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1 /*
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15  */
16
17 package com.android.server.connectivity;
18
19 import static android.net.NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_VALIDATED;
20
21 import android.content.Context;
22 import android.net.LinkProperties;
23 import android.net.Network;
24 import android.net.NetworkCapabilities;
25 import android.net.NetworkInfo;
26 import android.net.NetworkMisc;
27 import android.net.NetworkRequest;
28 import android.net.NetworkState;
29 import android.os.Handler;
30 import android.os.Messenger;
31 import android.util.SparseArray;
32
33 import com.android.internal.util.AsyncChannel;
34 import com.android.server.ConnectivityService;
35 import com.android.server.connectivity.NetworkMonitor;
36
37 import java.util.ArrayList;
38 import java.util.Comparator;
39
40 /**
41  * A bag class used by ConnectivityService for holding a collection of most recent
42  * information published by a particular NetworkAgent as well as the
43  * AsyncChannel/messenger for reaching that NetworkAgent and lists of NetworkRequests
44  * interested in using it.  Default sort order is descending by score.
45  */
46 // States of a network:
47 // --------------------
48 // 1. registered, uncreated, disconnected, unvalidated
49 //    This state is entered when a NetworkFactory registers a NetworkAgent in any state except
50 //    the CONNECTED state.
51 // 2. registered, uncreated, connecting, unvalidated
52 //    This state is entered when a registered NetworkAgent for a VPN network transitions to the
53 //    CONNECTING state (TODO: go through this state for every network, not just VPNs).
54 //    ConnectivityService will tell netd to create the network early in order to add extra UID
55 //    routing rules referencing the netID. These rules need to be in place before the network is
56 //    connected to avoid racing against client apps trying to connect to a half-setup network.
57 // 3. registered, uncreated, connected, unvalidated
58 //    This state is entered when a registered NetworkAgent transitions to the CONNECTED state.
59 //    ConnectivityService will tell netd to create the network if it was not already created, and
60 //    immediately transition to state #4.
61 // 4. registered, created, connected, unvalidated
62 //    If this network can satisfy the default NetworkRequest, then NetworkMonitor will
63 //    probe for Internet connectivity.
64 //    If this network cannot satisfy the default NetworkRequest, it will immediately be
65 //    transitioned to state #5.
66 //    A network may remain in this state if NetworkMonitor fails to find Internet connectivity,
67 //    for example:
68 //    a. a captive portal is present, or
69 //    b. a WiFi router whose Internet backhaul is down, or
70 //    c. a wireless connection stops transfering packets temporarily (e.g. device is in elevator
71 //       or tunnel) but does not disconnect from the AP/cell tower, or
72 //    d. a stand-alone device offering a WiFi AP without an uplink for configuration purposes.
73 // 5. registered, created, connected, validated
74 //
75 // The device's default network connection:
76 // ----------------------------------------
77 // Networks in states #4 and #5 may be used as a device's default network connection if they
78 // satisfy the default NetworkRequest.
79 // A network, that satisfies the default NetworkRequest, in state #5 should always be chosen
80 // in favor of a network, that satisfies the default NetworkRequest, in state #4.
81 // When deciding between two networks, that both satisfy the default NetworkRequest, to select
82 // for the default network connection, the one with the higher score should be chosen.
83 //
84 // When a network disconnects:
85 // ---------------------------
86 // If a network's transport disappears, for example:
87 // a. WiFi turned off, or
88 // b. cellular data turned off, or
89 // c. airplane mode is turned on, or
90 // d. a wireless connection disconnects from AP/cell tower entirely (e.g. device is out of range
91 //    of AP for an extended period of time, or switches to another AP without roaming)
92 // then that network can transition from any state (#1-#5) to unregistered.  This happens by
93 // the transport disconnecting their NetworkAgent's AsyncChannel with ConnectivityManager.
94 // ConnectivityService also tells netd to destroy the network.
95 //
96 // When ConnectivityService disconnects a network:
97 // -----------------------------------------------
98 // If a network has no chance of satisfying any requests (even if it were to become validated
99 // and enter state #5), ConnectivityService will disconnect the NetworkAgent's AsyncChannel.
100 // If the network ever for any period of time had satisfied a NetworkRequest (i.e. had been
101 // the highest scoring that satisfied the NetworkRequest's constraints), but is no longer the
102 // highest scoring network for any NetworkRequest, then there will be a 30s pause before
103 // ConnectivityService disconnects the NetworkAgent's AsyncChannel.  During this pause the
104 // network is considered "lingering".  This pause exists to allow network communication to be
105 // wrapped up rather than abruptly terminated.  During this pause if the network begins satisfying
106 // a NetworkRequest, ConnectivityService will cancel the future disconnection of the NetworkAgent's
107 // AsyncChannel, and the network is no longer considered "lingering".
108 public class NetworkAgentInfo implements Comparable<NetworkAgentInfo> {
109     public NetworkInfo networkInfo;
110     // This Network object should always be used if possible, so as to encourage reuse of the
111     // enclosed socket factory and connection pool.  Avoid creating other Network objects.
112     // This Network object is always valid.
113     public final Network network;
114     public LinkProperties linkProperties;
115     // This should only be modified via ConnectivityService.updateCapabilities().
116     public NetworkCapabilities networkCapabilities;
117     public final NetworkMonitor networkMonitor;
118     public final NetworkMisc networkMisc;
119     // Indicates if netd has been told to create this Network. From this point on the appropriate
120     // routing rules are setup and routes are added so packets can begin flowing over the Network.
121     // This is a sticky bit; once set it is never cleared.
122     public boolean created;
123     // Set to true after the first time this network is marked as CONNECTED. Once set, the network
124     // shows up in API calls, is able to satisfy NetworkRequests and can become the default network.
125     // This is a sticky bit; once set it is never cleared.
126     public boolean everConnected;
127     // Set to true if this Network successfully passed validation or if it did not satisfy the
128     // default NetworkRequest in which case validation will not be attempted.
129     // This is a sticky bit; once set it is never cleared even if future validation attempts fail.
130     public boolean everValidated;
131
132     // The result of the last validation attempt on this network (true if validated, false if not).
133     // This bit exists only because we never unvalidate a network once it's been validated, and that
134     // is because the network scoring and revalidation code does not (may not?) deal properly with
135     // networks becoming unvalidated.
136     // TODO: Fix the network scoring code, remove this, and rename everValidated to validated.
137     public boolean lastValidated;
138
139     // Whether a captive portal was ever detected on this network.
140     // This is a sticky bit; once set it is never cleared.
141     public boolean everCaptivePortalDetected;
142
143     // Whether a captive portal was found during the last network validation attempt.
144     public boolean lastCaptivePortalDetected;
145
146     // Indicates whether the network is lingering.  Networks are lingered when they become unneeded
147     // as a result of their NetworkRequests being satisfied by a different network, so as to allow
148     // communication to wrap up before the network is taken down.  This usually only happens to the
149     // default network.  Lingering ends with either the linger timeout expiring and the network
150     // being taken down, or the network satisfying a request again.
151     public boolean lingering;
152
153     // This represents the last score received from the NetworkAgent.
154     private int currentScore;
155     // Penalty applied to scores of Networks that have not been validated.
156     private static final int UNVALIDATED_SCORE_PENALTY = 40;
157
158     // Score for explicitly connected network.
159     //
160     // This ensures that a) the explicitly selected network is never trumped by anything else, and
161     // b) the explicitly selected network is never torn down.
162     private static final int MAXIMUM_NETWORK_SCORE = 100;
163
164     // The list of NetworkRequests being satisfied by this Network.
165     public final SparseArray<NetworkRequest> networkRequests = new SparseArray<NetworkRequest>();
166     // The list of NetworkRequests that this Network previously satisfied with the highest
167     // score.  A non-empty list indicates that if this Network was validated it is lingered.
168     // NOTE: This list is only used for debugging.
169     public final ArrayList<NetworkRequest> networkLingered = new ArrayList<NetworkRequest>();
170
171     public final Messenger messenger;
172     public final AsyncChannel asyncChannel;
173
174     // Used by ConnectivityService to keep track of 464xlat.
175     public Nat464Xlat clatd;
176
177     public NetworkAgentInfo(Messenger messenger, AsyncChannel ac, Network net, NetworkInfo info,
178             LinkProperties lp, NetworkCapabilities nc, int score, Context context, Handler handler,
179             NetworkMisc misc, NetworkRequest defaultRequest, ConnectivityService connService) {
180         this.messenger = messenger;
181         asyncChannel = ac;
182         network = net;
183         networkInfo = info;
184         linkProperties = lp;
185         networkCapabilities = nc;
186         currentScore = score;
187         networkMonitor = connService.createNetworkMonitor(context, handler, this, defaultRequest);
188         networkMisc = misc;
189     }
190
191     /**
192      * Add {@code networkRequest} to this network as it's satisfied by this network.
193      * NOTE: This function must only be called on ConnectivityService's main thread.
194      * @return true if {@code networkRequest} was added or false if {@code networkRequest} was
195      *         already present.
196      */
197     public boolean addRequest(NetworkRequest networkRequest) {
198         if (networkRequests.get(networkRequest.requestId) == networkRequest) return false;
199         networkRequests.put(networkRequest.requestId, networkRequest);
200         return true;
201     }
202
203     // Does this network satisfy request?
204     public boolean satisfies(NetworkRequest request) {
205         return created &&
206                 request.networkCapabilities.satisfiedByNetworkCapabilities(networkCapabilities);
207     }
208
209     public boolean satisfiesImmutableCapabilitiesOf(NetworkRequest request) {
210         return created &&
211                 request.networkCapabilities.satisfiedByImmutableNetworkCapabilities(
212                         networkCapabilities);
213     }
214
215     public boolean isVPN() {
216         return networkCapabilities.hasTransport(NetworkCapabilities.TRANSPORT_VPN);
217     }
218
219     private int getCurrentScore(boolean pretendValidated) {
220         // TODO: We may want to refactor this into a NetworkScore class that takes a base score from
221         // the NetworkAgent and signals from the NetworkAgent and uses those signals to modify the
222         // score.  The NetworkScore class would provide a nice place to centralize score constants
223         // so they are not scattered about the transports.
224
225         // If this network is explicitly selected and the user has decided to use it even if it's
226         // unvalidated, give it the maximum score. Also give it the maximum score if it's explicitly
227         // selected and we're trying to see what its score could be. This ensures that we don't tear
228         // down an explicitly selected network before the user gets a chance to prefer it when
229         // a higher-scoring network (e.g., Ethernet) is available.
230         if (networkMisc.explicitlySelected && (networkMisc.acceptUnvalidated || pretendValidated)) {
231             return MAXIMUM_NETWORK_SCORE;
232         }
233
234         int score = currentScore;
235         // Use NET_CAPABILITY_VALIDATED here instead of lastValidated, this allows
236         // ConnectivityService.updateCapabilities() to compute the old score prior to updating
237         // networkCapabilities (with a potentially different validated state).
238         if (!networkCapabilities.hasCapability(NET_CAPABILITY_VALIDATED) && !pretendValidated) {
239             score -= UNVALIDATED_SCORE_PENALTY;
240         }
241         if (score < 0) score = 0;
242         return score;
243     }
244
245     // Get the current score for this Network.  This may be modified from what the
246     // NetworkAgent sent, as it has modifiers applied to it.
247     public int getCurrentScore() {
248         return getCurrentScore(false);
249     }
250
251     // Get the current score for this Network as if it was validated.  This may be modified from
252     // what the NetworkAgent sent, as it has modifiers applied to it.
253     public int getCurrentScoreAsValidated() {
254         return getCurrentScore(true);
255     }
256
257     public void setCurrentScore(int newScore) {
258         currentScore = newScore;
259     }
260
261     public NetworkState getNetworkState() {
262         synchronized (this) {
263             // Network objects are outwardly immutable so there is no point to duplicating.
264             // Duplicating also precludes sharing socket factories and connection pools.
265             final String subscriberId = (networkMisc != null) ? networkMisc.subscriberId : null;
266             return new NetworkState(new NetworkInfo(networkInfo),
267                     new LinkProperties(linkProperties),
268                     new NetworkCapabilities(networkCapabilities), network, subscriberId, null);
269         }
270     }
271
272     public String toString() {
273         return "NetworkAgentInfo{ ni{" + networkInfo + "}  " +
274                 "network{" + network + "}  nethandle{" + network.getNetworkHandle() + "}  " +
275                 "lp{" + linkProperties + "}  " +
276                 "nc{" + networkCapabilities + "}  Score{" + getCurrentScore() + "}  " +
277                 "everValidated{" + everValidated + "}  lastValidated{" + lastValidated + "}  " +
278                 "created{" + created + "} lingering{" + lingering + "} " +
279                 "explicitlySelected{" + networkMisc.explicitlySelected + "} " +
280                 "acceptUnvalidated{" + networkMisc.acceptUnvalidated + "} " +
281                 "everCaptivePortalDetected{" + everCaptivePortalDetected + "} " +
282                 "lastCaptivePortalDetected{" + lastCaptivePortalDetected + "} " +
283                 "}";
284     }
285
286     public String name() {
287         return "NetworkAgentInfo [" + networkInfo.getTypeName() + " (" +
288                 networkInfo.getSubtypeName() + ") - " +
289                 (network == null ? "null" : network.toString()) + "]";
290     }
291
292     // Enables sorting in descending order of score.
293     @Override
294     public int compareTo(NetworkAgentInfo other) {
295         return other.getCurrentScore() - getCurrentScore();
296     }
297 }