zhangzengfei
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package vrrp
 
import (
    "fmt"
    "net"
    "syscall"
    "time"
 
    "basic.com/valib/logger.git"
    "github.com/mdlayher/arp"
    "github.com/mdlayher/ndp"
)
 
type IPConnection interface {
    WriteMessage(*VRRPPacket) error
    ReadMessage() (*VRRPPacket, error)
}
 
type AddrAnnouncer interface {
    AnnounceAll(vr *VirtualRouter) error
}
 
type IPv4AddrAnnouncer struct {
    ARPClient *arp.Client
}
 
type IPv6AddrAnnouncer struct {
    con *ndp.Conn
}
 
func NewIPIPv6AddrAnnouncer(nif *net.Interface) *IPv6AddrAnnouncer {
    var con, ip, errOfMakeNDPCon = ndp.Dial(nif, ndp.LinkLocal)
    if errOfMakeNDPCon != nil {
        logger.Fatal("NewIPv6AddrAnnouncer: ", errOfMakeNDPCon)
    }
    logger.Info("NDP client initialized, working on %v, source IP ", nif.Name, ip)
    return &IPv6AddrAnnouncer{con: con}
}
 
func (nd *IPv6AddrAnnouncer) AnnounceAll(vr *VirtualRouter) error {
    for key := range vr.protectedIPaddrs {
        var multicastgroup, errOfParseMulticastGroup = ndp.SolicitedNodeMulticast(net.IP(key[:]))
        if errOfParseMulticastGroup != nil {
            logger.Error("IPv6AddrAnnouncer.AnnounceAll: ", errOfParseMulticastGroup)
            return errOfParseMulticastGroup
        } else {
            //send unsolicited NeighborAdvertisement to refresh link layer address cache
            var msg = &ndp.NeighborAdvertisement{
                Override:      true,
                TargetAddress: net.IP(key[:]),
                Options: []ndp.Option{
                    &ndp.LinkLayerAddress{
                        Direction: ndp.Source,
                        Addr:      vr.netInterface.HardwareAddr,
                    },
                },
            }
            if errOfWrite := nd.con.WriteTo(msg, nil, multicastgroup); errOfWrite != nil {
                logger.Error("IPv6AddrAnnouncer.AnnounceAll: ", errOfWrite)
                return errOfWrite
            } else {
                logger.Info("send unsolicited neighbor advertisement for ", net.IP(key[:]))
            }
        }
 
    }
 
    return nil
}
 
//makeGratuitousPacket make gratuitous ARP packet with out payload
func (ar *IPv4AddrAnnouncer) makeGratuitousPacket() *arp.Packet {
    var packet arp.Packet
    packet.HardwareType = 1      //ethernet10m
    packet.ProtocolType = 0x0800 //IPv4
    packet.HardwareAddrLength = 6
    packet.IPLength = 4
    packet.Operation = 2 //response
    return &packet
}
 
//AnnounceAll send gratuitous ARP response for all protected IPv4 addresses
func (ar *IPv4AddrAnnouncer) AnnounceAll(vr *VirtualRouter) error {
    if errofSetDealLine := ar.ARPClient.SetWriteDeadline(time.Now().Add(500 * time.Microsecond)); errofSetDealLine != nil {
        return fmt.Errorf("IPv4AddrAnnouncer.AnnounceAll: %v", errofSetDealLine)
    }
    var packet = ar.makeGratuitousPacket()
    for k := range vr.protectedIPaddrs {
        packet.SenderHardwareAddr = vr.netInterface.HardwareAddr
        packet.SenderIP = net.IP(k[:]).To4()
        packet.TargetHardwareAddr = BaordcastHADDR
        packet.TargetIP = net.IP(k[:]).To4()
        logger.Info("send gratuitous arp for ", net.IP(k[:]))
        if errofsendarp := ar.ARPClient.WriteTo(packet, BaordcastHADDR); errofsendarp != nil {
            return fmt.Errorf("IPv4AddrAnnouncer.AnnounceAll: %v", errofsendarp)
        }
    }
    return nil
}
 
func NewIPv4AddrAnnouncer(nif *net.Interface) *IPv4AddrAnnouncer {
    if aar, errofDialARP := arp.Dial(nif); errofDialARP != nil {
        panic(errofDialARP)
    } else {
        logger.Debug("IPv4 addresses announcer created")
        return &IPv4AddrAnnouncer{ARPClient: aar}
    }
 
}
 
type IPv4Con struct {
    buffer     []byte
    remote     net.IP
    local      net.IP
    SendCon    *net.IPConn
    ReceiveCon *net.IPConn
}
 
type IPv6Con struct {
    buffer []byte
    oob    []byte
    remote net.IP
    local  net.IP
    Con    *net.IPConn
}
 
func ipConnection(local, remote net.IP) (*net.IPConn, error) {
 
    var conn *net.IPConn
    var errOfListenIP error
    //redundant
    //todo simplify here
    if local.IsLinkLocalUnicast() {
        var itf, errOfFind = findInterfacebyIP(local)
        if errOfFind != nil {
            return nil, fmt.Errorf("ipConnection: can't find zone info of %v", local)
        }
        conn, errOfListenIP = net.ListenIP("ip:112", &net.IPAddr{IP: local, Zone: itf.Name})
    } else {
        conn, errOfListenIP = net.ListenIP("ip:112", &net.IPAddr{IP: local})
    }
    if errOfListenIP != nil {
        return nil, errOfListenIP
    }
    var fd, errOfGetFD = conn.File()
    if errOfGetFD != nil {
        return nil, errOfGetFD
    }
    defer fd.Close()
    if remote.To4() != nil {
        //IPv4 mode
        //set hop limit
        if errOfSetHopLimit := syscall.SetsockoptInt(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IP, syscall.IP_MULTICAST_TTL, VRRPMultiTTL); errOfSetHopLimit != nil {
            return nil, fmt.Errorf("ipConnection: %v", errOfSetHopLimit)
        }
        //set tos
        if errOfSetTOS := syscall.SetsockoptInt(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IP, syscall.IP_TOS, 7); errOfSetTOS != nil {
            return nil, fmt.Errorf("ipConnection: %v", errOfSetTOS)
        }
        //disable multicast loop
        if errOfSetLoop := syscall.SetsockoptInt(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IP, syscall.IP_MULTICAST_LOOP, 0); errOfSetLoop != nil {
            return nil, fmt.Errorf("ipConnection: %v", errOfSetLoop)
        }
    } else {
        //IPv6 mode
        //set hop limit
        if errOfSetHOPLimit := syscall.SetsockoptInt(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IPV6, syscall.IPV6_MULTICAST_HOPS, 255); errOfSetHOPLimit != nil {
            return nil, fmt.Errorf("ipConnection: %v", errOfSetHOPLimit)
        }
        //disable multicast loop
        if errOfSetLoop := syscall.SetsockoptInt(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IPV6, syscall.IPV6_MULTICAST_LOOP, 0); errOfSetLoop != nil {
            return nil, fmt.Errorf("ipConnection: %v", errOfSetLoop)
        }
        //to receive the hop limit and dst address in oob
        if err := syscall.SetsockoptInt(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IPV6, syscall.IPV6_2292HOPLIMIT, 1); err != nil {
            return nil, fmt.Errorf("ipConnection: %v", err)
        }
        if err := syscall.SetsockoptInt(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IPV6, syscall.IPV6_2292PKTINFO, 1); err != nil {
            return nil, fmt.Errorf("ipConnection: %v", err)
        }
 
    }
    logger.Info("IP virtual connection established %v ==> %v", local, remote)
    return conn, nil
}
 
func makeMulticastIPv4Conn(multi, local net.IP) (*net.IPConn, error) {
    var conn, errOfListenIP = net.ListenIP("ip4:112", &net.IPAddr{IP: multi})
    if errOfListenIP != nil {
        return nil, fmt.Errorf("makeMulticastIPv4Conn: %v", errOfListenIP)
    }
    var fd, errOfGetFD = conn.File()
    if errOfGetFD != nil {
        return nil, fmt.Errorf("makeMulticastIPv4Conn: %v", errOfGetFD)
    }
    defer fd.Close()
    multi = multi.To4()
    local = local.To4()
    var mreq = &syscall.IPMreq{
        Multiaddr: [4]byte{multi[0], multi[1], multi[2], multi[3]},
        Interface: [4]byte{local[0], local[1], local[2], local[3]},
    }
    if errSetMreq := syscall.SetsockoptIPMreq(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IP, syscall.IP_ADD_MEMBERSHIP, mreq); errSetMreq != nil {
        return nil, fmt.Errorf("makeMulticastIPv4Conn: %v", errSetMreq)
    }
    return conn, nil
}
 
func joinIPv6MulticastGroup(con *net.IPConn, local, remote net.IP) error {
    var fd, errOfGetFD = con.File()
    if errOfGetFD != nil {
        return fmt.Errorf("joinIPv6MulticastGroup: %v", errOfGetFD)
    }
    defer fd.Close()
    var mreq = &syscall.IPv6Mreq{}
    copy(mreq.Multiaddr[:], remote.To16())
    var IF, errOfGetIF = findInterfacebyIP(local)
    if errOfGetIF != nil {
        return fmt.Errorf("joinIPv6MulticastGroup: %v", errOfGetIF)
    }
    mreq.Interface = uint32(IF.Index)
    if errOfSetMreq := syscall.SetsockoptIPv6Mreq(int(fd.Fd()), syscall.IPPROTO_IPV6, syscall.IPV6_JOIN_GROUP, mreq); errOfSetMreq != nil {
        return fmt.Errorf("joinIPv6MulticastGroup: %v", errOfSetMreq)
    }
    logger.Info("Join IPv6 multicast group %v on %v", remote, IF.Name)
    return nil
}
 
func NewIPv4Conn(local, remote net.IP) IPConnection {
    var SendConn, errOfMakeIPConn = ipConnection(local, remote)
    if errOfMakeIPConn != nil {
        panic(errOfMakeIPConn)
    }
    var receiveConn, errOfMakeRecv = makeMulticastIPv4Conn(VRRPMultiAddrIPv4, local)
    if errOfMakeRecv != nil {
        panic(errOfMakeRecv)
    }
    return &IPv4Con{
        buffer:     make([]byte, 2048),
        local:      local,
        remote:     remote,
        SendCon:    SendConn,
        ReceiveCon: receiveConn,
    }
 
}
 
func (conn *IPv4Con) WriteMessage(packet *VRRPPacket) error {
    if _, err := conn.SendCon.WriteTo(packet.ToBytes(), &net.IPAddr{IP: conn.remote}); err != nil {
        return fmt.Errorf("IPv4Con.WriteMessage: %v", err)
    }
    return nil
}
 
func (conn *IPv4Con) ReadMessage() (*VRRPPacket, error) {
    var n, errOfRead = conn.ReceiveCon.Read(conn.buffer)
    if errOfRead != nil {
        return nil, fmt.Errorf("IPv4Con.ReadMessage: %v", errOfRead)
    }
    if n < 20 {
        return nil, fmt.Errorf("IPv4Con.ReadMessage: IP datagram lenght %v too small", n)
    }
    var hdrlen = (int(conn.buffer[0]) & 0x0f) << 2
    if hdrlen > n {
        return nil, fmt.Errorf("IPv4Con.ReadMessage: the header length %v is lagger than total length %V", hdrlen, n)
    }
    if conn.buffer[8] != 255 {
        return nil, fmt.Errorf("IPv4Con.ReadMessage: the TTL of IP datagram carring VRRP advertisment must equal to 255")
    }
    if advertisement, errOfUnmarshal := FromBytes(IPv4, conn.buffer[hdrlen:n]); errOfUnmarshal != nil {
        return nil, fmt.Errorf("IPv4Con.ReadMessage: %v", errOfUnmarshal)
    } else {
        if VRRPVersion(advertisement.GetVersion()) != VRRPv3 {
            return nil, fmt.Errorf("IPv4Con.ReadMessage: received an advertisement with %s", VRRPVersion(advertisement.GetVersion()))
        }
        var pshdr PseudoHeader
        pshdr.Saddr = net.IPv4(conn.buffer[12], conn.buffer[13], conn.buffer[14], conn.buffer[15]).To16()
        pshdr.Daddr = net.IPv4(conn.buffer[16], conn.buffer[17], conn.buffer[18], conn.buffer[19]).To16()
        pshdr.Protocol = VRRPIPProtocolNumber
        pshdr.Len = uint16(n - hdrlen)
        if !advertisement.ValidateCheckSum(&pshdr) {
            return nil, fmt.Errorf("IPv4Con.ReadMessage: validate the check sum of advertisement failed")
        } else {
            advertisement.Pshdr = &pshdr
            return advertisement, nil
        }
    }
}
 
func NewIPv6Con(local, remote net.IP) *IPv6Con {
    var con, errOfNewIPv6Con = ipConnection(local, remote)
    if errOfNewIPv6Con != nil {
        panic(fmt.Errorf("NewIPv6Con: %v", errOfNewIPv6Con))
    }
    if errOfJoinMG := joinIPv6MulticastGroup(con, local, remote); errOfJoinMG != nil {
        panic(fmt.Errorf("NewIPv6Con: %v", errOfJoinMG))
    }
    return &IPv6Con{
        buffer: make([]byte, 4096),
        oob:    make([]byte, 4096),
        local:  local,
        remote: remote,
        Con:    con,
    }
}
 
func (con *IPv6Con) WriteMessage(packet *VRRPPacket) error {
    if _, errOfWrite := con.Con.WriteToIP(packet.ToBytes(), &net.IPAddr{IP: con.remote}); errOfWrite != nil {
        return fmt.Errorf("IPv6Con.WriteMessage: %v", errOfWrite)
    }
    return nil
}
 
func (con *IPv6Con) ReadMessage() (*VRRPPacket, error) {
    var buffern, oobn, _, raddr, errOfRead = con.Con.ReadMsgIP(con.buffer, con.oob)
    if errOfRead != nil {
        return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: %v", errOfRead)
    }
    var oobdata, errOfParseOOB = syscall.ParseSocketControlMessage(con.oob[:oobn])
    if errOfParseOOB != nil {
        return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: %v", errOfParseOOB)
    }
    var (
        dst    net.IP
        TTL    byte
        GetTTL = false
    )
    for index := range oobdata {
        if oobdata[index].Header.Level != syscall.IPPROTO_IPV6 {
            continue
        }
        switch oobdata[index].Header.Type {
        case syscall.IPV6_2292HOPLIMIT:
            if len(oobdata[index].Data) == 0 {
                return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: invalid HOPLIMIT")
            }
            TTL = oobdata[index].Data[0]
            GetTTL = true
        case syscall.IPV6_2292PKTINFO:
            if len(oobdata[index].Data) < 16 {
                return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: invalid destination IP addrress length")
            }
            dst = net.IP(oobdata[index].Data[:16])
        }
    }
    if GetTTL == false {
        return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: HOPLIMIT not found")
    }
    if dst == nil {
        return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: destination address not found")
    }
    var pshdr = PseudoHeader{
        Daddr:    dst,
        Saddr:    raddr.IP,
        Protocol: VRRPIPProtocolNumber,
        Len:      uint16(buffern),
    }
    var advertisement, errOfUnmarshal = FromBytes(IPv6, con.buffer)
    if errOfUnmarshal != nil {
        return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: %v", errOfUnmarshal)
    }
    if TTL != 255 {
        return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: invalid HOPLIMIT")
    }
    if VRRPVersion(advertisement.GetVersion()) != VRRPv3 {
        return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: invalid VRRP version %v", advertisement.GetVersion())
    }
    if !advertisement.ValidateCheckSum(&pshdr) {
        return nil, fmt.Errorf("IPv6Con.ReadMessage: invalid check sum")
    }
    advertisement.Pshdr = &pshdr
    return advertisement, nil
}
 
func findIPbyInterface(itf *net.Interface, IPvX byte) (net.IP, error) {
    var addrs, errOfListAddrs = itf.Addrs()
    if errOfListAddrs != nil {
        return nil, fmt.Errorf("findIPbyInterface: %v", errOfListAddrs)
    }
    for index := range addrs {
        var ipaddr, _, errOfParseIP = net.ParseCIDR(addrs[index].String())
        if errOfParseIP != nil {
            return nil, fmt.Errorf("findIPbyInterface: %v", errOfParseIP)
        }
        if IPvX == IPv4 {
            if ipaddr.To4() != nil {
                if ipaddr.IsGlobalUnicast() {
                    return ipaddr, nil
                }
            }
        } else {
            if ipaddr.To4() == nil {
                if ipaddr.IsLinkLocalUnicast() {
                    return ipaddr, nil
                }
            }
        }
    }
    return nil, fmt.Errorf("findIPbyInterface: can not find valid IP addrs on %v", itf.Name)
}
 
func findInterfacebyIP(ip net.IP) (*net.Interface, error) {
    if itfs, errOfListInterface := net.Interfaces(); errOfListInterface != nil {
        return nil, fmt.Errorf("findInterfacebyIP: %v", errOfListInterface)
    } else {
        for index := range itfs {
            if addrs, errOfListAddrs := itfs[index].Addrs(); errOfListAddrs != nil {
                return nil, fmt.Errorf("findInterfacebyIP: %v", errOfListAddrs)
            } else {
                for index1 := range addrs {
                    var ipaddr, _, errOfParseIP = net.ParseCIDR(addrs[index1].String())
                    if errOfParseIP != nil {
                        return nil, fmt.Errorf("findInterfacebyIP: %v", errOfParseIP)
                    }
                    if ipaddr.Equal(ip) {
                        return &itfs[index], nil
                    }
                }
            }
        }
    }
 
    return nil, fmt.Errorf("findInterfacebyIP: can't find the corresponding interface of %v", ip)
}