ao1, ao2;
+       int sk, lsk;
+       ssize_t bytes;
+
+       lsk = test_listen_socket(this_ip_addr, port, 1);
+
+       if (test_add_key(lsk, DEFAULT_TEST_PASSWORD, this_ip_dest, -1, 100, 100))
+               test_error("setsockopt(TCP_AO_ADD_KEY)");
+
+       synchronize_threads(); /* 1: MKT added => connect() */
+       if (test_wait_fd(lsk, TEST_TIMEOUT_SEC, 0))
+               test_error("test_wait_fd()");
+
+       sk = accept(lsk, NULL, NULL);
+       if (sk < 0)
+               test_error("accept()");
+
+       synchronize_threads(); /* 2: accepted => send data */
+       close(lsk);
+       if (test_get_tcp_ao_counters(sk, &ao1))
+               test_error("test_get_tcp_ao_counters()");
+
+       bytes = test_server_run(sk, quota, TEST_TIMEOUT_SEC);
+       if (bytes != quota) {
+               if (bytes > 0)
+                       test_fail("server served: %zd", bytes);
+               else
+                       test_fail("server returned %zd", bytes);
+       }
+
+       synchronize_threads(); /* 3: chekpoint/restore the connection */
+       if (test_get_tcp_ao_counters(sk, &ao2))
+               test_error("test_get_tcp_ao_counters()");
+
+       synchronize_threads(); /* 4: terminate server + send more on client */
+       bytes = test_server_run(sk, quota, TEST_RETRANSMIT_SEC);
+       close(sk);
+       test_tcp_ao_counters_cmp("passive RST server", &ao1, &ao2, TEST_CNT_GOOD);
+
+       synchronize_threads(); /* 5: verified => closed */
+       close(sk);
+}
+
+static void *server_fn(void *arg)
+{
+       struct netstat *ns_before, *ns_after;
+       unsigned int port = test_server_port;
+
+       ns_before = netstat_read();
+
+       test_server_active_rst(port++);
+       test_server_passive_rst(port++);
+
+       ns_after = netstat_read();
+       netstats_check(ns_before, ns_after, "server");
+       netstat_free(ns_after);
+       netstat_free(ns_before);
+       synchronize_threads(); /* exit */
+
+       synchronize_threads(); /* don't race to exit() - client exits */
+       return NULL;
+}
+
+static int test_wait_fds(int sk[], size_t nr, bool is_writable[],
+                        ssize_t wait_for, time_t sec)
+{
+       struct timeval tv = { .tv_sec = sec };
+       struct timeval *ptv = NULL;
+       fd_set left;
+       size_t i;
+       int ret;
+
+       FD_ZERO(&left);
+       for (i = 0; i < nr; i++) {
+               FD_SET(sk[i], &left);
+               if (is_writable)
+                       is_writable[i] = false;
+       }
+
+       if (sec)
+               ptv = &tv;
+
+       do {
+               bool is_empty = true;
+               fd_set fds, efds;
+               int nfd = 0;
+
+               FD_ZERO(&fds);
+               FD_ZERO(&efds);
+               for (i = 0; i < nr; i++) {
+                       if (!FD_ISSET(sk[i], &left))
+                               continue;
+
+                       if (sk[i] > nfd)
+                               nfd = sk[i];
+
+                       FD_SET(sk[i], &fds);
+                       FD_SET(sk[i], &efds);
+                       is_empty = false;
+               }
+               if (is_empty)
+                       return -ENOENT;
+
+               errno = 0;
+               ret = select(nfd + 1, NULL, &fds, &efds, ptv);
+               if (ret < 0)
+                       return -errno;
+               if (!ret)
+                       return -ETIMEDOUT;
+               for (i = 0; i < nr; i++) {
+                       if (FD_ISSET(sk[i], &fds)) {
+                               if (is_writable)
+                                       is_writable[i] = true;
+                               FD_CLR(sk[i], &left);
+                               wait_for--;
+                               continue;
+                       }
+                       if (FD_ISSET(sk[i], &efds)) {
+                               FD_CLR(sk[i], &left);
+                               wait_for--;
+                       }
+               }
+       } while (wait_for > 0);
+
+       return 0;
+}
+
+static void test_client_active_rst(unsigned int port)
+{
+       /* one in queue, another accept()ed */
+       unsigned int wait_for = backlog + 2;
+       int i, sk[3], err;
+       bool is_writable[ARRAY_SIZE(sk)] = {false};
+       unsigned int last = ARRAY_SIZE(sk) - 1;
+
+       for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(sk); i++) {
+               sk[i] = socket(test_family, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
+               if (sk[i] < 0)
+                       test_error("socket()");
+               if (test_add_key(sk[i], DEFAULT_TEST_PASSWORD,
+                                this_ip_dest, -1, 100, 100))
+                       test_error("setsockopt(TCP_AO_ADD_KEY)");
+       }
+
+       synchronize_threads(); /* 1: MKT added */
+       for (i = 0; i < last; i++) {
+               err = _test_connect_socket(sk[i], this_ip_dest, port,
+                                              (i == 0) ? TEST_TIMEOUT_SEC : -1);
+
+               if (err < 0)
+                       test_error("failed to connect()");
+       }
+
+       synchronize_threads(); /* 2: connection accept()ed, another queued */
+       err = test_wait_fds(sk, last, is_writable, wait_for, TEST_TIMEOUT_SEC);
+       if (err < 0)
+               test_error("test_wait_fds(): %d", err);
+
+       synchronize_threads(); /* 3: close listen socket */
+       if (test_client_verify(sk[0], 100, quota / 100, TEST_TIMEOUT_SEC))
+               test_fail("Failed to send data on connected socket");
+       else
+               test_ok("Verified established tcp connection");
+
+       synchronize_threads(); /* 4: finishing up */
+       err = _test_connect_socket(sk[last], this_ip_dest, port, -1);
+       if (err < 0)
+               test_error("failed to connect()");
+
+       synchronize_threads(); /* 5: closed active sk */
+       err = test_wait_fds(sk, ARRAY_SIZE(sk), NULL,
+                           wait_for, TEST_TIMEOUT_SEC);
+       if (err < 0)
+               test_error("select(): %d", err);
+
+       for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(sk); i++) {
+               socklen_t slen = sizeof(err);
+
+               if (getsockopt(sk[i], SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &slen))
+                       test_error("getsockopt()");
+               if (is_writable[i] && err != ECONNRESET) {
+                       test_fail("sk[%d] = %d, err = %d, connection wasn't reset",
+                                 i, sk[i], err);
+               } else {
+                       test_ok("sk[%d] = %d%s", i, sk[i],
+                               is_writable[i] ? ", connection was reset" : "");
+               }
+       }
+       synchronize_threads(); /* 6: counters checks */
+}
+
+static void test_client_passive_rst(unsigned int port)
+{
+       struct tcp_ao_counters ao1, ao2;
+       struct tcp_ao_repair ao_img;
+       struct tcp_sock_state img;
+       sockaddr_af saddr;
+       int sk, err;
+       socklen_t slen = sizeof(err);
+
+       sk = socket(test_family, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
+       if (sk < 0)
+               test_error("socket()");
+
+       if (test_add_key(sk, DEFAULT_TEST_PASSWORD, this_ip_dest, -1, 100, 100))
+               test_error("setsockopt(TCP_AO_ADD_KEY)");
+
+       synchronize_threads(); /* 1: MKT added => connect() */
+       if (test_connect_socket(sk, this_ip_dest, port) <= 0)
+               test_error("failed to connect()");
+
+       synchronize_threads(); /* 2: accepted => send data */
+       if (test_client_verify(sk, 100, quota / 100, TEST_TIMEOUT_SEC))
+               test_fail("Failed to send data on connected socket");
+       else
+               test_ok("Verified established tcp connection");
+
+       synchronize_threads(); /* 3: chekpoint/restore the connection */
+       test_enable_repair(sk);
+       test_sock_checkpoint(sk, &img, &saddr);
+       test_ao_checkpoint(sk, &ao_img);
+       test_kill_sk(sk);
+
+       img.out.seq += quota;
+
+       sk = socket(test_family, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
+       if (sk < 0)
+               test_error("socket()");
+
+       test_enable_repair(sk);
+       test_sock_restore(sk, &img, &saddr, this_ip_dest, port);
+       if (test_add_repaired_key(sk, DEFAULT_TEST_PASSWORD, 0, this_ip_dest, -1, 100, 100))
+               test_error("setsockopt(TCP_AO_ADD_KEY)");
+       test_ao_restore(sk, &ao_img);
+
+       if (test_get_tcp_ao_counters(sk, &ao1))
+               test_error("test_get_tcp_ao_counters()");
+
+       test_disable_repair(sk);
+       test_sock_state_free(&img);
+
+       synchronize_threads(); /* 4: terminate server + send more on client */
+       if (test_client_verify(sk, 100, quota / 100, 2 * TEST_TIMEOUT_SEC))
+               test_ok("client connection broken post-seq-adjust");
+       else
+               test_fail("client connection still works post-seq-adjust");
+
+       test_wait_for_exception(sk, TEST_TIMEOUT_SEC);
+
+       if (getsockopt(sk, SOL_SOCKET, SO_ERROR, &err, &slen))
+               test_error("getsockopt()");
+       if (err != ECONNRESET && err != EPIPE)
+               test_fail("client connection was not reset: %d", err);
+       else
+               test_ok("client connection was reset");
+
+       if (test_get_tcp_ao_counters(sk, &ao2))
+               test_error("test_get_tcp_ao_counters()");
+
+       synchronize_threads(); /* 5: verified => closed */
+       close(sk);
+       test_tcp_ao_counters_cmp("client passive RST", &ao1, &ao2, TEST_CNT_GOOD);
+}
+
+static void *client_fn(void *arg)
+{
+       struct netstat *ns_before, *ns_after;
+       unsigned int port = test_server_port;
+
+       ns_before = netstat_read();
+
+       test_client_active_rst(port++);
+       test_client_passive_rst(port++);
+
+       ns_after = netstat_read();
+       netstats_check(ns_before, ns_after, "client");
+       netstat_free(ns_after);
+       netstat_free(ns_before);
+
+       synchronize_threads(); /* exit */
+       return NULL;
+}
+
+int main(int argc, char *argv[])
+{
+       test_init(15, server_fn, client_fn);
+       return 0;
+}