src/set/gnunet-service-set_union.c

   1 /*
   2       This file is part of GNUnet
   3       (C) 2013 Christian Grothoff (and other contributing authors)
   4
   5       GNUnet is free software; you can redistribute it and/or modify
   6       it under the terms of the GNU General Public License as published
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   9
  10       GNUnet is distributed in the hope that it will be useful, but
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  14
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  18       Boston, MA 02111-1307, USA.
  19 */
  20
  21 /**
  22  * @file set/gnunet-service-set.c
  23  * @brief two-peer set operations
  24  * @author Florian Dold
  25  */
  26 #include "platform.h"
  27 #include "gnunet_util_lib.h"
  28 #include "gnunet-service-set.h"
  29 #include "ibf.h"
  30 #include "strata_estimator.h"
  31 #include "set_protocol.h"
  32 #include <gcrypt.h>
  33
  34
  35 /**
  36  * Number of IBFs in a strata estimator.
  37  */
  38 #define SE_STRATA_COUNT 32
  39 /**
  40  * Size of the IBFs in the strata estimator.
  41  */
  42 #define SE_IBF_SIZE 80
  43 /**
  44  * hash num parameter for the difference digests and strata estimators
  45  */
  46 #define SE_IBF_HASH_NUM 4
  47
  48 /**
  49  * Number of buckets that can be transmitted in one message.
  50  */
  51 #define MAX_BUCKETS_PER_MESSAGE ((1<<15) / IBF_BUCKET_SIZE)
  52
  53 /**
  54  * The maximum size of an ibf we use is 2^(MAX_IBF_ORDER).
  55  * Choose this value so that computing the IBF is still cheaper
  56  * than transmitting all values.
  57  */
  58 #define MAX_IBF_ORDER (16)
  59
  60 /**
  61  * Number of buckets used in the ibf per estimated
  62  * difference.
  63  */
  64 #define IBF_ALPHA 4
  65
  66
  67 /**
  68  * Current phase we are in for a union operation.
  69  */
  70 enum UnionOperationPhase
  71 {
  72   /**
  73    * We sent the request message, and expect a strata estimator
  74    */
  75   PHASE_EXPECT_SE,
  76   /**
  77    * We sent the strata estimator, and expect an IBF. This phase is entered once
  78    * upon initialization and later via PHASE_EXPECT_ELEMENTS_AND_REQUESTS.
  79    *
  80    * After receiving the complete IBF, we enter PHASE_EXPECT_ELEMENTS
  81    */
  82   PHASE_EXPECT_IBF,
  83   /**
  84    * Continuation for multi part IBFs.
  85    */
  86   PHASE_EXPECT_IBF_CONT,
  87   /**
  88    * We are sending request and elements,
  89    * and thus only expect elements from the other peer.
  90    *
  91    * We are currently decoding an IBF until it can no longer be decoded,
  92    * we currently send requests and expect elements
  93    * The remote peer is in PHASE_EXPECT_ELEMENTS_AND_REQUESTS
  94    */
  95   PHASE_EXPECT_ELEMENTS,
  96   /**
  97    * We are expecting elements and requests, and send
  98    * requested elements back to the other peer.
  99    *
 100    * We are in this phase if we have SENT an IBF for the remote peer to decode.
 101    * We expect requests, send elements or could receive an new IBF, which takes
 102    * us via PHASE_EXPECT_IBF to phase PHASE_EXPECT_ELEMENTS
 103    *
 104    * The remote peer is thus in:
 105    * PHASE_EXPECT_ELEMENTS
 106    */
 107   PHASE_EXPECT_ELEMENTS_AND_REQUESTS,
 108   /**
 109    * The protocol is over.
 110    * Results may still have to be sent to the client.
 111    */
 112   PHASE_FINISHED
 113 };
 114
 115
 116 /**
 117  * State of an evaluate operation
 118  * with another peer.
 119  */
 120 struct OperationState
 121 {
 122   /**
 123    * Number of ibf buckets received
 124    */
 125   unsigned int ibf_buckets_received;
 126
 127   /**
 128    * Copy of the set's strata estimator at the time of
 129    * creation of this operation
 130    */
 131   struct StrataEstimator *se;
 132
 133   /**
 134    * The ibf we currently receive
 135    */
 136   struct InvertibleBloomFilter *remote_ibf;
 137
 138   /**
 139    * IBF of the set's element.
 140    */
 141   struct InvertibleBloomFilter *local_ibf;
 142
 143   /**
 144    * Maps IBF-Keys (specific to the current salt) to elements.
 145    * Used as a multihashmap, the keys being the lower 32bit of the IBF-Key.
 146    * Colliding IBF-Keys are linked.
 147    */
 148   struct GNUNET_CONTAINER_MultiHashMap32 *key_to_element;
 149
 150   /**
 151    * Iterator for sending elements on the key to element mapping to the client.
 152    */
 153   struct GNUNET_CONTAINER_MultiHashMap32Iterator *full_result_iter;
 154
 155   /**
 156    * Current state of the operation.
 157    */
 158   enum UnionOperationPhase phase;
 159
 160   /**
 161    * Did we send the client that we are done?
 162    */
 163   int client_done_sent;
 164 };
 165
 166
 167 /**
 168  * The key entry is used to associate an ibf key with
 169  * an element.
 170  */
 171 struct KeyEntry
 172 {
 173   /**
 174    * IBF key for the entry, derived from the current salt.
 175    */
 176   struct IBF_Key ibf_key;
 177
 178   /**
 179    * The actual element associated with the key.
 180    */
 181   struct ElementEntry *element;
 182
 183   /**
 184    * Element that collides with this element
 185    * on the ibf key. All colliding entries must have the same ibf key.
 186    */
 187   struct KeyEntry *next_colliding;
 188 };
 189
 190
 191 /**
 192  * Used as a closure for sending elements
 193  * with a specific IBF key.
 194  */
 195 struct SendElementClosure
 196 {
 197   /**
 198    * The IBF key whose matching elements should be
 199    * sent.
 200    */
 201   struct IBF_Key ibf_key;
 202
 203   /**
 204    * Operation for which the elements
 205    * should be sent.
 206    */
 207   struct Operation *op;
 208 };
 209
 210
 211 /**
 212  * Extra state required for efficient set union.
 213  */
 214 struct SetState
 215 {
 216   /**
 217    * The strata estimator is only generated once for
 218    * each set.
 219    * The IBF keys are derived from the element hashes with
 220    * salt=0.
 221    */
 222   struct StrataEstimator *se;
 223 };
 224
 225
 226 /**
 227  * Iterator over hash map entries.
 228  *
 229  * @param cls closure
 230  * @param key current key code
 231  * @param value value in the hash map
 232  * @return #GNUNET_YES if we should continue to
 233  *         iterate,
 234  *         #GNUNET_NO if not.
 235  */
 236 static int
 237 destroy_key_to_element_iter (void *cls,
 238                              uint32_t key,
 239                              void *value)
 240 {
 241   struct KeyEntry *k = value;
 242   /* destroy the linked list of colliding ibf key entries */
 243   while (NULL != k)
 244   {
 245     struct KeyEntry *k_tmp = k;
 246     k = k->next_colliding;
 247     if (GNUNET_YES == k_tmp->element->remote)
 248     {
 249       GNUNET_free (k_tmp->element);
 250       k_tmp->element = NULL;
 251     }
 252     GNUNET_free (k_tmp);
 253   }
 254   return GNUNET_YES;
 255 }
 256
 257
 258 /**
 259  * Destroy the union operation.  Only things specific to the union operation are destroyed.
 260  *
 261  * @param op union operation to destroy
 262  */
 263 static void
 264 union_op_cancel (struct Operation *op)
 265 {
 266   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "destroying union op\n");
 267   /* check if the op was canceled twice */
 268   GNUNET_assert (NULL != op->state);
 269   if (NULL != op->state->remote_ibf)
 270   {
 271     ibf_destroy (op->state->remote_ibf);
 272     op->state->remote_ibf = NULL;
 273   }
 274   if (NULL != op->state->local_ibf)
 275   {
 276     ibf_destroy (op->state->local_ibf);
 277     op->state->local_ibf = NULL;
 278   }
 279   if (NULL != op->state->se)
 280   {
 281     strata_estimator_destroy (op->state->se);
 282     op->state->se = NULL;
 283   }
 284   if (NULL != op->state->key_to_element)
 285   {
 286     GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_iterate (op->state->key_to_element, destroy_key_to_element_iter, NULL);
 287     GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_destroy (op->state->key_to_element);
 288     op->state->key_to_element = NULL;
 289   }
 290   GNUNET_free (op->state);
 291   op->state = NULL;
 292   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "destroying union op done\n");
 293 }
 294
 295
 296 /**
 297  * Inform the client that the union operation has failed,
 298  * and proceed to destroy the evaluate operation.
 299  *
 300  * @param op the union operation to fail
 301  */
 302 static void
 303 fail_union_operation (struct Operation *op)
 304 {
 305   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 306   struct GNUNET_SET_ResultMessage *msg;
 307
 308   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "union operation failed\n");
 309
 310   ev = GNUNET_MQ_msg (msg, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_RESULT);
 311   msg->result_status = htons (GNUNET_SET_STATUS_FAILURE);
 312   msg->request_id = htonl (op->spec->client_request_id);
 313   msg->element_type = htons (0);
 314   GNUNET_MQ_send (op->spec->set->client_mq, ev);
 315   _GSS_operation_destroy (op);
 316 }
 317
 318
 319 /**
 320  * Derive the IBF key from a hash code and
 321  * a salt.
 322  *
 323  * @param src the hash code
 324  * @param salt salt to use
 325  * @return the derived IBF key
 326  */
 327 static struct IBF_Key
 328 get_ibf_key (const struct GNUNET_HashCode *src, uint16_t salt)
 329 {
 330   struct IBF_Key key;
 331
 332   GNUNET_CRYPTO_hkdf (&key, sizeof (key),
 333                       GCRY_MD_SHA512, GCRY_MD_SHA256,
 334                       src, sizeof *src,
 335                       &salt, sizeof (salt),
 336                       NULL, 0);
 337   return key;
 338 }
 339
 340
 341 /**
 342  * Send a request for the evaluate operation to a remote peer
 343  *
 344  * @param op operation with the other peer
 345  */
 346 static void
 347 send_operation_request (struct Operation *op)
 348 {
 349   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 350   struct OperationRequestMessage *msg;
 351
 352   ev = GNUNET_MQ_msg_nested_mh (msg, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_P2P_OPERATION_REQUEST,
 353                                 op->spec->context_msg);
 354
 355   if (NULL == ev)
 356   {
 357     /* the context message is too large */
 358     GNUNET_break (0);
 359     GNUNET_SERVER_client_disconnect (op->spec->set->client);
 360     return;
 361   }
 362   msg->operation = htonl (GNUNET_SET_OPERATION_UNION);
 363   msg->app_id = op->spec->app_id;
 364   msg->salt = htonl (op->spec->salt);
 365   GNUNET_MQ_send (op->mq, ev);
 366
 367   if (NULL != op->spec->context_msg)
 368     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sent op request with context message\n");
 369   else
 370     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sent op request without context message\n");
 371
 372   if (NULL != op->spec->context_msg)
 373   {
 374     GNUNET_free (op->spec->context_msg);
 375     op->spec->context_msg = NULL;
 376   }
 377 }
 378
 379
 380 /**
 381  * Iterator to create the mapping between ibf keys
 382  * and element entries.
 383  *
 384  * @param cls closure
 385  * @param key current key code
 386  * @param value value in the hash map
 387  * @return #GNUNET_YES if we should continue to
 388  *         iterate,
 389  *         #GNUNET_NO if not.
 390  */
 391 static int
 392 op_register_element_iterator (void *cls,
 393                               uint32_t key,
 394                               void *value)
 395 {
 396   struct KeyEntry *const new_k = cls;
 397   struct KeyEntry *old_k = value;
 398
 399   GNUNET_assert (NULL != old_k);
 400   /* check if our ibf key collides with the ibf key in the existing entry */
 401   if (old_k->ibf_key.key_val == new_k->ibf_key.key_val)
 402   {
 403     /* insert the the new key in the collision chain */
 404     new_k->next_colliding = old_k->next_colliding;
 405     old_k->next_colliding = new_k;
 406     /* signal to the caller that we were able to insert into a colliding bucket */
 407     return GNUNET_NO;
 408   }
 409   return GNUNET_YES;
 410 }
 411
 412
 413 /**
 414  * Iterator to create the mapping between ibf keys
 415  * and element entries.
 416  *
 417  * @param cls closure
 418  * @param key current key code
 419  * @param value value in the hash map
 420  * @return #GNUNET_YES if we should continue to
 421  *         iterate,
 422  *         #GNUNET_NO if not.
 423  */
 424 static int
 425 op_has_element_iterator (void *cls,
 426                          uint32_t key,
 427                          void *value)
 428 {
 429   struct GNUNET_HashCode *element_hash = cls;
 430   struct KeyEntry *k = value;
 431
 432   GNUNET_assert (NULL != k);
 433   while (NULL != k)
 434   {
 435     if (0 == GNUNET_CRYPTO_hash_cmp (&k->element->element_hash, element_hash))
 436       return GNUNET_NO;
 437     k = k->next_colliding;
 438   }
 439   return GNUNET_YES;
 440 }
 441
 442
 443 /**
 444  * Determine whether the given element is already in the operation's element
 445  * set.
 446  *
 447  * @param op operation that should be tested for 'element_hash'
 448  * @param element_hash hash of the element to look for
 449  * @return #GNUNET_YES if the element has been found, #GNUNET_NO otherwise
 450  */
 451 static int
 452 op_has_element (struct Operation *op, const struct GNUNET_HashCode *element_hash)
 453 {
 454   int ret;
 455   struct IBF_Key ibf_key;
 456
 457   ibf_key = get_ibf_key (element_hash, op->spec->salt);
 458   ret = GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_get_multiple (op->state->key_to_element,
 459                                                       (uint32_t) ibf_key.key_val,
 460                                                       op_has_element_iterator, (void *) element_hash);
 461
 462   /* was the iteration aborted because we found the element? */
 463   if (GNUNET_SYSERR == ret)
 464     return GNUNET_YES;
 465   return GNUNET_NO;
 466 }
 467
 468
 469 /**
 470  * Insert an element into the union operation's
 471  * key-to-element mapping. Takes ownership of 'ee'.
 472  * Note that this does not insert the element in the set,
 473  * only in the operation's key-element mapping.
 474  * This is done to speed up re-tried operations, if some elements
 475  * were transmitted, and then the IBF fails to decode.
 476  *
 477  * @param op the union operation
 478  * @param ee the element entry
 479  */
 480 static void
 481 op_register_element (struct Operation *op, struct ElementEntry *ee)
 482 {
 483   int ret;
 484   struct IBF_Key ibf_key;
 485   struct KeyEntry *k;
 486
 487   ibf_key = get_ibf_key (&ee->element_hash, op->spec->salt);
 488   k = GNUNET_new (struct KeyEntry);
 489   k->element = ee;
 490   k->ibf_key = ibf_key;
 491   ret = GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_get_multiple (op->state->key_to_element,
 492                                                       (uint32_t) ibf_key.key_val,
 493                                                       op_register_element_iterator, k);
 494
 495   /* was the element inserted into a colliding bucket? */
 496   if (GNUNET_SYSERR == ret)
 497     return;
 498
 499   GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_put (op->state->key_to_element, (uint32_t) ibf_key.key_val, k,
 500                                        GNUNET_CONTAINER_MULTIHASHMAPOPTION_MULTIPLE);
 501 }
 502
 503
 504 /**
 505  * Insert a key into an ibf.
 506  *
 507  * @param cls the ibf
 508  * @param key unused
 509  * @param value the key entry to get the key from
 510  */
 511 static int
 512 prepare_ibf_iterator (void *cls,
 513                       uint32_t key,
 514                       void *value)
 515 {
 516   struct InvertibleBloomFilter *ibf = cls;
 517   struct KeyEntry *ke = value;
 518
 519   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "inserting %x into ibf\n", ke->ibf_key.key_val);
 520
 521   ibf_insert (ibf, ke->ibf_key);
 522   return GNUNET_YES;
 523 }
 524
 525
 526 /**
 527  * Iterator for initializing the
 528  * key-to-element mapping of a union operation
 529  *
 530  * @param cls the union operation
 531  * @param key unised
 532  * @param value the element entry to insert
 533  *        into the key-to-element mapping
 534  * @return GNUNET_YES to continue iterating,
 535  *         GNUNET_NO to stop
 536  */
 537 static int
 538 init_key_to_element_iterator (void *cls,
 539                               const struct GNUNET_HashCode *key,
 540                               void *value)
 541 {
 542   struct Operation *op = cls;
 543   struct ElementEntry *e = value;
 544
 545   /* make sure that the element belongs to the set at the time
 546    * of creating the operation */
 547   if ( (e->generation_added > op->generation_created) ||
 548        ( (GNUNET_YES == e->removed) &&
 549          (e->generation_removed < op->generation_created)))
 550     return GNUNET_YES;
 551
 552   GNUNET_assert (GNUNET_NO == e->remote);
 553
 554   op_register_element (op, e);
 555   return GNUNET_YES;
 556 }
 557
 558
 559 /**
 560  * Create an ibf with the operation's elements
 561  * of the specified size
 562  *
 563  * @param op the union operation
 564  * @param size size of the ibf to create
 565  */
 566 static void
 567 prepare_ibf (struct Operation *op, uint16_t size)
 568 {
 569   if (NULL == op->state->key_to_element)
 570   {
 571     unsigned int len;
 572     len = GNUNET_CONTAINER_multihashmap_size (op->spec->set->elements);
 573     op->state->key_to_element = GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_create (len + 1);
 574     GNUNET_CONTAINER_multihashmap_iterate (op->spec->set->elements,
 575                                            init_key_to_element_iterator, op);
 576   }
 577   if (NULL != op->state->local_ibf)
 578     ibf_destroy (op->state->local_ibf);
 579   op->state->local_ibf = ibf_create (size, SE_IBF_HASH_NUM);
 580   GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_iterate (op->state->key_to_element,
 581                                            prepare_ibf_iterator, op->state->local_ibf);
 582 }
 583
 584
 585 /**
 586  * Send an ibf of appropriate size.
 587  *
 588  * @param op the union operation
 589  * @param ibf_order order of the ibf to send, size=2^order
 590  */
 591 static void
 592 send_ibf (struct Operation *op, uint16_t ibf_order)
 593 {
 594   unsigned int buckets_sent = 0;
 595   struct InvertibleBloomFilter *ibf;
 596
 597   prepare_ibf (op, 1<<ibf_order);
 598
 599   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sending ibf of size %u\n", 1<<ibf_order);
 600
 601   ibf = op->state->local_ibf;
 602
 603   while (buckets_sent < (1 << ibf_order))
 604   {
 605     unsigned int buckets_in_message;
 606     struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 607     struct IBFMessage *msg;
 608
 609     buckets_in_message = (1 << ibf_order) - buckets_sent;
 610     /* limit to maximum */
 611     if (buckets_in_message > MAX_BUCKETS_PER_MESSAGE)
 612       buckets_in_message = MAX_BUCKETS_PER_MESSAGE;
 613
 614     ev = GNUNET_MQ_msg_extra (msg, buckets_in_message * IBF_BUCKET_SIZE,
 615                                GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_UNION_P2P_IBF);
 616     msg->reserved = 0;
 617     msg->order = ibf_order;
 618     msg->offset = htons (buckets_sent);
 619     ibf_write_slice (ibf, buckets_sent,
 620                      buckets_in_message, &msg[1]);
 621     buckets_sent += buckets_in_message;
 622     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "ibf chunk size %u, %u/%u sent\n",
 623                 buckets_in_message, buckets_sent, 1<<ibf_order);
 624     GNUNET_MQ_send (op->mq, ev);
 625   }
 626
 627   op->state->phase = PHASE_EXPECT_ELEMENTS_AND_REQUESTS;
 628 }
 629
 630
 631 /**
 632  * Send a strata estimator to the remote peer.
 633  *
 634  * @param op the union operation with the remote peer
 635  */
 636 static void
 637 send_strata_estimator (struct Operation *op)
 638 {
 639   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 640   struct GNUNET_MessageHeader *strata_msg;
 641
 642   ev = GNUNET_MQ_msg_header_extra (strata_msg,
 643                                    SE_STRATA_COUNT * IBF_BUCKET_SIZE * SE_IBF_SIZE,
 644                                    GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_UNION_P2P_SE);
 645   strata_estimator_write (op->state->se, &strata_msg[1]);
 646   GNUNET_MQ_send (op->mq, ev);
 647   op->state->phase = PHASE_EXPECT_IBF;
 648   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sent SE, expecting IBF\n");
 649 }
 650
 651
 652 /**
 653  * Compute the necessary order of an ibf
 654  * from the size of the symmetric set difference.
 655  *
 656  * @param diff the difference
 657  * @return the required size of the ibf
 658  */
 659 static unsigned int
 660 get_order_from_difference (unsigned int diff)
 661 {
 662   unsigned int ibf_order;
 663
 664   ibf_order = 2;
 665   while ((1<<ibf_order) < (IBF_ALPHA * diff) || (1<<ibf_order) < SE_IBF_HASH_NUM)
 666     ibf_order++;
 667   if (ibf_order > MAX_IBF_ORDER)
 668     ibf_order = MAX_IBF_ORDER;
 669   return ibf_order;
 670 }
 671
 672
 673 /**
 674  * Handle a strata estimator from a remote peer
 675  *
 676  * @param cls the union operation
 677  * @param mh the message
 678  */
 679 static void
 680 handle_p2p_strata_estimator (void *cls, const struct GNUNET_MessageHeader *mh)
 681 {
 682   struct Operation *op = cls;
 683   struct StrataEstimator *remote_se;
 684   int diff;
 685
 686   if (op->state->phase != PHASE_EXPECT_SE)
 687   {
 688     fail_union_operation (op);
 689     GNUNET_break (0);
 690     return;
 691   }
 692   remote_se = strata_estimator_create (SE_STRATA_COUNT, SE_IBF_SIZE,
 693                                        SE_IBF_HASH_NUM);
 694   strata_estimator_read (&mh[1], remote_se);
 695   GNUNET_assert (NULL != op->state->se);
 696   diff = strata_estimator_difference (remote_se, op->state->se);
 697   strata_estimator_destroy (remote_se);
 698   strata_estimator_destroy (op->state->se);
 699   op->state->se = NULL;
 700   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "got se diff=%d, using ibf size %d\n",
 701               diff, 1<<get_order_from_difference (diff));
 702   send_ibf (op, get_order_from_difference (diff));
 703 }
 704
 705
 706
 707 /**
 708  * Iterator to send elements to a remote peer
 709  *
 710  * @param cls closure with the element key and the union operation
 711  * @param key ignored
 712  * @param value the key entry
 713  */
 714 static int
 715 send_element_iterator (void *cls,
 716                        uint32_t key,
 717                        void *value)
 718 {
 719   struct SendElementClosure *sec = cls;
 720   struct IBF_Key ibf_key = sec->ibf_key;
 721   struct Operation *op = sec->op;
 722   struct KeyEntry *ke = value;
 723
 724   if (ke->ibf_key.key_val != ibf_key.key_val)
 725     return GNUNET_YES;
 726   while (NULL != ke)
 727   {
 728     const struct GNUNET_SET_Element *const element = &ke->element->element;
 729     struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 730     struct GNUNET_MessageHeader *mh;
 731
 732     GNUNET_assert (ke->ibf_key.key_val == ibf_key.key_val);
 733     ev = GNUNET_MQ_msg_header_extra (mh, element->size, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_P2P_ELEMENTS);
 734     if (NULL == ev)
 735     {
 736       /* element too large */
 737       GNUNET_break (0);
 738       continue;
 739     }
 740     memcpy (&mh[1], element->data, element->size);
 741     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sending element (%s) to peer\n",
 742                 GNUNET_h2s (&ke->element->element_hash));
 743     GNUNET_MQ_send (op->mq, ev);
 744     ke = ke->next_colliding;
 745   }
 746   return GNUNET_NO;
 747 }
 748
 749 /**
 750  * Send all elements that have the specified IBF key
 751  * to the remote peer of the union operation
 752  *
 753  * @param op union operation
 754  * @param ibf_key IBF key of interest
 755  */
 756 static void
 757 send_elements_for_key (struct Operation *op, struct IBF_Key ibf_key)
 758 {
 759   struct SendElementClosure send_cls;
 760
 761   send_cls.ibf_key = ibf_key;
 762   send_cls.op = op;
 763   (void) GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_get_multiple (op->state->key_to_element,
 764                                                        (uint32_t) ibf_key.key_val,
 765                                                        &send_element_iterator, &send_cls);
 766 }
 767
 768
 769 /**
 770  * Decode which elements are missing on each side, and
 771  * send the appropriate elemens and requests
 772  *
 773  * @param op union operation
 774  */
 775 static void
 776 decode_and_send (struct Operation *op)
 777 {
 778   struct IBF_Key key;
 779   struct IBF_Key last_key;
 780   int side;
 781   unsigned int num_decoded;
 782   struct InvertibleBloomFilter *diff_ibf;
 783
 784   GNUNET_assert (PHASE_EXPECT_ELEMENTS == op->state->phase);
 785
 786   prepare_ibf (op, op->state->remote_ibf->size);
 787   diff_ibf = ibf_dup (op->state->local_ibf);
 788   ibf_subtract (diff_ibf, op->state->remote_ibf);
 789
 790   ibf_destroy (op->state->remote_ibf);
 791   op->state->remote_ibf = NULL;
 792
 793   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "decoding IBF (size=%u)\n", diff_ibf->size);
 794
 795   num_decoded = 0;
 796   last_key.key_val = 0;
 797
 798   while (1)
 799   {
 800     int res;
 801     int cycle_detected = GNUNET_NO;
 802
 803     last_key = key;
 804
 805     res = ibf_decode (diff_ibf, &side, &key);
 806     if (res == GNUNET_OK)
 807     {
 808       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "decoded ibf key %lx\n",
 809                   key.key_val);
 810       num_decoded += 1;
 811       if (num_decoded > diff_ibf->size || (num_decoded > 1 && last_key.key_val == key.key_val))
 812       {
 813         GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "detected cyclic ibf (decoded %u/%u)\n",
 814                     num_decoded, diff_ibf->size);
 815         cycle_detected = GNUNET_YES;
 816       }
 817     }
 818     if ((GNUNET_SYSERR == res) || (GNUNET_YES == cycle_detected))
 819     {
 820       int next_order;
 821       next_order = 0;
 822       while (1<<next_order < diff_ibf->size)
 823         next_order++;
 824       next_order++;
 825       if (next_order <= MAX_IBF_ORDER)
 826       {
 827         GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 828                     "decoding failed, sending larger ibf (size %u)\n",
 829                     1<<next_order);
 830         send_ibf (op, next_order);
 831       }
 832       else
 833       {
 834         GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
 835                     "set union failed: reached ibf limit\n");
 836       }
 837       break;
 838     }
 839     if (GNUNET_NO == res)
 840     {
 841       struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 842
 843       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "transmitted all values, sending DONE\n");
 844       ev = GNUNET_MQ_msg_header (GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_P2P_DONE);
 845       GNUNET_MQ_send (op->mq, ev);
 846       break;
 847     }
 848     if (1 == side)
 849     {
 850       send_elements_for_key (op, key);
 851     }
 852     else if (-1 == side)
 853     {
 854       struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 855       struct GNUNET_MessageHeader *msg;
 856
 857       /* It may be nice to merge multiple requests, but with mesh's corking it is not worth
 858        * the effort additional complexity. */
 859       ev = GNUNET_MQ_msg_header_extra (msg, sizeof (struct IBF_Key),
 860                                         GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_P2P_ELEMENT_REQUESTS);
 861
 862       *(struct IBF_Key *) &msg[1] = key;
 863       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sending element request\n");
 864       GNUNET_MQ_send (op->mq, ev);
 865     }
 866     else
 867     {
 868       GNUNET_assert (0);
 869     }
 870   }
 871   ibf_destroy (diff_ibf);
 872 }
 873
 874
 875 /**
 876  * Handle an IBF message from a remote peer.
 877  *
 878  * @param cls the union operation
 879  * @param mh the header of the message
 880  */
 881 static void
 882 handle_p2p_ibf (void *cls, const struct GNUNET_MessageHeader *mh)
 883 {
 884   struct Operation *op = cls;
 885   struct IBFMessage *msg = (struct IBFMessage *) mh;
 886   unsigned int buckets_in_message;
 887
 888   if ( (op->state->phase == PHASE_EXPECT_ELEMENTS_AND_REQUESTS) ||
 889        (op->state->phase == PHASE_EXPECT_IBF) )
 890   {
 891     op->state->phase = PHASE_EXPECT_IBF_CONT;
 892     GNUNET_assert (NULL == op->state->remote_ibf);
 893     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "creating new ibf of size %u\n", 1<<msg->order);
 894     op->state->remote_ibf = ibf_create (1<<msg->order, SE_IBF_HASH_NUM);
 895     op->state->ibf_buckets_received = 0;
 896     if (0 != ntohs (msg->offset))
 897     {
 898       GNUNET_break (0);
 899       fail_union_operation (op);
 900       return;
 901     }
 902   }
 903   else if (op->state->phase == PHASE_EXPECT_IBF_CONT)
 904   {
 905     if ( (ntohs (msg->offset) != op->state->ibf_buckets_received) ||
 906          (1<<msg->order != op->state->remote_ibf->size) )
 907     {
 908       GNUNET_break (0);
 909       fail_union_operation (op);
 910       return;
 911     }
 912   }
 913
 914   buckets_in_message = (ntohs (msg->header.size) - sizeof *msg) / IBF_BUCKET_SIZE;
 915
 916   if (0 == buckets_in_message)
 917   {
 918     GNUNET_break_op (0);
 919     fail_union_operation (op);
 920     return;
 921   }
 922
 923   if ((ntohs (msg->header.size) - sizeof *msg) != buckets_in_message * IBF_BUCKET_SIZE)
 924   {
 925     GNUNET_break (0);
 926     fail_union_operation (op);
 927     return;
 928   }
 929
 930   ibf_read_slice (&msg[1], op->state->ibf_buckets_received, buckets_in_message, op->state->remote_ibf);
 931   op->state->ibf_buckets_received += buckets_in_message;
 932
 933   if (op->state->ibf_buckets_received == op->state->remote_ibf->size)
 934   {
 935     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "received full ibf\n");
 936     op->state->phase = PHASE_EXPECT_ELEMENTS;
 937     decode_and_send (op);
 938   }
 939 }
 940
 941
 942 /**
 943  * Send a result message to the client indicating
 944  * that there is a new element.
 945  *
 946  * @param op union operation
 947  * @param element element to send
 948  */
 949 static void
 950 send_client_element (struct Operation *op,
 951                      struct GNUNET_SET_Element *element)
 952 {
 953   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 954   struct GNUNET_SET_ResultMessage *rm;
 955
 956   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sending element (size %u) to client\n", element->size);
 957   GNUNET_assert (0 != op->spec->client_request_id);
 958   ev = GNUNET_MQ_msg_extra (rm, element->size, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_RESULT);
 959   if (NULL == ev)
 960   {
 961     GNUNET_MQ_discard (ev);
 962     GNUNET_break (0);
 963     return;
 964   }
 965   rm->result_status = htons (GNUNET_SET_STATUS_OK);
 966   rm->request_id = htonl (op->spec->client_request_id);
 967   rm->element_type = element->type;
 968   memcpy (&rm[1], element->data, element->size);
 969   GNUNET_MQ_send (op->spec->set->client_mq, ev);
 970 }
 971
 972
 973 /**
 974  * Signal to the client that the operation has finished and
 975  * destroy the operation.
 976  *
 977  * @param cls operation to destroy
 978  */
 979 static void
 980 send_done_and_destroy (void *cls)
 981 {
 982   struct Operation *op = cls;
 983   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 984   struct GNUNET_SET_ResultMessage *rm;
 985   int keep = op->keep;
 986   ev = GNUNET_MQ_msg (rm, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_RESULT);
 987   rm->request_id = htonl (op->spec->client_request_id);
 988   rm->result_status = htons (GNUNET_SET_STATUS_DONE);
 989   rm->element_type = htons (0);
 990   GNUNET_MQ_send (op->spec->set->client_mq, ev);
 991   _GSS_operation_destroy (op);
 992   if (GNUNET_YES == keep)
 993     GNUNET_free (op);
 994 }
 995
 996
 997 /**
 998  * Send all remaining elements in the full result iterator.
 999  *
1000  * @param cls operation
1001  */
1002 static void
1003 send_remaining_elements (void *cls)
1004 {
1005   struct Operation *op = cls;
1006   struct KeyEntry *ke;
1007   int res;
1008
1009   res = GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_iterator_next (op->state->full_result_iter, NULL, (const void **) &ke);
1010   if (GNUNET_NO == res)
1011   {
1012     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sending done and destroy because iterator ran out\n");
1013     send_done_and_destroy (op);
1014     return;
1015   }
1016
1017   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sending elements from key entry\n");
1018
1019   while (1)
1020   {
1021     struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
1022     struct GNUNET_SET_ResultMessage *rm;
1023     struct GNUNET_SET_Element *element;
1024     element = &ke->element->element;
1025
1026     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sending element (size %u) to client (full set)\n", element->size);
1027     GNUNET_assert (0 != op->spec->client_request_id);
1028     ev = GNUNET_MQ_msg_extra (rm, element->size, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_RESULT);
1029     if (NULL == ev)
1030     {
1031       GNUNET_MQ_discard (ev);
1032       GNUNET_break (0);
1033       continue;
1034     }
1035     rm->result_status = htons (GNUNET_SET_STATUS_OK);
1036     rm->request_id = htonl (op->spec->client_request_id);
1037     rm->element_type = element->type;
1038     memcpy (&rm[1], element->data, element->size);
1039     if (ke->next_colliding == NULL)
1040     {
1041       GNUNET_MQ_notify_sent (ev, send_remaining_elements, op);
1042       GNUNET_MQ_send (op->spec->set->client_mq, ev);
1043       break;
1044     }
1045     GNUNET_MQ_send (op->spec->set->client_mq, ev);
1046     ke = ke->next_colliding;
1047   }
1048 }
1049
1050
1051 /**
1052  * Send a result message to the client indicating
1053  * that the operation is over.
1054  * After the result done message has been sent to the client,
1055  * destroy the evaluate operation.
1056  *
1057  * @param op union operation
1058  */
1059 static void
1060 finish_and_destroy (struct Operation *op)
1061 {
1062   GNUNET_assert (GNUNET_NO == op->state->client_done_sent);
1063
1064   if (GNUNET_SET_RESULT_FULL == op->spec->result_mode)
1065   {
1066     /* prevent that the op is free'd by the tunnel end handler */
1067     op->keep = GNUNET_YES;
1068     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "sending full result set\n");
1069     GNUNET_assert (NULL == op->state->full_result_iter);
1070     op->state->full_result_iter =
1071         GNUNET_CONTAINER_multihashmap32_iterator_create (op->state->key_to_element);
1072     send_remaining_elements (op);
1073     return;
1074   }
1075   send_done_and_destroy (op);
1076 }
1077
1078
1079 /**
1080  * Handle an element message from a remote peer.
1081  *
1082  * @param cls the union operation
1083  * @param mh the message
1084  */
1085 static void
1086 handle_p2p_elements (void *cls, const struct GNUNET_MessageHeader *mh)
1087 {
1088   struct Operation *op = cls;
1089   struct ElementEntry *ee;
1090   uint16_t element_size;
1091
1092   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "got element from peer\n");
1093
1094   if ( (op->state->phase != PHASE_EXPECT_ELEMENTS) &&
1095        (op->state->phase != PHASE_EXPECT_ELEMENTS_AND_REQUESTS) )
1096   {
1097     fail_union_operation (op);
1098     GNUNET_break (0);
1099     return;
1100   }
1101   element_size = ntohs (mh->size) - sizeof (struct GNUNET_MessageHeader);
1102   ee = GNUNET_malloc (sizeof *ee + element_size);
1103   memcpy (&ee[1], &mh[1], element_size);
1104   ee->element.size = element_size;
1105   ee->element.data = &ee[1];
1106   ee->remote = GNUNET_YES;
1107   GNUNET_CRYPTO_hash (ee->element.data, ee->element.size, &ee->element_hash);
1108
1109   if (GNUNET_YES == op_has_element (op, &ee->element_hash))
1110   {
1111     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "got existing element from peer\n");
1112     GNUNET_free (ee);
1113     return;
1114   }
1115
1116   op_register_element (op, ee);
1117   /* only send results immediately if the client wants it */
1118   if (GNUNET_SET_RESULT_ADDED == op->spec->result_mode)
1119     send_client_element (op, &ee->element);
1120 }
1121
1122
1123 /**
1124  * Handle an element request from a remote peer.
1125  *
1126  * @param cls the union operation
1127  * @param mh the message
1128  */
1129 static void
1130 handle_p2p_element_requests (void *cls, const struct GNUNET_MessageHeader *mh)
1131 {
1132   struct Operation *op = cls;
1133   struct IBF_Key *ibf_key;
1134   unsigned int num_keys;
1135
1136   /* look up elements and send them */
1137   if (op->state->phase != PHASE_EXPECT_ELEMENTS_AND_REQUESTS)
1138   {
1139     GNUNET_break (0);
1140     fail_union_operation (op);
1141     return;
1142   }
1143
1144   num_keys = (ntohs (mh->size) - sizeof *mh) / sizeof (struct IBF_Key);
1145
1146   if ((ntohs (mh->size) - sizeof *mh) != num_keys * sizeof (struct IBF_Key))
1147   {
1148     GNUNET_break (0);
1149     fail_union_operation (op);
1150     return;
1151   }
1152
1153   ibf_key = (struct IBF_Key *) &mh[1];
1154   while (0 != num_keys--)
1155   {
1156     send_elements_for_key (op, *ibf_key);
1157     ibf_key++;
1158   }
1159 }
1160
1161
1162 /**
1163  * Handle a done message from a remote peer
1164  *
1165  * @param cls the union operation
1166  * @param mh the message
1167  */
1168 static void
1169 handle_p2p_done (void *cls, const struct GNUNET_MessageHeader *mh)
1170 {
1171   struct Operation *op = cls;
1172   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
1173
1174   if (op->state->phase == PHASE_EXPECT_ELEMENTS_AND_REQUESTS)
1175   {
1176     /* we got all requests, but still have to send our elements as response */
1177
1178     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "got DONE, sending final DONE after elements\n");
1179     op->state->phase = PHASE_FINISHED;
1180     ev = GNUNET_MQ_msg_header (GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_P2P_DONE);
1181     GNUNET_MQ_send (op->mq, ev);
1182     return;
1183   }
1184   if (op->state->phase == PHASE_EXPECT_ELEMENTS)
1185   {
1186     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "got final DONE\n");
1187     op->state->phase = PHASE_FINISHED;
1188     finish_and_destroy (op);
1189     return;
1190   }
1191   GNUNET_break (0);
1192   fail_union_operation (op);
1193 }
1194
1195
1196 /**
1197  * Evaluate a union operation with
1198  * a remote peer.
1199  *
1200  * @param op operation to evaluate
1201  */
1202 static void
1203 union_evaluate (struct Operation *op)
1204 {
1205   op->state = GNUNET_new (struct OperationState);
1206   // copy the current generation's strata estimator for this operation
1207   op->state->se = strata_estimator_dup (op->spec->set->state->se);
1208   /* we started the operation, thus we have to send the operation request */
1209   op->state->phase = PHASE_EXPECT_SE;
1210   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "evaluating union operation\n");
1211   send_operation_request (op);
1212 }
1213
1214
1215 /**
1216  * Accept an union operation request from a remote peer.
1217  * Only initializes the private operation state.
1218  *
1219  * @param op operation that will be accepted as a union operation
1220  */
1221 static void
1222 union_accept (struct Operation *op)
1223 {
1224   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "accepting set union operation\n");
1225   op->state = GNUNET_new (struct OperationState);
1226   op->state->se = strata_estimator_dup (op->spec->set->state->se);
1227   /* kick off the operation */
1228   send_strata_estimator (op);
1229 }
1230
1231
1232 /**
1233  * Create a new set supporting the union operation
1234  *
1235  * We maintain one strata estimator per set and then manipulate it over the
1236  * lifetime of the set, as recreating a strata estimator would be expensive.
1237  *
1238  * @return the newly created set
1239  */
1240 static struct SetState *
1241 union_set_create (void)
1242 {
1243   struct SetState *set_state;
1244
1245   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "union set created\n");
1246
1247   set_state = GNUNET_new (struct SetState);
1248   set_state->se = strata_estimator_create (SE_STRATA_COUNT,
1249                                               SE_IBF_SIZE, SE_IBF_HASH_NUM);
1250   return set_state;
1251 }
1252
1253
1254 /**
1255  * Add the element from the given element message to the set.
1256  *
1257  * @param set_state state of the set want to add to
1258  * @param ee the element to add to the set
1259  */
1260 static void
1261 union_add (struct SetState *set_state, struct ElementEntry *ee)
1262 {
1263   strata_estimator_insert (set_state->se, get_ibf_key (&ee->element_hash, 0));
1264 }
1265
1266
1267 /**
1268  * Remove the element given in the element message from the set.
1269  * Only marks the element as removed, so that older set operations can still exchange it.
1270  *
1271  * @param set_state state of the set to remove from
1272  * @param ee set element to remove
1273  */
1274 static void
1275 union_remove (struct SetState *set_state, struct ElementEntry *ee)
1276 {
1277   strata_estimator_remove (set_state->se, get_ibf_key (&ee->element_hash, 0));
1278 }
1279
1280
1281 /**
1282  * Destroy a set that supports the union operation.
1283  *
1284  * @param set_state the set to destroy
1285  */
1286 static void
1287 union_set_destroy (struct SetState *set_state)
1288 {
1289   if (NULL != set_state->se)
1290   {
1291     strata_estimator_destroy (set_state->se);
1292     set_state->se = NULL;
1293   }
1294   GNUNET_free (set_state);
1295 }
1296
1297
1298 /**
1299  * Dispatch messages for a union operation.
1300  *
1301  * @param op the state of the union evaluate operation
1302  * @param mh the received message
1303  * @return GNUNET_SYSERR if the tunnel should be disconnected,
1304  *         GNUNET_OK otherwise
1305  */
1306 int
1307 union_handle_p2p_message (struct Operation *op,
1308                           const struct GNUNET_MessageHeader *mh)
1309 {
1310   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "received p2p message (t: %u, s: %u)\n",
1311               ntohs (mh->type), ntohs (mh->size));
1312   switch (ntohs (mh->type))
1313   {
1314     case GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_UNION_P2P_IBF:
1315       handle_p2p_ibf (op, mh);
1316       break;
1317     case GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_UNION_P2P_SE:
1318       handle_p2p_strata_estimator (op, mh);
1319       break;
1320     case GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_P2P_ELEMENTS:
1321       handle_p2p_elements (op, mh);
1322       break;
1323     case GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_P2P_ELEMENT_REQUESTS:
1324       handle_p2p_element_requests (op, mh);
1325       break;
1326     case GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_P2P_DONE:
1327       handle_p2p_done (op, mh);
1328       break;
1329     default:
1330       /* something wrong with mesh's message handlers? */
1331       GNUNET_assert (0);
1332   }
1333   return GNUNET_OK;
1334 }
1335
1336 /**
1337  * handler for peer-disconnects, notifies the client
1338  * about the aborted operation in case the op was not concluded
1339  *
1340  * @param op the destroyed operation
1341  */
1342 static void
1343 union_peer_disconnect (struct Operation *op)
1344 {
1345   if (PHASE_FINISHED != op->state->phase)
1346   {
1347     struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
1348     struct GNUNET_SET_ResultMessage *msg;
1349
1350     ev = GNUNET_MQ_msg (msg, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SET_RESULT);
1351     msg->request_id = htonl (op->spec->client_request_id);
1352     msg->result_status = htons (GNUNET_SET_STATUS_FAILURE);
1353     msg->element_type = htons (0);
1354     GNUNET_MQ_send (op->spec->set->client_mq, ev);
1355     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "other peer disconnected prematurely\n");
1356     _GSS_operation_destroy (op);
1357     return;
1358   }
1359   // else: the session has already been concluded
1360   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "other peer disconnected (finished)\n");
1361   if (GNUNET_NO == op->state->client_done_sent)
1362     finish_and_destroy (op);
1363 }
1364
1365
1366 /**
1367  * Get the table with implementing functions for
1368  * set union.
1369  *
1370  * @return the operation specific VTable
1371  */
1372 const struct SetVT *
1373 _GSS_union_vt ()
1374 {
1375   static const struct SetVT union_vt = {
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