src/cadet/gnunet-service-cadet-new_paths.c

   1 /*
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   3      Copyright (C) 2001-2017 GNUnet e.V.
   4
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   8      option) any later version.
   9
  10      GNUnet is distributed in the hope that it will be useful, but
  11      WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
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  14
  15      You should have received a copy of the GNU General Public License
  16      along with GNUnet; see the file COPYING.  If not, write to the
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  18      Boston, MA 02110-1301, USA.
  19 */
  20 /**
  21  * @file cadet/gnunet-service-cadet-new_paths.c
  22  * @brief Information we track per path.
  23  * @author Bartlomiej Polot
  24  * @author Christian Grothoff
  25  *
  26  * TODO:
  27  * - path desirability score calculations are not done
  28  */
  29 #include "platform.h"
  30 #include "gnunet-service-cadet-new_connection.h"
  31 #include "gnunet-service-cadet-new_peer.h"
  32 #include "gnunet-service-cadet-new_paths.h"
  33
  34
  35 #define LOG(level, ...) GNUNET_log_from(level,"cadet-pat",__VA_ARGS__)
  36
  37
  38 /**
  39  * Information regarding a possible path to reach a peer.
  40  */
  41 struct CadetPeerPath
  42 {
  43
  44   /**
  45    * Array of all the peers on the path.  If @e hn is non-NULL, the
  46    * last one is our owner.
  47    */
  48   struct CadetPeerPathEntry **entries;
  49
  50   /**
  51    * Node of this path in the owner's heap.  Used to update our position
  52    * in the heap whenever our @e desirability changes.
  53    */
  54   struct GNUNET_CONTAINER_HeapNode *hn;
  55
  56   /**
  57    * Desirability of the path. How unique is it for the various peers
  58    * on it?
  59    */
  60   GNUNET_CONTAINER_HeapCostType desirability;
  61
  62   /**
  63    * Length of the @e entries array.
  64    */
  65   unsigned int entries_length;
  66
  67 };
  68
  69
  70 /**
  71  * Return how much we like keeping the path.  This is an aggregate
  72  * score based on various factors, including the age of the path
  73  * (older == better), and the value of this path to all of its ajacent
  74  * peers.  For example, long paths that end at a peer that we have no
  75  * shorter way to reach are very desirable, while long paths that end
  76  * at a peer for which we have a shorter way as well are much less
  77  * desirable.  Higher values indicate more valuable paths.  The
  78  * returned value should be used to decide which paths to remember.
  79  *
  80  * @param path path to return the length for
  81  * @return desirability of the path, larger is more desirable
  82  */
  83 GNUNET_CONTAINER_HeapCostType
  84 GCPP_get_desirability (const struct CadetPeerPath *path)
  85 {
  86   return path->desirability;
  87 }
  88
  89
  90 /**
  91  * Return connection to @a destination using @a path, or return
  92  * NULL if no such connection exists.
  93  *
  94  * @param path path to traverse
  95  * @param destination destination node to get to, must be on path
  96  * @param off offset of @a destination on @a path
  97  * @return NULL if we have no existing connection
  98  *         otherwise connection from us to @a destination via @a path
  99  */
 100 struct CadetConnection *
 101 GCPP_get_connection (struct CadetPeerPath *path,
 102                      struct CadetPeer *destination,
 103                      unsigned int off)
 104 {
 105   struct CadetPeerPathEntry *entry;
 106
 107   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
 108   entry = path->entries[off];
 109   GNUNET_assert (entry->peer == destination);
 110   return entry->cc;
 111 }
 112
 113
 114 /**
 115  * Notify @a path that it is used for connection @a cc
 116  * which ends at the path's offset @a off.
 117  *
 118  * @param path the path to remember the @a cc
 119  * @param off the offset where the @a cc ends
 120  * @param cc the connection to remember
 121  */
 122 void
 123 GCPP_add_connection (struct CadetPeerPath *path,
 124                      unsigned int off,
 125                      struct CadetConnection *cc)
 126 {
 127   struct CadetPeerPathEntry *entry;
 128
 129   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 130        "Adding connection %s to path %s at offset %u\n",
 131        GCC_2s (cc),
 132        GCPP_2s (path),
 133        off);
 134   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
 135   entry = path->entries[off];
 136   GNUNET_assert (NULL == entry->cc);
 137   entry->cc = cc;
 138 }
 139
 140
 141
 142 /**
 143  * Notify @a path that it is no longer used for connection @a cc which
 144  * ended at the path's offset @a off.
 145  *
 146  * @param path the path to forget the @a cc
 147  * @param off the offset where the @a cc ended
 148  * @param cc the connection to forget
 149  */
 150 void
 151 GCPP_del_connection (struct CadetPeerPath *path,
 152                      unsigned int off,
 153                      struct CadetConnection *cc)
 154 {
 155   struct CadetPeerPathEntry *entry;
 156
 157   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 158        "Removing connection %s to path %s at offset %u\n",
 159        GCC_2s (cc),
 160        GCPP_2s (path),
 161        off);
 162   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
 163   entry = path->entries[off];
 164   GNUNET_assert (cc == entry->cc);
 165   entry->cc = NULL;
 166 }
 167
 168
 169 /**
 170  * This path is no longer needed, free resources.
 171  *
 172  * @param path path resources to free
 173  */
 174 static void
 175 path_destroy (struct CadetPeerPath *path)
 176 {
 177   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 178        "Destroying path %s\n",
 179        GCPP_2s (path));
 180   for (unsigned int i=0;i<path->entries_length;i++)
 181     GNUNET_free (path->entries[i]);
 182   GNUNET_free (path->entries);
 183   GNUNET_free (path);
 184 }
 185
 186
 187 /**
 188  * The owning peer of this path is no longer interested in maintaining
 189  * it, so the path should be discarded or shortened (in case a
 190  * previous peer on the path finds the path desirable).
 191  *
 192  * @param path the path that is being released
 193  */
 194 void
 195 GCPP_release (struct CadetPeerPath *path)
 196 {
 197   struct CadetPeerPathEntry *entry;
 198
 199   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 200        "Owner releases path %s\n",
 201        GCPP_2s (path));
 202   path->hn = NULL;
 203   entry = path->entries[path->entries_length - 1];
 204   while (1)
 205   {
 206     /* cut 'off' end of path */
 207     GCP_path_entry_remove (entry->peer,
 208                            entry,
 209                            path->entries_length - 1);
 210     path->entries_length--; /* We don't bother shrinking the 'entries' array,
 211                                as it's probably not worth it. */
 212     GNUNET_free (entry);
 213     if (0 == path->entries_length)
 214       break; /* the end */
 215
 216     /* see if new peer at the end likes this path any better */
 217     entry = path->entries[path->entries_length - 1];
 218     path->hn = GCP_attach_path (entry->peer,
 219                                 path,
 220                                 path->entries_length,
 221                                 GNUNET_NO);
 222     if (NULL != path->hn)
 223       return; /* yep, got attached, we are done. */
 224   }
 225
 226   /* nobody wants us, discard the path */
 227   path_destroy (path);
 228 }
 229
 230
 231 /**
 232  * Updates the score for an entry on the path based
 233  * on our experiences with using @a path.
 234  *
 235  * @param path the path to update
 236  * @param off offset of the entry to update
 237  * @param delta change in the score to apply
 238  */
 239 void
 240 GCPP_update_score (struct CadetPeerPath *path,
 241                    unsigned int off,
 242                    int delta)
 243 {
 244   struct CadetPeerPathEntry *entry;
 245
 246   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
 247   entry = path->entries[off];
 248
 249   /* Add delta, with checks for overflows */
 250   if (delta >= 0)
 251   {
 252     if (delta + entry->score < entry->score)
 253       entry->score = INT_MAX;
 254     else
 255       entry->score += delta;
 256   }
 257   else
 258   {
 259     if (delta + entry->score > entry->score)
 260       entry->score = INT_MIN;
 261     else
 262       entry->score += delta;
 263   }
 264
 265   /* FIXME: update path desirability! */
 266 }
 267
 268
 269 /**
 270  * Closure for #find_peer_at() and #check_match().
 271  */
 272 struct CheckMatchContext
 273 {
 274
 275   /**
 276    * Set to a matching path, if any.
 277    */
 278   struct CadetPeerPath *match;
 279
 280   /**
 281    * Array the combined paths.
 282    */
 283   struct CadetPeer **cpath;
 284
 285   /**
 286    * How long is the @e cpath array?
 287    */
 288   unsigned int cpath_length;
 289
 290 };
 291
 292
 293 /**
 294  * Check if the given path is identical on all of the
 295  * hops until @a off, and not longer than @a off.  If the
 296  * @a path matches, store it in `match`.
 297  *
 298  * @param cls the `struct CheckMatchContext` to check against
 299  * @param path the path to check
 300  * @param off offset to check at
 301  * @return #GNUNET_YES (continue to iterate), or if found #GNUNET_NO
 302  */
 303 static int
 304 check_match (void *cls,
 305              struct CadetPeerPath *path,
 306              unsigned int off)
 307 {
 308   struct CheckMatchContext *cm_ctx = cls;
 309
 310   GNUNET_assert (path->entries_length > off);
 311   if ( (path->entries_length != off + 1) &&
 312        (off + 1 != cm_ctx->cpath_length) )
 313   {
 314     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 315          "check_match missmatch because path %s is too long (%u vs. %u vs. %u)\n",
 316          GCPP_2s (path),
 317          path->entries_length,
 318          off + 1,
 319          cm_ctx->cpath_length);
 320     return GNUNET_YES; /* too long, goes somewhere else already, thus cannot be useful */
 321   }
 322   for (unsigned int i=0;i<off;i++)
 323     if (cm_ctx->cpath[i] !=
 324         GCPP_get_peer_at_offset (path,
 325                                  i))
 326     {
 327       LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 328            "check_match path %s missmatches at offset %u\n",
 329            GCPP_2s (path),
 330            i);
 331       return GNUNET_YES; /* missmatch, ignore */
 332     }
 333   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 334        "check_match found match with path %s\n",
 335        GCPP_2s (path));
 336   cm_ctx->match = path;
 337   return GNUNET_NO; /* match, we are done! */
 338 }
 339
 340
 341 /**
 342  * Extend path @a path by the @a num_peers from the @a peers
 343  * array, assuming the owners past the current owner want it.
 344  *
 345  * @param path path to extend
 346  * @param peers list of peers beyond the end of @a path
 347  * @param num_peers length of the @a peers array
 348  * @param force force attachment, even if we have other
 349  *        paths already
 350  */
 351 static void
 352 extend_path (struct CadetPeerPath *path,
 353              struct CadetPeer **peers,
 354              unsigned int num_peers,
 355              int force)
 356 {
 357   unsigned int old_len = path->entries_length;
 358   struct GNUNET_CONTAINER_HeapNode *hn;
 359   int i;
 360
 361   /* Expand path */
 362   GNUNET_array_grow (path->entries,
 363                      path->entries_length,
 364                      old_len + num_peers);
 365   for (i=num_peers-1;i >= 0;i--)
 366   {
 367     struct CadetPeerPathEntry *entry = GNUNET_new (struct CadetPeerPathEntry);
 368
 369     path->entries[old_len + i] = entry;
 370     entry->peer = peers[i];
 371     entry->path = path;
 372     GCP_path_entry_add (entry->peer,
 373                         entry,
 374                         old_len + i);
 375   }
 376
 377   /* If we extend an existing path, detach it from the
 378      old owner and re-attach to the new one */
 379   hn = NULL;
 380   for (i=num_peers-1;i>=0;i--)
 381   {
 382     struct CadetPeerPathEntry *entry = path->entries[old_len + i];
 383
 384     path->entries_length = old_len + i + 1;
 385     /* FIXME: note that path->desirability is used, but not yet updated here! */
 386     hn = GCP_attach_path (peers[i],
 387                           path,
 388                           old_len + (unsigned int) i,
 389                           GNUNET_YES);
 390     if (NULL != hn)
 391       break;
 392     GCP_path_entry_remove (entry->peer,
 393                            entry,
 394                            old_len + i);
 395     GNUNET_free (entry);
 396     path->entries[old_len + i] = NULL;
 397   }
 398   if (NULL == hn)
 399   {
 400     /* none of the peers is interested in this path;
 401        shrink path back */
 402     GNUNET_array_grow (path->entries,
 403                        path->entries_length,
 404                        old_len);
 405     return;
 406   }
 407   GCP_detach_path (path->entries[old_len-1]->peer,
 408                    path,
 409                    path->hn);
 410   path->hn = hn;
 411   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 412        "Extended path %s\n",
 413        GCPP_2s (path));
 414 }
 415
 416
 417 /**
 418  * Create a peer path based on the result of a DHT lookup.  If we
 419  * already know this path, or one that is longer, simply return NULL.
 420  * Otherwise, we try to extend an existing path, or create a new one
 421  * if applicable.
 422  *
 423  * @param get_path path of the get request
 424  * @param get_path_length lenght of @a get_path
 425  * @param put_path path of the put request
 426  * @param put_path_length length of the @a put_path
 427  * @return a path through the network
 428  */
 429 void
 430 GCPP_try_path_from_dht (const struct GNUNET_PeerIdentity *get_path,
 431                         unsigned int get_path_length,
 432                         const struct GNUNET_PeerIdentity *put_path,
 433                         unsigned int put_path_length)
 434 {
 435   struct CadetPeer *cpath[get_path_length + put_path_length];
 436   struct CheckMatchContext cm_ctx;
 437   struct CadetPeerPath *path;
 438   struct GNUNET_CONTAINER_HeapNode *hn;
 439   int i;
 440
 441   /* precompute 'cpath' so we can avoid doing the lookups lots of times */
 442   for (unsigned int off=0;off<get_path_length + put_path_length;off++)
 443   {
 444     const struct GNUNET_PeerIdentity *pid;
 445
 446     pid = (off < get_path_length)
 447       ? &get_path[get_path_length - off]
 448       : &put_path[get_path_length + put_path_length - off];
 449     cpath[off] = GCP_get (pid,
 450                           GNUNET_YES);
 451   }
 452
 453   /* First figure out if this path is a subset of an existing path, an
 454      extension of an existing path, or a new path. */
 455   cm_ctx.cpath_length = get_path_length + put_path_length;
 456   cm_ctx.cpath = cpath;
 457   cm_ctx.match = NULL;
 458   for (i=get_path_length + put_path_length-1;i>=0;i--)
 459   {
 460     GCP_iterate_paths_at (cpath[i],
 461                           (unsigned int) i,
 462                           &check_match,
 463                           &cm_ctx);
 464     if (NULL != cm_ctx.match)
 465     {
 466       if (i == get_path_length + put_path_length - 1)
 467       {
 468         /* Existing path includes this one, nothing to do! */
 469         LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 470              "Path discovered from DHT is already known\n");
 471         return;
 472       }
 473       if (cm_ctx.match->entries_length == i + 1)
 474       {
 475         /* Existing path ends in the middle of new path, extend it! */
 476         LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 477              "Trying to extend existing path %s by additional links discovered from DHT\n",
 478              GCPP_2s (cm_ctx.match));
 479         extend_path (cm_ctx.match,
 480                      &cpath[i],
 481                      get_path_length + put_path_length - i,
 482                      GNUNET_NO);
 483         return;
 484       }
 485     }
 486   }
 487
 488   /* No match at all, create completely new path */
 489   path = GNUNET_new (struct CadetPeerPath);
 490   path->entries_length = get_path_length + put_path_length;
 491   path->entries = GNUNET_new_array (path->entries_length,
 492                                     struct CadetPeerPathEntry *);
 493   for (i=path->entries_length-1;i>=0;i--)
 494   {
 495     struct CadetPeerPathEntry *entry = GNUNET_new (struct CadetPeerPathEntry);
 496
 497     path->entries[i] = entry;
 498     entry->peer = cpath[i];
 499     entry->path = path;
 500     GCP_path_entry_add (entry->peer,
 501                         entry,
 502                         i);
 503   }
 504
 505   /* Finally, try to attach it */
 506   hn = NULL;
 507   for (i=get_path_length + put_path_length-1;i>=0;i--)
 508   {
 509     struct CadetPeerPathEntry *entry = path->entries[i];
 510
 511     path->entries_length = i + 1;
 512     /* FIXME: note that path->desirability is used, but not yet initialized here! */
 513     hn = GCP_attach_path (cpath[i],
 514                           path,
 515                           (unsigned int) i,
 516                           GNUNET_NO);
 517     if (NULL != hn)
 518       break;
 519     GCP_path_entry_remove (entry->peer,
 520                            entry,
 521                            i);
 522     GNUNET_free (entry);
 523     path->entries[i] = NULL;
 524   }
 525   if (NULL == hn)
 526   {
 527     /* None of the peers on the path care about it. */
 528     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 529          "Path discovered from DHT is not interesting to us\n");
 530     GNUNET_free (path->entries);
 531     GNUNET_free (path);
 532     return;
 533   }
 534   path->hn = hn;
 535   /* Shrink path to actual useful length */
 536   GNUNET_array_grow (path->entries,
 537                      path->entries_length,
 538                      i + 1);
 539   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 540        "Created new path %s based on information from DHT\n",
 541        GCPP_2s (path));
 542 }
 543
 544
 545 /**
 546  * We got an incoming connection, obtain the corresponding path.
 547  *
 548  * @param path_length number of segments on the @a path
 549  * @param pids path through the network, in reverse order (we are at the end at index @a path_length)
 550  * @return corresponding path object
 551  */
 552 struct CadetPeerPath *
 553 GCPP_get_path_from_route (unsigned int path_length,
 554                           const struct GNUNET_PeerIdentity *pids)
 555 {
 556   struct CheckMatchContext cm_ctx;
 557   struct CadetPeer *cpath[path_length];
 558   struct CadetPeerPath *path;
 559
 560   /* precompute inverted 'cpath' so we can avoid doing the lookups and
 561      have the correct order */
 562   for (unsigned int off=0;off<path_length;off++)
 563     cpath[off] = GCP_get (&pids[path_length - 1 - off],
 564                           GNUNET_YES);
 565
 566   /* First figure out if this path is a subset of an existing path, an
 567      extension of an existing path, or a new path. */
 568   cm_ctx.cpath = cpath;
 569   cm_ctx.cpath_length = path_length;
 570   cm_ctx.match = NULL;
 571   for (int i=path_length-1;i>=0;i--)
 572   {
 573     GCP_iterate_paths_at (cpath[i],
 574                           (unsigned int) i,
 575                           &check_match,
 576                           &cm_ctx);
 577     if (NULL != cm_ctx.match)
 578     {
 579       if (i == path_length - 1)
 580       {
 581         /* Existing path includes this one, return the match! */
 582         LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 583              "Returning existing path %s as inverse for incoming connection\n",
 584              GCPP_2s (cm_ctx.match));
 585         return cm_ctx.match;
 586       }
 587       if (cm_ctx.match->entries_length == i + 1)
 588       {
 589         /* Existing path ends in the middle of new path, extend it! */
 590         LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 591              "Extending existing path %s to create inverse for incoming connection\n",
 592              GCPP_2s (cm_ctx.match));
 593         extend_path (cm_ctx.match,
 594                      &cpath[i],
 595                      path_length - i,
 596                      GNUNET_YES);
 597         /* Check that extension was successful */
 598         GNUNET_assert (cm_ctx.match->entries_length == path_length);
 599         return cm_ctx.match;
 600       }
 601       /* Eh, we found a match but couldn't use it? Something is wrong. */
 602       GNUNET_break (0);
 603     }
 604   }
 605
 606   /* No match at all, create completely new path */
 607   path = GNUNET_new (struct CadetPeerPath);
 608   path->entries_length = path_length;
 609   path->entries = GNUNET_new_array (path->entries_length,
 610                                     struct CadetPeerPathEntry *);
 611   for (int i=path_length-1;i>=0;i--)
 612   {
 613     struct CadetPeerPathEntry *entry = GNUNET_new (struct CadetPeerPathEntry);
 614
 615     path->entries[i] = entry;
 616     entry->peer = cpath[i];
 617     entry->path = path;
 618     GCP_path_entry_add (entry->peer,
 619                         entry,
 620                         i);
 621   }
 622   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 623        "Created new path %s to create inverse for incoming connection\n",
 624        GCPP_2s (path));
 625   path->hn = GCP_attach_path (cpath[path_length - 1],
 626                               path,
 627                               path_length - 1,
 628                               GNUNET_YES);
 629   return path;
 630 }
 631
 632
 633 /**
 634  * Return the length of the path.  Excludes one end of the
 635  * path, so the loopback path has length 0.
 636  *
 637  * @param path path to return the length for
 638  * @return number of peers on the path
 639  */
 640 unsigned int
 641 GCPP_get_length (struct CadetPeerPath *path)
 642 {
 643   return path->entries_length;
 644 }
 645
 646
 647 /**
 648  * Find peer's offset on path.
 649  *
 650  * @param path path to search
 651  * @param cp peer to look for
 652  * @return offset of @a cp on @a path, or UINT_MAX if not found
 653  */
 654 unsigned int
 655 GCPP_find_peer (struct CadetPeerPath *path,
 656                 struct CadetPeer *cp)
 657 {
 658   for (unsigned int off = 0;
 659        off < path->entries_length;
 660        off++)
 661     if (cp == GCPP_get_peer_at_offset (path,
 662                                        off))
 663       return off;
 664   return UINT_MAX;
 665 }
 666
 667
 668 /**
 669  * Obtain the peer at offset @a off in @a path.
 670  *
 671  * @param path peer path to inspect
 672  * @param off offset to return, must be smaller than path length
 673  * @return the peer at offset @a off
 674  */
 675 struct CadetPeer *
 676 GCPP_get_peer_at_offset (struct CadetPeerPath *path,
 677                          unsigned int off)
 678 {
 679   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
 680   return path->entries[off]->peer;
 681 }
 682
 683
 684 /**
 685  * Convert a path to a human-readable string.
 686  *
 687  * @param path path to convert
 688  * @return string, to be freed by caller (unlike other *_2s APIs!)
 689  */
 690 const char *
 691 GCPP_2s (struct CadetPeerPath *path)
 692 {
 693   static char buf[2048];
 694   size_t off;
 695   const unsigned int max_plen = (sizeof(buf) - 16) / 5 - 2; /* 5 characters per entry */
 696
 697   off = 0;
 698   for (unsigned int i = 0;
 699        i < path->entries_length;
 700        i++)
 701   {
 702     if ( (path->entries_length > max_plen) &&
 703          (i == max_plen / 2) )
 704       off += GNUNET_snprintf (&buf[off],
 705                               sizeof (buf) - off,
 706                               "...-");
 707     if ( (path->entries_length > max_plen) &&
 708          (i > max_plen / 2) &&
 709          (i < path->entries_length - max_plen / 2) )
 710       continue;
 711     off += GNUNET_snprintf (&buf[off],
 712                             sizeof (buf) - off,
 713                             "%s%s",
 714                             GNUNET_i2s (GCP_get_id (GCPP_get_peer_at_offset (path,
 715                                                                              i))),
 716                             (i == path->entries_length -1) ? "" : "-");
 717   }
 718   GNUNET_snprintf (&buf[off],
 719                    sizeof (buf) - off,
 720                    "(%p)",
 721                    path);
 722   return buf;
 723 }
 724
 725
 726 /* end of gnunet-service-cadet-new_paths.c */