Annotation of parser3/src/main/pa_websocket.C, revision 1.1

1.1     ! moko        1: /** @file
        !             2:        Parser: WebSocket (RFC 6455) support: handshake and frames.
        !             3: 
        !             4:        Copyright (c) 2001-2026 Art. Lebedev Studio (https://www.artlebedev.com)
        !             5:        Authors: Konstantin Morshnev <moko@design.ru>
        !             6: */
        !             7: 
        !             8: #include "pa_websocket.h"
        !             9: #include "pa_base64.h"
        !            10: #include "pa_sha1.h"
        !            11: #include "../lib/pcre/pa_pcre_internal.h"
        !            12: 
        !            13: volatile const char * IDENT_PA_WEBSOCKET_C="$Id$" IDENT_PA_WEBSOCKET_H;
        !            14: 
        !            15: #define MAX_CONTROL_PAYLOAD 125
        !            16: #define MIN_READ_SIZE 4096
        !            17: 
        !            18: /* ********************************************************** */
        !            19: 
        !            20: static bool has_token(const char *list, const char *token) {
        !            21:        size_t token_length=strlen(token);
        !            22:        while(*list){
        !            23:                while(*list==' ' || *list=='\t' || *list==',')
        !            24:                        list++;
        !            25:                const char *end=list;
        !            26:                while(*end && !(*end==' ' || *end=='\t' || *end==','))
        !            27:                        end++;
        !            28:                if((size_t)(end-list)==token_length && !strncasecmp(list, token, token_length))
        !            29:                        return true;
        !            30:                list=end;
        !            31:        }
        !            32:        return false;
        !            33: }
        !            34: 
        !            35: const char* pa_websocket_accept_key(const char* method, const char* upgrade, const char* connection, const char* key, const char* version) {
        !            36:        if(!method || strcmp(method, "GET"))
        !            37:                throw Exception("websocket.handshake", 0, "request method must be GET");
        !            38:        if(!upgrade || !has_token(upgrade, "websocket"))
        !            39:                throw Exception("websocket.handshake", 0, "Upgrade header must be websocket");
        !            40:        if(!connection || !has_token(connection, "upgrade"))
        !            41:                throw Exception("websocket.handshake", 0, "Connection header must be Upgrade");
        !            42:        if(!version || strcmp(version, "13"))
        !            43:                throw Exception("websocket.handshake", 0, "Sec-WebSocket-Version must be 13");
        !            44: 
        !            45:        // 16 bytes in base64
        !            46:        char *decoded;
        !            47:        if(!key || strlen(key)!=24 || key[22]!='=' || key[23]!='=' || pa_base64_decode(key, 24, decoded, Base64Options(false))!=16)
        !            48:                throw Exception("websocket.handshake", 0, "Sec-WebSocket-Key must be base64 encoded 16 bytes");
        !            49: 
        !            50:        const char *guid="258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11";
        !            51: 
        !            52:        PA_SHA1_CTX c;
        !            53:        unsigned char digest[20];
        !            54:        pa_SHA1Reset(&c);
        !            55:        pa_SHA1Input(&c, (const unsigned char*)key, 24);
        !            56:        pa_SHA1Input(&c, (const unsigned char*)guid, strlen(guid));
        !            57:        pa_SHA1ReadDigest(digest, &c);
        !            58: 
        !            59:        return pa_base64_encode((const char*)digest, sizeof(digest), Base64Options(false));
        !            60: }
        !            61: 
        !            62: /* ********************************************************** */
        !            63: 
        !            64: // text messages and the reason of Close must be UTF-8 (RFC 3629)
        !            65: static bool valid_utf8(const char *data, size_t size) {
        !            66:        int offset;
        !            67:        return !pa_pcre_valid_utf((unsigned char *)data, size, &offset);
        !            68: }
        !            69: 
        !            70: void WebSocket::Buffer::fit(size_t room) {
        !            71:        if(pos==size)
        !            72:                pos=size=0;
        !            73:        if(allocated-size>=room)
        !            74:                return;
        !            75: 
        !            76:        if(pos){ // moving the unread bytes to the start
        !            77:                memmove(data, data+pos, size-pos);
        !            78:                size-=pos;
        !            79:                pos=0;
        !            80:                if(allocated-size>=room)
        !            81:                        return;
        !            82:        }
        !            83:        allocated=max(allocated+allocated/4, size+room);
        !            84:        data=data ? (char *)pa_realloc(data, allocated) : (char *)pa_malloc_atomic(allocated);
        !            85: }
        !            86: 
        !            87: void WebSocket::Buffer::append(const char *bytes, size_t length) {
        !            88:        if(!length)
        !            89:                return;
        !            90:        fit(length);
        !            91:        memcpy(data+size, bytes, length);
        !            92:        size+=length;
        !            93: }
        !            94: 
        !            95: void WebSocket::Message::set(Opcode aopcode, const char *adata, size_t asize, int acode) {
        !            96:        opcode=aopcode;
        !            97:        data=adata;
        !            98:        size=asize;
        !            99:        code=acode;
        !           100: }
        !           101: 
        !           102: bool WebSocket::valid_status(int code) {
        !           103:        return (code>=1000 && code<=1003) || (code>=1007 && code<=1014) || (code>=3000 && code<=4999);
        !           104: }
        !           105: 
        !           106: WebSocket::WebSocket(HTTPD_Connection &aconnection) :
        !           107:        accepted(false), closed(false),
        !           108:        connection(aconnection), max_message_size(0),
        !           109:        need(0), eof(false),
        !           110:        msg_opcode(0),
        !           111:        close_sent(false), error_code(0), error_reason("") {}
        !           112: 
        !           113: void WebSocket::start(size_t amax_message_size) {
        !           114:        max_message_size=amax_message_size;
        !           115:        accepted=true;
        !           116: 
        !           117:        // the frames of the client can follow the request headers at once
        !           118:        String::C data=connection.unprocessed();
        !           119:        rbuf.append(data.str, data.length);
        !           120: 
        !           121:        connection.set_nodelay();
        !           122:        connection.set_send_timeout(pa_httpd_timeout);
        !           123: }
        !           124: 
        !           125: bool WebSocket::fill(int timeout_ms) {
        !           126:        int ready;
        !           127:        while((ready=pa_sock_ready(connection.sock, false, timeout_ms))<0) {
        !           128:                int no=pa_socks_errno();
        !           129:                if(no==EINTR)
        !           130:                        continue;
        !           131:                throw Exception("httpd.read", 0, "error waiting for data: %s (%d)", pa_socks_strerr(no), no);
        !           132:        }
        !           133:        if(!ready)
        !           134:                return false;
        !           135: 
        !           136:        size_t room=need>rbuf.unread() ? need-rbuf.unread() : 0;
        !           137:        rbuf.fit(max(room, (size_t)MIN_READ_SIZE));
        !           138: 
        !           139:        size_t received=connection.receive(rbuf.data+rbuf.size, rbuf.allocated-rbuf.size);
        !           140:        if(received)
        !           141:                rbuf.size+=received;
        !           142:        else
        !           143:                eof=true;
        !           144:        return true;
        !           145: }
        !           146: 
        !           147: WebSocket::Parsed WebSocket::invalid(int code, const char *reason) {
        !           148:        error_code=code;
        !           149:        error_reason=reason;
        !           150:        return INVALID;
        !           151: }
        !           152: 
        !           153: WebSocket::Parsed WebSocket::parse(Frame &frame) {
        !           154:        const unsigned char *p=(const unsigned char *)rbuf.data+rbuf.pos;
        !           155:        size_t available=rbuf.unread();
        !           156:        need=0;
        !           157: 
        !           158:        if(available<2)
        !           159:                return INCOMPLETE;
        !           160: 
        !           161:        bool fin=p[0] & 0x80;
        !           162:        int opcode=p[0] & 0x0F;
        !           163:        bool masked=p[1] & 0x80;
        !           164:        uint64_t length=p[1] & 0x7F;
        !           165:        size_t header=2;
        !           166: 
        !           167:        if(p[0] & 0x70)
        !           168:                return invalid(PROTOCOL_ERROR, "reserved bits are set");
        !           169:        if(!masked)
        !           170:                return invalid(PROTOCOL_ERROR, "frame of the client is not masked");
        !           171:        if(opcode!=0 && opcode!=TEXT && opcode!=BINARY && opcode!=CLOSE && opcode!=PING && opcode!=PONG)
        !           172:                return invalid(PROTOCOL_ERROR, "unknown opcode");
        !           173: 
        !           174:        if(length==126){
        !           175:                header+=2;
        !           176:                if(available<header)
        !           177:                        return INCOMPLETE;
        !           178:                length=((uint64_t)p[2]<<8) | p[3];
        !           179:                if(length<126)
        !           180:                        return invalid(PROTOCOL_ERROR, "length is not minimal");
        !           181:        } else if(length==127){
        !           182:                header+=8;
        !           183:                if(available<header)
        !           184:                        return INCOMPLETE;
        !           185:                length=0;
        !           186:                for(int i=0; i<8; i++)
        !           187:                        length=(length<<8) | p[2+i];
        !           188:                if(length>>63)
        !           189:                        return invalid(PROTOCOL_ERROR, "length is too big");
        !           190:                if(length<=0xFFFF)
        !           191:                        return invalid(PROTOCOL_ERROR, "length is not minimal");
        !           192:        }
        !           193: 
        !           194:        if(opcode & 0x08){ // control frame
        !           195:                if(!fin || length>MAX_CONTROL_PAYLOAD)
        !           196:                        return invalid(PROTOCOL_ERROR, "control frame is fragmented or too long");
        !           197:        }
        !           198: 
        !           199:        if(length>max_message_size)
        !           200:                return invalid(TOO_BIG, "message is too big");
        !           201: 
        !           202:        const unsigned char *key=p+header;
        !           203:        header+=4;
        !           204:        if(available<header+length){
        !           205:                need=header+(size_t)length;
        !           206:                return INCOMPLETE;
        !           207:        }
        !           208: 
        !           209:        char *payload=rbuf.data+rbuf.pos+header;
        !           210:        for(size_t i=0; i<(size_t)length; i++)
        !           211:                payload[i]^=key[i & 3];
        !           212: 
        !           213:        frame.fin=fin;
        !           214:        frame.opcode=opcode;
        !           215:        frame.payload=payload;
        !           216:        frame.size=(size_t)length;
        !           217:        rbuf.pos+=header+(size_t)length;
        !           218:        return PARSED;
        !           219: }
        !           220: 
        !           221: bool WebSocket::failed(int code, const char *reason, bool notify, Message &message) {
        !           222:        if(notify){
        !           223:                try {
        !           224:                        send_close(code, reason, strlen(reason));
        !           225:                } catch(const Exception&) {
        !           226:                        // the connection is broken as well
        !           227:                }
        !           228:        }
        !           229:        closed=true;
        !           230:        msg_opcode=0;
        !           231:        msg.size=0;
        !           232: 
        !           233:        message.set(CLOSE, reason, strlen(reason), code);
        !           234:        return true;
        !           235: }
        !           236: 
        !           237: bool WebSocket::receive(int timeout_ms, Message &message) {
        !           238:        if(closed)
        !           239:                throw Exception("websocket.closed", 0, "connection is closed");
        !           240: 
        !           241:        for(;;){
        !           242:                Frame frame;
        !           243:                switch(parse(frame)){
        !           244:                        case INCOMPLETE:
        !           245:                                if(!fill(timeout_ms))
        !           246:                                        return false;
        !           247:                                if(eof)
        !           248:                                        return failed(ABNORMAL, "connection is closed by the client", false, message);
        !           249:                                continue;
        !           250:                        case INVALID:
        !           251:                                return failed(error_code, error_reason, true, message);
        !           252:                        case PARSED:
        !           253:                                break;
        !           254:                }
        !           255: 
        !           256:                switch(frame.opcode){
        !           257:                        case PING:
        !           258:                                write_frame(PONG, frame.payload, frame.size);
        !           259:                                continue;
        !           260: 
        !           261:                        case PONG:
        !           262:                                continue;
        !           263: 
        !           264:                        case CLOSE: {
        !           265:                                const unsigned char *payload=(const unsigned char *)frame.payload;
        !           266:                                int code=NO_STATUS;
        !           267:                                const char *reason="";
        !           268:                                size_t reason_size=0;
        !           269: 
        !           270:                                if(frame.size==1)
        !           271:                                        return failed(PROTOCOL_ERROR, "close frame is too short", true, message);
        !           272: 
        !           273:                                if(frame.size>=2){
        !           274:                                        code=(payload[0]<<8) | payload[1];
        !           275:                                        reason=frame.payload+2;
        !           276:                                        reason_size=frame.size-2;
        !           277:                                        if(!valid_status(code))
        !           278:                                                return failed(PROTOCOL_ERROR, "invalid status of close frame", true, message);
        !           279:                                        if(!valid_utf8(reason, reason_size))
        !           280:                                                return failed(INVALID_DATA, "invalid UTF-8 in close frame", true, message);
        !           281:                                }
        !           282: 
        !           283:                                if(!close_sent)
        !           284:                                        send_close(code, reason, reason_size);
        !           285:                                closed=true;
        !           286: 
        !           287:                                message.set(CLOSE, reason, reason_size, code);
        !           288:                                return true;
        !           289:                        }
        !           290:                }
        !           291: 
        !           292:                // TEXT, BINARY or continuation
        !           293:                if(frame.opcode==0){
        !           294:                        if(!msg_opcode)
        !           295:                                return failed(PROTOCOL_ERROR, "unexpected continuation frame", true, message);
        !           296:                } else if(msg_opcode)
        !           297:                        return failed(PROTOCOL_ERROR, "new message before the end of the fragmented one", true, message);
        !           298: 
        !           299:                if(frame.opcode && frame.fin){ // the message in one frame
        !           300:                        message.set((Opcode)frame.opcode, frame.payload, frame.size);
        !           301:                } else {
        !           302:                        if(frame.opcode){
        !           303:                                msg_opcode=frame.opcode;
        !           304:                                msg.size=0;
        !           305:                        }
        !           306:                        if(msg.size+frame.size>max_message_size)
        !           307:                                return failed(TOO_BIG, "message is too big", true, message);
        !           308:                        msg.append(frame.payload, frame.size);
        !           309:                        if(!frame.fin)
        !           310:                                continue;
        !           311:                        message.set((Opcode)msg_opcode, msg.data, msg.size);
        !           312:                        msg_opcode=0;
        !           313:                }
        !           314: 
        !           315:                if(message.opcode==TEXT && !valid_utf8(message.data, message.size))
        !           316:                        return failed(INVALID_DATA, "invalid UTF-8 in text message", true, message);
        !           317:                return true;
        !           318:        }
        !           319: }
        !           320: 
        !           321: void WebSocket::write_frame(int opcode, const char *data, size_t size) {
        !           322:        unsigned char header[10];
        !           323:        size_t header_size=0;
        !           324: 
        !           325:        header[header_size++]=0x80 | opcode;
        !           326:        if(size<126){
        !           327:                header[header_size++]=(unsigned char)size;
        !           328:        } else if(size<=0xFFFF){
        !           329:                header[header_size++]=126;
        !           330:                header[header_size++]=(unsigned char)(size>>8);
        !           331:                header[header_size++]=(unsigned char)size;
        !           332:        } else {
        !           333:                header[header_size++]=127;
        !           334:                uint64_t length=size;
        !           335:                for(int i=7; i>=0; i--)
        !           336:                        header[header_size++]=(unsigned char)(length>>(i*8));
        !           337:        }
        !           338: 
        !           339:        // the header and the payload go in one packet
        !           340:        char *frame=(char *)pa_malloc_atomic(header_size+size);
        !           341:        memcpy(frame, header, header_size);
        !           342:        if(size)
        !           343:                memcpy(frame+header_size, data, size);
        !           344:        connection.send_body(frame, header_size+size);
        !           345: }
        !           346: 
        !           347: void WebSocket::send(Opcode opcode, const char *data, size_t size) {
        !           348:        if(closed || close_sent)
        !           349:                throw Exception("websocket.closed", 0, "connection is closed");
        !           350:        write_frame(opcode, data, size);
        !           351: }
        !           352: 
        !           353: void WebSocket::send_close(int code, const char *reason, size_t size) {
        !           354:        close_sent=true;
        !           355:        if(code==NO_STATUS){
        !           356:                write_frame(CLOSE, 0, 0);
        !           357:                return;
        !           358:        }
        !           359:        if(size>MAX_CONTROL_PAYLOAD-2)
        !           360:                size=MAX_CONTROL_PAYLOAD-2;
        !           361:        char payload[MAX_CONTROL_PAYLOAD];
        !           362:        payload[0]=(char)(code>>8);
        !           363:        payload[1]=(char)code;
        !           364:        memcpy(payload+2, reason, size);
        !           365:        write_frame(CLOSE, payload, size+2);
        !           366: }
        !           367: 
        !           368: void WebSocket::close(int code, const char *reason, size_t reason_size) {
        !           369:        if(closed)
        !           370:                return;
        !           371:        if(!close_sent)
        !           372:                send_close(code, reason, reason_size);
        !           373: 
        !           374:        // the closing handshake: waiting for Close of the client as long as for the request, the rest is ignored
        !           375:        for(;;){
        !           376:                Frame frame;
        !           377:                Parsed parsed;
        !           378:                while((parsed=parse(frame))==PARSED)
        !           379:                        if(frame.opcode==CLOSE){
        !           380:                                closed=true;
        !           381:                                return;
        !           382:                        }
        !           383:                if(parsed==INVALID || !fill(min(pa_httpd_timeout, 60)*1000) || eof)
        !           384:                        break;
        !           385:        }
        !           386:        closed=true;
        !           387: }
        !           388: 
        !           389: WebSocket::~WebSocket() {
        !           390:        if(accepted && !closed && !close_sent){
        !           391:                try {
        !           392:                        send_close(INTERNAL_ERROR, "", 0);
        !           393:                } catch(const Exception&) {
        !           394:                        // the connection is broken as well
        !           395:                }
        !           396:        }
        !           397: }

E-mail: