source: etherws/trunk/etherws.py @ 177

Revision 177, 16.4 KB checked in by atzm, 12 years ago (diff)
  • kill unnecessary arguments
  • Property svn:keywords set to Id
RevLine 
[133]1#!/usr/bin/env python
2# -*- coding: utf-8 -*-
3#
[141]4#              Ethernet over WebSocket tunneling server/client
[133]5#
6# depends on:
7#   - python-2.7.2
8#   - python-pytun-0.2
[136]9#   - websocket-client-0.7.0
10#   - tornado-2.2.1
[133]11#
[140]12# todo:
[143]13#   - servant mode support (like typical p2p software)
[140]14#
[133]15# ===========================================================================
16# Copyright (c) 2012, Atzm WATANABE <atzm@atzm.org>
17# All rights reserved.
18#
19# Redistribution and use in source and binary forms, with or without
20# modification, are permitted provided that the following conditions are met:
21#
22# 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
23#    this list of conditions and the following disclaimer.
24# 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
25#    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
26#    documentation and/or other materials provided with the distribution.
27#
28# THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
29# AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
30# IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
31# ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
32# LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
33# CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
34# SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
35# INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
36# CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
37# ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
38# POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
39# ===========================================================================
40#
41# $Id$
42
43import os
44import sys
[156]45import ssl
[160]46import time
[175]47import fcntl
[150]48import base64
49import hashlib
[151]50import getpass
[133]51import argparse
[165]52import traceback
[133]53
54import websocket
[160]55import tornado.web
[133]56import tornado.ioloop
57import tornado.websocket
[160]58import tornado.httpserver
[133]59
[166]60from pytun import TunTapDevice, IFF_TAP, IFF_NO_PI
[133]61
[166]62
[160]63class DebugMixIn(object):
[166]64    def dprintf(self, msg, func=lambda: ()):
[160]65        if self._debug:
66            prefix = '[%s] %s - ' % (time.asctime(), self.__class__.__name__)
[164]67            sys.stderr.write(prefix + (msg % func()))
[160]68
69
[164]70class EthernetFrame(object):
71    def __init__(self, data):
72        self.data = data
73
[176]74    @property
75    def dst_multicast(self):
76        return ord(self.data[0]) & 1
[164]77
78    @property
[176]79    def src_multicast(self):
80        return ord(self.data[6]) & 1
81
82    @property
[164]83    def dst_mac(self):
84        return self.data[:6]
85
86    @property
87    def src_mac(self):
88        return self.data[6:12]
89
90    @property
91    def tagged(self):
92        return ord(self.data[12]) == 0x81 and ord(self.data[13]) == 0
93
94    @property
95    def vid(self):
96        if self.tagged:
97            return ((ord(self.data[14]) << 8) | ord(self.data[15])) & 0x0fff
98        return -1
99
100
[166]101class FDB(DebugMixIn):
[167]102    def __init__(self, ageout, debug=False):
[164]103        self._ageout = ageout
104        self._debug = debug
[166]105        self._dict = {}
[164]106
107    def lookup(self, frame):
108        mac = frame.dst_mac
109        vid = frame.vid
110
[177]111        group = self._dict.get(vid)
[164]112        if not group:
113            return None
114
[177]115        entry = group.get(mac)
[164]116        if not entry:
117            return None
118
119        if time.time() - entry['time'] > self._ageout:
[166]120            del self._dict[vid][mac]
121            if not self._dict[vid]:
122                del self._dict[vid]
[164]123            self.dprintf('aged out: [%d] %s\n',
124                         lambda: (vid, mac.encode('hex')))
125            return None
126
127        return entry['port']
128
[166]129    def learn(self, port, frame):
130        mac = frame.src_mac
131        vid = frame.vid
132
133        if vid not in self._dict:
134            self._dict[vid] = {}
135
136        self._dict[vid][mac] = {'time': time.time(), 'port': port}
137        self.dprintf('learned: [%d] %s\n',
138                     lambda: (vid, mac.encode('hex')))
139
[164]140    def delete(self, port):
[166]141        for vid in self._dict.keys():
142            for mac in self._dict[vid].keys():
143                if self._dict[vid][mac]['port'] is port:
144                    del self._dict[vid][mac]
[164]145                    self.dprintf('deleted: [%d] %s\n',
146                                 lambda: (vid, mac.encode('hex')))
[166]147            if not self._dict[vid]:
148                del self._dict[vid]
[164]149
150
[166]151class SwitchingHub(DebugMixIn):
152    def __init__(self, fdb, debug=False):
153        self._fdb = fdb
[133]154        self._debug = debug
[166]155        self._ports = []
[133]156
[166]157    def register_port(self, port):
158        self._ports.append(port)
[133]159
[166]160    def unregister_port(self, port):
161        self._fdb.delete(port)
162        self._ports.remove(port)
[133]163
[166]164    def forward(self, src_port, frame):
165        try:
[176]166            if not frame.src_multicast:
[172]167                self._fdb.learn(src_port, frame)
[133]168
[176]169            if not frame.dst_multicast:
[166]170                dst_port = self._fdb.lookup(frame)
[164]171
[166]172                if dst_port:
173                    self._unicast(frame, dst_port)
174                    return
[133]175
[166]176            self._broadcast(frame, src_port)
[162]177
[166]178        except:  # ex. received invalid frame
179            traceback.print_exc()
[133]180
[166]181    def _unicast(self, frame, port):
182        port.write_message(frame.data, True)
183        self.dprintf('sent unicast: [%d] %s -> %s\n',
184                     lambda: (frame.vid,
185                              frame.src_mac.encode('hex'),
186                              frame.dst_mac.encode('hex')))
[164]187
[166]188    def _broadcast(self, frame, *except_ports):
189        ports = self._ports[:]
190        for port in except_ports:
191            ports.remove(port)
192        for port in ports:
193            port.write_message(frame.data, True)
[164]194        self.dprintf('sent broadcast: [%d] %s -> %s\n',
195                     lambda: (frame.vid,
196                              frame.src_mac.encode('hex'),
197                              frame.dst_mac.encode('hex')))
198
[166]199
200class TapHandler(DebugMixIn):
201    READ_SIZE = 65535
202
203    def __init__(self, switch, dev, debug=False):
204        self._switch = switch
205        self._dev = dev
206        self._debug = debug
207        self._tap = None
208
209    @property
210    def closed(self):
211        return not self._tap
212
213    def open(self):
214        if not self.closed:
215            raise ValueError('already opened')
216        self._tap = TunTapDevice(self._dev, IFF_TAP | IFF_NO_PI)
217        self._tap.up()
218        self._switch.register_port(self)
219
220    def close(self):
221        if self.closed:
222            raise ValueError('I/O operation on closed tap')
223        self._switch.unregister_port(self)
224        self._tap.close()
225        self._tap = None
226
227    def fileno(self):
228        if self.closed:
229            raise ValueError('I/O operation on closed tap')
230        return self._tap.fileno()
231
232    def write_message(self, message, binary=False):
233        if self.closed:
234            raise ValueError('I/O operation on closed tap')
235        self._tap.write(message)
236
[138]237    def __call__(self, fd, events):
[166]238        try:
239            self._switch.forward(self, EthernetFrame(self._read()))
240            return
241        except:
242            traceback.print_exc()
[174]243        tornado.ioloop.IOLoop.instance().stop()  # XXX: should unregister fd
[166]244
245    def _read(self):
246        if self.closed:
247            raise ValueError('I/O operation on closed tap')
[162]248        buf = []
249        while True:
[166]250            buf.append(self._tap.read(self.READ_SIZE))
251            if len(buf[-1]) < self.READ_SIZE:
[162]252                break
[166]253        return ''.join(buf)
[162]254
255
[160]256class EtherWebSocketHandler(tornado.websocket.WebSocketHandler, DebugMixIn):
[166]257    def __init__(self, app, req, switch, debug=False):
[160]258        super(EtherWebSocketHandler, self).__init__(app, req)
[166]259        self._switch = switch
[133]260        self._debug = debug
261
262    def open(self):
[166]263        self._switch.register_port(self)
[164]264        self.dprintf('connected: %s\n', lambda: self.request.remote_ip)
[133]265
266    def on_message(self, message):
[166]267        self._switch.forward(self, EthernetFrame(message))
[133]268
269    def on_close(self):
[166]270        self._switch.unregister_port(self)
[164]271        self.dprintf('disconnected: %s\n', lambda: self.request.remote_ip)
[133]272
273
[160]274class EtherWebSocketClient(DebugMixIn):
[174]275    def __init__(self, switch, url, cred=None, debug=False):
[166]276        self._switch = switch
[151]277        self._url = url
[160]278        self._debug = debug
[166]279        self._sock = None
[151]280        self._options = {}
281
[174]282        if isinstance(cred, dict) and cred['user'] and cred['passwd']:
283            token = base64.b64encode('%s:%s' % (cred['user'], cred['passwd']))
[151]284            auth = ['Authorization: Basic %s' % token]
285            self._options['header'] = auth
286
[160]287    @property
288    def closed(self):
289        return not self._sock
290
[151]291    def open(self):
[160]292        if not self.closed:
293            raise websocket.WebSocketException('already opened')
[151]294        self._sock = websocket.WebSocket()
295        self._sock.connect(self._url, **self._options)
[166]296        self._switch.register_port(self)
[164]297        self.dprintf('connected: %s\n', lambda: self._url)
[151]298
299    def close(self):
[160]300        if self.closed:
301            raise websocket.WebSocketException('already closed')
[166]302        self._switch.unregister_port(self)
[151]303        self._sock.close()
304        self._sock = None
[164]305        self.dprintf('disconnected: %s\n', lambda: self._url)
[151]306
[165]307    def fileno(self):
308        if self.closed:
309            raise websocket.WebSocketException('closed socket')
310        return self._sock.io_sock.fileno()
311
[151]312    def write_message(self, message, binary=False):
[160]313        if self.closed:
314            raise websocket.WebSocketException('closed socket')
[151]315        if binary:
316            flag = websocket.ABNF.OPCODE_BINARY
[160]317        else:
318            flag = websocket.ABNF.OPCODE_TEXT
[151]319        self._sock.send(message, flag)
320
[165]321    def __call__(self, fd, events):
[151]322        try:
[165]323            data = self._sock.recv()
324            if data is not None:
[166]325                self._switch.forward(self, EthernetFrame(data))
[165]326                return
327        except:
328            traceback.print_exc()
[174]329        tornado.ioloop.IOLoop.instance().stop()  # XXX: should unregister fd
[151]330
331
[174]332class Htpasswd(object):
333    def __init__(self, path):
334        self._path = path
335        self._stat = None
336        self._data = {}
337
338    def auth(self, name, passwd):
339        passwd = base64.b64encode(hashlib.sha1(passwd).digest())
340        return self._data.get(name) == passwd
341
342    def load(self):
343        old_stat = self._stat
344
345        with open(self._path) as fp:
[175]346            fileno = fp.fileno()
347            fcntl.flock(fileno, fcntl.LOCK_SH | fcntl.LOCK_NB)
348            self._stat = os.fstat(fileno)
[174]349
350            unchanged = old_stat and \
351                        old_stat.st_ino == self._stat.st_ino and \
352                        old_stat.st_dev == self._stat.st_dev and \
353                        old_stat.st_mtime == self._stat.st_mtime
354
355            if not unchanged:
356                self._data = self._parse(fp)
357
358    def _parse(self, fp):
359        data = {}
360        for line in fp:
361            line = line.strip()
362            if 0 <= line.find(':'):
363                name, passwd = line.split(':', 1)
364                if passwd.startswith('{SHA}'):
365                    data[name] = passwd[5:]
366        return data
367
368
369def wrap_basic_auth(handler_class, htpasswd_path):
370    if not htpasswd_path:
371        return handler_class
372
373    old_execute = handler_class._execute
374    htpasswd = Htpasswd(htpasswd_path)
375
376    def execute(self, transforms, *args, **kwargs):
377        def auth_required():
378            self.stream.write(tornado.escape.utf8(
379                'HTTP/1.1 401 Authorization Required\r\n'
380                'WWW-Authenticate: Basic realm=etherws\r\n\r\n'
381            ))
382            self.stream.close()
383
384        creds = self.request.headers.get('Authorization')
385
386        if not creds or not creds.startswith('Basic '):
387            return auth_required()
388
389        try:
390            name, passwd = base64.b64decode(creds[6:]).split(':', 1)
391            htpasswd.load()
392
393            if not htpasswd.auth(name, passwd):
394                return auth_required()
395
396            return old_execute(self, transforms, *args, **kwargs)
397
398        except:
399            return auth_required()
400
401    handler_class._execute = execute
402    return handler_class
403
404
[134]405def daemonize(nochdir=False, noclose=False):
406    if os.fork() > 0:
407        sys.exit(0)
408
409    os.setsid()
410
411    if os.fork() > 0:
412        sys.exit(0)
413
414    if not nochdir:
415        os.chdir('/')
416
417    if not noclose:
418        os.umask(0)
419        sys.stdin.close()
420        sys.stdout.close()
421        sys.stderr.close()
422        os.close(0)
423        os.close(1)
424        os.close(2)
425        sys.stdin = open(os.devnull)
426        sys.stdout = open(os.devnull, 'a')
427        sys.stderr = open(os.devnull, 'a')
428
429
[160]430def realpath(ns, *keys):
431    for k in keys:
432        v = getattr(ns, k, None)
433        if v is not None:
434            v = os.path.realpath(v)
435            setattr(ns, k, v)
436            open(v).close()  # check readable
437    return ns
438
439
[133]440def server_main(args):
[160]441    realpath(args, 'keyfile', 'certfile', 'htpasswd')
[143]442
[160]443    if args.keyfile and args.certfile:
444        ssl_options = {'keyfile': args.keyfile, 'certfile': args.certfile}
445    elif args.keyfile or args.certfile:
[143]446        raise ValueError('both keyfile and certfile are required')
[160]447    else:
[143]448        ssl_options = None
449
[160]450    if args.port is None:
[143]451        if ssl_options:
452            args.port = 443
453        else:
454            args.port = 80
[160]455    elif not (0 <= args.port <= 65535):
456        raise ValueError('invalid port: %s' % args.port)
[143]457
[167]458    if args.ageout <= 0:
459        raise ValueError('invalid ageout: %s' % args.ageout)
460
461    ioloop = tornado.ioloop.IOLoop.instance()
462    fdb = FDB(ageout=args.ageout, debug=args.debug)
463    switch = SwitchingHub(fdb, debug=args.debug)
464
[174]465    handler = wrap_basic_auth(EtherWebSocketHandler, args.htpasswd)
466    srv = (args.path, handler, {'switch': switch, 'debug': args.debug})
467    app = tornado.web.Application([srv])
[143]468    server = tornado.httpserver.HTTPServer(app, ssl_options=ssl_options)
[133]469    server.listen(args.port, address=args.address)
470
[174]471    for dev in args.device:
472        tap = TapHandler(switch, dev, debug=args.debug)
[167]473        tap.open()
474        ioloop.add_handler(tap.fileno(), tap, ioloop.READ)
[151]475
476    if not args.foreground:
477        daemonize()
478
[138]479    ioloop.start()
[133]480
481
482def client_main(args):
[160]483    realpath(args, 'cacerts')
484
[133]485    if args.debug:
486        websocket.enableTrace(True)
487
[174]488    if args.insecure:
[156]489        websocket._SSLSocketWrapper = \
[174]490            lambda s: ssl.wrap_socket(s)
491    else:
492        websocket._SSLSocketWrapper = \
[156]493            lambda s: ssl.wrap_socket(s, cert_reqs=ssl.CERT_REQUIRED,
494                                      ca_certs=args.cacerts)
495
[174]496    if args.ageout <= 0:
497        raise ValueError('invalid ageout: %s' % args.ageout)
498
[160]499    if args.user and args.passwd is None:
500        args.passwd = getpass.getpass()
[143]501
[174]502    cred = {'user': args.user, 'passwd': args.passwd}
[167]503    ioloop = tornado.ioloop.IOLoop.instance()
504    fdb = FDB(ageout=args.ageout, debug=args.debug)
[166]505    switch = SwitchingHub(fdb, debug=args.debug)
[167]506
[174]507    for uri in args.uri:
508        client = EtherWebSocketClient(switch, uri, cred, args.debug)
[168]509        client.open()
510        ioloop.add_handler(client.fileno(), client, ioloop.READ)
511
[174]512    for dev in args.device:
513        tap = TapHandler(switch, dev, debug=args.debug)
[167]514        tap.open()
515        ioloop.add_handler(tap.fileno(), tap, ioloop.READ)
516
[151]517    if not args.foreground:
518        daemonize()
519
[165]520    ioloop.start()
[133]521
[138]522
[133]523def main():
524    parser = argparse.ArgumentParser()
[167]525    parser.add_argument('--device', action='append', default=[])
526    parser.add_argument('--ageout', action='store', type=int, default=300)
[133]527    parser.add_argument('--foreground', action='store_true', default=False)
528    parser.add_argument('--debug', action='store_true', default=False)
529
530    subparsers = parser.add_subparsers(dest='subcommand')
531
[158]532    parser_s = subparsers.add_parser('server')
533    parser_s.add_argument('--address', action='store', default='')
534    parser_s.add_argument('--port', action='store', type=int)
535    parser_s.add_argument('--path', action='store', default='/')
536    parser_s.add_argument('--htpasswd', action='store')
537    parser_s.add_argument('--keyfile', action='store')
538    parser_s.add_argument('--certfile', action='store')
[133]539
[158]540    parser_c = subparsers.add_parser('client')
[168]541    parser_c.add_argument('--uri', action='append', default=[])
[158]542    parser_c.add_argument('--insecure', action='store_true', default=False)
543    parser_c.add_argument('--cacerts', action='store')
544    parser_c.add_argument('--user', action='store')
[160]545    parser_c.add_argument('--passwd', action='store')
[133]546
547    args = parser.parse_args()
548
549    if args.subcommand == 'server':
550        server_main(args)
551    elif args.subcommand == 'client':
552        client_main(args)
553
554
555if __name__ == '__main__':
556    main()
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.