source: etherws/trunk/etherws.py @ 181

Revision 181, 16.7 KB checked in by atzm, 12 years ago (diff)
  • select client ssl handler per instance, not class
  • 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
[179]200class Htpasswd(object):
201    def __init__(self, path):
202        self._path = path
203        self._stat = None
204        self._data = {}
205
206    def auth(self, name, passwd):
207        passwd = base64.b64encode(hashlib.sha1(passwd).digest())
208        return self._data.get(name) == passwd
209
210    def load(self):
211        old_stat = self._stat
212
213        with open(self._path) as fp:
214            fileno = fp.fileno()
215            fcntl.flock(fileno, fcntl.LOCK_SH | fcntl.LOCK_NB)
216            self._stat = os.fstat(fileno)
217
218            unchanged = old_stat and \
219                        old_stat.st_ino == self._stat.st_ino and \
220                        old_stat.st_dev == self._stat.st_dev and \
221                        old_stat.st_mtime == self._stat.st_mtime
222
223            if not unchanged:
224                self._data = self._parse(fp)
225
226        return self
227
228    def _parse(self, fp):
229        data = {}
230        for line in fp:
231            line = line.strip()
232            if 0 <= line.find(':'):
233                name, passwd = line.split(':', 1)
234                if passwd.startswith('{SHA}'):
235                    data[name] = passwd[5:]
236        return data
237
238
[166]239class TapHandler(DebugMixIn):
240    READ_SIZE = 65535
241
[178]242    def __init__(self, ioloop, switch, dev, debug=False):
243        self._ioloop = ioloop
[166]244        self._switch = switch
245        self._dev = dev
246        self._debug = debug
247        self._tap = None
248
249    @property
250    def closed(self):
251        return not self._tap
252
253    def open(self):
254        if not self.closed:
255            raise ValueError('already opened')
256        self._tap = TunTapDevice(self._dev, IFF_TAP | IFF_NO_PI)
257        self._tap.up()
258        self._switch.register_port(self)
[178]259        self._ioloop.add_handler(self.fileno(), self, self._ioloop.READ)
[166]260
261    def close(self):
262        if self.closed:
263            raise ValueError('I/O operation on closed tap')
[178]264        self._ioloop.remove_handler(self.fileno())
[166]265        self._switch.unregister_port(self)
266        self._tap.close()
267        self._tap = None
268
269    def fileno(self):
270        if self.closed:
271            raise ValueError('I/O operation on closed tap')
272        return self._tap.fileno()
273
274    def write_message(self, message, binary=False):
275        if self.closed:
276            raise ValueError('I/O operation on closed tap')
277        self._tap.write(message)
278
[138]279    def __call__(self, fd, events):
[166]280        try:
281            self._switch.forward(self, EthernetFrame(self._read()))
282            return
283        except:
284            traceback.print_exc()
[178]285        self.close()
[166]286
287    def _read(self):
288        if self.closed:
289            raise ValueError('I/O operation on closed tap')
[162]290        buf = []
291        while True:
[166]292            buf.append(self._tap.read(self.READ_SIZE))
293            if len(buf[-1]) < self.READ_SIZE:
[162]294                break
[166]295        return ''.join(buf)
[162]296
297
[160]298class EtherWebSocketHandler(tornado.websocket.WebSocketHandler, DebugMixIn):
[179]299    def __init__(self, app, req, switch, htpasswd=None, debug=False):
[160]300        super(EtherWebSocketHandler, self).__init__(app, req)
[166]301        self._switch = switch
[179]302        self._htpasswd = htpasswd
[133]303        self._debug = debug
304
[179]305        if self._htpasswd:
306            self._htpasswd = Htpasswd(self._htpasswd)
307
[133]308    def open(self):
[166]309        self._switch.register_port(self)
[164]310        self.dprintf('connected: %s\n', lambda: self.request.remote_ip)
[133]311
312    def on_message(self, message):
[166]313        self._switch.forward(self, EthernetFrame(message))
[133]314
315    def on_close(self):
[166]316        self._switch.unregister_port(self)
[164]317        self.dprintf('disconnected: %s\n', lambda: self.request.remote_ip)
[133]318
[179]319    def _execute(self, transforms, *args, **kwargs):
320        def do_execute():
321            sp = super(EtherWebSocketHandler, self)
322            return sp._execute(transforms, *args, **kwargs)
[133]323
[179]324        def auth_required():
325            self.stream.write(tornado.escape.utf8(
326                'HTTP/1.1 401 Authorization Required\r\n'
327                'WWW-Authenticate: Basic realm=etherws\r\n\r\n'
328            ))
329            self.stream.close()
330
331        try:
332            if not self._htpasswd:
333                return do_execute()
334
335            creds = self.request.headers.get('Authorization')
336
337            if not creds or not creds.startswith('Basic '):
338                return auth_required()
339
340            name, passwd = base64.b64decode(creds[6:]).split(':', 1)
341
342            if self._htpasswd.load().auth(name, passwd):
343                return do_execute()
344        except:
345            traceback.print_exc()
346
347        return auth_required()
348
349
[160]350class EtherWebSocketClient(DebugMixIn):
[181]351    def __init__(self, ioloop, switch, url, ssl_=None, cred=None, debug=False):
[178]352        self._ioloop = ioloop
[166]353        self._switch = switch
[151]354        self._url = url
[181]355        self._ssl = ssl_
[160]356        self._debug = debug
[166]357        self._sock = None
[151]358        self._options = {}
359
[174]360        if isinstance(cred, dict) and cred['user'] and cred['passwd']:
361            token = base64.b64encode('%s:%s' % (cred['user'], cred['passwd']))
[151]362            auth = ['Authorization: Basic %s' % token]
363            self._options['header'] = auth
364
[160]365    @property
366    def closed(self):
367        return not self._sock
368
[151]369    def open(self):
[181]370        sslwrap = websocket._SSLSocketWrapper
371
[160]372        if not self.closed:
373            raise websocket.WebSocketException('already opened')
[151]374
[181]375        if self._ssl:
376            websocket._SSLSocketWrapper = self._ssl
377
378        try:
379            self._sock = websocket.WebSocket()
380            self._sock.connect(self._url, **self._options)
381            self._switch.register_port(self)
382            self._ioloop.add_handler(self.fileno(), self, self._ioloop.READ)
383            self.dprintf('connected: %s\n', lambda: self._url)
384        finally:
385            websocket._SSLSocketWrapper = sslwrap
386
[151]387    def close(self):
[160]388        if self.closed:
389            raise websocket.WebSocketException('already closed')
[178]390        self._ioloop.remove_handler(self.fileno())
[166]391        self._switch.unregister_port(self)
[151]392        self._sock.close()
393        self._sock = None
[164]394        self.dprintf('disconnected: %s\n', lambda: self._url)
[151]395
[165]396    def fileno(self):
397        if self.closed:
398            raise websocket.WebSocketException('closed socket')
399        return self._sock.io_sock.fileno()
400
[151]401    def write_message(self, message, binary=False):
[160]402        if self.closed:
403            raise websocket.WebSocketException('closed socket')
[151]404        if binary:
405            flag = websocket.ABNF.OPCODE_BINARY
[160]406        else:
407            flag = websocket.ABNF.OPCODE_TEXT
[151]408        self._sock.send(message, flag)
409
[165]410    def __call__(self, fd, events):
[151]411        try:
[165]412            data = self._sock.recv()
413            if data is not None:
[166]414                self._switch.forward(self, EthernetFrame(data))
[165]415                return
416        except:
417            traceback.print_exc()
[178]418        self.close()
[151]419
420
[134]421def daemonize(nochdir=False, noclose=False):
422    if os.fork() > 0:
423        sys.exit(0)
424
425    os.setsid()
426
427    if os.fork() > 0:
428        sys.exit(0)
429
430    if not nochdir:
431        os.chdir('/')
432
433    if not noclose:
434        os.umask(0)
435        sys.stdin.close()
436        sys.stdout.close()
437        sys.stderr.close()
438        os.close(0)
439        os.close(1)
440        os.close(2)
441        sys.stdin = open(os.devnull)
442        sys.stdout = open(os.devnull, 'a')
443        sys.stderr = open(os.devnull, 'a')
444
445
[160]446def realpath(ns, *keys):
447    for k in keys:
448        v = getattr(ns, k, None)
449        if v is not None:
450            v = os.path.realpath(v)
451            setattr(ns, k, v)
452            open(v).close()  # check readable
453    return ns
454
455
[180]456def ssl_wrapper(insecure, ca_certs):
457    args = {'cert_reqs': ssl.CERT_REQUIRED, 'ca_certs': ca_certs}
458    if insecure:
459        args = {}
460    return lambda sock: ssl.wrap_socket(sock, **args)
461
462
[133]463def server_main(args):
[160]464    realpath(args, 'keyfile', 'certfile', 'htpasswd')
[143]465
[160]466    if args.keyfile and args.certfile:
467        ssl_options = {'keyfile': args.keyfile, 'certfile': args.certfile}
468    elif args.keyfile or args.certfile:
[143]469        raise ValueError('both keyfile and certfile are required')
[160]470    else:
[143]471        ssl_options = None
472
[160]473    if args.port is None:
[143]474        if ssl_options:
475            args.port = 443
476        else:
477            args.port = 80
[160]478    elif not (0 <= args.port <= 65535):
479        raise ValueError('invalid port: %s' % args.port)
[143]480
[167]481    if args.ageout <= 0:
482        raise ValueError('invalid ageout: %s' % args.ageout)
483
484    ioloop = tornado.ioloop.IOLoop.instance()
485    fdb = FDB(ageout=args.ageout, debug=args.debug)
[181]486    sw = SwitchingHub(fdb, debug=args.debug)
[167]487
[181]488    harg = {'switch': sw, 'htpasswd': args.htpasswd, 'debug': args.debug}
[179]489    serv = (args.path, EtherWebSocketHandler, harg)
490    app = tornado.web.Application([serv])
[143]491    server = tornado.httpserver.HTTPServer(app, ssl_options=ssl_options)
[133]492    server.listen(args.port, address=args.address)
493
[174]494    for dev in args.device:
[181]495        tap = TapHandler(ioloop, sw, dev, debug=args.debug)
[167]496        tap.open()
[151]497
498    if not args.foreground:
499        daemonize()
500
[138]501    ioloop.start()
[133]502
503
504def client_main(args):
[160]505    realpath(args, 'cacerts')
506
[133]507    if args.debug:
508        websocket.enableTrace(True)
509
[174]510    if args.ageout <= 0:
511        raise ValueError('invalid ageout: %s' % args.ageout)
512
[160]513    if args.user and args.passwd is None:
514        args.passwd = getpass.getpass()
[143]515
[181]516    ssl_ = ssl_wrapper(args.insecure, args.cacerts)
[174]517    cred = {'user': args.user, 'passwd': args.passwd}
[167]518    ioloop = tornado.ioloop.IOLoop.instance()
519    fdb = FDB(ageout=args.ageout, debug=args.debug)
[181]520    sw = SwitchingHub(fdb, debug=args.debug)
[167]521
[174]522    for uri in args.uri:
[181]523        client = EtherWebSocketClient(ioloop, sw, uri, ssl_, cred, args.debug)
[168]524        client.open()
525
[174]526    for dev in args.device:
[181]527        tap = TapHandler(ioloop, sw, dev, debug=args.debug)
[167]528        tap.open()
529
[151]530    if not args.foreground:
531        daemonize()
532
[165]533    ioloop.start()
[133]534
[138]535
[133]536def main():
537    parser = argparse.ArgumentParser()
[167]538    parser.add_argument('--device', action='append', default=[])
539    parser.add_argument('--ageout', action='store', type=int, default=300)
[133]540    parser.add_argument('--foreground', action='store_true', default=False)
541    parser.add_argument('--debug', action='store_true', default=False)
542
543    subparsers = parser.add_subparsers(dest='subcommand')
544
[158]545    parser_s = subparsers.add_parser('server')
546    parser_s.add_argument('--address', action='store', default='')
547    parser_s.add_argument('--port', action='store', type=int)
548    parser_s.add_argument('--path', action='store', default='/')
549    parser_s.add_argument('--htpasswd', action='store')
550    parser_s.add_argument('--keyfile', action='store')
551    parser_s.add_argument('--certfile', action='store')
[133]552
[158]553    parser_c = subparsers.add_parser('client')
[168]554    parser_c.add_argument('--uri', action='append', default=[])
[158]555    parser_c.add_argument('--insecure', action='store_true', default=False)
556    parser_c.add_argument('--cacerts', action='store')
557    parser_c.add_argument('--user', action='store')
[160]558    parser_c.add_argument('--passwd', action='store')
[133]559
560    args = parser.parse_args()
561
562    if args.subcommand == 'server':
563        server_main(args)
564    elif args.subcommand == 'client':
565        client_main(args)
566
567
568if __name__ == '__main__':
569    main()
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.