add integer overflow guards and avoid (unlimited) stack allocation
[oweals/gnunet.git] / src / cadet / gnunet-service-cadet_paths.c
1 /*
2      This file is part of GNUnet.
3      Copyright (C) 2001-2017 GNUnet e.V.
4
5      GNUnet is free software: you can redistribute it and/or modify it
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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 Affero General Public License
16      along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17
18      SPDX-License-Identifier: AGPL3.0-or-later
19  */
20 /**
21  * @file cadet/gnunet-service-cadet_paths.c
22  * @brief Information we track per path.
23  * @author Bartlomiej Polot
24  * @author Christian Grothoff
25  */
26 #include "platform.h"
27 #include "gnunet-service-cadet_connection.h"
28 #include "gnunet-service-cadet_tunnels.h"
29 #include "gnunet-service-cadet_peer.h"
30 #include "gnunet-service-cadet_paths.h"
31
32
33 #define LOG(level, ...) GNUNET_log_from (level, "cadet-pat", __VA_ARGS__)
34
35
36 /**
37  * Information regarding a possible path to reach a peer.
38  */
39 struct CadetPeerPath
40 {
41   /**
42    * Array of all the peers on the path.  If @e hn is non-NULL, the
43    * last one is our owner.
44    */
45   struct CadetPeerPathEntry **entries;
46
47   /**
48    * Node of this path in the owner's heap.  Used to update our position
49    * in the heap whenever our @e desirability changes.
50    */
51   struct GNUNET_CONTAINER_HeapNode *hn;
52
53   /**
54    * Desirability of the path. How unique is it for the various peers
55    * on it?
56    */
57   GNUNET_CONTAINER_HeapCostType desirability;
58
59   /**
60    * Length of the @e entries array.
61    */
62   unsigned int entries_length;
63 };
64
65
66 /**
67  * Calculate the path's desirability score.
68  *
69  * @param path path to calculate the score for
70  */
71 static void
72 recalculate_path_desirability (struct CadetPeerPath *path)
73 {
74   double result = 0.0;
75
76   for (unsigned int i = 0; i < path->entries_length; i++)
77   {
78     struct CadetPeer *cp = path->entries[i]->peer;
79
80     result += GCP_get_desirability_of_path (cp,
81                                             i);
82   }
83   path->desirability = (GNUNET_CONTAINER_HeapCostType) result;
84 }
85
86
87 /**
88  * Return how much we like keeping the path.  This is an aggregate
89  * score based on various factors, including the age of the path
90  * (older == better), and the value of this path to all of its ajacent
91  * peers.  For example, long paths that end at a peer that we have no
92  * shorter way to reach are very desirable, while long paths that end
93  * at a peer for which we have a shorter way as well are much less
94  * desirable.  Higher values indicate more valuable paths.  The
95  * returned value should be used to decide which paths to remember.
96  *
97  * @param path path to return the length for
98  * @return desirability of the path, larger is more desirable
99  */
100 GNUNET_CONTAINER_HeapCostType
101 GCPP_get_desirability (const struct CadetPeerPath *path)
102 {
103   return path->desirability;
104 }
105
106
107 /**
108  * Return connection to @a destination using @a path, or return
109  * NULL if no such connection exists.
110  *
111  * @param path path to traverse
112  * @param destination destination node to get to, must be on path
113  * @param off offset of @a destination on @a path
114  * @return NULL if we have no existing connection
115  *         otherwise connection from us to @a destination via @a path
116  */
117 struct CadetConnection *
118 GCPP_get_connection (struct CadetPeerPath *path,
119                      struct CadetPeer *destination,
120                      unsigned int off)
121 {
122   struct CadetPeerPathEntry *entry;
123
124   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
125   entry = path->entries[off];
126   GNUNET_assert (entry->peer == destination);
127   return entry->cc;
128 }
129
130
131 /**
132  * Notify @a path that it is used for connection @a cc
133  * which ends at the path's offset @a off.
134  *
135  * @param path the path to remember the @a cc
136  * @param off the offset where the @a cc ends
137  * @param cc the connection to remember
138  */
139 void
140 GCPP_add_connection (struct CadetPeerPath *path,
141                      unsigned int off,
142                      struct CadetConnection *cc)
143 {
144   struct CadetPeerPathEntry *entry;
145
146   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
147        "Adding %s to path %s at offset %u\n",
148        GCC_2s (cc),
149        GCPP_2s (path),
150        off);
151   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
152   entry = path->entries[off];
153   GNUNET_assert (NULL == entry->cc);
154   GNUNET_assert (NULL != cc);
155   entry->cc = cc;
156 }
157
158
159 /**
160  * Notify @a path that it is no longer used for connection @a cc which
161  * ended at the path's offset @a off.
162  *
163  * @param path the path to forget the @a cc
164  * @param off the offset where the @a cc ended
165  * @param cc the connection to forget
166  */
167 void
168 GCPP_del_connection (struct CadetPeerPath *path,
169                      unsigned int off,
170                      struct CadetConnection *cc)
171 {
172   struct CadetPeerPathEntry *entry;
173
174   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
175        "Removing connection %s to path %s at offset %u\n",
176        GCC_2s (cc),
177        GCPP_2s (path),
178        off);
179   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
180   entry = path->entries[off];
181   GNUNET_assert (cc == entry->cc);
182   entry->cc = NULL;
183 }
184
185
186 /**
187  * Tries to attach @a path to a peer, working backwards from the end
188  * and stopping at @a stop_at. If path->hn is NULL on return then the
189  * path was not attached and you can assume that path->entries_length
190  * is equal to @a stop_at.
191  *
192  * @param path the path to attach
193  * @param stop_at the path length at which to stop trying
194  */
195 static void
196 attach_path (struct CadetPeerPath *path, unsigned int stop_at)
197 {
198   GNUNET_assert (NULL == path->hn);
199
200   /* Try to attach this path to a peer, working backwards from the end. */
201   while (path->entries_length > stop_at)
202   {
203     unsigned int end = path->entries_length - 1;
204     struct CadetPeerPathEntry *entry = path->entries[end];
205     int force = GNUNET_NO;
206
207     recalculate_path_desirability (path);
208     /* If the entry already has a connection using it, force attach. */
209     if (NULL != entry->cc)
210       force = GNUNET_YES;
211     path->hn = GCP_attach_path (entry->peer,
212                                 path,
213                                 end,
214                                 force);
215     if (NULL != path->hn)
216       break;
217
218     /* Attach failed, trim this entry from the path. */
219     GNUNET_assert (NULL == entry->cc);
220     GCP_path_entry_remove (entry->peer,
221                            entry,
222                            end);
223     GNUNET_free (entry);
224     path->entries[end] = NULL;
225     path->entries_length--;
226   }
227
228   /* Shrink array to actual path length. */
229   GNUNET_array_grow (path->entries,
230                      path->entries_length,
231                      path->entries_length);
232 }
233
234
235 /**
236  * The owning peer of this path is no longer interested in maintaining
237  * it, so the path should be discarded or shortened (in case a
238  * previous peer on the path finds the path desirable).
239  *
240  * @param path the path that is being released
241  */
242 void
243 GCPP_release (struct CadetPeerPath *path)
244 {
245   struct CadetPeerPathEntry *entry;
246
247   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
248        "Owner releases path %s\n",
249        GCPP_2s (path));
250   path->hn = NULL;
251   entry = path->entries[path->entries_length - 1];
252   GNUNET_assert (path == entry->path);
253   GNUNET_assert (NULL == entry->cc);
254   /* cut 'off' end of path */
255   GCP_path_entry_remove (entry->peer,
256                          entry,
257                          path->entries_length - 1);
258   GNUNET_free (entry);
259   path->entries[path->entries_length - 1] = NULL;
260   path->entries_length--;
261   /* see if new peer at the end likes this path any better */
262   attach_path (path, 0);
263   if (NULL == path->hn)
264   {
265     /* nobody wants us, discard the path */
266     GNUNET_assert (0 == path->entries_length);
267     GNUNET_assert (NULL == path->entries);
268     GNUNET_free (path);
269   }
270 }
271
272
273 /**
274  * Updates the score for an entry on the path based
275  * on our experiences with using @a path.
276  *
277  * @param path the path to update
278  * @param off offset of the entry to update
279  * @param delta change in the score to apply
280  */
281 void
282 GCPP_update_score (struct CadetPeerPath *path,
283                    unsigned int off,
284                    int delta)
285 {
286   struct CadetPeerPathEntry *entry;
287
288   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
289   entry = path->entries[off];
290
291   /* Add delta, with checks for overflows */
292   if (delta >= 0)
293   {
294     if (delta + entry->score < entry->score)
295       entry->score = INT_MAX;
296     else
297       entry->score += delta;
298   }
299   else
300   {
301     if (delta + entry->score > entry->score)
302       entry->score = INT_MIN;
303     else
304       entry->score += delta;
305   }
306   recalculate_path_desirability (path);
307 }
308
309
310 /**
311  * Closure for #find_peer_at() and #check_match().
312  */
313 struct CheckMatchContext
314 {
315   /**
316    * Set to a matching path, if any.
317    */
318   struct CadetPeerPath *match;
319
320   /**
321    * Array the combined paths.
322    */
323   struct CadetPeer **cpath;
324
325   /**
326    * How long is the @e cpath array?
327    */
328   unsigned int cpath_length;
329 };
330
331
332 /**
333  * Check if the given path is identical on all of the
334  * hops until @a off, and not longer than @a off.  If the
335  * @a path matches, store it in `match`.
336  *
337  * @param cls the `struct CheckMatchContext` to check against
338  * @param path the path to check
339  * @param off offset to check at
340  * @return #GNUNET_YES (continue to iterate), or if found #GNUNET_NO
341  */
342 static int
343 check_match (void *cls,
344              struct CadetPeerPath *path,
345              unsigned int off)
346 {
347   struct CheckMatchContext *cm_ctx = cls;
348
349   GNUNET_assert (path->entries_length > off);
350   if ((path->entries_length != off + 1) &&
351       (off + 1 != cm_ctx->cpath_length))
352   {
353     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
354          "check_match mismatch because path %s is too long (%u vs. %u vs. %u)\n",
355          GCPP_2s (path),
356          path->entries_length,
357          off + 1,
358          cm_ctx->cpath_length);
359     return GNUNET_YES;   /* too long, goes somewhere else already, thus cannot be useful */
360   }
361   for (unsigned int i = 0; i < off; i++)
362     if (cm_ctx->cpath[i] !=
363         GCPP_get_peer_at_offset (path,
364                                  i))
365     {
366       LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
367            "check_match path %s mismatches at offset %u\n",
368            GCPP_2s (path),
369            i);
370       return GNUNET_YES;   /* mismatch, ignore */
371     }
372   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
373        "check_match found match with path %s\n",
374        GCPP_2s (path));
375   cm_ctx->match = path;
376   return GNUNET_NO; /* match, we are done! */
377 }
378
379
380 /**
381  * Extend path @a path by the @a num_peers from the @a peers
382  * array, assuming the owners past the current owner want it.
383  *
384  * @param path path to extend
385  * @param peers list of peers beyond the end of @a path
386  * @param num_peers length of the @a peers array
387  * @param force force attachment, even if we have other
388  *        paths already
389  */
390 static void
391 extend_path (struct CadetPeerPath *path,
392              struct CadetPeer **peers,
393              unsigned int num_peers,
394              int force)
395 {
396   unsigned int old_len = path->entries_length;
397   int i;
398
399   /* Expand path */
400   GNUNET_array_grow (path->entries,
401                      path->entries_length,
402                      old_len + num_peers);
403   for (i = num_peers - 1; i >= 0; i--)
404   {
405     struct CadetPeerPathEntry *entry = GNUNET_new (struct CadetPeerPathEntry);
406
407     path->entries[old_len + i] = entry;
408     entry->peer = peers[i];
409     entry->path = path;
410   }
411   for (i = num_peers - 1; i >= 0; i--)
412   {
413     struct CadetPeerPathEntry *entry = path->entries[old_len + i];
414
415     GCP_path_entry_add (entry->peer,
416                         entry,
417                         old_len + i);
418   }
419
420   /* If we extend an existing path, detach it from the
421      old owner and re-attach to the new one */
422   GCP_detach_path (path->entries[old_len - 1]->peer,
423                    path,
424                    path->hn);
425   path->hn = NULL;
426   path->entries_length = old_len + num_peers;
427   if (GNUNET_YES == force)
428   {
429     int end = path->entries_length - 1;
430
431     path->hn = GCP_attach_path (path->entries[end]->peer,
432                                 path,
433                                 end,
434                                 GNUNET_YES);
435   }
436   else
437   {
438     attach_path (path, old_len);
439   }
440   if (NULL == path->hn)
441   {
442     /* none of the peers is interested in this path;
443        re-attach. */
444     GNUNET_assert (old_len == path->entries_length);
445     path->hn = GCP_attach_path (path->entries[old_len - 1]->peer,
446                                 path,
447                                 old_len - 1,
448                                 GNUNET_YES);
449     GNUNET_assert (NULL != path->hn);
450     return;
451   }
452   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
453        "Extended path %s\n",
454        GCPP_2s (path));
455 }
456
457
458 /**
459  * Create a peer path based on the result of a DHT lookup.  If we
460  * already know this path, or one that is longer, simply return NULL.
461  * Otherwise, we try to extend an existing path, or create a new one
462  * if applicable.
463  *
464  * @param get_path path of the get request
465  * @param get_path_length lenght of @a get_path
466  * @param put_path path of the put request
467  * @param put_path_length length of the @a put_path
468  * @return a path through the network
469  */
470 void
471 GCPP_try_path_from_dht (const struct GNUNET_PeerIdentity *get_path,
472                         unsigned int get_path_length,
473                         const struct GNUNET_PeerIdentity *put_path,
474                         unsigned int put_path_length)
475 {
476   struct CadetPeer *cpath[get_path_length + put_path_length];
477   struct CheckMatchContext cm_ctx;
478   struct CadetPeerPath *path;
479   unsigned int skip;
480   unsigned int total_len;
481
482   /* precompute 'cpath' so we can avoid doing the lookups lots of times */
483   skip = 0;
484   memset (cpath,
485           0,
486           sizeof(cpath));  /* Just to trigger harder errors later. */
487   total_len = get_path_length + put_path_length;
488   for (unsigned int off = 0; off < total_len; off++)
489   {
490     const struct GNUNET_PeerIdentity *pid;
491
492     pid = (off < get_path_length)
493           ? &get_path[get_path_length - off - 1]
494           : &put_path[get_path_length + put_path_length - off - 1];
495     /* Check that I am not in the path */
496     if (0 == GNUNET_memcmp (&my_full_id,
497                             pid))
498     {
499       skip = off + 1;
500       continue;
501     }
502     cpath[off - skip] = GCP_get (pid,
503                                  GNUNET_YES);
504     /* Check that no peer is twice on the path */
505     for (unsigned int i = 0; i < off - skip; i++)
506     {
507       if (cpath[i] == cpath[off - skip])
508       {
509         skip = off - i;
510         break;
511       }
512     }
513   }
514   if (skip >= total_len)
515   {
516     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
517          "Path discovered from DHT is one big cycle?\n");
518     return;
519   }
520   total_len -= skip;
521
522   /* First figure out if this path is a subset of an existing path, an
523      extension of an existing path, or a new path. */
524   cm_ctx.cpath_length = total_len;
525   cm_ctx.cpath = cpath;
526   cm_ctx.match = NULL;
527   for (int i = total_len - 1; i >= 0; i--)
528   {
529     GCP_iterate_paths_at (cpath[i],
530                           (unsigned int) i,
531                           &check_match,
532                           &cm_ctx);
533     if (NULL != cm_ctx.match)
534     {
535       if (i == total_len - 1)
536       {
537         /* Existing path includes this one, nothing to do! */
538         LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
539              "Path discovered from DHT is already known\n");
540         return;
541       }
542       if (cm_ctx.match->entries_length == i + 1)
543       {
544         /* Existing path ends in the middle of new path, extend it! */
545         LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
546              "Trying to extend existing path %s by additional links discovered from DHT\n",
547              GCPP_2s (cm_ctx.match));
548         extend_path (cm_ctx.match,
549                      &cpath[i + 1],
550                      total_len - i - 1,
551                      GNUNET_NO);
552         return;
553       }
554     }
555   }
556
557   /* No match at all, create completely new path */
558   path = GNUNET_new (struct CadetPeerPath);
559   path->entries_length = total_len;
560   path->entries = GNUNET_new_array (path->entries_length,
561                                     struct CadetPeerPathEntry *);
562   for (int i = path->entries_length - 1; i >= 0; i--)
563   {
564     struct CadetPeerPathEntry *entry = GNUNET_new (struct CadetPeerPathEntry);
565
566     path->entries[i] = entry;
567     entry->peer = cpath[i];
568     entry->path = path;
569   }
570   for (int i = path->entries_length - 1; i >= 0; i--)
571   {
572     struct CadetPeerPathEntry *entry = path->entries[i];
573
574     GCP_path_entry_add (entry->peer,
575                         entry,
576                         i);
577   }
578
579   /* Finally, try to attach it */
580   attach_path (path, 0);
581   if (NULL == path->hn)
582   {
583     /* None of the peers on the path care about it. */
584     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
585          "Path discovered from DHT is not interesting to us\n");
586     GNUNET_assert (0 == path->entries_length);
587     GNUNET_assert (NULL == path->entries);
588     GNUNET_free (path);
589     return;
590   }
591   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
592        "Created new path %s based on information from DHT\n",
593        GCPP_2s (path));
594 }
595
596
597 /**
598  * We got an incoming connection, obtain the corresponding path.
599  *
600  * @param path_length number of segments on the @a path
601  * @param pids path through the network, in reverse order (we are at the end at index @a path_length)
602  * @return corresponding path object
603  */
604 struct CadetPeerPath *
605 GCPP_get_path_from_route (unsigned int path_length,
606                           const struct GNUNET_PeerIdentity *pids)
607 {
608   struct CheckMatchContext cm_ctx;
609   struct CadetPeer *cpath[path_length];
610   struct CadetPeerPath *path;
611
612   /* precompute inverted 'cpath' so we can avoid doing the lookups and
613      have the correct order */
614   for (unsigned int off = 0; off < path_length; off++)
615     cpath[off] = GCP_get (&pids[path_length - 1 - off],
616                           GNUNET_YES);
617
618   /* First figure out if this path is a subset of an existing path, an
619      extension of an existing path, or a new path. */
620   cm_ctx.cpath = cpath;
621   cm_ctx.cpath_length = path_length;
622   cm_ctx.match = NULL;
623   for (int i = path_length - 1; i >= 0; i--)
624   {
625     GCP_iterate_paths_at (cpath[i],
626                           (unsigned int) i,
627                           &check_match,
628                           &cm_ctx);
629     if (NULL != cm_ctx.match)
630     {
631       if (i == path_length - 1)
632       {
633         /* Existing path includes this one, return the match! */
634         LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
635              "Returning existing path %s as inverse for incoming connection\n",
636              GCPP_2s (cm_ctx.match));
637         return cm_ctx.match;
638       }
639       if (cm_ctx.match->entries_length == i + 1)
640       {
641         /* Existing path ends in the middle of new path, extend it! */
642         LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
643              "Extending existing path %s to create inverse for incoming connection\n",
644              GCPP_2s (cm_ctx.match));
645         extend_path (cm_ctx.match,
646                      &cpath[i + 1],
647                      path_length - i - 1,
648                      GNUNET_YES);
649         /* Check that extension was successful */
650         GNUNET_assert (cm_ctx.match->entries_length == path_length);
651         return cm_ctx.match;
652       }
653       /* Eh, we found a match but couldn't use it? Something is wrong. */
654       GNUNET_break (0);
655     }
656   }
657
658   /* No match at all, create completely new path */
659   path = GNUNET_new (struct CadetPeerPath);
660   path->entries_length = path_length;
661   path->entries = GNUNET_new_array (path->entries_length,
662                                     struct CadetPeerPathEntry *);
663   for (int i = path_length - 1; i >= 0; i--)
664   {
665     struct CadetPeerPathEntry *entry = GNUNET_new (struct CadetPeerPathEntry);
666
667     path->entries[i] = entry;
668     entry->peer = cpath[i];
669     entry->path = path;
670   }
671   for (int i = path_length - 1; i >= 0; i--)
672   {
673     struct CadetPeerPathEntry *entry = path->entries[i];
674
675     GCP_path_entry_add (entry->peer,
676                         entry,
677                         i);
678   }
679   recalculate_path_desirability (path);
680   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
681        "Created new path %s to create inverse for incoming connection\n",
682        GCPP_2s (path));
683   path->hn = GCP_attach_path (cpath[path_length - 1],
684                               path,
685                               path_length - 1,
686                               GNUNET_YES);
687   return path;
688 }
689
690
691 /**
692  * Return the length of the path.  Excludes one end of the
693  * path, so the loopback path has length 0.
694  *
695  * @param path path to return the length for
696  * @return number of peers on the path
697  */
698 unsigned int
699 GCPP_get_length (struct CadetPeerPath *path)
700 {
701   return path->entries_length;
702 }
703
704
705 /**
706  * Find peer's offset on path.
707  *
708  * @param path path to search
709  * @param cp peer to look for
710  * @return offset of @a cp on @a path, or UINT_MAX if not found
711  */
712 unsigned int
713 GCPP_find_peer (struct CadetPeerPath *path,
714                 struct CadetPeer *cp)
715 {
716   for (unsigned int off = 0;
717        off < path->entries_length;
718        off++)
719     if (cp == GCPP_get_peer_at_offset (path,
720                                        off))
721       return off;
722   return UINT_MAX;
723 }
724
725
726 /**
727  * Obtain the peer at offset @a off in @a path.
728  *
729  * @param path peer path to inspect
730  * @param off offset to return, must be smaller than path length
731  * @return the peer at offset @a off
732  */
733 struct CadetPeer *
734 GCPP_get_peer_at_offset (struct CadetPeerPath *path,
735                          unsigned int off)
736 {
737   GNUNET_assert (off < path->entries_length);
738   return path->entries[off]->peer;
739 }
740
741
742 /**
743  * Convert a path to a human-readable string.
744  *
745  * @param path path to convert
746  * @return string, to be freed by caller (unlike other *_2s APIs!)
747  */
748 const char *
749 GCPP_2s (struct CadetPeerPath *path)
750 {
751   static char buf[2048];
752   size_t off;
753   const unsigned int max_plen = (sizeof(buf) - 16) / 5 - 2; /* 5 characters per entry */
754
755   off = 0;
756   for (unsigned int i = 0;
757        i < path->entries_length;
758        i++)
759   {
760     if ((path->entries_length > max_plen) &&
761         (i == max_plen / 2))
762       off += GNUNET_snprintf (&buf[off],
763                               sizeof(buf) - off,
764                               "...-");
765     if ((path->entries_length > max_plen) &&
766         (i > max_plen / 2) &&
767         (i < path->entries_length - max_plen / 2))
768       continue;
769     off += GNUNET_snprintf (&buf[off],
770                             sizeof(buf) - off,
771                             "%s%s",
772                             GNUNET_i2s (GCP_get_id (GCPP_get_peer_at_offset (
773                                                       path,
774                                                       i))),
775                             (i == path->entries_length - 1) ? "" : "-");
776   }
777   GNUNET_snprintf (&buf[off],
778                    sizeof(buf) - off,
779                    "(%p)",
780                    path);
781   return buf;
782 }
783
784
785 /* end of gnunet-service-cadet-new_paths.c */