Merge commit 'origin/master'
[sliver-openvswitch.git] / secchan / secchan.c
index 0ef6023..f00df4a 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
- /* Copyright (c) 2008 The Board of Trustees of The Leland Stanford
+/* Copyright (c) 2008 The Board of Trustees of The Leland Stanford
  * Junior University
- * 
+ *
  * We are making the OpenFlow specification and associated documentation
  * (Software) available for public use and benefit with the expectation
  * that others will use, modify and enhance the Software and contribute
  * distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to
  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  * the following conditions:
- * 
+ *
  * The above copyright notice and this permission notice shall be
  * included in all copies or substantial portions of the Software.
- * 
+ *
  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
  * SOFTWARE.
- * 
+ *
  * The name and trademarks of copyright holder(s) may NOT be used in
  * advertising or publicity pertaining to the Software or any
  * derivatives without specific, written prior permission.
  */
 
+#include <config.h>
+#include <assert.h>
 #include <errno.h>
 #include <getopt.h>
 #include <inttypes.h>
 #include <netinet/in.h>
 #include <poll.h>
+#include <regex.h>
 #include <stdlib.h>
+#include <signal.h>
 #include <string.h>
 #include <time.h>
 #include <unistd.h>
 
-#include "buffer.h"
 #include "command-line.h"
 #include "compiler.h"
 #include "daemon.h"
+#include "dhcp-client.h"
+#include "dhcp.h"
+#include "dynamic-string.h"
 #include "fault.h"
 #include "flow.h"
 #include "learning-switch.h"
 #include "list.h"
 #include "mac-learning.h"
 #include "netdev.h"
+#include "nicira-ext.h"
+#include "ofpbuf.h"
 #include "openflow.h"
 #include "packets.h"
 #include "poll-loop.h"
 #include "rconn.h"
+#include "stp.h"
+#include "timeval.h"
 #include "util.h"
 #include "vconn-ssl.h"
 #include "vconn.h"
 #include "vlog.h"
 #define THIS_MODULE VLM_secchan
 
-#include "ofp-print.h"
-
-static const char *listen_vconn_name;
-
-struct half {
-    struct rconn *rconn;
-    struct buffer *rxbuf;
-};
-
 /* Behavior when the connection to the controller fails. */
 enum fail_mode {
     FAIL_OPEN,                  /* Act as learning switch. */
     FAIL_CLOSED                 /* Drop all packets. */
 };
 
+/* Maximum number of management connection listeners. */
+#define MAX_MGMT 8
+
+/* Settings that may be configured by the user. */
+struct settings {
+    /* Overall mode of operation. */
+    bool discovery;           /* Discover the controller automatically? */
+    bool in_band;             /* Connect to controller in-band? */
+
+    /* Related vconns and network devices. */
+    const char *nl_name;        /* Local datapath (must be "nl:" vconn). */
+    char *of_name;              /* ofX network device name. */
+    const char *controller_name; /* Controller (if not discovery mode). */
+    const char *listener_names[MAX_MGMT]; /* Listen for mgmt connections. */
+    size_t n_listeners;          /* Number of mgmt connection listeners. */
+    const char *monitor_name;   /* Listen for traffic monitor connections. */
+
+    /* Failure behavior. */
+    enum fail_mode fail_mode; /* Act as learning switch if no controller? */
+    int max_idle;             /* Idle time for flows in fail-open mode. */
+    int probe_interval;       /* # seconds idle before sending echo request. */
+    int max_backoff;          /* Max # seconds between connection attempts. */
+
+    /* Packet-in rate-limiting. */
+    int rate_limit;           /* Tokens added to bucket per second. */
+    int burst_limit;          /* Maximum number token bucket size. */
+
+    /* Discovery behavior. */
+    regex_t accept_controller_regex;  /* Controller vconns to accept. */
+    const char *accept_controller_re; /* String version of regex. */
+    bool update_resolv_conf;          /* Update /etc/resolv.conf? */
+};
+
+struct half {
+    struct rconn *rconn;
+    struct ofpbuf *rxbuf;
+    int n_txq;                  /* No. of packets queued for tx on 'rconn'. */
+};
+
 struct relay {
     struct list node;
 
@@ -86,135 +126,222 @@ struct relay {
     struct half halves[2];
 
     bool is_mgmt_conn;
-    struct lswitch *lswitch;
 };
 
-static struct list relays = LIST_INITIALIZER(&relays);
-
-/* Enable the local port? */
-static int local_port;
-
-/* MAC address of local port. */
-static uint8_t local_mac[ETH_ADDR_LEN];
-
-/* MAC learning table for local port. */
-static struct mac_learning *local_ml;
-
-/* -f, --fail: Behavior when the connection to the controller fails. */
-static enum fail_mode fail_mode = FAIL_OPEN;
-
-/* --inactivity-probe: Number of seconds without receiving a message from the
-   controller before sending an inactivity probe. */
-static int probe_interval = 15;
+struct hook {
+    bool (*packet_cb[2])(struct relay *, void *aux);
+    void (*periodic_cb)(void *aux);
+    void (*wait_cb)(void *aux);
+    void *aux;
+};
 
-/* --max-idle: Idle time to assign to flows created by learning switch when in
- * fail-open mode. */
-static int max_idle = 15;
+static struct vlog_rate_limit vrl = VLOG_RATE_LIMIT_INIT(60, 60);
 
-static void parse_options(int argc, char *argv[]);
+static void parse_options(int argc, char *argv[], struct settings *);
 static void usage(void) NO_RETURN;
 
-static void new_management_connection(const char *nl_name, struct vconn *new_remote);
+static struct pvconn *open_passive_vconn(const char *name);
+static struct vconn *accept_vconn(struct pvconn *pvconn);
+
 static struct relay *relay_create(struct rconn *local, struct rconn *remote,
                                   bool is_mgmt_conn);
-static void relay_run(struct relay *);
+static struct relay *relay_accept(const struct settings *, struct pvconn *);
+static void relay_run(struct relay *, const struct hook[], size_t n_hooks);
 static void relay_wait(struct relay *);
 static void relay_destroy(struct relay *);
 
-static bool local_hook(struct relay *r);
-static bool fail_open_hook(struct relay *r);
+static struct hook make_hook(bool (*local_packet_cb)(struct relay *, void *),
+                             bool (*remote_packet_cb)(struct relay *, void *),
+                             void (*periodic_cb)(void *),
+                             void (*wait_cb)(void *),
+                             void *aux);
+static struct ofp_packet_in *get_ofp_packet_in(struct relay *);
+static bool get_ofp_packet_eth_header(struct relay *, struct ofp_packet_in **,
+                                      struct eth_header **);
+static void get_ofp_packet_payload(struct ofp_packet_in *, struct ofpbuf *);
+
+struct switch_status;
+struct status_reply;
+static struct hook switch_status_hook_create(const struct settings *,
+                                             struct switch_status **);
+static void switch_status_register_category(struct switch_status *,
+                                            const char *category,
+                                            void (*cb)(struct status_reply *,
+                                                       void *aux),
+                                            void *aux);
+static void status_reply_put(struct status_reply *, const char *, ...)
+    PRINTF_FORMAT(2, 3);
+
+static void rconn_status_cb(struct status_reply *, void *rconn_);
+
+static struct discovery *discovery_init(const struct settings *,
+                                        struct switch_status *);
+static void discovery_question_connectivity(struct discovery *);
+static bool discovery_run(struct discovery *, char **controller_name);
+static void discovery_wait(struct discovery *);
+
+static struct hook in_band_hook_create(const struct settings *,
+                                       struct switch_status *,
+                                       struct rconn *remote);
+
+struct port_watcher;
+static struct hook port_watcher_create(struct rconn *local,
+                                       struct rconn *remote,
+                                       struct port_watcher **);
+static uint32_t port_watcher_get_flags(const struct port_watcher *,
+                                       int port_no);
+static void port_watcher_set_flags(struct port_watcher *,
+                                   int port_no, uint32_t flags, uint32_t mask);
+
+static struct hook stp_hook_create(const struct settings *,
+                                   struct port_watcher *,
+                                   struct rconn *local, struct rconn *remote);
+
+static struct hook fail_open_hook_create(const struct settings *,
+                                         struct switch_status *,
+                                         struct rconn *local,
+                                         struct rconn *remote);
+static struct hook rate_limit_hook_create(const struct settings *,
+                                          struct switch_status *,
+                                          struct rconn *local,
+                                          struct rconn *remote);
+
+
+static void modify_dhcp_request(struct dhcp_msg *, void *aux);
+static bool validate_dhcp_offer(const struct dhcp_msg *, void *aux);
 
 int
 main(int argc, char *argv[])
 {
-    struct vconn *listen_vconn;
-    struct netdev *of_device;
-    const char *nl_name;
-    char of_name[16];
+    struct settings s;
+
+    struct list relays = LIST_INITIALIZER(&relays);
+
+    struct hook hooks[8];
+    size_t n_hooks = 0;
+
+    struct pvconn *monitor;
+
+    struct pvconn *listeners[MAX_MGMT];
+    size_t n_listeners;
+
+    struct rconn *local_rconn, *remote_rconn;
+    struct relay *controller_relay;
+    struct discovery *discovery;
+    struct switch_status *switch_status;
+    struct port_watcher *pw;
+    int i;
     int retval;
 
     set_program_name(argv[0]);
     register_fault_handlers();
+    time_init();
     vlog_init();
-    parse_options(argc, argv);
+    parse_options(argc, argv, &s);
+    signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
 
-    if (argc - optind != 2) {
-        fatal(0,
-              "need exactly two non-option arguments; use --help for usage");
-    }
-    nl_name = argv[optind];
-    if (strncmp(nl_name, "nl:", 3)
-        || strlen(nl_name) < 4
-        || nl_name[strspn(nl_name + 3, "0123456789") + 3]) {
-        fatal(0, "%s: argument is not of the form \"nl:DP_IDX\"", nl_name);
+    /* Start listening for management and monitoring connections. */
+    n_listeners = 0;
+    for (i = 0; i < s.n_listeners; i++) {
+        listeners[n_listeners++] = open_passive_vconn(s.listener_names[i]);
     }
+    monitor = s.monitor_name ? open_passive_vconn(s.monitor_name) : NULL;
 
-    if (listen_vconn_name) {
-        retval = vconn_open(listen_vconn_name, &listen_vconn);
-        if (retval && retval != EAGAIN) {
-            fatal(retval, "opening %s", listen_vconn_name);
-        }
-        if (!vconn_is_passive(listen_vconn)) {
-            fatal(0, "%s is not a passive vconn", listen_vconn_name);
-        }
-    } else {
-        listen_vconn = NULL;
-    }
+    /* Initialize switch status hook. */
+    hooks[n_hooks++] = switch_status_hook_create(&s, &switch_status);
 
-    snprintf(of_name, sizeof of_name, "of%s", nl_name + 3);
-    retval = netdev_open(of_name, &of_device);
-    if (!retval) {
-        enum netdev_flags flags;
-        retval = netdev_get_flags(of_device, &flags);
-        if (!retval) {
-            if (flags & NETDEV_UP) {
-                struct in6_addr in6;
-
-                local_port = true;
-                memcpy(local_mac, netdev_get_etheraddr(of_device),
-                       ETH_ADDR_LEN);
-                if (netdev_get_in6(of_device, &in6)) {
-                    VLOG_WARN("Ignoring IPv6 address on %s device: "
-                              "IPv6 not supported", of_name);
-                }
-                local_ml = mac_learning_create();
-            }
-        } else {
-            error(retval, "Could not get flags for %s device", of_name);
-        }
-        netdev_close(of_device);
-    } else {
-        error(retval, "Could not open %s device", of_name);
-    }
+    /* Start controller discovery. */
+    discovery = s.discovery ? discovery_init(&s, switch_status) : NULL;
 
+    /* Start listening for vlogconf requests. */
     retval = vlog_server_listen(NULL, NULL);
     if (retval) {
-        fatal(retval, "Could not listen for vlog connections");
+        ofp_fatal(retval, "Could not listen for vlog connections");
     }
 
+    die_if_already_running();
     daemonize();
 
-    relay_create(rconn_new(argv[optind], 1, 0),
-                 rconn_new(argv[optind + 1], 1, probe_interval),
-                 false);
+    VLOG_WARN("OpenFlow reference implementation version %s", VERSION);
+    VLOG_WARN("OpenFlow protocol version 0x%02x", OFP_VERSION);
+
+    /* Connect to datapath. */
+    local_rconn = rconn_create(0, s.max_backoff);
+    rconn_connect(local_rconn, s.nl_name);
+    switch_status_register_category(switch_status, "local",
+                                    rconn_status_cb, local_rconn);
+
+    /* Connect to controller. */
+    remote_rconn = rconn_create(s.probe_interval, s.max_backoff);
+    if (s.controller_name) {
+        retval = rconn_connect(remote_rconn, s.controller_name);
+        if (retval == EAFNOSUPPORT) {
+            ofp_fatal(0, "No support for %s vconn", s.controller_name);
+        }
+    }
+    switch_status_register_category(switch_status, "remote",
+                                    rconn_status_cb, remote_rconn);
+
+    /* Start relaying. */
+    controller_relay = relay_create(local_rconn, remote_rconn, false);
+    list_push_back(&relays, &controller_relay->node);
+
+    /* Set up hooks. */
+    hooks[n_hooks++] = port_watcher_create(local_rconn, remote_rconn, &pw);
+    hooks[n_hooks++] = stp_hook_create(&s, pw, local_rconn, remote_rconn);
+    if (s.in_band) {
+        hooks[n_hooks++] = in_band_hook_create(&s, switch_status,
+                                               remote_rconn);
+    }
+    if (s.fail_mode == FAIL_OPEN) {
+        hooks[n_hooks++] = fail_open_hook_create(&s, switch_status,
+                                                 local_rconn, remote_rconn);
+    }
+    if (s.rate_limit) {
+        hooks[n_hooks++] = rate_limit_hook_create(&s, switch_status,
+                                                  local_rconn, remote_rconn);
+    }
+    assert(n_hooks <= ARRAY_SIZE(hooks));
+
     for (;;) {
         struct relay *r, *n;
+        size_t i;
 
         /* Do work. */
         LIST_FOR_EACH_SAFE (r, n, struct relay, node, &relays) {
-            relay_run(r);
+            relay_run(r, hooks, n_hooks);
         }
-        if (listen_vconn) {
+        for (i = 0; i < n_listeners; i++) {
             for (;;) {
-                struct vconn *new_remote;
-                retval = vconn_accept(listen_vconn, &new_remote);
-                if (retval) {
-                    if (retval != EAGAIN) {
-                        VLOG_WARN("accept failed (%s)", strerror(retval));
-                    }
+                struct relay *r = relay_accept(&s, listeners[i]);
+                if (!r) {
                     break;
                 }
-                new_management_connection(nl_name, new_remote);
+                list_push_back(&relays, &r->node);
+            }
+        }
+        if (monitor) {
+            struct vconn *new = accept_vconn(monitor);
+            if (new) {
+                rconn_add_monitor(local_rconn, new);
+            }
+        }
+        for (i = 0; i < n_hooks; i++) {
+            if (hooks[i].periodic_cb) {
+                hooks[i].periodic_cb(hooks[i].aux);
+            }
+        }
+        if (s.discovery) {
+            char *controller_name;
+            if (rconn_is_connectivity_questionable(remote_rconn)) {
+                discovery_question_connectivity(discovery);
+            }
+            if (discovery_run(discovery, &controller_name)) {
+                if (controller_name) {
+                    rconn_connect(remote_rconn, controller_name);
+                } else {
+                    rconn_disconnect(remote_rconn);
+                }
             }
         }
 
@@ -222,8 +349,19 @@ main(int argc, char *argv[])
         LIST_FOR_EACH (r, struct relay, node, &relays) {
             relay_wait(r);
         }
-        if (listen_vconn) {
-            vconn_accept_wait(listen_vconn);
+        for (i = 0; i < n_listeners; i++) {
+            pvconn_wait(listeners[i]);
+        }
+        if (monitor) {
+            pvconn_wait(monitor);
+        }
+        for (i = 0; i < n_hooks; i++) {
+            if (hooks[i].wait_cb) {
+                hooks[i].wait_cb(hooks[i].aux);
+            }
+        }
+        if (discovery) {
+            discovery_wait(discovery);
         }
         poll_block();
     }
@@ -231,58 +369,133 @@ main(int argc, char *argv[])
     return 0;
 }
 
-static void
-new_management_connection(const char *nl_name, struct vconn *new_remote)
+static struct pvconn *
+open_passive_vconn(const char *name)
+{
+    struct pvconn *pvconn;
+    int retval;
+
+    retval = pvconn_open(name, &pvconn);
+    if (retval && retval != EAGAIN) {
+        ofp_fatal(retval, "opening %s", name);
+    }
+    return pvconn;
+}
+
+static struct vconn *
+accept_vconn(struct pvconn *pvconn)
+{
+    struct vconn *new;
+    int retval;
+
+    retval = pvconn_accept(pvconn, OFP_VERSION, &new);
+    if (retval && retval != EAGAIN) {
+        VLOG_WARN_RL(&vrl, "accept failed (%s)", strerror(retval));
+    }
+    return new;
+}
+
+static struct hook
+make_hook(bool (*local_packet_cb)(struct relay *, void *aux),
+          bool (*remote_packet_cb)(struct relay *, void *aux),
+          void (*periodic_cb)(void *aux),
+          void (*wait_cb)(void *aux),
+          void *aux)
+{
+    struct hook h;
+    h.packet_cb[HALF_LOCAL] = local_packet_cb;
+    h.packet_cb[HALF_REMOTE] = remote_packet_cb;
+    h.periodic_cb = periodic_cb;
+    h.wait_cb = wait_cb;
+    h.aux = aux;
+    return h;
+}
+
+static struct ofp_packet_in *
+get_ofp_packet_in(struct relay *r)
+{
+    struct ofpbuf *msg = r->halves[HALF_LOCAL].rxbuf;
+    struct ofp_header *oh = msg->data;
+    if (oh->type == OFPT_PACKET_IN) {
+        if (msg->size >= offsetof (struct ofp_packet_in, data)) {
+            return msg->data;
+        } else {
+            VLOG_WARN("packet too short (%zu bytes) for packet_in",
+                      msg->size);
+        }
+    }
+    return NULL;
+}
+
+static bool
+get_ofp_packet_eth_header(struct relay *r, struct ofp_packet_in **opip,
+                          struct eth_header **ethp)
+{
+    const int min_len = offsetof(struct ofp_packet_in, data) + ETH_HEADER_LEN;
+    struct ofp_packet_in *opi = get_ofp_packet_in(r);
+    if (opi && ntohs(opi->header.length) >= min_len) {
+        *opip = opi;
+        *ethp = (void *) opi->data;
+        return true;
+    }
+    return false;
+}
+
+\f
+/* OpenFlow message relaying. */
+
+static struct relay *
+relay_accept(const struct settings *s, struct pvconn *pvconn)
 {
+    struct vconn *new_remote, *new_local;
     char *nl_name_without_subscription;
-    struct vconn *new_local;
     struct rconn *r1, *r2;
     int retval;
 
+    new_remote = accept_vconn(pvconn);
+    if (!new_remote) {
+        return NULL;
+    }
+
     /* nl:123 or nl:123:1 opens a netlink connection to local datapath 123.  We
      * only accept the former syntax in main().
      *
      * nl:123:0 opens a netlink connection to local datapath 123 without
      * obtaining a subscription for ofp_packet_in or ofp_flow_expired
      * messages.*/
-    nl_name_without_subscription = xasprintf("%s:0", nl_name);
-    retval = vconn_open(nl_name_without_subscription, &new_local);
+    nl_name_without_subscription = xasprintf("%s:0", s->nl_name);
+    retval = vconn_open(nl_name_without_subscription, OFP_VERSION, &new_local);
     if (retval) {
-        VLOG_ERR("could not connect to %s (%s)",
-                 nl_name_without_subscription, strerror(retval));
+        VLOG_ERR_RL(&vrl, "could not connect to %s (%s)",
+                    nl_name_without_subscription, strerror(retval));
         vconn_close(new_remote);
         free(nl_name_without_subscription);
-        return;
+        return NULL;
     }
 
-    /* Add it to the relay list. */
-    r1 = rconn_new_from_vconn(nl_name_without_subscription, 1, new_local);
-    r2 = rconn_new_from_vconn("passive", 1, new_remote);
-    relay_create(r1, r2, true);
-
+    /* Create and return relay. */
+    r1 = rconn_create(0, 0);
+    rconn_connect_unreliably(r1, nl_name_without_subscription, new_local);
     free(nl_name_without_subscription);
+
+    r2 = rconn_create(0, 0);
+    rconn_connect_unreliably(r2, "passive", new_remote);
+
+    return relay_create(r1, r2, true);
 }
 
 static struct relay *
 relay_create(struct rconn *local, struct rconn *remote, bool is_mgmt_conn)
 {
-    struct relay *r;
-    int i;
-
-    r = xmalloc(sizeof *r);
+    struct relay *r = xcalloc(1, sizeof *r);
     r->halves[HALF_LOCAL].rconn = local;
     r->halves[HALF_REMOTE].rconn = remote;
-    for (i = 0; i < 2; i++) {
-        r->halves[i].rxbuf = NULL;
-    }
     r->is_mgmt_conn = is_mgmt_conn;
-    r->lswitch = NULL;
-    list_push_back(&relays, &r->node);
     return r;
 }
 
 static void
-relay_run(struct relay *r)
+relay_run(struct relay *r, const struct hook hooks[], size_t n_hooks)
 {
     int iteration;
     int i;
@@ -300,20 +513,27 @@ relay_run(struct relay *r)
 
             if (!this->rxbuf) {
                 this->rxbuf = rconn_recv(this->rconn);
-                if (this->rxbuf && !r->is_mgmt_conn && i == HALF_LOCAL
-                    && (local_hook(r) || fail_open_hook(r))) {
-                    buffer_delete(this->rxbuf);
-                    this->rxbuf = NULL;
+                if (this->rxbuf && (i == HALF_REMOTE || !r->is_mgmt_conn)) {
+                    const struct hook *h;
+                    for (h = hooks; h < &hooks[n_hooks]; h++) {
+                        if (h->packet_cb[i] && h->packet_cb[i](r, h->aux)) {
+                            ofpbuf_delete(this->rxbuf);
+                            this->rxbuf = NULL;
+                            progress = true;
+                            break;
+                        }
+                    }
                 }
             }
 
-            if (this->rxbuf) {
-                int retval = rconn_send(peer->rconn, this->rxbuf);
+            if (this->rxbuf && !this->n_txq) {
+                int retval = rconn_send(peer->rconn, this->rxbuf,
+                                        &this->n_txq);
                 if (retval != EAGAIN) {
                     if (!retval) {
                         progress = true;
                     } else {
-                        buffer_delete(this->rxbuf);
+                        ofpbuf_delete(this->rxbuf);
                     }
                     this->rxbuf = NULL;
                 }
@@ -324,11 +544,13 @@ relay_run(struct relay *r)
         }
     }
 
-    for (i = 0; i < 2; i++) {
-        struct half *this = &r->halves[i];
-        if (!rconn_is_alive(this->rconn)) {
-            relay_destroy(r);
-            return;
+    if (r->is_mgmt_conn) {
+        for (i = 0; i < 2; i++) {
+            struct half *this = &r->halves[i];
+            if (!rconn_is_alive(this->rconn)) {
+                relay_destroy(r);
+                return;
+            }
         }
     }
 }
@@ -357,231 +579,1686 @@ relay_destroy(struct relay *r)
     for (i = 0; i < 2; i++) {
         struct half *this = &r->halves[i];
         rconn_destroy(this->rconn);
-        buffer_delete(this->rxbuf);
+        ofpbuf_delete(this->rxbuf);
     }
     free(r);
 }
+\f
+/* Port status watcher. */
 
-static bool
-local_hook(struct relay *r)
+typedef void port_watcher_cb_func(uint16_t port_no,
+                                  const struct ofp_phy_port *old,
+                                  const struct ofp_phy_port *new,
+                                  void *aux);
+
+struct port_watcher_cb {
+    port_watcher_cb_func *function;
+    void *aux;
+};
+
+struct port_watcher {
+    struct rconn *local_rconn;
+    struct rconn *remote_rconn;
+    struct ofp_phy_port ports[OFPP_MAX + 1];
+    time_t last_feature_request;
+    bool got_feature_reply;
+    int n_txq;
+    struct port_watcher_cb cbs[2];
+    int n_cbs;
+};
+
+/* Returns the number of fields that differ from 'a' to 'b'. */
+static int
+opp_differs(const struct ofp_phy_port *a, const struct ofp_phy_port *b)
 {
-    struct rconn *rc = r->halves[HALF_LOCAL].rconn;
-    struct buffer *msg = r->halves[HALF_LOCAL].rxbuf;
-    struct ofp_packet_in *opi;
-    struct ofp_header *oh;
-    size_t pkt_ofs, pkt_len;
-    struct buffer pkt, *b;
-    struct flow flow;
-    uint16_t in_port, out_port;
+    BUILD_ASSERT_DECL(sizeof *a == 36); /* Trips when we add or remove fields. */
+    return ((a->port_no != b->port_no)
+            + (memcmp(a->hw_addr, b->hw_addr, sizeof a->hw_addr) != 0)
+            + (memcmp(a->name, b->name, sizeof a->name) != 0)
+            + (a->flags != b->flags)
+            + (a->speed != b->speed)
+            + (a->features != b->features));
+}
 
-    if (!local_port) {
-        return false;
-    }
+static void
+sanitize_opp(struct ofp_phy_port *opp)
+{
+    size_t i;
 
-    oh = msg->data;
-    if (oh->type != OFPT_PACKET_IN) {
-        return false;
-    }
-    if (msg->size < offsetof (struct ofp_packet_in, data)) {
-        VLOG_WARN("packet too short (%zu bytes) for packet_in", msg->size);
-        return false;
+    for (i = 0; i < sizeof opp->name; i++) {
+        char c = opp->name[i];
+        if (c && (c < 0x20 || c > 0x7e)) {
+            opp->name[i] = '.';
+        }
     }
+    opp->name[sizeof opp->name - 1] = '\0';
+}
 
-    /* Extract flow data from 'opi' into 'flow'. */
-    opi = msg->data;
-    in_port = ntohs(opi->in_port);
-    pkt_ofs = offsetof(struct ofp_packet_in, data);
-    pkt_len = ntohs(opi->header.length) - pkt_ofs;
-    pkt.data = opi->data;
-    pkt.size = pkt_len;
-    flow_extract(&pkt, in_port, &flow);
+static int
+port_no_to_pw_idx(int port_no)
+{
+    return (port_no < OFPP_MAX ? port_no
+            : port_no == OFPP_LOCAL ? OFPP_MAX
+            : -1);
+}
 
-    /* Deal with local stuff. */
-    if (in_port == OFPP_LOCAL) {
-        out_port = mac_learning_lookup(local_ml, flow.dl_dst);
-    } else if (eth_addr_equals(flow.dl_dst, local_mac)) {
-        out_port = OFPP_LOCAL;
-        if (mac_learning_learn(local_ml, flow.dl_src, in_port)) {
-            VLOG_DBG("learned that "ETH_ADDR_FMT" is on port %"PRIu16,
-                     ETH_ADDR_ARGS(flow.dl_src), in_port);
+static void
+call_pw_callbacks(struct port_watcher *pw, int port_no,
+                  const struct ofp_phy_port *old,
+                  const struct ofp_phy_port *new)
+{
+    if (opp_differs(old, new)) {
+        int i;
+        for (i = 0; i < pw->n_cbs; i++) {
+            pw->cbs[i].function(port_no, old, new, pw->cbs[i].aux);
         }
-    } else {
-        return false;
     }
+}
 
-    /* Add new flow. */
-    if (out_port != OFPP_FLOOD) {
-        b = make_add_simple_flow(&flow, ntohl(opi->buffer_id), out_port,
-                                 max_idle);
-        if (rconn_force_send(rc, b)) {
-            buffer_delete(b);
-        }
+static void
+update_phy_port(struct port_watcher *pw, struct ofp_phy_port *opp,
+                uint8_t reason, bool seen[OFPP_MAX + 1])
+{
+    struct ofp_phy_port *pw_opp;
+    struct ofp_phy_port old;
+    uint16_t port_no;
+    int idx;
+
+    port_no = ntohs(opp->port_no);
+    idx = port_no_to_pw_idx(port_no);
+    if (idx < 0) {
+        return;
     }
 
-    /* If the switch didn't buffer the packet, we need to send a copy. */
-    if (out_port == OFPP_FLOOD || ntohl(opi->buffer_id) == UINT32_MAX) {
-        b = make_unbuffered_packet_out(&pkt, in_port, out_port);
-        if (rconn_force_send(rc, b)) {
-            buffer_delete(b);
-        }
+    if (seen) {
+        seen[idx] = true;
     }
-    return true;
+
+    pw_opp = &pw->ports[idx];
+    old = *pw_opp;
+    if (reason == OFPPR_DELETE) {
+        memset(pw_opp, 0, sizeof *pw_opp);
+        pw_opp->port_no = htons(OFPP_NONE);
+    } else if (reason == OFPPR_MOD || reason == OFPPR_ADD) {
+        *pw_opp = *opp;
+        sanitize_opp(pw_opp);
+    }
+    call_pw_callbacks(pw, port_no, &old, pw_opp);
 }
 
 static bool
-fail_open_hook(struct relay *r)
+port_watcher_local_packet_cb(struct relay *r, void *pw_)
 {
-    struct buffer *msg = r->halves[HALF_LOCAL].rxbuf;
-    struct rconn *local = r->halves[HALF_LOCAL].rconn;
-    struct rconn *remote = r->halves[HALF_REMOTE].rconn;
-    int disconnected_duration;
+    struct port_watcher *pw = pw_;
+    struct ofpbuf *msg = r->halves[HALF_LOCAL].rxbuf;
+    struct ofp_header *oh = msg->data;
+
+    if (oh->type == OFPT_FEATURES_REPLY
+        && msg->size >= offsetof(struct ofp_switch_features, ports)) {
+        struct ofp_switch_features *osf = msg->data;
+        bool seen[ARRAY_SIZE(pw->ports)];
+        size_t n_ports;
+        size_t i;
+
+        pw->got_feature_reply = true;
+
+        /* Update each port included in the message. */
+        memset(seen, 0, sizeof seen);
+        n_ports = ((msg->size - offsetof(struct ofp_switch_features, ports))
+                   / sizeof *osf->ports);
+        for (i = 0; i < n_ports; i++) {
+            update_phy_port(pw, &osf->ports[i], OFPPR_MOD, seen);
+        }
 
-    if (fail_mode == FAIL_CLOSED) {
-        /* We fail closed, so there's never anything to do. */
-        return false;
+        /* Delete all the ports not included in the message. */
+        for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(pw->ports); i++) {
+            if (!seen[i]) {
+                update_phy_port(pw, &pw->ports[i], OFPPR_DELETE, NULL);
+            }
+        }
+    } else if (oh->type == OFPT_PORT_STATUS
+               && msg->size >= sizeof(struct ofp_port_status)) {
+        struct ofp_port_status *ops = msg->data;
+        update_phy_port(pw, &ops->desc, ops->reason, NULL);
     }
+    return false;
+}
 
-    disconnected_duration = rconn_disconnected_duration(remote);
-    if (disconnected_duration < probe_interval * 3) {
-        /* It's not time to fail open yet. */
-        if (r->lswitch && rconn_is_connected(remote)) {
-            /* We're connected, so drop the learning switch. */
-            VLOG_WARN("No longer in fail-open mode");
-            lswitch_destroy(r->lswitch);
-            r->lswitch = NULL;
+static bool
+port_watcher_remote_packet_cb(struct relay *r, void *pw_)
+{
+    struct port_watcher *pw = pw_;
+    struct ofpbuf *msg = r->halves[HALF_REMOTE].rxbuf;
+    struct ofp_header *oh = msg->data;
+
+    if (oh->type == OFPT_PORT_MOD
+        && msg->size >= sizeof(struct ofp_port_mod)) {
+        struct ofp_port_mod *opm = msg->data;
+        uint16_t port_no = ntohs(opm->desc.port_no);
+        int idx = port_no_to_pw_idx(port_no);
+        if (idx >= 0) {
+            struct ofp_phy_port *pw_opp = &pw->ports[idx];
+            if (pw_opp->port_no != htons(OFPP_NONE)) {
+                struct ofp_phy_port old = *pw_opp;
+                pw_opp->flags = ((pw_opp->flags & ~opm->mask)
+                                 | (opm->desc.flags & opm->mask));
+                call_pw_callbacks(pw, port_no, &old, pw_opp);
+            }
         }
-        return false;
     }
+    return false;
+}
 
-    if (!r->lswitch) {
-        VLOG_WARN("Could not connect to controller for %d seconds, "
-                  "failing open", disconnected_duration);
-        r->lswitch = lswitch_create(local, true, max_idle);
-    }
+static void
+port_watcher_periodic_cb(void *pw_)
+{
+    struct port_watcher *pw = pw_;
 
-    /* Do switching. */
-    lswitch_process_packet(r->lswitch, local, msg);
-    rconn_run(local);
-    return true;
+    if (!pw->got_feature_reply && time_now() >= pw->last_feature_request + 5) {
+        struct ofpbuf *b;
+        make_openflow(sizeof(struct ofp_header), OFPT_FEATURES_REQUEST, &b);
+        rconn_send_with_limit(pw->local_rconn, b, &pw->n_txq, 1);
+        pw->last_feature_request = time_now();
+    }
 }
 
 static void
-parse_options(int argc, char *argv[]) 
+put_duplexes(struct ds *ds, const char *name, uint32_t features,
+             uint32_t hd_bit, uint32_t fd_bit)
 {
-    enum { OPT_INACTIVITY_PROBE = UCHAR_MAX + 1, OPT_MAX_IDLE };
-    static struct option long_options[] = {
-        {"fail",        required_argument, 0, 'f'},
-        {"inactivity-probe", required_argument, 0, OPT_INACTIVITY_PROBE},
-        {"max-idle",    required_argument, 0, OPT_MAX_IDLE},
-        {"listen",      required_argument, 0, 'l'},
-        {"detach",      no_argument, 0, 'D'},
-        {"pidfile",     optional_argument, 0, 'P'},
-        {"verbose",     optional_argument, 0, 'v'},
-        {"help",        no_argument, 0, 'h'},
-        {"version",     no_argument, 0, 'V'},
-        VCONN_SSL_LONG_OPTIONS
-        {0, 0, 0, 0},
-    };
-    char *short_options = long_options_to_short_options(long_options);
-    
-    for (;;) {
-        int c;
-
-        c = getopt_long(argc, argv, short_options, long_options, NULL);
-        if (c == -1) {
-            break;
+    if (features & (hd_bit | fd_bit)) {
+        ds_put_format(ds, " %s", name);
+        if (features & hd_bit) {
+            ds_put_cstr(ds, "(HD)");
         }
+        if (features & fd_bit) {
+            ds_put_cstr(ds, "(FD)");
+        }
+    }
+}
 
-        switch (c) {
-        case 'f':
-            if (!strcmp(optarg, "open")) {
-                fail_mode = FAIL_OPEN;
-            } else if (!strcmp(optarg, "closed")) {
-                fail_mode = FAIL_CLOSED;
-            } else {
-                fatal(0,
-                      "-f or --fail argument must be \"open\" or \"closed\"");
-            }
-            break;
+static void
+log_port_status(uint16_t port_no,
+                const struct ofp_phy_port *old,
+                const struct ofp_phy_port *new,
+                void *aux)
+{
+    if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
+        bool was_enabled = old->port_no != htons(OFPP_NONE);
+        bool now_enabled = new->port_no != htons(OFPP_NONE);
+        uint32_t features = ntohl(new->features);
+        struct ds ds;
+
+        if (old->flags != new->flags && opp_differs(old, new) == 1) {
+            /* Don't care if only flags changed. */
+            return;
+        }
 
-        case OPT_INACTIVITY_PROBE:
-            probe_interval = atoi(optarg);
-            if (probe_interval < 5) {
-                fatal(0, "--inactivity-probe argument must be at least 5");
+        ds_init(&ds);
+        ds_put_format(&ds, "\"%s\", "ETH_ADDR_FMT, new->name,
+                      ETH_ADDR_ARGS(new->hw_addr));
+        if (ntohl(new->speed)) {
+            ds_put_format(&ds, ", speed %"PRIu32, ntohl(new->speed));
+        }
+        if (features & (OFPPF_10MB_HD | OFPPF_10MB_FD
+                        | OFPPF_100MB_HD | OFPPF_100MB_FD
+                        | OFPPF_1GB_HD | OFPPF_1GB_FD | OFPPF_10GB_FD)) {
+            ds_put_cstr(&ds, ", supports");
+            put_duplexes(&ds, "10M", features, OFPPF_10MB_HD, OFPPF_10MB_FD);
+            put_duplexes(&ds, "100M", features,
+                         OFPPF_100MB_HD, OFPPF_100MB_FD);
+            put_duplexes(&ds, "1G", features, OFPPF_100MB_HD, OFPPF_100MB_FD);
+            if (features & OFPPF_10GB_FD) {
+                ds_put_cstr(&ds, " 10G");
             }
-            break;
-
-        case OPT_MAX_IDLE:
-            if (!strcmp(optarg, "permanent")) {
-                max_idle = OFP_FLOW_PERMANENT;
+        }
+        if (was_enabled != now_enabled) {
+            if (now_enabled) {
+                VLOG_DBG("Port %d added: %s", port_no, ds_cstr(&ds));
             } else {
-                max_idle = atoi(optarg);
-                if (max_idle < 1 || max_idle > 65535) {
-                    fatal(0, "--max-idle argument must be between 1 and "
-                          "65535 or the word 'permanent'");
-                }
+                VLOG_DBG("Port %d deleted", port_no);
             }
-            break;
-
-        case 'D':
-            set_detach();
-            break;
-
-        case 'P':
-            set_pidfile(optarg ? optarg : "secchan.pid");
-            break;
+        } else {
+            VLOG_DBG("Port %d changed: %s", port_no, ds_cstr(&ds));
+        }
+        ds_destroy(&ds);
+    }
+}
 
-        case 'l':
-            if (listen_vconn_name) {
-                fatal(0, "-l or --listen may be only specified once");
-            }
-            listen_vconn_name = optarg;
-            break;
+static void
+port_watcher_register_callback(struct port_watcher *pw,
+                               port_watcher_cb_func *function,
+                               void *aux)
+{
+    assert(pw->n_cbs < ARRAY_SIZE(pw->cbs));
+    pw->cbs[pw->n_cbs].function = function;
+    pw->cbs[pw->n_cbs].aux = aux;
+    pw->n_cbs++;
+}
 
-        case 'h':
-            usage();
+static uint32_t
+port_watcher_get_flags(const struct port_watcher *pw, int port_no)
+{
+    int idx = port_no_to_pw_idx(port_no);
+    return idx >= 0 ? ntohl(pw->ports[idx].flags) : 0;
+}
 
-        case 'V':
-            printf("%s "VERSION" compiled "__DATE__" "__TIME__"\n", argv[0]);
-            exit(EXIT_SUCCESS);
+static void
+port_watcher_set_flags(struct port_watcher *pw,
+                       int port_no, uint32_t flags, uint32_t mask)
+{
+    struct ofp_phy_port old;
+    struct ofp_phy_port *p;
+    struct ofp_port_mod *opm;
+    struct ofp_port_status *ops;
+    struct ofpbuf *b;
+    int idx;
+
+    idx = port_no_to_pw_idx(port_no);
+    if (idx < 0) {
+        return;
+    }
 
-        case 'v':
-            vlog_set_verbosity(optarg);
-            break;
+    p = &pw->ports[idx];
+    if (!((ntohl(p->flags) ^ flags) & mask)) {
+        return;
+    }
+    old = *p;
+
+    /* Update our idea of the flags. */
+    p->flags = htonl((ntohl(p->flags) & ~mask) | (flags & mask));
+    call_pw_callbacks(pw, port_no, &old, p);
+
+    /* Change the flags in the datapath. */
+    opm = make_openflow(sizeof *opm, OFPT_PORT_MOD, &b);
+    opm->mask = htonl(mask);
+    opm->desc = *p;
+    rconn_send(pw->local_rconn, b, NULL);
+
+    /* Notify the controller that the flags changed. */
+    ops = make_openflow(sizeof *ops, OFPT_PORT_STATUS, &b);
+    ops->reason = OFPPR_MOD;
+    ops->desc = *p;
+    rconn_send(pw->remote_rconn, b, NULL);
+}
 
-        VCONN_SSL_OPTION_HANDLERS
+static bool
+port_watcher_is_ready(const struct port_watcher *pw)
+{
+    return pw->got_feature_reply;
+}
 
-        case '?':
-            exit(EXIT_FAILURE);
+static struct hook
+port_watcher_create(struct rconn *local_rconn, struct rconn *remote_rconn,
+                    struct port_watcher **pwp)
+{
+    struct port_watcher *pw;
+    int i;
 
-        default:
-            abort();
-        }
+    pw = *pwp = xcalloc(1, sizeof *pw);
+    pw->local_rconn = local_rconn;
+    pw->remote_rconn = remote_rconn;
+    pw->last_feature_request = TIME_MIN;
+    for (i = 0; i < OFPP_MAX; i++) {
+        pw->ports[i].port_no = htons(OFPP_NONE);
     }
-    free(short_options);
+    port_watcher_register_callback(pw, log_port_status, NULL);
+    return make_hook(port_watcher_local_packet_cb,
+                     port_watcher_remote_packet_cb,
+                     port_watcher_periodic_cb, NULL, pw);
 }
+\f
+/* Spanning tree protocol. */
+
+/* Extra time, in seconds, at boot before going into fail-open, to give the
+ * spanning tree protocol time to figure out the network layout. */
+#define STP_EXTRA_BOOT_TIME 30
+
+struct stp_data {
+    struct stp *stp;
+    struct port_watcher *pw;
+    struct rconn *local_rconn;
+    struct rconn *remote_rconn;
+    uint8_t dpid[ETH_ADDR_LEN];
+    long long int last_tick_256ths;
+    int n_txq;
+};
 
-static void
-usage(void)
+static bool
+stp_local_packet_cb(struct relay *r, void *stp_)
 {
-    printf("%s: secure channel, a relay for OpenFlow messages.\n"
-           "usage: %s [OPTIONS] nl:DP_IDX CONTROLLER\n"
-           "where nl:DP_IDX is a datapath that has been added with dpctl\n"
-           "and CONTROLLER is an active OpenFlow connection method.\n",
-           program_name, program_name);
-    vconn_usage(true, true);
-    printf("\nNetworking options:\n"
-           "  -f, --fail=open|closed  when controller connection fails:\n"
-           "                            closed: drop all packets\n"
-           "                            open (default): act as learning switch\n"
+    struct stp_data *stp = stp_;
+    struct ofp_packet_in *opi;
+    struct eth_header *eth;
+    struct llc_header *llc;
+    struct ofpbuf payload;
+    uint16_t port_no;
+    struct flow flow;
+
+    if (!get_ofp_packet_eth_header(r, &opi, &eth)
+        || !eth_addr_equals(eth->eth_dst, stp_eth_addr)) {
+        return false;
+    }
+
+    port_no = ntohs(opi->in_port);
+    if (port_no >= STP_MAX_PORTS) {
+        /* STP only supports 255 ports. */
+        return false;
+    }
+    if (port_watcher_get_flags(stp->pw, port_no) & OFPPFL_NO_STP) {
+        /* We're not doing STP on this port. */
+        return false;
+    }
+
+    if (opi->reason == OFPR_ACTION) {
+        /* The controller set up a flow for this, so we won't intercept it. */
+        return false;
+    }
+
+    get_ofp_packet_payload(opi, &payload);
+    flow_extract(&payload, port_no, &flow);
+    if (flow.dl_type != htons(OFP_DL_TYPE_NOT_ETH_TYPE)) {
+        VLOG_DBG("non-LLC frame received on STP multicast address");
+        return false;
+    }
+    llc = ofpbuf_at_assert(&payload, sizeof *eth, sizeof *llc);
+    if (llc->llc_dsap != STP_LLC_DSAP) {
+        VLOG_DBG("bad DSAP 0x%02"PRIx8" received on STP multicast address",
+                 llc->llc_dsap);
+        return false;
+    }
+
+    /* Trim off padding on payload. */
+    if (payload.size > ntohs(eth->eth_type) + ETH_HEADER_LEN) {
+        payload.size = ntohs(eth->eth_type) + ETH_HEADER_LEN;
+    }
+    if (ofpbuf_try_pull(&payload, ETH_HEADER_LEN + LLC_HEADER_LEN)) {
+        struct stp_port *p = stp_get_port(stp->stp, port_no);
+        stp_received_bpdu(p, payload.data, payload.size);
+    }
+
+    return true;
+}
+
+static long long int
+time_256ths(void)
+{
+    return time_msec() * 256 / 1000;
+}
+
+static void
+stp_periodic_cb(void *stp_)
+{
+    struct stp_data *stp = stp_;
+    long long int now_256ths = time_256ths();
+    long long int elapsed_256ths = now_256ths - stp->last_tick_256ths;
+    struct stp_port *p;
+
+    if (!port_watcher_is_ready(stp->pw)) {
+        /* Can't start STP until we know port flags, because port flags can
+         * disable STP. */
+        return;
+    }
+    if (elapsed_256ths <= 0) {
+        return;
+    }
+
+    stp_tick(stp->stp, MIN(INT_MAX, elapsed_256ths));
+    stp->last_tick_256ths = now_256ths;
+
+    while (stp_get_changed_port(stp->stp, &p)) {
+        int port_no = stp_port_no(p);
+        enum stp_state state = stp_port_get_state(p);
+
+        if (state != STP_DISABLED) {
+            VLOG_WARN("STP: Port %d entered %s state",
+                      port_no, stp_state_name(state));
+        }
+        if (!(port_watcher_get_flags(stp->pw, port_no) & OFPPFL_NO_STP)) {
+            uint32_t flags;
+            switch (state) {
+            case STP_LISTENING:
+                flags = OFPPFL_STP_LISTEN;
+                break;
+            case STP_LEARNING:
+                flags = OFPPFL_STP_LEARN;
+                break;
+            case STP_DISABLED:
+            case STP_FORWARDING:
+                flags = OFPPFL_STP_FORWARD;
+                break;
+            case STP_BLOCKING:
+                flags = OFPPFL_STP_BLOCK;
+                break;
+            default:
+                VLOG_DBG_RL(&vrl, "STP: Port %d has bad state %x",
+                            port_no, state);
+                flags = OFPPFL_STP_FORWARD;
+                break;
+            }
+            if (!stp_forward_in_state(state)) {
+                flags |= OFPPFL_NO_FLOOD;
+            }
+            port_watcher_set_flags(stp->pw, port_no, flags,
+                                   OFPPFL_STP_MASK | OFPPFL_NO_FLOOD);
+        } else {
+            /* We don't own those flags. */
+        }
+    }
+}
+
+static void
+stp_wait_cb(void *stp_ UNUSED)
+{
+    poll_timer_wait(1000);
+}
+
+static void
+send_bpdu(const void *bpdu, size_t bpdu_size, int port_no, void *stp_)
+{
+    struct stp_data *stp = stp_;
+    struct eth_header *eth;
+    struct llc_header *llc;
+    struct ofpbuf pkt, *opo;
+
+    /* Packet skeleton. */
+    ofpbuf_init(&pkt, ETH_HEADER_LEN + LLC_HEADER_LEN + bpdu_size);
+    eth = ofpbuf_put_uninit(&pkt, sizeof *eth);
+    llc = ofpbuf_put_uninit(&pkt, sizeof *llc);
+    ofpbuf_put(&pkt, bpdu, bpdu_size);
+
+    /* 802.2 header. */
+    memcpy(eth->eth_dst, stp_eth_addr, ETH_ADDR_LEN);
+    memcpy(eth->eth_src, stp->pw->ports[port_no].hw_addr, ETH_ADDR_LEN);
+    eth->eth_type = htons(pkt.size - ETH_HEADER_LEN);
+
+    /* LLC header. */
+    llc->llc_dsap = STP_LLC_DSAP;
+    llc->llc_ssap = STP_LLC_SSAP;
+    llc->llc_cntl = STP_LLC_CNTL;
+
+    opo = make_unbuffered_packet_out(&pkt, OFPP_NONE, port_no);
+    ofpbuf_uninit(&pkt);
+    rconn_send_with_limit(stp->local_rconn, opo, &stp->n_txq, OFPP_MAX);
+}
+
+static void
+stp_port_watcher_cb(uint16_t port_no,
+                    const struct ofp_phy_port *old,
+                    const struct ofp_phy_port *new,
+                    void *stp_)
+{
+    struct stp_data *stp = stp_;
+    struct stp_port *p;
+
+    /* STP only supports a maximum of 255 ports, one less than OpenFlow.  We
+     * don't support STP on OFPP_LOCAL, either.  */
+    if (port_no >= STP_MAX_PORTS) {
+        return;
+    }
+
+    p = stp_get_port(stp->stp, port_no);
+    if (new->port_no == htons(OFPP_NONE)
+        || new->flags & htonl(OFPPFL_NO_STP)) {
+        stp_port_disable(p);
+    } else {
+        stp_port_enable(p);
+        stp_port_set_speed(p, new->speed);
+    }
+}
+
+static struct hook
+stp_hook_create(const struct settings *s, struct port_watcher *pw,
+                struct rconn *local, struct rconn *remote)
+{
+    uint8_t dpid[ETH_ADDR_LEN];
+    struct netdev *netdev;
+    struct stp_data *stp;
+    int retval;
+
+    retval = netdev_open(s->of_name, NETDEV_ETH_TYPE_NONE, &netdev);
+    if (retval) {
+        ofp_fatal(retval, "Could not open %s device", s->of_name);
+    }
+    memcpy(dpid, netdev_get_etheraddr(netdev), ETH_ADDR_LEN);
+    netdev_close(netdev);
+
+    stp = xcalloc(1, sizeof *stp);
+    stp->stp = stp_create("stp", eth_addr_to_uint64(dpid), send_bpdu, stp);
+    stp->pw = pw;
+    memcpy(stp->dpid, dpid, ETH_ADDR_LEN);
+    stp->local_rconn = local;
+    stp->remote_rconn = remote;
+    stp->last_tick_256ths = time_256ths();
+
+    port_watcher_register_callback(pw, stp_port_watcher_cb, stp);
+    return make_hook(stp_local_packet_cb, NULL,
+                     stp_periodic_cb, stp_wait_cb, stp);
+}
+\f
+/* In-band control. */
+
+struct in_band_data {
+    const struct settings *s;
+    struct mac_learning *ml;
+    struct netdev *of_device;
+    struct rconn *controller;
+    uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN];
+    int n_queued;
+};
+
+static void
+queue_tx(struct rconn *rc, struct in_band_data *in_band, struct ofpbuf *b)
+{
+    rconn_send_with_limit(rc, b, &in_band->n_queued, 10);
+}
+
+static const uint8_t *
+get_controller_mac(struct in_band_data *in_band)
+{
+    static uint32_t ip, last_nonzero_ip;
+    static uint8_t mac[ETH_ADDR_LEN], last_nonzero_mac[ETH_ADDR_LEN];
+    static time_t next_refresh = 0;
+
+    uint32_t last_ip = ip;
+
+    time_t now = time_now();
+
+    ip = rconn_get_ip(in_band->controller);
+    if (last_ip != ip || !next_refresh || now >= next_refresh) {
+        bool have_mac;
+
+        /* Look up MAC address. */
+        memset(mac, 0, sizeof mac);
+        if (ip) {
+            int retval = netdev_arp_lookup(in_band->of_device, ip, mac);
+            if (retval) {
+                VLOG_DBG("cannot look up controller hw address ("IP_FMT"): %s",
+                         IP_ARGS(&ip), strerror(retval));
+            }
+        }
+        have_mac = !eth_addr_is_zero(mac);
+
+        /* Log changes in IP, MAC addresses. */
+        if (ip && ip != last_nonzero_ip) {
+            VLOG_DBG("controller IP address changed from "IP_FMT
+                     " to "IP_FMT, IP_ARGS(&last_nonzero_ip), IP_ARGS(&ip));
+            last_nonzero_ip = ip;
+        }
+        if (have_mac && memcmp(last_nonzero_mac, mac, ETH_ADDR_LEN)) {
+            VLOG_DBG("controller MAC address changed from "ETH_ADDR_FMT" to "
+                     ETH_ADDR_FMT,
+                     ETH_ADDR_ARGS(last_nonzero_mac), ETH_ADDR_ARGS(mac));
+            memcpy(last_nonzero_mac, mac, ETH_ADDR_LEN);
+        }
+
+        /* Schedule next refresh.
+         *
+         * If we have an IP address but not a MAC address, then refresh
+         * quickly, since we probably will get a MAC address soon (via ARP).
+         * Otherwise, we can afford to wait a little while. */
+        next_refresh = now + (!ip || have_mac ? 10 : 1);
+    }
+    return !eth_addr_is_zero(mac) ? mac : NULL;
+}
+
+static bool
+is_controller_mac(const uint8_t dl_addr[ETH_ADDR_LEN],
+                  struct in_band_data *in_band)
+{
+    const uint8_t *mac = get_controller_mac(in_band);
+    return mac && eth_addr_equals(mac, dl_addr);
+}
+
+static void
+in_band_learn_mac(struct in_band_data *in_band,
+                  uint16_t in_port, const uint8_t src_mac[ETH_ADDR_LEN])
+{
+    if (mac_learning_learn(in_band->ml, src_mac, in_port)) {
+        VLOG_DBG_RL(&vrl, "learned that "ETH_ADDR_FMT" is on port %"PRIu16,
+                    ETH_ADDR_ARGS(src_mac), in_port);
+    }
+}
+
+static bool
+in_band_local_packet_cb(struct relay *r, void *in_band_)
+{
+    struct in_band_data *in_band = in_band_;
+    struct rconn *rc = r->halves[HALF_LOCAL].rconn;
+    struct ofp_packet_in *opi;
+    struct eth_header *eth;
+    struct ofpbuf payload;
+    struct flow flow;
+    uint16_t in_port;
+    int out_port;
+
+    if (!get_ofp_packet_eth_header(r, &opi, &eth)) {
+        return false;
+    }
+    in_port = ntohs(opi->in_port);
+
+    /* Deal with local stuff. */
+    if (in_port == OFPP_LOCAL) {
+        /* Sent by secure channel. */
+        out_port = mac_learning_lookup(in_band->ml, eth->eth_dst);
+    } else if (eth_addr_equals(eth->eth_dst, in_band->mac)) {
+        /* Sent to secure channel. */
+        out_port = OFPP_LOCAL;
+        in_band_learn_mac(in_band, in_port, eth->eth_src);
+    } else if (eth->eth_type == htons(ETH_TYPE_ARP)
+               && eth_addr_is_broadcast(eth->eth_dst)
+               && is_controller_mac(eth->eth_src, in_band)) {
+        /* ARP sent by controller. */
+        out_port = OFPP_FLOOD;
+    } else if (is_controller_mac(eth->eth_dst, in_band)
+               || is_controller_mac(eth->eth_src, in_band)) {
+        /* Traffic to or from controller.  Switch it by hand. */
+        in_band_learn_mac(in_band, in_port, eth->eth_src);
+        out_port = mac_learning_lookup(in_band->ml, eth->eth_dst);
+    } else {
+        const uint8_t *controller_mac;
+        controller_mac = get_controller_mac(in_band);
+        if (eth->eth_type == htons(ETH_TYPE_ARP)
+            && eth_addr_is_broadcast(eth->eth_dst)
+            && is_controller_mac(eth->eth_src, in_band)) {
+            /* ARP sent by controller. */
+            out_port = OFPP_FLOOD;
+        } else if (is_controller_mac(eth->eth_dst, in_band)
+                   && in_port == mac_learning_lookup(in_band->ml,
+                                                     controller_mac)) {
+            /* Drop controller traffic that arrives on the controller port. */
+            out_port = -1;
+        } else {
+            return false;
+        }
+    }
+
+    get_ofp_packet_payload(opi, &payload);
+    flow_extract(&payload, in_port, &flow);
+    if (in_port == out_port) {
+        /* The input and output port match.  Set up a flow to drop packets. */
+        queue_tx(rc, in_band, make_add_flow(&flow, ntohl(opi->buffer_id),
+                                          in_band->s->max_idle, 0));
+    } else if (out_port != OFPP_FLOOD) {
+        /* The output port is known, so add a new flow. */
+        queue_tx(rc, in_band,
+                 make_add_simple_flow(&flow, ntohl(opi->buffer_id),
+                                      out_port, in_band->s->max_idle));
+
+        /* If the switch didn't buffer the packet, we need to send a copy. */
+        if (ntohl(opi->buffer_id) == UINT32_MAX) {
+            queue_tx(rc, in_band,
+                     make_unbuffered_packet_out(&payload, in_port, out_port));
+        }
+    } else {
+        /* We don't know that MAC.  Send along the packet without setting up a
+         * flow. */
+        struct ofpbuf *b;
+        if (ntohl(opi->buffer_id) == UINT32_MAX) {
+            b = make_unbuffered_packet_out(&payload, in_port, out_port);
+        } else {
+            b = make_buffered_packet_out(ntohl(opi->buffer_id),
+                                         in_port, out_port);
+        }
+        queue_tx(rc, in_band, b);
+    }
+    return true;
+}
+
+static void
+in_band_status_cb(struct status_reply *sr, void *in_band_)
+{
+    struct in_band_data *in_band = in_band_;
+    struct in_addr local_ip;
+    uint32_t controller_ip;
+    const uint8_t *controller_mac;
+
+    if (netdev_get_in4(in_band->of_device, &local_ip)) {
+        status_reply_put(sr, "local-ip="IP_FMT, IP_ARGS(&local_ip.s_addr));
+    }
+    status_reply_put(sr, "local-mac="ETH_ADDR_FMT,
+                     ETH_ADDR_ARGS(in_band->mac));
+
+    controller_ip = rconn_get_ip(in_band->controller);
+    if (controller_ip) {
+        status_reply_put(sr, "controller-ip="IP_FMT,
+                      IP_ARGS(&controller_ip));
+    }
+    controller_mac = get_controller_mac(in_band);
+    if (controller_mac) {
+        status_reply_put(sr, "controller-mac="ETH_ADDR_FMT,
+                      ETH_ADDR_ARGS(controller_mac));
+    }
+}
+
+static void
+get_ofp_packet_payload(struct ofp_packet_in *opi, struct ofpbuf *payload)
+{
+    payload->data = opi->data;
+    payload->size = ntohs(opi->header.length) - offsetof(struct ofp_packet_in,
+                                                         data);
+}
+
+static struct hook
+in_band_hook_create(const struct settings *s, struct switch_status *ss,
+                    struct rconn *remote)
+{
+    struct in_band_data *in_band;
+    int retval;
+
+    in_band = xcalloc(1, sizeof *in_band);
+    in_band->s = s;
+    in_band->ml = mac_learning_create();
+    retval = netdev_open(s->of_name, NETDEV_ETH_TYPE_NONE,
+                         &in_band->of_device);
+    if (retval) {
+        ofp_fatal(retval, "Could not open %s device", s->of_name);
+    }
+    memcpy(in_band->mac, netdev_get_etheraddr(in_band->of_device),
+           ETH_ADDR_LEN);
+    in_band->controller = remote;
+    switch_status_register_category(ss, "in-band", in_band_status_cb, in_band);
+    return make_hook(in_band_local_packet_cb, NULL, NULL, NULL, in_band);
+}
+\f
+/* Fail open support. */
+
+struct fail_open_data {
+    const struct settings *s;
+    struct rconn *local_rconn;
+    struct rconn *remote_rconn;
+    struct lswitch *lswitch;
+    int last_disconn_secs;
+    time_t boot_deadline;
+};
+
+/* Causes 'r' to enter or leave fail-open mode, if appropriate. */
+static void
+fail_open_periodic_cb(void *fail_open_)
+{
+    struct fail_open_data *fail_open = fail_open_;
+    int disconn_secs;
+    bool open;
+
+    if (time_now() < fail_open->boot_deadline) {
+        return;
+    }
+    disconn_secs = rconn_disconnected_duration(fail_open->remote_rconn);
+    open = disconn_secs >= fail_open->s->probe_interval * 3;
+    if (open != (fail_open->lswitch != NULL)) {
+        if (!open) {
+            VLOG_WARN("No longer in fail-open mode");
+            lswitch_destroy(fail_open->lswitch);
+            fail_open->lswitch = NULL;
+        } else {
+            VLOG_WARN("Could not connect to controller for %d seconds, "
+                      "failing open", disconn_secs);
+            fail_open->lswitch = lswitch_create(fail_open->local_rconn, true,
+                                                fail_open->s->max_idle);
+            fail_open->last_disconn_secs = disconn_secs;
+        }
+    } else if (open && disconn_secs > fail_open->last_disconn_secs + 60) {
+        VLOG_WARN("Still in fail-open mode after %d seconds disconnected "
+                  "from controller", disconn_secs);
+        fail_open->last_disconn_secs = disconn_secs;
+    }
+}
+
+static bool
+fail_open_local_packet_cb(struct relay *r, void *fail_open_)
+{
+    struct fail_open_data *fail_open = fail_open_;
+    if (!fail_open->lswitch) {
+        return false;
+    } else {
+        lswitch_process_packet(fail_open->lswitch, fail_open->local_rconn,
+                               r->halves[HALF_LOCAL].rxbuf);
+        rconn_run(fail_open->local_rconn);
+        return true;
+    }
+}
+
+static void
+fail_open_status_cb(struct status_reply *sr, void *fail_open_)
+{
+    struct fail_open_data *fail_open = fail_open_;
+    const struct settings *s = fail_open->s;
+    int trigger_duration = s->probe_interval * 3;
+    int cur_duration = rconn_disconnected_duration(fail_open->remote_rconn);
+
+    status_reply_put(sr, "trigger-duration=%d", trigger_duration);
+    status_reply_put(sr, "current-duration=%d", cur_duration);
+    status_reply_put(sr, "triggered=%s",
+                     cur_duration >= trigger_duration ? "true" : "false");
+    status_reply_put(sr, "max-idle=%d", s->max_idle);
+}
+
+static struct hook
+fail_open_hook_create(const struct settings *s, struct switch_status *ss,
+                      struct rconn *local_rconn, struct rconn *remote_rconn)
+{
+    struct fail_open_data *fail_open = xmalloc(sizeof *fail_open);
+    fail_open->s = s;
+    fail_open->local_rconn = local_rconn;
+    fail_open->remote_rconn = remote_rconn;
+    fail_open->lswitch = NULL;
+    fail_open->boot_deadline = time_now() + s->probe_interval * 3;
+    fail_open->boot_deadline += STP_EXTRA_BOOT_TIME;
+    switch_status_register_category(ss, "fail-open",
+                                    fail_open_status_cb, fail_open);
+    return make_hook(fail_open_local_packet_cb, NULL,
+                     fail_open_periodic_cb, NULL, fail_open);
+}
+\f
+struct rate_limiter {
+    const struct settings *s;
+    struct rconn *remote_rconn;
+
+    /* One queue per physical port. */
+    struct ofp_queue queues[OFPP_MAX];
+    int n_queued;               /* Sum over queues[*].n. */
+    int next_tx_port;           /* Next port to check in round-robin. */
+
+    /* Token bucket.
+     *
+     * It costs 1000 tokens to send a single packet_in message.  A single token
+     * per message would be more straightforward, but this choice lets us avoid
+     * round-off error in refill_bucket()'s calculation of how many tokens to
+     * add to the bucket, since no division step is needed. */
+    long long int last_fill;    /* Time at which we last added tokens. */
+    int tokens;                 /* Current number of tokens. */
+
+    /* Transmission queue. */
+    int n_txq;                  /* No. of packets waiting in rconn for tx. */
+
+    /* Statistics reporting. */
+    unsigned long long n_normal;        /* # txed w/o rate limit queuing. */
+    unsigned long long n_limited;       /* # queued for rate limiting. */
+    unsigned long long n_queue_dropped; /* # dropped due to queue overflow. */
+    unsigned long long n_tx_dropped;    /* # dropped due to tx overflow. */
+};
+
+/* Drop a packet from the longest queue in 'rl'. */
+static void
+drop_packet(struct rate_limiter *rl)
+{
+    struct ofp_queue *longest;  /* Queue currently selected as longest. */
+    int n_longest;              /* # of queues of same length as 'longest'. */
+    struct ofp_queue *q;
+
+    longest = &rl->queues[0];
+    n_longest = 1;
+    for (q = &rl->queues[0]; q < &rl->queues[OFPP_MAX]; q++) {
+        if (longest->n < q->n) {
+            longest = q;
+            n_longest = 1;
+        } else if (longest->n == q->n) {
+            n_longest++;
+
+            /* Randomly select one of the longest queues, with a uniform
+             * distribution (Knuth algorithm 3.4.2R). */
+            if (!random_range(n_longest)) {
+                longest = q;
+            }
+        }
+    }
+
+    /* FIXME: do we want to pop the tail instead? */
+    ofpbuf_delete(queue_pop_head(longest));
+    rl->n_queued--;
+}
+
+/* Remove and return the next packet to transmit (in round-robin order). */
+static struct ofpbuf *
+dequeue_packet(struct rate_limiter *rl)
+{
+    unsigned int i;
+
+    for (i = 0; i < OFPP_MAX; i++) {
+        unsigned int port = (rl->next_tx_port + i) % OFPP_MAX;
+        struct ofp_queue *q = &rl->queues[port];
+        if (q->n) {
+            rl->next_tx_port = (port + 1) % OFPP_MAX;
+            rl->n_queued--;
+            return queue_pop_head(q);
+        }
+    }
+    NOT_REACHED();
+}
+
+/* Add tokens to the bucket based on elapsed time. */
+static void
+refill_bucket(struct rate_limiter *rl)
+{
+    const struct settings *s = rl->s;
+    long long int now = time_msec();
+    long long int tokens = (now - rl->last_fill) * s->rate_limit + rl->tokens;
+    if (tokens >= 1000) {
+        rl->last_fill = now;
+        rl->tokens = MIN(tokens, s->burst_limit * 1000);
+    }
+}
+
+/* Attempts to remove enough tokens from 'rl' to transmit a packet.  Returns
+ * true if successful, false otherwise.  (In the latter case no tokens are
+ * removed.) */
+static bool
+get_token(struct rate_limiter *rl)
+{
+    if (rl->tokens >= 1000) {
+        rl->tokens -= 1000;
+        return true;
+    } else {
+        return false;
+    }
+}
+
+static bool
+rate_limit_local_packet_cb(struct relay *r, void *rl_)
+{
+    struct rate_limiter *rl = rl_;
+    const struct settings *s = rl->s;
+    struct ofp_packet_in *opi;
+
+    opi = get_ofp_packet_in(r);
+    if (!opi) {
+        return false;
+    }
+
+    if (!rl->n_queued && get_token(rl)) {
+        /* In the common case where we are not constrained by the rate limit,
+         * let the packet take the normal path. */
+        rl->n_normal++;
+        return false;
+    } else {
+        /* Otherwise queue it up for the periodic callback to drain out. */
+        struct ofpbuf *msg = r->halves[HALF_LOCAL].rxbuf;
+        int port = ntohs(opi->in_port) % OFPP_MAX;
+        if (rl->n_queued >= s->burst_limit) {
+            drop_packet(rl);
+        }
+        queue_push_tail(&rl->queues[port], ofpbuf_clone(msg));
+        rl->n_queued++;
+        rl->n_limited++;
+        return true;
+    }
+}
+
+static void
+rate_limit_status_cb(struct status_reply *sr, void *rl_)
+{
+    struct rate_limiter *rl = rl_;
+
+    status_reply_put(sr, "normal=%llu", rl->n_normal);
+    status_reply_put(sr, "limited=%llu", rl->n_limited);
+    status_reply_put(sr, "queue-dropped=%llu", rl->n_queue_dropped);
+    status_reply_put(sr, "tx-dropped=%llu", rl->n_tx_dropped);
+}
+
+static void
+rate_limit_periodic_cb(void *rl_)
+{
+    struct rate_limiter *rl = rl_;
+    int i;
+
+    /* Drain some packets out of the bucket if possible, but limit the number
+     * of iterations to allow other code to get work done too. */
+    refill_bucket(rl);
+    for (i = 0; rl->n_queued && get_token(rl) && i < 50; i++) {
+        /* Use a small, arbitrary limit for the amount of queuing to do here,
+         * because the TCP connection is responsible for buffering and there is
+         * no point in trying to transmit faster than the TCP connection can
+         * handle. */
+        struct ofpbuf *b = dequeue_packet(rl);
+        if (rconn_send_with_limit(rl->remote_rconn, b, &rl->n_txq, 10)) {
+            rl->n_tx_dropped++;
+        }
+    }
+}
+
+static void
+rate_limit_wait_cb(void *rl_)
+{
+    struct rate_limiter *rl = rl_;
+    if (rl->n_queued) {
+        if (rl->tokens >= 1000) {
+            /* We can transmit more packets as soon as we're called again. */
+            poll_immediate_wake();
+        } else {
+            /* We have to wait for the bucket to re-fill.  We could calculate
+             * the exact amount of time here for increased smoothness. */
+            poll_timer_wait(TIME_UPDATE_INTERVAL / 2);
+        }
+    }
+}
+
+static struct hook
+rate_limit_hook_create(const struct settings *s, struct switch_status *ss,
+                       struct rconn *local, struct rconn *remote)
+{
+    struct rate_limiter *rl;
+    size_t i;
+
+    rl = xcalloc(1, sizeof *rl);
+    rl->s = s;
+    rl->remote_rconn = remote;
+    for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(rl->queues); i++) {
+        queue_init(&rl->queues[i]);
+    }
+    rl->last_fill = time_msec();
+    rl->tokens = s->rate_limit * 100;
+    switch_status_register_category(ss, "rate-limit",
+                                    rate_limit_status_cb, rl);
+    return make_hook(rate_limit_local_packet_cb, NULL, rate_limit_periodic_cb,
+                     rate_limit_wait_cb, rl);
+}
+\f
+/* OFPST_SWITCH statistics. */
+
+struct switch_status_category {
+    char *name;
+    void (*cb)(struct status_reply *, void *aux);
+    void *aux;
+};
+
+struct switch_status {
+    const struct settings *s;
+    time_t booted;
+    struct switch_status_category categories[8];
+    int n_categories;
+};
+
+struct status_reply {
+    struct switch_status_category *category;
+    struct ds request;
+    struct ds output;
+};
+
+static bool
+switch_status_remote_packet_cb(struct relay *r, void *ss_)
+{
+    struct switch_status *ss = ss_;
+    struct rconn *rc = r->halves[HALF_REMOTE].rconn;
+    struct ofpbuf *msg = r->halves[HALF_REMOTE].rxbuf;
+    struct switch_status_category *c;
+    struct nicira_header *request;
+    struct nicira_header *reply;
+    struct status_reply sr;
+    struct ofpbuf *b;
+    int retval;
+
+    if (msg->size < sizeof(struct nicira_header)) {
+        return false;
+    }
+    request = msg->data;
+    if (request->header.type != OFPT_VENDOR
+        || request->vendor_id != htonl(NX_VENDOR_ID)
+        || request->subtype != htonl(NXT_STATUS_REQUEST)) {
+        return false;
+    }
+
+    sr.request.string = (void *) (request + 1);
+    sr.request.length = msg->size - sizeof *request;
+    ds_init(&sr.output);
+    for (c = ss->categories; c < &ss->categories[ss->n_categories]; c++) {
+        if (!memcmp(c->name, sr.request.string,
+                    MIN(strlen(c->name), sr.request.length))) {
+            sr.category = c;
+            c->cb(&sr, c->aux);
+        }
+    }
+    reply = make_openflow_xid(sizeof *reply + sr.output.length,
+                              OFPT_VENDOR, request->header.xid, &b);
+    reply->vendor_id = htonl(NX_VENDOR_ID);
+    reply->subtype = htonl(NXT_STATUS_REPLY);
+    memcpy(reply + 1, sr.output.string, sr.output.length);
+    retval = rconn_send(rc, b, NULL);
+    if (retval && retval != EAGAIN) {
+        VLOG_WARN("send failed (%s)", strerror(retval));
+    }
+    ds_destroy(&sr.output);
+    return true;
+}
+
+static void
+rconn_status_cb(struct status_reply *sr, void *rconn_)
+{
+    struct rconn *rconn = rconn_;
+    time_t now = time_now();
+
+    status_reply_put(sr, "name=%s", rconn_get_name(rconn));
+    status_reply_put(sr, "state=%s", rconn_get_state(rconn));
+    status_reply_put(sr, "backoff=%d", rconn_get_backoff(rconn));
+    status_reply_put(sr, "is-connected=%s",
+                     rconn_is_connected(rconn) ? "true" : "false");
+    status_reply_put(sr, "sent-msgs=%u", rconn_packets_sent(rconn));
+    status_reply_put(sr, "received-msgs=%u", rconn_packets_received(rconn));
+    status_reply_put(sr, "attempted-connections=%u",
+                     rconn_get_attempted_connections(rconn));
+    status_reply_put(sr, "successful-connections=%u",
+                     rconn_get_successful_connections(rconn));
+    status_reply_put(sr, "last-connection=%ld",
+                     (long int) (now - rconn_get_last_connection(rconn)));
+    status_reply_put(sr, "time-connected=%lu",
+                     rconn_get_total_time_connected(rconn));
+    status_reply_put(sr, "state-elapsed=%u", rconn_get_state_elapsed(rconn));
+}
+
+static void
+config_status_cb(struct status_reply *sr, void *s_)
+{
+    const struct settings *s = s_;
+    size_t i;
+
+    for (i = 0; i < s->n_listeners; i++) {
+        status_reply_put(sr, "management%zu=%s", i, s->listener_names[i]);
+    }
+    if (s->probe_interval) {
+        status_reply_put(sr, "probe-interval=%d", s->probe_interval);
+    }
+    if (s->max_backoff) {
+        status_reply_put(sr, "max-backoff=%d", s->max_backoff);
+    }
+}
+
+static void
+switch_status_cb(struct status_reply *sr, void *ss_)
+{
+    struct switch_status *ss = ss_;
+    time_t now = time_now();
+
+    status_reply_put(sr, "now=%ld", (long int) now);
+    status_reply_put(sr, "uptime=%ld", (long int) (now - ss->booted));
+    status_reply_put(sr, "pid=%ld", (long int) getpid());
+}
+
+static struct hook
+switch_status_hook_create(const struct settings *s, struct switch_status **ssp)
+{
+    struct switch_status *ss = xcalloc(1, sizeof *ss);
+    ss->s = s;
+    ss->booted = time_now();
+    switch_status_register_category(ss, "config",
+                                    config_status_cb, (void *) s);
+    switch_status_register_category(ss, "switch", switch_status_cb, ss);
+    *ssp = ss;
+    return make_hook(NULL, switch_status_remote_packet_cb, NULL, NULL, ss);
+}
+
+static void
+switch_status_register_category(struct switch_status *ss,
+                                const char *category,
+                                void (*cb)(struct status_reply *,
+                                           void *aux),
+                                void *aux)
+{
+    struct switch_status_category *c;
+    assert(ss->n_categories < ARRAY_SIZE(ss->categories));
+    c = &ss->categories[ss->n_categories++];
+    c->cb = cb;
+    c->aux = aux;
+    c->name = xstrdup(category);
+}
+
+static void
+status_reply_put(struct status_reply *sr, const char *content, ...)
+{
+    size_t old_length = sr->output.length;
+    size_t added;
+    va_list args;
+
+    /* Append the status reply to the output. */
+    ds_put_format(&sr->output, "%s.", sr->category->name);
+    va_start(args, content);
+    ds_put_format_valist(&sr->output, content, args);
+    va_end(args);
+    if (ds_last(&sr->output) != '\n') {
+        ds_put_char(&sr->output, '\n');
+    }
+
+    /* Drop what we just added if it doesn't match the request. */
+    added = sr->output.length - old_length;
+    if (added < sr->request.length
+        || memcmp(&sr->output.string[old_length],
+                  sr->request.string, sr->request.length)) {
+        ds_truncate(&sr->output, old_length);
+    }
+}
+
+\f
+/* Controller discovery. */
+
+struct discovery
+{
+    const struct settings *s;
+    struct dhclient *dhcp;
+    int n_changes;
+};
+
+static void
+discovery_status_cb(struct status_reply *sr, void *d_)
+{
+    struct discovery *d = d_;
+
+    status_reply_put(sr, "accept-remote=%s", d->s->accept_controller_re);
+    status_reply_put(sr, "n-changes=%d", d->n_changes);
+    status_reply_put(sr, "state=%s", dhclient_get_state(d->dhcp));
+    status_reply_put(sr, "state-elapsed=%u",
+                     dhclient_get_state_elapsed(d->dhcp));
+    if (dhclient_is_bound(d->dhcp)) {
+        uint32_t ip = dhclient_get_ip(d->dhcp);
+        uint32_t netmask = dhclient_get_netmask(d->dhcp);
+        uint32_t router = dhclient_get_router(d->dhcp);
+
+        const struct dhcp_msg *cfg = dhclient_get_config(d->dhcp);
+        uint32_t dns_server;
+        char *domain_name;
+        int i;
+
+        status_reply_put(sr, "ip="IP_FMT, IP_ARGS(&ip));
+        status_reply_put(sr, "netmask="IP_FMT, IP_ARGS(&netmask));
+        if (router) {
+            status_reply_put(sr, "router="IP_FMT, IP_ARGS(&router));
+        }
+
+        for (i = 0; dhcp_msg_get_ip(cfg, DHCP_CODE_DNS_SERVER, i, &dns_server);
+             i++) {
+            status_reply_put(sr, "dns%d="IP_FMT, i, IP_ARGS(&dns_server));
+        }
+
+        domain_name = dhcp_msg_get_string(cfg, DHCP_CODE_DOMAIN_NAME);
+        if (domain_name) {
+            status_reply_put(sr, "domain=%s", domain_name);
+            free(domain_name);
+        }
+
+        status_reply_put(sr, "lease-remaining=%u",
+                         dhclient_get_lease_remaining(d->dhcp));
+    }
+}
+
+static struct discovery *
+discovery_init(const struct settings *s, struct switch_status *ss)
+{
+    struct netdev *netdev;
+    struct discovery *d;
+    struct dhclient *dhcp;
+    int retval;
+
+    /* Bring ofX network device up. */
+    retval = netdev_open(s->of_name, NETDEV_ETH_TYPE_NONE, &netdev);
+    if (retval) {
+        ofp_fatal(retval, "Could not open %s device", s->of_name);
+    }
+    retval = netdev_turn_flags_on(netdev, NETDEV_UP, true);
+    if (retval) {
+        ofp_fatal(retval, "Could not bring %s device up", s->of_name);
+    }
+    netdev_close(netdev);
+
+    /* Initialize DHCP client. */
+    retval = dhclient_create(s->of_name, modify_dhcp_request,
+                             validate_dhcp_offer, (void *) s, &dhcp);
+    if (retval) {
+        ofp_fatal(retval, "Failed to initialize DHCP client");
+    }
+    dhclient_init(dhcp, 0);
+
+    d = xmalloc(sizeof *d);
+    d->s = s;
+    d->dhcp = dhcp;
+    d->n_changes = 0;
+
+    switch_status_register_category(ss, "discovery", discovery_status_cb, d);
+
+    return d;
+}
+
+static void
+discovery_question_connectivity(struct discovery *d)
+{
+    dhclient_force_renew(d->dhcp, 15);
+}
+
+static bool
+discovery_run(struct discovery *d, char **controller_name)
+{
+    dhclient_run(d->dhcp);
+    if (!dhclient_changed(d->dhcp)) {
+        return false;
+    }
+
+    dhclient_configure_netdev(d->dhcp);
+    if (d->s->update_resolv_conf) {
+        dhclient_update_resolv_conf(d->dhcp);
+    }
+
+    if (dhclient_is_bound(d->dhcp)) {
+        *controller_name = dhcp_msg_get_string(dhclient_get_config(d->dhcp),
+                                               DHCP_CODE_OFP_CONTROLLER_VCONN);
+        VLOG_WARN("%s: discovered controller", *controller_name);
+        d->n_changes++;
+    } else {
+        *controller_name = NULL;
+        if (d->n_changes) {
+            VLOG_WARN("discovered controller no longer available");
+            d->n_changes++;
+        }
+    }
+    return true;
+}
+
+static void
+discovery_wait(struct discovery *d)
+{
+    dhclient_wait(d->dhcp);
+}
+
+static void
+modify_dhcp_request(struct dhcp_msg *msg, void *aux)
+{
+    dhcp_msg_put_string(msg, DHCP_CODE_VENDOR_CLASS, "OpenFlow");
+}
+
+static bool
+validate_dhcp_offer(const struct dhcp_msg *msg, void *s_)
+{
+    const struct settings *s = s_;
+    char *vconn_name;
+    bool accept;
+
+    vconn_name = dhcp_msg_get_string(msg, DHCP_CODE_OFP_CONTROLLER_VCONN);
+    if (!vconn_name) {
+        VLOG_WARN_RL(&vrl, "rejecting DHCP offer missing controller vconn");
+        return false;
+    }
+    accept = !regexec(&s->accept_controller_regex, vconn_name, 0, NULL, 0);
+    if (!accept) {
+        VLOG_WARN_RL(&vrl, "rejecting controller vconn that fails to match %s",
+                     s->accept_controller_re);
+    }
+    free(vconn_name);
+    return accept;
+}
+\f
+/* User interface. */
+
+static void
+parse_options(int argc, char *argv[], struct settings *s)
+{
+    enum {
+        OPT_ACCEPT_VCONN = UCHAR_MAX + 1,
+        OPT_NO_RESOLV_CONF,
+        OPT_INACTIVITY_PROBE,
+        OPT_MAX_IDLE,
+        OPT_MAX_BACKOFF,
+        OPT_RATE_LIMIT,
+        OPT_BURST_LIMIT
+    };
+    static struct option long_options[] = {
+        {"accept-vconn", required_argument, 0, OPT_ACCEPT_VCONN},
+        {"no-resolv-conf", no_argument, 0, OPT_NO_RESOLV_CONF},
+        {"fail",        required_argument, 0, 'F'},
+        {"inactivity-probe", required_argument, 0, OPT_INACTIVITY_PROBE},
+        {"max-idle",    required_argument, 0, OPT_MAX_IDLE},
+        {"max-backoff", required_argument, 0, OPT_MAX_BACKOFF},
+        {"listen",      required_argument, 0, 'l'},
+        {"monitor",     required_argument, 0, 'm'},
+        {"rate-limit",  optional_argument, 0, OPT_RATE_LIMIT},
+        {"burst-limit", required_argument, 0, OPT_BURST_LIMIT},
+        {"detach",      no_argument, 0, 'D'},
+        {"force",       no_argument, 0, 'f'},
+        {"pidfile",     optional_argument, 0, 'P'},
+        {"verbose",     optional_argument, 0, 'v'},
+        {"help",        no_argument, 0, 'h'},
+        {"version",     no_argument, 0, 'V'},
+        VCONN_SSL_LONG_OPTIONS
+        {0, 0, 0, 0},
+    };
+    char *short_options = long_options_to_short_options(long_options);
+    char *accept_re = NULL;
+    int retval;
+
+    /* Set defaults that we can figure out before parsing options. */
+    s->n_listeners = 0;
+    s->monitor_name = NULL;
+    s->fail_mode = FAIL_OPEN;
+    s->max_idle = 15;
+    s->probe_interval = 15;
+    s->max_backoff = 15;
+    s->update_resolv_conf = true;
+    s->rate_limit = 0;
+    s->burst_limit = 0;
+    for (;;) {
+        int c;
+
+        c = getopt_long(argc, argv, short_options, long_options, NULL);
+        if (c == -1) {
+            break;
+        }
+
+        switch (c) {
+        case OPT_ACCEPT_VCONN:
+            accept_re = optarg[0] == '^' ? optarg : xasprintf("^%s", optarg);
+            break;
+
+        case OPT_NO_RESOLV_CONF:
+            s->update_resolv_conf = false;
+            break;
+
+        case 'F':
+            if (!strcmp(optarg, "open")) {
+                s->fail_mode = FAIL_OPEN;
+            } else if (!strcmp(optarg, "closed")) {
+                s->fail_mode = FAIL_CLOSED;
+            } else {
+                ofp_fatal(0, "-f or --fail argument must be \"open\" "
+                          "or \"closed\"");
+            }
+            break;
+
+        case OPT_INACTIVITY_PROBE:
+            s->probe_interval = atoi(optarg);
+            if (s->probe_interval < 5) {
+                ofp_fatal(0, "--inactivity-probe argument must be at least 5");
+            }
+            break;
+
+        case OPT_MAX_IDLE:
+            if (!strcmp(optarg, "permanent")) {
+                s->max_idle = OFP_FLOW_PERMANENT;
+            } else {
+                s->max_idle = atoi(optarg);
+                if (s->max_idle < 1 || s->max_idle > 65535) {
+                    ofp_fatal(0, "--max-idle argument must be between 1 and "
+                              "65535 or the word 'permanent'");
+                }
+            }
+            break;
+
+        case OPT_MAX_BACKOFF:
+            s->max_backoff = atoi(optarg);
+            if (s->max_backoff < 1) {
+                ofp_fatal(0, "--max-backoff argument must be at least 1");
+            } else if (s->max_backoff > 3600) {
+                s->max_backoff = 3600;
+            }
+            break;
+
+        case OPT_RATE_LIMIT:
+            if (optarg) {
+                s->rate_limit = atoi(optarg);
+                if (s->rate_limit < 1) {
+                    ofp_fatal(0, "--rate-limit argument must be at least 1");
+                }
+            } else {
+                s->rate_limit = 1000;
+            }
+            break;
+
+        case OPT_BURST_LIMIT:
+            s->burst_limit = atoi(optarg);
+            if (s->burst_limit < 1) {
+                ofp_fatal(0, "--burst-limit argument must be at least 1");
+            }
+            break;
+
+        case 'D':
+            set_detach();
+            break;
+
+        case 'P':
+            set_pidfile(optarg);
+            break;
+
+        case 'f':
+            ignore_existing_pidfile();
+            break;
+
+        case 'l':
+            if (s->n_listeners >= MAX_MGMT) {
+                ofp_fatal(0,
+                          "-l or --listen may be specified at most %d times",
+                          MAX_MGMT);
+            }
+            s->listener_names[s->n_listeners++] = optarg;
+            break;
+
+        case 'm':
+            if (s->monitor_name) {
+                ofp_fatal(0, "-m or --monitor may only be specified once");
+            }
+            s->monitor_name = optarg;
+            break;
+
+        case 'h':
+            usage();
+
+        case 'V':
+            printf("%s "VERSION" compiled "__DATE__" "__TIME__"\n", argv[0]);
+            exit(EXIT_SUCCESS);
+
+        case 'v':
+            vlog_set_verbosity(optarg);
+            break;
+
+        VCONN_SSL_OPTION_HANDLERS
+
+        case '?':
+            exit(EXIT_FAILURE);
+
+        default:
+            abort();
+        }
+    }
+    free(short_options);
+
+    argc -= optind;
+    argv += optind;
+    if (argc < 1 || argc > 2) {
+        ofp_fatal(0, "need one or two non-option arguments; "
+                  "use --help for usage");
+    }
+
+    /* Local and remote vconns. */
+    s->nl_name = argv[0];
+    if (strncmp(s->nl_name, "nl:", 3)
+        || strlen(s->nl_name) < 4
+        || s->nl_name[strspn(s->nl_name + 3, "0123456789") + 3]) {
+        ofp_fatal(0, "%s: argument is not of the form \"nl:DP_IDX\"",
+                  s->nl_name);
+    }
+    s->of_name = xasprintf("of%s", s->nl_name + 3);
+    s->controller_name = argc > 1 ? xstrdup(argv[1]) : NULL;
+
+    /* Set accept_controller_regex. */
+    if (!accept_re) {
+        accept_re = vconn_ssl_is_configured() ? "^ssl:.*" : ".*";
+    }
+    retval = regcomp(&s->accept_controller_regex, accept_re,
+                     REG_NOSUB | REG_EXTENDED);
+    if (retval) {
+        size_t length = regerror(retval, &s->accept_controller_regex, NULL, 0);
+        char *buffer = xmalloc(length);
+        regerror(retval, &s->accept_controller_regex, buffer, length);
+        ofp_fatal(0, "%s: %s", accept_re, buffer);
+    }
+    s->accept_controller_re = accept_re;
+
+    /* Mode of operation. */
+    s->discovery = s->controller_name == NULL;
+    if (s->discovery) {
+        s->in_band = true;
+    } else {
+        enum netdev_flags flags;
+        struct netdev *netdev;
+
+        retval = netdev_open(s->of_name, NETDEV_ETH_TYPE_NONE, &netdev);
+        if (retval) {
+            ofp_fatal(retval, "Could not open %s device", s->of_name);
+        }
+
+        retval = netdev_get_flags(netdev, &flags);
+        if (retval) {
+            ofp_fatal(retval, "Could not get flags for %s device", s->of_name);
+        }
+
+        s->in_band = (flags & NETDEV_UP) != 0;
+        if (s->in_band && netdev_get_in6(netdev, NULL)) {
+            VLOG_WARN("Ignoring IPv6 address on %s device: IPv6 not supported",
+                      s->of_name);
+        }
+
+        netdev_close(netdev);
+    }
+
+    /* Rate limiting. */
+    if (s->rate_limit) {
+        if (s->rate_limit < 100) {
+            VLOG_WARN("Rate limit set to unusually low value %d",
+                      s->rate_limit);
+        }
+        if (!s->burst_limit) {
+            s->burst_limit = s->rate_limit / 4;
+        }
+        s->burst_limit = MAX(s->burst_limit, 1);
+        s->burst_limit = MIN(s->burst_limit, INT_MAX / 1000);
+    }
+}
+
+static void
+usage(void)
+{
+    printf("%s: secure channel, a relay for OpenFlow messages.\n"
+           "usage: %s [OPTIONS] nl:DP_IDX [CONTROLLER]\n"
+           "where nl:DP_IDX is a datapath that has been added with dpctl.\n"
+           "CONTROLLER is an active OpenFlow connection method; if it is\n"
+           "omitted, then secchan performs controller discovery.\n",
+           program_name, program_name);
+    vconn_usage(true, true);
+    printf("\nController discovery options:\n"
+           "  --accept-vconn=REGEX    accept matching discovered controllers\n"
+           "  --no-resolv-conf        do not update /etc/resolv.conf\n"
+           "\nNetworking options:\n"
+           "  -F, --fail=open|closed  when controller connection fails:\n"
+           "                            closed: drop all packets\n"
+           "                            open (default): act as learning switch\n"
            "  --inactivity-probe=SECS time between inactivity probes\n"
            "  --max-idle=SECS         max idle for flows set up by secchan\n"
+           "  --max-backoff=SECS      max time between controller connection\n"
+           "                          attempts (default: 15 seconds)\n"
            "  -l, --listen=METHOD     allow management connections on METHOD\n"
            "                          (a passive OpenFlow connection method)\n"
+           "  -m, --monitor=METHOD    copy traffic to/from kernel to METHOD\n"
+           "                          (a passive OpenFlow connection method)\n"
+           "\nRate-limiting of \"packet-in\" messages to the controller:\n"
+           "  --rate-limit[=PACKETS]  max rate, in packets/s (default: 1000)\n"
+           "  --burst-limit=BURST     limit on packet credit for idle time\n"
            "\nOther options:\n"
            "  -D, --detach            run in background as daemon\n"
            "  -P, --pidfile[=FILE]    create pidfile (default: %s/secchan.pid)\n"
-           "  -v, --verbose=MODULE:FACILITY:LEVEL  configure logging levels\n"
+           "  -f, --force             with -P, start even if already running\n"
+           "  -v, --verbose=MODULE[:FACILITY[:LEVEL]]  set logging levels\n"
            "  -v, --verbose           set maximum verbosity level\n"
            "  -h, --help              display this help message\n"
            "  -V, --version           display version information\n",