// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * This code is taken from the Android Open Source Project and the author
 * (Maciej Żenczykowski) has gave permission to relicense it under the
 * GPLv2. Therefore this program is free software;
 * You can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU
 * General Public License version 2 as published by the Free Software
 * Foundation

 * The original headers, including the original license headers, are
 * included below for completeness.
 *
 * Copyright (C) 2019 The Android Open Source Project
 *
 * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
 * you may not use this file except in compliance with the License.
 * You may obtain a copy of the License at
 *
 *      http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
 *
 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 * See the License for the specific language governing permissions and
 * limitations under the License.
 */
#include <linux/bpf.h>
#include <linux/if.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <linux/if_packet.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/in6.h>
#include <linux/ip.h>
#include <linux/ipv6.h>
#include <linux/pkt_cls.h>
#include <linux/swab.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>


#include <linux/udp.h>

#include <bpf/bpf_helpers.h>
#include <bpf/bpf_endian.h>

#define IP_DF 0x4000  // Flag: "Don't Fragment"

SEC("schedcls/ingress6/nat_6")
int sched_cls_ingress6_nat_6_prog(struct __sk_buff *skb)
{
 const int l2_header_size =  sizeof(struct ethhdr);
 void *data = (void *)(long)skb->data;
 const void *data_end = (void *)(long)skb->data_end;
 const struct ethhdr * const eth = data;  // used iff is_ethernet
 const struct ipv6hdr * const ip6 =  (void *)(eth + 1);

 // Require ethernet dst mac address to be our unicast address.
 if  (skb->pkt_type != PACKET_HOST)
  return TC_ACT_OK;

 // Must be meta-ethernet IPv6 frame
 if (skb->protocol != bpf_htons(ETH_P_IPV6))
  return TC_ACT_OK;

 // Must have (ethernet and) ipv6 header
 if (data + l2_header_size + sizeof(*ip6) > data_end)
  return TC_ACT_OK;

 // Ethertype - if present - must be IPv6
 if (eth->h_proto != bpf_htons(ETH_P_IPV6))
  return TC_ACT_OK;

 // IP version must be 6
 if (ip6->version != 6)
  return TC_ACT_OK;
 // Maximum IPv6 payload length that can be translated to IPv4
 if (bpf_ntohs(ip6->payload_len) > 0xFFFF - sizeof(struct iphdr))
  return TC_ACT_OK;
 switch (ip6->nexthdr) {
 case IPPROTO_TCP:  // For TCP & UDP the checksum neutrality of the chosen IPv6
 case IPPROTO_UDP:  // address means there is no need to update their checksums.
 case IPPROTO_GRE:  // We do not need to bother looking at GRE/ESP headers,
 case IPPROTO_ESP:  // since there is never a checksum to update.
  break;
 default:  // do not know how to handle anything else
  return TC_ACT_OK;
 }

 struct ethhdr eth2;  // used iff is_ethernet

 eth2 = *eth;                     // Copy over the ethernet header (src/dst mac)
 eth2.h_proto = bpf_htons(ETH_P_IP);  // But replace the ethertype

 struct iphdr ip = {
  .version = 4,                                                      // u4
  .ihl = sizeof(struct iphdr) / sizeof(__u32),                       // u4
  .tos = (ip6->priority << 4) + (ip6->flow_lbl[0] >> 4),             // u8
  .tot_len = bpf_htons(bpf_ntohs(ip6->payload_len) + sizeof(struct iphdr)),  // u16
  .id = 0,                                                           // u16
  .frag_off = bpf_htons(IP_DF),                                          // u16
  .ttl = ip6->hop_limit,                                             // u8
  .protocol = ip6->nexthdr,                                          // u8
  .check = 0,                                                        // u16
  .saddr = 0x0201a8c0,                            // u32
  .daddr = 0x0101a8c0,                                         // u32
 };

 // Calculate the IPv4 one's complement checksum of the IPv4 header.
 __wsum sum4 = 0;

 for (int i = 0; i < sizeof(ip) / sizeof(__u16); ++i)
  sum4 += ((__u16 *)&ip)[i];

 // Note that sum4 is guaranteed to be non-zero by virtue of ip.version == 4
 sum4 = (sum4 & 0xFFFF) + (sum4 >> 16);  // collapse u32 into range 1 .. 0x1FFFE
 sum4 = (sum4 & 0xFFFF) + (sum4 >> 16);  // collapse any potential carry into u16
 ip.check = (__u16)~sum4;                // sum4 cannot be zero, so this is never 0xFFFF

 // Calculate the *negative* IPv6 16-bit one's complement checksum of the IPv6 header.
 __wsum sum6 = 0;
 // We'll end up with a non-zero sum due to ip6->version == 6 (which has '0' bits)
 for (int i = 0; i < sizeof(*ip6) / sizeof(__u16); ++i)
  sum6 += ~((__u16 *)ip6)[i];  // note the bitwise negation

 // Note that there is no L4 checksum update: we are relying on the checksum neutrality
 // of the ipv6 address chosen by netd's ClatdController.

 // Packet mutations begin - point of no return, but if this first modification fails
 // the packet is probably still pristine, so let clatd handle it.
 if (bpf_skb_change_proto(skb, bpf_htons(ETH_P_IP), 0))
  return TC_ACT_OK;
 bpf_csum_update(skb, sum6);

 data = (void *)(long)skb->data;
 data_end = (void *)(long)skb->data_end;
 if (data + l2_header_size + sizeof(struct iphdr) > data_end)
  return TC_ACT_SHOT;

 struct ethhdr *new_eth = data;

 // Copy over the updated ethernet header
 *new_eth = eth2;

 // Copy over the new ipv4 header.
 *(struct iphdr *)(new_eth + 1) = ip;
 return bpf_redirect(skb->ifindex, BPF_F_INGRESS);
}

SEC("schedcls/egress4/snat4")
int sched_cls_egress4_snat4_prog(struct __sk_buff *skb)
{
 const int l2_header_size =  sizeof(struct ethhdr);
 void *data = (void *)(long)skb->data;
 const void *data_end = (void *)(long)skb->data_end;
 const struct ethhdr *const eth = data;  // used iff is_ethernet
 const struct iphdr *const ip4 = (void *)(eth + 1);

 // Must be meta-ethernet IPv4 frame
 if (skb->protocol != bpf_htons(ETH_P_IP))
  return TC_ACT_OK;

 // Must have ipv4 header
 if (data + l2_header_size + sizeof(struct ipv6hdr) > data_end)
  return TC_ACT_OK;

 // Ethertype - if present - must be IPv4
 if (eth->h_proto != bpf_htons(ETH_P_IP))
  return TC_ACT_OK;

 // IP version must be 4
 if (ip4->version != 4)
  return TC_ACT_OK;

 // We cannot handle IP options, just standard 20 byte == 5 dword minimal IPv4 header
 if (ip4->ihl != 5)
  return TC_ACT_OK;

 // Maximum IPv6 payload length that can be translated to IPv4
 if (bpf_htons(ip4->tot_len) > 0xFFFF - sizeof(struct ipv6hdr))
  return TC_ACT_OK;

 // Calculate the IPv4 one's complement checksum of the IPv4 header.
 __wsum sum4 = 0;

 for (int i = 0; i < sizeof(*ip4) / sizeof(__u16); ++i)
  sum4 += ((__u16 *)ip4)[i];

 // Note that sum4 is guaranteed to be non-zero by virtue of ip4->version == 4
 sum4 = (sum4 & 0xFFFF) + (sum4 >> 16);  // collapse u32 into range 1 .. 0x1FFFE
 sum4 = (sum4 & 0xFFFF) + (sum4 >> 16);  // collapse any potential carry into u16
 // for a correct checksum we should get *a* zero, but sum4 must be positive, ie 0xFFFF
 if (sum4 != 0xFFFF)
  return TC_ACT_OK;

 // Minimum IPv4 total length is the size of the header
 if (bpf_ntohs(ip4->tot_len) < sizeof(*ip4))
  return TC_ACT_OK;

 // We are incapable of dealing with IPv4 fragments
 if (ip4->frag_off & ~bpf_htons(IP_DF))
  return TC_ACT_OK;

 switch (ip4->protocol) {
 case IPPROTO_TCP:  // For TCP & UDP the checksum neutrality of the chosen IPv6
 case IPPROTO_GRE:  // address means there is no need to update their checksums.
 case IPPROTO_ESP:  // We do not need to bother looking at GRE/ESP headers,
  break;         // since there is never a checksum to update.

 case IPPROTO_UDP:  // See above comment, but must also have UDP header...
  if (data + sizeof(*ip4) + sizeof(struct udphdr) > data_end)
   return TC_ACT_OK;
  const struct udphdr *uh = (const struct udphdr *)(ip4 + 1);
  // If IPv4/UDP checksum is 0 then fallback to clatd so it can calculate the
  // checksum.  Otherwise the network or more likely the NAT64 gateway might
  // drop the packet because in most cases IPv6/UDP packets with a zero checksum
  // are invalid. See RFC 6935.  TODO: calculate checksum via bpf_csum_diff()
  if (!uh->check)
   return TC_ACT_OK;
  break;

 default:  // do not know how to handle anything else
  return TC_ACT_OK;
 }
 struct ethhdr eth2;  // used iff is_ethernet

 eth2 = *eth;                     // Copy over the ethernet header (src/dst mac)
 eth2.h_proto = bpf_htons(ETH_P_IPV6);  // But replace the ethertype

 struct ipv6hdr ip6 = {
  .version = 6,                                    // __u8:4
  .priority = ip4->tos >> 4,                       // __u8:4
  .flow_lbl = {(ip4->tos & 0xF) << 4, 0, 0},       // __u8[3]
  .payload_len = bpf_htons(bpf_ntohs(ip4->tot_len) - 20),  // __be16
  .nexthdr = ip4->protocol,                        // __u8
  .hop_limit = ip4->ttl,                           // __u8
 };
 ip6.saddr.in6_u.u6_addr32[0] = bpf_htonl(0x20010db8);
 ip6.saddr.in6_u.u6_addr32[1] = 0;
 ip6.saddr.in6_u.u6_addr32[2] = 0;
 ip6.saddr.in6_u.u6_addr32[3] = bpf_htonl(1);
 ip6.daddr.in6_u.u6_addr32[0] = bpf_htonl(0x20010db8);
 ip6.daddr.in6_u.u6_addr32[1] = 0;
 ip6.daddr.in6_u.u6_addr32[2] = 0;
 ip6.daddr.in6_u.u6_addr32[3] = bpf_htonl(2);

 // Calculate the IPv6 16-bit one's complement checksum of the IPv6 header.
 __wsum sum6 = 0;
 // We'll end up with a non-zero sum due to ip6.version == 6
 for (int i = 0; i < sizeof(ip6) / sizeof(__u16); ++i)
  sum6 += ((__u16 *)&ip6)[i];

 // Packet mutations begin - point of no return, but if this first modification fails
 // the packet is probably still pristine, so let clatd handle it.
 if (bpf_skb_change_proto(skb, bpf_htons(ETH_P_IPV6), 0))
  return TC_ACT_OK;

 // This takes care of updating the skb->csum field for a CHECKSUM_COMPLETE packet.
 // In such a case, skb->csum is a 16-bit one's complement sum of the entire payload,
 // thus we need to subtract out the ipv4 header's sum, and add in the ipv6 header's sum.
 // However, we've already verified the ipv4 checksum is correct and thus 0.
 // Thus we only need to add the ipv6 header's sum.
 //
 // bpf_csum_update() always succeeds if the skb is CHECKSUM_COMPLETE and returns an error
 // (-ENOTSUPP) if it isn't.  So we just ignore the return code (see above for more details).
 bpf_csum_update(skb, sum6);

 // bpf_skb_change_proto() invalidates all pointers - reload them.
 data = (void *)(long)skb->data;
 data_end = (void *)(long)skb->data_end;

 // I cannot think of any valid way for this error condition to trigger, however I do
 // believe the explicit check is required to keep the in kernel ebpf verifier happy.
 if (data + l2_header_size + sizeof(ip6) > data_end)
  return TC_ACT_SHOT;

 struct ethhdr *new_eth = data;

 // Copy over the updated ethernet header
 *new_eth = eth2;
 // Copy over the new ipv4 header.
 *(struct ipv6hdr *)(new_eth + 1) = ip6;
 return TC_ACT_OK;
}

char _license[] SEC("license") = ("GPL");