utun2/connection.c

// connection.c - Реализация минималистичного API для защищенных UDP подключений

#include "connection.h"
#include "sc_lib.h"
#include "pkt_normalizer.h"
#include "etcp.h"
#include "u_async.h"
#include "ll_queue.h"
#include "settings.h"

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>

/* Сетевые заголовки */
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>

/* Внутренняя структура подключения */
struct conn_handle {
    /* Сетевая часть */
    int sockfd;
    struct sockaddr_in local_addr;
    struct sockaddr_in remote_addr;
    conn_mode_t mode;
    uint8_t remote_defined;      /* 1 если удаленный адрес определен */
    uint8_t socket_connected;    /* 1 если сокет создан и настроен */
    
    /* Криптография */
    sc_context_t crypto_ctx;
    uint8_t keys_set;            /* 1 если ключи установлены */
    uint8_t crypto_ready;        /* 1 если сессионный ключ вычислен */
    
    /* Обработка данных */
    epkt_t* etcp;
    pkt_normalizer_pair* normalizer;
    ll_queue_t* app_input_queue;   /* Данные от приложения для отправки */
    ll_queue_t* app_output_queue;  /* Собранные данные для приложения */
    
    /* Callback'и */
    conn_recv_callback_t recv_callback;
    void* recv_callback_user;
    
    /* Состояние */
    uint8_t is_closing;
    uint8_t is_destroying;
    
    /* Таймеры */
    void* socket_read_timer;
    
    /* Статистика */
    conn_stats_t stats;
};

/* Внутренние функции */
static int create_udp_socket(const char* ip, uint16_t port, struct sockaddr_in* addr);
static void socket_read_callback(void* arg);
static void etcp_tx_callback(epkt_t* epkt, uint8_t* data, uint16_t len, void* arg);
static void app_output_callback(ll_queue_t* q, ll_entry_t* entry, void* arg);
static void process_received_packet(conn_handle_t* conn, uint8_t* data, size_t len);
static void update_stats_from_etcp(conn_handle_t* conn);

/* Bridge functions for data flow */
static void app_input_bridge(ll_queue_t* q, ll_entry_t* entry, void* arg);
static void packer_output_bridge(ll_queue_t* q, ll_entry_t* entry, void* arg);
static void etcp_output_bridge(ll_queue_t* q, ll_entry_t* entry, void* arg);

/* Глобальная инициализация uasync (вызывается один раз) */
static int uasync_initialized = 0;

/* ==================== Публичные функции ==================== */

conn_handle_t* conn_create(void)
{
    /* Инициализация uasync глобально */
    if (!uasync_initialized) {
        uasync_init();
        uasync_initialized = 1;
    }
    
    /* Выделение памяти */
    conn_handle_t* conn = calloc(1, sizeof(conn_handle_t));
    if (!conn) {
        return NULL;
    }
    
    /* Инициализация очередей приложения */
    conn->app_input_queue = queue_new();
    conn->app_output_queue = queue_new();
    if (!conn->app_input_queue || !conn->app_output_queue) {
        if (conn->app_input_queue) queue_free(conn->app_input_queue);
        if (conn->app_output_queue) queue_free(conn->app_output_queue);
        free(conn);
        return NULL;
    }
    
    /* Настройка callback для выходной очереди */
    queue_set_callback(conn->app_output_queue, app_output_callback, conn);
    
    /* Инициализация статистики */
    memset(&conn->stats, 0, sizeof(conn->stats));
    
    /* Начальное состояние */
    conn->sockfd = -1;
    conn->mode = CONN_MODE_CLIENT; /* по умолчанию клиент */
    conn->is_closing = 0;
    conn->is_destroying = 0;
    
    return conn;
}

int conn_set_keys(conn_handle_t* conn,
                  const uint8_t* my_pub_key,
                  const uint8_t* my_priv_key,
                  const uint8_t* peer_pub_key)
{
    if (!conn || conn->socket_connected) {
        return -1; /* Ключи нужно устанавливать до подключения */
    }
    
    sc_status_t status;
    
    if (my_pub_key && my_priv_key) {
        /* Использование предоставленных ключей */
        status = sc_init_local_keys(&conn->crypto_ctx, my_pub_key, my_priv_key);
        if (status != SC_OK) {
            return -1;
        }
    } else {
        /* Автоматическая генерация ключей */
        status = sc_generate_keypair(&conn->crypto_ctx);
        if (status != SC_OK) {
            return -1;
        }
    }
    
    /* Установка ключа пира, если предоставлен */
    if (peer_pub_key) {
        status = sc_set_peer_public_key(&conn->crypto_ctx, peer_pub_key);
        if (status != SC_OK) {
            return -1;
        }
        conn->crypto_ready = 1;
    } else {
        /* Для сервера ключ пира будет получен из первого пакета */
        conn->crypto_ready = 0;
    }
    
    conn->keys_set = 1;
    return 0;
}

int conn_connect(conn_handle_t* conn,
                 const char* local_ip,
                 uint16_t local_port,
                 const char* remote_ip,
                 uint16_t remote_port,
                 conn_mode_t mode)
{
    if (!conn || conn->socket_connected) {
        return -1; /* Уже подключен */
    }
    
    /* Проверка ключей */
    if (!conn->keys_set) {
        /* Автоматическая установка ключей по умолчанию */
        if (conn_set_keys(conn, NULL, NULL, NULL) != 0) {
            return -1;
        }
    }
    
    /* Создание UDP сокета */
    conn->sockfd = create_udp_socket(local_ip, local_port, &conn->local_addr);
    if (conn->sockfd < 0) {
        return -1;
    }
    
    /* Сохранение режима */
    conn->mode = mode;
    
    /* Настройка удаленного адреса для клиента */
    if (mode == CONN_MODE_CLIENT && remote_ip) {
        memset(&conn->remote_addr, 0, sizeof(conn->remote_addr));
        conn->remote_addr.sin_family = AF_INET;
        conn->remote_addr.sin_port = htons(remote_port);
        
        if (inet_pton(AF_INET, remote_ip, &conn->remote_addr.sin_addr) != 1) {
            close(conn->sockfd);
            conn->sockfd = -1;
            return -1;
        }
        
        conn->remote_defined = 1;
    } else {
        /* Сервер или клиент без указанного адреса */
        conn->remote_defined = 0;
    }
    
    /* Инициализация нормализатора пакетов */
    conn->normalizer = pkt_normalizer_pair_init();
    if (!conn->normalizer) {
        close(conn->sockfd);
        conn->sockfd = -1;
        return -1;
    }
    
    /* Инициализация ETCP */
    conn->etcp = etcp_init();
    if (!conn->etcp) {
        pkt_normalizer_pair_deinit(conn->normalizer);
        close(conn->sockfd);
        conn->sockfd = -1;
        return -1;
    }
    
    /* Настройка callback'ов ETCP */
    etcp_set_callback(conn->etcp, etcp_tx_callback, conn);
    
    /* Начальная полоса пропускания: максимальная для uint16_t ≈ 6553 байт/мс */
    etcp_set_bandwidth(conn->etcp, 65535); /* в единицах 0.1мс: 6553.5 * 10 */
    
    /* Связывание нормализатора с ETCP */
    /* Packer: app_input_queue -> normalizer -> etcp_tx_put */
    /* Unpacker: etcp_output_queue -> normalizer -> app_output_queue */
    
    /* Set up bridge callbacks */
    
    /* 1. App input -> packer input */
    queue_set_callback(conn->app_input_queue, app_input_bridge, conn);
    
    /* 2. Packer output -> ETCP tx */
    if (conn->normalizer->packer && conn->normalizer->packer->output) {
        queue_set_callback(conn->normalizer->packer->output, packer_output_bridge, conn);
    }
    
    /* 3. ETCP output -> unpacker input */
    ll_queue_t* etcp_output_q = etcp_get_output_queue(conn->etcp);
    if (etcp_output_q) {
        queue_set_callback(etcp_output_q, etcp_output_bridge, conn);
    }
    
    /* 4. Unpacker output -> app output queue */
    if (conn->normalizer->unpacker && conn->normalizer->unpacker->output) {
        queue_set_callback(conn->normalizer->unpacker->output, app_output_callback, conn);
    }
    
    /* Запуск таймера чтения сокета */
    conn->socket_read_timer = uasync_set_timeout(1, conn, socket_read_callback);
    
    conn->socket_connected = 1;
    return 0;
}

void conn_set_recv_callback(conn_handle_t* conn,
                            conn_recv_callback_t callback,
                            void* user_data)
{
    if (!conn) return;
    
    conn->recv_callback = callback;
    conn->recv_callback_user = user_data;
}

int conn_send(conn_handle_t* conn, const uint8_t* data, size_t len)
{
    if (!conn || !data || len == 0 || !conn->socket_connected || conn->is_closing) {
        return -1;
    }
    
    /* Проверка готовности криптографии (для клиента) */
    /* TODO: implement proper key exchange */
    /* if (conn->mode == CONN_MODE_CLIENT && !conn->crypto_ready) {
        return -1;
    } */
    
    /* Создание записи очереди */
    ll_entry_t* entry = queue_entry_new(len);
    if (!entry) {
        return -1;
    }
    
    /* Копирование данных */
    memcpy(ll_entry_data(entry), data, len);
    
    /* Добавление в очередь ввода приложения */
    int result = queue_entry_put(conn->app_input_queue, entry);
    if (result != 0) {
        queue_entry_free(entry);
        return -1;
    }
    
    /* Обновление статистики */
    conn->stats.bytes_sent += len;
    
    /* Активация обработки (через callback очереди) */
    queue_resume_callback(conn->app_input_queue);
    
    return 0;
}

void conn_close(conn_handle_t* conn)
{
    if (!conn || conn->is_closing) {
        return;
    }
    
    conn->is_closing = 1;
    
    /* Отмена таймеров */
    if (conn->socket_read_timer) {
        uasync_cancel_timeout(conn->socket_read_timer);
        conn->socket_read_timer = NULL;
    }
    
    /* Закрытие сокета */
    if (conn->sockfd >= 0) {
        close(conn->sockfd);
        conn->sockfd = -1;
    }
    
    conn->socket_connected = 0;
}

void conn_destroy(conn_handle_t* conn)
{
    if (!conn) return;
    
    conn->is_destroying = 1;
    
    /* Закрытие подключения если активно */
    conn_close(conn);
    
    /* Освобождение ETCP */
    if (conn->etcp) {
        etcp_free(conn->etcp);
        conn->etcp = NULL;
    }
    
    /* Освобождение нормализатора */
    if (conn->normalizer) {
        pkt_normalizer_pair_deinit(conn->normalizer);
        conn->normalizer = NULL;
    }
    
    /* Освобождение очередей */
    if (conn->app_input_queue) {
        queue_free(conn->app_input_queue);
        conn->app_input_queue = NULL;
    }
    
    if (conn->app_output_queue) {
        queue_free(conn->app_output_queue);
        conn->app_output_queue = NULL;
    }
    
    /* Очистка криптографического контекста */
    memset(&conn->crypto_ctx, 0, sizeof(conn->crypto_ctx));
    
    /* Освобождение дескриптора */
    free(conn);
}

int conn_get_stats(conn_handle_t* conn, conn_stats_t* stats)
{
    if (!conn || !stats) {
        return -1;
    }
    
    /* Обновление статистики из ETCP */
    update_stats_from_etcp(conn);
    
    /* Копирование статистики */
    memcpy(stats, &conn->stats, sizeof(conn_stats_t));
    
    return 0;
}

/* ==================== Внутренние функции ==================== */

/* Bridge functions implementation */
static void app_input_bridge(ll_queue_t* q, ll_entry_t* entry, void* arg)
{
    (void)entry; /* unused parameter - we'll get entry from queue */
    conn_handle_t* conn = (conn_handle_t*)arg;
    if (!conn || !q || !conn->normalizer || !conn->normalizer->packer) {
        return;
    }
    
    /* Remove entry from app_input_queue */
    ll_entry_t* entry_to_forward = queue_entry_get(q);
    if (!entry_to_forward) {
        queue_resume_callback(q);
        return;
    }
    
    size_t len = ll_entry_size(entry_to_forward);
    printf("[CONN DEBUG] app_input_bridge: forwarding packet len=%zu to packer\n", len);
    
    /* Forward entry from app_input_queue to packer's input queue */
    queue_entry_put(conn->normalizer->packer->input, entry_to_forward);
    queue_resume_callback(q);
}

static void packer_output_bridge(ll_queue_t* q, ll_entry_t* entry, void* arg)
{
    (void)entry; /* unused parameter - we'll get entry from queue */
    printf("[CONN DEBUG] packer_output_bridge ENTER, queue count=%d\n", queue_entry_count(q));
    conn_handle_t* conn = (conn_handle_t*)arg;
    if (!conn || !q || !conn->etcp) {
        queue_resume_callback(q);
        return;
    }
    
    /* Remove entry from queue */
    ll_entry_t* entry_to_process = queue_entry_get(q);
    if (!entry_to_process) {
        queue_resume_callback(q);
        return;
    }
    
    /* Extract data from entry */
    uint8_t* data = ll_entry_data(entry_to_process);
    size_t len = ll_entry_size(entry_to_process);
    printf("[CONN DEBUG] packer_output_bridge: processing packet len=%zu\n", len);
    
    if (len > 65535) {
        /* Too large for ETCP (max 64KB) */
        queue_entry_free(entry_to_process);
        queue_resume_callback(q);
        return;
    }
    
    uint8_t* data_to_send = data;
    uint16_t data_len = (uint16_t)len;
    
    /* Encrypt if crypto is ready - TEMPORARILY DISABLED */
    if (conn->crypto_ready) {
        /* Allocate buffer for ciphertext + tag */
        uint8_t* ciphertext = malloc(len);
        uint8_t tag[SC_TAG_SIZE];
        sc_status_t status = sc_encrypt(&conn->crypto_ctx, data, len, ciphertext, tag);
        if (status == SC_OK) {
            /* Combine ciphertext and tag into single buffer */
            uint8_t* encrypted_data = malloc(len + SC_TAG_SIZE);
            if (encrypted_data) {
                memcpy(encrypted_data, ciphertext, len);
                memcpy(encrypted_data + len, tag, SC_TAG_SIZE);
                data_to_send = encrypted_data;
                data_len = (uint16_t)(len + SC_TAG_SIZE);
            }
            /* Free ciphertext buffer */
            free(ciphertext);
        }
        /* If encryption failed, fall back to plaintext */
    }
    
    /* Note: etcp_tx_put copies data, we can free entry after call */
    int result = etcp_tx_put(conn->etcp, data_to_send, data_len);
    
    /* Free encrypted buffer if it was allocated */
    if (conn->crypto_ready && data_to_send != data) {
        free(data_to_send);
    }
    
    queue_entry_free(entry_to_process);
    
    (void)result; /* Ignore result for now */
    queue_resume_callback(q);
}

static void etcp_output_bridge(ll_queue_t* q, ll_entry_t* entry, void* arg)
{
    (void)entry; /* unused parameter - we'll get entry from queue */
    conn_handle_t* conn = (conn_handle_t*)arg;
    if (!conn || !q || !conn->normalizer || !conn->normalizer->unpacker) {
        return;
    }
    
    /* Remove entry from ETCP output queue */
    ll_entry_t* entry_to_forward = queue_entry_get(q);
    if (!entry_to_forward) {
        queue_resume_callback(q);
        return;
    }
    
    /* Extract data from entry */
    uint8_t* data = ll_entry_data(entry_to_forward);
    size_t len = ll_entry_size(entry_to_forward);
    
    ll_entry_t* new_entry = NULL;
    
    /* Decrypt if crypto is ready - TEMPORARILY DISABLED */
    if (conn->crypto_ready) {
        size_t ciphertext_len = len - SC_TAG_SIZE;
        uint8_t* ciphertext = data;
        uint8_t* tag = data + ciphertext_len;
        
        /* Allocate buffer for plaintext */
        uint8_t* plaintext = malloc(ciphertext_len);
        if (plaintext) {
            sc_status_t status = sc_decrypt(&conn->crypto_ctx, ciphertext, ciphertext_len, tag, plaintext);
            if (status == SC_OK) {
                /* Create new entry with plaintext */
                new_entry = queue_entry_new(ciphertext_len);
                if (new_entry) {
                    memcpy(ll_entry_data(new_entry), plaintext, ciphertext_len);
                }
            }
            free(plaintext);
        }
    }
    
    /* If we created a new entry, replace the old one */
    if (new_entry) {
        queue_entry_free(entry_to_forward);
        entry_to_forward = new_entry;
    }
    
    /* Forward entry to unpacker's input queue */
    queue_entry_put(conn->normalizer->unpacker->input, entry_to_forward);
    queue_resume_callback(q);
}

static int create_udp_socket(const char* ip, uint16_t port, struct sockaddr_in* addr)
{
    int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sock < 0) {
        return -1;
    }
    
    /* Установка non-blocking режима */
    int flags = fcntl(sock, F_GETFL, 0);
    if (flags < 0) {
        close(sock);
        return -1;
    }
    
    if (fcntl(sock, F_SETFL, flags | O_NONBLOCK) < 0) {
        close(sock);
        return -1;
    }
    
    /* Настройка адреса */
    memset(addr, 0, sizeof(*addr));
    addr->sin_family = AF_INET;
    addr->sin_port = htons(port);
    
    if (ip && ip[0] != '\0') {
        if (inet_pton(AF_INET, ip, &addr->sin_addr) != 1) {
            close(sock);
            return -1;
        }
    } else {
        addr->sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    }
    
    /* Bind к адресу */
    if (bind(sock, (struct sockaddr*)addr, sizeof(*addr)) < 0) {
        close(sock);
        return -1;
    }
    
    return sock;
}

static void socket_read_callback(void* arg)
{
    conn_handle_t* conn = (conn_handle_t*)arg;
    if (!conn || conn->is_closing || conn->sockfd < 0) {
        return;
    }
    
    uint8_t buffer[2048]; /* Максимальный размер UDP пакета */
    struct sockaddr_in from_addr;
    socklen_t from_len = sizeof(from_addr);
    
    /* Чтение всех доступных пакетов */
    while (1) {
        ssize_t received = recvfrom(conn->sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0,
                                   (struct sockaddr*)&from_addr, &from_len);
        
        if (received <= 0) {
            if (errno == EAGAIN || errno == EWOULDBLOCK) {
                /* Нет больше данных */
                break;
            }
            /* Ошибка чтения */
            break;
        }
        
        /* Обновление статистики */
        conn->stats.bytes_received += received;
        conn->stats.packets_received++;
        printf("[CONN DEBUG] socket_read_callback: received packet len=%zd, total_received=%u\n", received, conn->stats.packets_received);
        
        /* Для сервера: установка удаленного адреса при первом пакете */
        if (!conn->remote_defined && conn->mode == CONN_MODE_SERVER) {
            memcpy(&conn->remote_addr, &from_addr, sizeof(conn->remote_addr));
            conn->remote_defined = 1;
        }
        
        /* Обработка полученного пакета */
        process_received_packet(conn, buffer, received);
    }
    
    /* Перезапуск таймера чтения */
    if (!conn->is_closing) {
        conn->socket_read_timer = uasync_set_timeout(1, conn, socket_read_callback);
    }
}

static void etcp_tx_callback(epkt_t* epkt, uint8_t* data, uint16_t len, void* arg)
{
    (void)epkt; /* unused parameter */
    conn_handle_t* conn = (conn_handle_t*)arg;
    if (!conn || conn->is_closing || conn->sockfd < 0) {
        free(data); /* Данные были выделены в etcp.c */
        return;
    }
    
    /* Шифрование данных если криптография готова */
    uint8_t* packet_to_send = data;
    uint16_t packet_len = len;
    
    if (conn->crypto_ready) {
        /* TODO: реализовать шифрование через sc_encrypt */
        /* Временно пропускаем шифрование для тестирования */
    }
    
    /* Отправка через UDP сокет */
    if (conn->remote_defined) {
        printf("[CONN DEBUG] etcp_tx_callback: sending packet len=%u, stats.packets_sent=%u\n", packet_len, conn->stats.packets_sent);
        ssize_t sent = sendto(conn->sockfd, packet_to_send, packet_len, 0,
                             (struct sockaddr*)&conn->remote_addr, 
                             sizeof(conn->remote_addr));
        
        if (sent == (ssize_t)packet_len) {
            conn->stats.packets_sent++;
            printf("[CONN DEBUG] etcp_tx_callback: sent successfully, new count=%u\n", conn->stats.packets_sent);
        } else {
            printf("[CONN DEBUG] etcp_tx_callback: send failed, sent=%zd, errno=%d\n", sent, errno);
        }
    }
    
    /* Освобождение данных (выделены в etcp.c) - packet is stored in ETCP sent_list for retransmission */
    /* DO NOT free here */
    (void)packet_to_send; /* unused */
}

static void app_output_callback(ll_queue_t* q, ll_entry_t* entry, void* arg)
{
    (void)entry; /* unused parameter - we'll get entry from queue */
    conn_handle_t* conn = (conn_handle_t*)arg;
    if (!conn || !q || conn->is_closing) {
        return;
    }
    
    /* Remove entry from unpacker output queue */
    ll_entry_t* entry_to_process = queue_entry_get(q);
    if (!entry_to_process) {
        queue_resume_callback(q);
        return;
    }
    
    /* Получение данных из записи */
    uint8_t* data = ll_entry_data(entry_to_process);
    size_t len = ll_entry_size(entry_to_process);
    
    /* Вызов пользовательского callback'а если установлен */
    if (conn->recv_callback) {
        conn->recv_callback(conn, data, len, conn->recv_callback_user);
    }
    
    /* Освобождение записи */
    queue_entry_free(entry_to_process);
    
    /* Обновление статистики */
    conn->stats.fragments_assembled++;
    queue_resume_callback(q);
}

static void process_received_packet(conn_handle_t* conn, uint8_t* data, size_t len)
{
    if (!conn || !data || len == 0) {
        return;
    }
    
    /* Расшифрование если криптография готова */
    uint8_t* packet_to_process = data;
    uint16_t packet_len = len;
    
    if (conn->crypto_ready) {
        /* TODO: реализовать расшифрование через sc_decrypt */
        /* Временно пропускаем для тестирования */
    } else {
        /* Криптография не готова, но ключи должны быть установлены заранее */
        printf("[CONN] WARNING: Received packet but crypto not ready (keys should be pre-shared)\n");
        /* Все равно передаем пакет в ETCP для обработки */
        /* В реальном использовании это ошибка конфигурации */
    }
    
    /* Передача пакета в ETCP для обработки */
    printf("[CONN DEBUG] process_received_packet: forwarding to ETCP, len=%u\n", packet_len);
    etcp_rx_input(conn->etcp, packet_to_process, packet_len);
}



static void update_stats_from_etcp(conn_handle_t* conn)
{
    if (!conn || !conn->etcp) {
        return;
    }
    
    /* Получение метрик из ETCP */
    conn->stats.current_rtt_ms = etcp_get_rtt(conn->etcp) / 10; /* 0.1ms -> ms */
    conn->stats.jitter_ms = etcp_get_jitter(conn->etcp) / 10;
    
    /* TODO: получение счетчика ретрансмиссий из ETCP */
}