Sachverhalt:
A. A.a Das Bundesstrafgericht verurteilte X._ am 8. Januar 2009 wegen mehrfacher qualifizierter Widerhandlung gegen das Betäubungsmittelgesetz zu einer teilbedingten Freiheitsstrafe von 18 Monaten, als Zusatzstrafe zum Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 15. Februar 2000. Zudem verfügte es die Einziehung von drei sichergestellten Mobiltelefonen und setzte eine Ersatzforderung von Fr. 1'150.-- für den Erlös aus dem Drogenhandel fest. Dieses Urteil hob das Bundesgericht am 31. Mai 2010 wegen Verletzung des Anklagegrundsatzes sowie in Bezug auf die Einziehung der Mobiltelefone auf und wies die Sache zur neuen Beurteilung an das Bundesstrafgericht zurück (Urteil 6B_1067/2009 vom 31. Mai 2010).
A.b Die Schweizerische Bundesanwaltschaft ergänzte die Anklageschrift vom 31. März 2008 mit Eingaben vom 15. Oktober 2010, 17. und 22. März 2011.
A.c Das Bundesstrafgericht sprach X._ am 23. März 2011 der mehrfachen qualifizierten Widerhandlung gegen das Betäubungsmittelgesetz in Ziff. 1a Abs. 2 und Abs. 3 sowie Ziff. 1b der ergänzten Anklage schuldig. Im Übrigen sprach es ihn frei oder stellte das Verfahren ein. Es bestrafte ihn mit einer teilbedingten Freiheitsstrafe von 12 Monaten, ebenfalls als Zusatzstrafe zum genannten Urteil.
B. X._ erhebt Beschwerde in Strafsachen und subsidiäre Verfassungsbeschwerde. Er beantragt, das Urteil des Bundesstrafgerichts vom 23. März 2011 sei aufzuheben und die Sache zur Neubeurteilung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er stellt sinngemäss ein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.

Erwägungen:
1. Mit Beschwerde in Strafsachen gemäss Art. 78 ff. BGG kann grundsätzlich jede Rechtsverletzung geltend gemacht werden, die bei der Anwendung von materiellem Strafrecht oder Strafprozessrecht begangen wird (<ref-ruling> E. 1.4.3 S. 41). Dies gilt auch für die Verletzung von Verfassungsrecht (Art. 95 BGG). Die subsidiäre Verfassungsbeschwerde ist somit ausgeschlossen (Art. 113 BGG; Urteil 6B_99/2007 vom 30. Mai 2007 E. 1 mit Hinweisen). Soweit der Beschwerdeführer dieses Rechtsmittel erhebt, ist die Eingabe als Beschwerde in Strafsachen entgegenzunehmen.
2. 2.1 Der Beschwerdeführer rügt eine Verletzung des Anklageprinzips, des Anspruchs auf ein faires Verfahren, des rechtsstaatlichen Handelns, der Rechtsgleichheit sowie der gleichen und gerechten Behandlung vor Gerichts- und Verwaltungsinstanzen (Art. 32 Abs. 2, Art. 29 Abs. 1, Art. 5 Abs. 1 und Art. 8 BV, Art. 6 Ziff. 1 und Ziff. 3 lit. a und b EMRK). Die Zeitangabe in der Anklageschrift von einem ganzen Sommer bzw. einem Jahr (Ziff. 1a Abschnitt 2 und Ziff. 1b) mache es ihm unmöglich, lückenlos nachzuweisen, was er wann und wo gemacht habe. Es rechtfertige sich nicht, bei Drogenstraftaten den Anklagegrundsatz zu lockern und dadurch die Verteidigungsrechte einzuschränken.
2.2 Nach dem aus Art. 29 Abs. 2 und Art. 32 Abs. 2 BV sowie aus Art. 6 Ziff. 1 und Ziff. 3 lit. a und b EMRK abgeleiteten Anklagegrundsatz bestimmt die Anklageschrift den Gegenstand des Gerichtsverfahrens (Umgrenzungsfunktion). Die Anklage hat die der beschuldigten Person zur Last gelegten Delikte in ihrem Sachverhalt so präzise zu umschreiben, dass die Vorwürfe genügend konkretisiert sind. Das Anklageprinzip bezweckt zugleich den Schutz der Verteidigungsrechte der angeschuldigten Person und dient dem Anspruch auf rechtliches Gehör (Informationsfunktion). Nach Art. 6 Ziff. 3 lit. a EMRK hat die angeschuldigte Person Anspruch darauf, in möglichst kurzer Frist über die Art und den Grund der gegen sie erhobenen Beschuldigung in Kenntnis gesetzt zu werden. Das Gericht ist an den in der Anklage wiedergegebenen Sachverhalt gebunden, nicht aber an dessen rechtliche Würdigung durch die Anklagebehörde (<ref-ruling> E. 6.3 S. 245 mit Hinweisen). Kleinere Ungenauigkeiten in den Orts- und Zeitangaben führen nicht zur Unbeachtlichkeit der Anklage. Allgemein gilt, je gravierender die Vorwürfe, desto höhere Anforderungen sind an das Anklageprinzip zu stellen (Urteil des Bundesgerichts 6B_333/2007 vom 7. Februar 2008 E. 2.1.4 mit Hinweisen auf Lehre und Rechtsprechung). Ob die zeitliche Umschreibung ausreicht, ist nicht abstrakt, sondern zusammen mit dem übrigen Inhalt der Anklage zu beurteilen (Urteil 1P.636/2006 vom 14. Dezember 2006 E. 2.8 mit Hinweisen).
2.3 Das Bundesgericht befasste sich in seiner unpublizierten Praxis schon oft mit der zeitlichen Bestimmtheit der Anklage. Es hielt beispielsweise eine Eingrenzung des Vorwurfs sexueller Nötigung auf drei Monate für hinreichend, weil der genaue Zeitraum wegen der mehrere Jahre zurückliegenden Tat nicht mehr eruierbar war (6B_333/2007 vom 7. Februar 2008 E. 2.1.5 mit Hinweis). Auch die Angabe einer bestimmten Jahreszeit wie "Herbst 1998", "Winter 1999", die Beschränkung auf wenige Monate wie "November oder Dezember 1999" oder auf einen nicht näher bestimmten Zeitpunkt innerhalb eines einzigen Monats liess es genügen (Urteile 6B_233/2010 vom 6. Mai 2010 E. 2 und 2.3; 6B_684/2007 vom 26. Februar 2008 E. 1.4; 6B_255/2008 vom 10. Oktober 2008 E. 2.6; 1P.547/1999 vom 3. Dezember 1999 E. 4b; je mit Hinweisen). In gewissen Fällen akzeptierte es einen längeren Zeitraum. So erachtete es die Angabe "in den Skiferien von Februar 1993 bis Februar 1996" in Verbindung mit der genauen Bezeichnung des Tatortes für hinreichend detailliert umschrieben (Urteil 6B_830/2008 vom 27. Februar 2009 E. 1 und E. 2.4 mit Hinweisen). Auch bei gewerbsmässigem Handeln stellte es nicht allzu hohe Anforderungen an die zeitliche Umschreibung, mit der Begründung, es würden mehrere selbstständig strafbare Handlungen durch den Tatbestand der Gewerbsmässigkeit zu einer rechtlichen Einheit verschmolzen. Deshalb komme es nicht so sehr darauf an, welche einzelnen Handlungen dem Angeklagten vorgeworfen würden, sondern dass die Umstände die Verbrechenseinheit erkennen liessen (Urteile 6B_5/2010 vom 30. Juni 2010 E. 2.5; 6B_451/2009 vom 23. Oktober 2009 E. 2.2; 6B_254/2007 vom 10. August 2007 E. 3.2; je mit Hinweisen; kritisch: Urteil 6B_528/2007 vom 7. Dezember 2007 E. 2.1.5 mit Hinweisen).
2.4 Die Anklagebehörde legt dem Beschwerdeführer in der Anklageschrift vom 31. März 2008 sowie in den Ergänzungen vom 15. Oktober 2010, 17. und 22. März 2011 zur Last, er habe A._ im Sommer 1998 in seiner Wohnung in Horgen mindestens 200 g Kokaingemisch zu Fr. 55.-- pro Gramm verkauft. Der Kaufpreis sei in bar bezahlt worden. Weiter wirft sie ihm vor, er habe an B._, der in Begleitung von A._ gewesen sei, vermutlich im Sommer 1998 in der Stadt Zürich 100 Gramm Kokaingemisch zu einem Preis von mindestens Fr. 50.-- pro Gramm verkauft. Dabei stützt sie sich auf verschiedene Aktenstellen, worin A._ und B._ die näheren Umstände des Drogenkaufs beim Beschwerdeführer beschreiben (z.B. A._: die beteiligten Personen, die Konsistenz und Verpackung des Kokains, die Geldübergabe, das Probieren, den Ort der Übergabe, die Einrichtung der Wohnung des Beschwerdeführers; B._: Das Transportmittel, den Spitznamen des Beschwerdeführers, die Art des Kennenlernens, die Kontaktaufnahme per Telefon, das Treffen auf der Strasse).
Die Anklage ist in zeitlicher Hinsicht nicht sehr präzise, da die Einvernahmen, auf welche sich die Behörde stützt, erst mehr als acht Jahre nach dem Vorfall erfolgten. Der Tatzeitpunkt kann aber bei beiden Tatvorwürfen mittels der Jahreszeit auf ungefähr drei Monate eingegrenzt werden (vgl. dazu Urteil 6B_333/2007 vom 7. Februar 2008 E. 2.1.5 mit Hinweisen). Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers ist dies auch beim Tatvorwurf in lit. 1b der Anklageschrift mit der Zeitangabe "1998, vermutlich im Sommer" der Fall. Dabei macht der Beschwerdeführer nicht geltend, die zeitliche Bestimmung sei willkürlich oder liesse sich nicht auf die Akten stützen. Ihm wird nur ein einziges Geschäft mit A._ an seinem Wohnort in Horgen und eines mit B._ in Zürich angelastet. Er konnte anhand der weiteren Angaben zu den Tatvorwürfen und der Verweise auf konkrete Aktenstellen erkennen, welche Vorfälle Gegenstand der Anklage bildeten. Die Vorwürfe sind in sachlicher und örtlicher Hinsicht präzise umschrieben, was eine hinreichende Individualisierung der zu beurteilenden Taten erlaubt und die relative zeitliche Unbestimmtheit der Anklage aufzuwiegen vermag.
2.5 Nicht entscheidend ist, ob sich der Beschwerdeführer effektiv ein Alibi beschaffen kann oder sich an den Tatzeitraum erinnert. Dies ist oftmals schon nach kurzer Frist nicht mehr der Fall. Selbst bei einem Zeitraum von drei Monaten, der nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung den Anforderungen an das Anklageprinzip genügt, kann ein Beschuldigter nie lückenlos nachweisen, wo er sich befunden hat. Indessen ist es ihm durch die zeitliche Limitierung möglich, z.B. anhand seines Terminkalenders und besonderer Ereignisse (wie namentlich besondere Termine, Ferien, Arbeitstätigkeit) für einzelne Phasen zu rekonstruieren und zu belegen, wann er wo war.
2.6 Weshalb der dritte Anklagepunkt (Ziff. 1a Abs. 2 der Anklageergänzung vom 15. Oktober 2010) den Anklagegrundsatz verletzen sollte, ist nicht ersichtlich. Insbesondere stützen sich die örtlichen und zeitlichen Angaben auf die Aussagen von A._, auf welche die Anklage verweist. A._ gab an, die Drogen kurz vor der ersten Festnahme des Beschwerdeführers im Jahr 1999 in der Pizzeria C._ erworben zu haben (Ziff. 1a Abs. 2 der Anklageergänzung vom 15. Oktober 2010 mit Verweis auf die Aktenstellen). Wann der Beschwerdeführer verhaftet worden war, ergibt sich aus den Vorakten (vgl. zur Festnahme des Beschwerdeführers im Jahr 1999: Vorakten des Kt. Zürich Verhaftrapport vom 23. Januar 1999, Anklageschrift vom 9. Juni 1999 und Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 15. Februar 2000). Nicht ersichtlich ist, inwiefern die Grundsätze des rechtsstaatlichen Handelns und der Rechtsgleichheit (Art. 8 BV und Art. 5 Abs. 1 BV) verletzt sein sollen. Die Rügen erweisen sich als unbegründet, soweit darauf einzutreten ist.
3. 3.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, er sei nicht hinreichend mit dem Belastungszeugen A._ konfrontiert worden. Am 21. März 2006 habe zwar eine Konfrontation stattgefunden. Danach sei der Zeuge jedoch am 31. Mai 2006 ein weiteres Mal befragt und mit ihm eine Suchfahrt nach der Pizzeria in Wollishofen durchgeführt worden. Bei dieser Gelegenheit habe A._ angegeben, am 22./23. Januar 1999 in der Pizzeria C._ in Zürich Wollishofen 200 Gramm Kokaingemisch gekauft zu haben. Indem die Vorinstanz zu seinen Lasten auf die Angaben des Zeugen nach der Konfrontationseinvernahme abstelle, verletze sie den Anspruch auf rechtliches Gehör und den Grundsatz des fairen Verfahrens (Art. 29 Abs. 2 BV, Art. 6 Ziff. 1 EMRK). Dass er Akteneinsicht gehabt habe, genüge nicht. Seinen Antrag vom 6. Dezember 2010 auf eine weitere Konfrontation habe die Vorinstanz zu Unrecht abgelehnt. Entgegen ihrer Auffassung sei der Beweisantrag nicht verspätet gewesen.
3.2 Nach den Verfahrensgarantien von Art. 29 Abs. 2 und Art. 32 Abs. 2 BV sowie Art. 6 Ziff. 1 i.V.m. Art. 6 Ziff. 3 lit. d EMRK, hat der Beschuldigte ein Recht darauf, Belastungszeugen zu befragen. Eine belastende Zeugenaussage ist grundsätzlich nur verwertbar, wenn der Beschuldigte den Belastungszeugen wenigstens einmal während des Verfahrens in direkter Konfrontation befragen konnte. Um sein Fragerecht wirksam ausüben zu können, muss der Beschuldigte in die Lage versetzt werden, die persönliche Glaubwürdigkeit des Zeugen zu prüfen und den Beweiswert seiner Aussagen zu hinterfragen (<ref-ruling> E. 3.1 S. 41 mit Hinweisen). Das Konfrontationsrecht kann im Moment der Zeugenbefragung oder in einem späteren Verfahrensabschnitt gewährt werden (<ref-ruling> E. 6b S. 132 f. mit Hinweisen).
3.3 Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers ergibt sich aus dem Umstand, dass der Zeuge seine belastenden Aussagen nach der Konfrontation wiederholte und präzisierte, nicht ohne Weiteres eine Verletzung des Anspruchs auf rechtliches Gehör. Bereits zuvor hatte A._ erklärt, er habe auf Anstoss der Gebrüder B._ beim Beschwerdeführer mehrmals Kokain gekauft, teils in deren Anwesenheit. Zwei bis dreimal sei er alleine nach Zürich gefahren. Das letzte Mal habe er 200 bis 300 Gramm Kokain in den Jahren 1998 oder 1999 geholt. Eigentlich habe er 500 Gramm erwerben wollen, das Geld, welche ihm die Gebrüder B._ mitgegeben hätten, habe nicht ausgereicht. Deshalb habe ihm der Beschwerdeführer nur eine Teilmenge übergeben. Den Handel hätten sie in einem Restaurant in Zürich abgewickelt, unmittelbar bevor die Polizei den Beschwerdeführer auf der Strasse verhaftet und den Rest des Kokains gefunden habe (act. 12-09-0013). Auch wenn die präzise Ortsangabe "Pizzeria C._ in Zürich-Wollishofen" erst nach der Konfrontationseinvernahme in die Akten eingeflossen ist, beschrieb der Zeuge A._ den Handel derart detailliert, sodass der Beschwerdeführer die Aussagen auf ihren Wahrheitsgehalt hin prüfen und sich dagegen geeignet zur Wehr setzen konnte. Die Rüge ist verfehlt. Unter diesen Umständen kann offenbleiben, ob der Antrag auf eine erneute Konfrontation verspätet war.
3.4 Der Beschwerdeführer macht geltend, der Zeuge A._ könne sich infolge der Suchfahrt gut an die Örtlichkeiten erinnern. Sinngemäss macht er eine willkürliche Beweiswürdigung geltend. Indessen legt er nicht klar und detailliert anhand der Erwägungen des angefochtenen Entscheids dar, inwiefern verfassungsmässige Rechte verletzt worden sein sollen (Art. 97 Abs. 1 BGG, Art. 106 Abs. 2 BGG; <ref-ruling> E. 1.3.1 S. 68; mit Hinweisen). Darauf ist nicht einzutreten.
4. 4.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die Suchfahrt mit A._ vom 31. Mai 2006 sei in Verletzung des Grundsatzes des fairen Verfahrens, des Anspruchs auf rechtliches Gehör und der strafprozessualen Bestimmungen nicht dokumentiert worden (Art. 76 StPO, Art. 6 Ziff. 3 lit. b EMRK). Eine solche habe gemäss Einvernahme vom 31. Mai 2006 in Wollishofen stattgefunden, um den Tatort zu ermitteln.
4.2 Im Falle eines bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheids hat die mit der Neubeurteilung befasste kantonale Instanz die rechtliche Beurteilung, mit der die Zurückweisung begründet wird, ihrer Entscheidung zugrunde zu legen. Diese Beurteilung bindet auch das Bundesgericht, falls ihm die Sache erneut unterbreitet wird. Aufgrund der Bindungswirkung ist es den nochmals mit der Sache befassten Gerichten wie den Parteien verwehrt, der Überprüfung einen anderen als den bisherigen Sachverhalt zu unterstellen oder die Sache unter rechtlichen Gesichtspunkten zu prüfen, die im Rückweisungsentscheid ausdrücklich abgelehnt oder überhaupt nicht in Erwägung gezogen worden sind (<ref-ruling> E. 2 und E. 2.1 S. 335 f. mit Hinweisen).
4.3 Der Beschwerdeführer beanstandet eine Untersuchungshandlung aus dem Jahr 2006, welche er bereits im ersten Verfahren vor Bundesgericht hätte rügen können (Urteil 6B_1067/2009 vom 31. Mai 2010). Aufgrund der Bindungswirkung des Rückweisungsentscheids ist es ihm nicht gestattet, dieses Verfahrensthema erstmals im zweiten Verfahren vor Bundesgericht aufzugreifen. In Bezug auf die Anwendung des eidgenössischen Strafprozessrechts (Art. 76 StPO; SR 312.0) begründet er seine Rüge ausserdem nicht hinreichend. Diese Bestimmung war im Zeitpunkt der Untersuchungshandlung im Jahr 2006 noch nicht in Kraft. Darauf ist nicht einzutreten.
5. 5.1 Der Beschwerdeführer wendet sich gegen die Strafzumessung. Im ersten vorinstanzlichen Urteil sei er für die Periode von 1996 bis 1999 und die Menge von 1'200 Gramm Kokaingemisch zu einer Freiheitsstrafe von 18 Monaten verurteilt worden, dies als Zusatzstrafe zum Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 15. Februar 2000. Im zweiten Urteil habe ihn die Vorinstanz zu 12 Monaten Freiheitsstrafe für den Handel mit 500 Gramm gestrecktem Kokain im Sommer 1998 verurteilt. Sowohl die Deliktsdauer als auch die gehandelte Menge hätten sich verringert. Zudem habe sich das Verfahren infolge des bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheids um zwei Jahre verlängert. Die Vorinstanz berücksichtige diesen Zeitablauf seit der Tat nach Art. 48 lit. e StGB in zu geringem Umfang. Sie verletze zudem Art. 47 StGB und den Grundsatz des fairen Verfahrens nach Art. 6 EMRK. Schliesslich fehle eine Begründung, wie sie von der früheren auf die neue Strafe gelange und die Verfahrensdauer von weiteren zwei Jahren bis zum zweiten Endentscheid bewerte. Insgesamt sei eine Freiheitsstrafe von sieben Monaten auszusprechen.
5.2 Die Vorinstanz erachtet das Verschulden des Beschwerdeführers nicht mehr als leicht. Er habe über längere Zeit wiederholt mit Kokainmengen im 100-Gramm-Bereich gehandelt und sei ein Händler der mittleren Hierarchiestufe. Sein Tatmotiv habe im finanziellen Profit bestanden. Die Mehrzahl der Delikte berücksichtigt die Vorinstanz strafschärfend, die lange Zeit seit der Tat nach Art. 48 lit. e StGB in "relevantem Mass" als strafmindernd. Sie reduziert die Strafe aufgrund des klaglosen Verhaltens während rund vierzehn Jahren, der guten Führung in der Haft, des guten Leumunds und der erhöhten Strafempfindlichkeit als Betreuungsperson seiner Tochter in leichtem Umfang. Schliesslich berücksichtigt sie die einschlägige Vorstrafe. Das Obergericht des Kantons Zürich hatte den Beschwerdeführer am 15. Februar 2000 wegen Aufbewahrens von 147.5 Gramm Kokain zu einer bedingten Gefängnisstrafe von 18 Monaten verurteilt. Da die zu beurteilenden Taten vor diesem Urteil liegen, spricht die Vorinstanz eine Zusatzstrafe aus. Unter Berücksichtigung der alten und neuen Delikte hätte die Vorinstanz eine Freiheitsstrafe von zweieinhalb Jahren ausgesprochen. Die Zusatzstrafe beziffert sie auf 12 Monate.
5.3 Das Gericht misst die Strafe nach dem Verschulden des Täters unter Berücksichtigung des Vorlebens und der persönlichen Verhältnisse sowie der Wirkung der Strafe auf das Leben des Täters zu (Art. 47 Abs. 1 StGB). Es mildert die Strafe, wenn das Strafbedürfnis in Anbetracht der seit der Tat verstrichenen Zeit deutlich vermindert ist und der Täter sich in dieser Zeit wohl verhalten hat (Art. 48 lit. e StGB).
Es liegt im Ermessen des Sachrichters, in welchem Umfang er die verschiedenen Strafzumessungsfaktoren berücksichtigt. Die strafrechtliche Abteilung des Bundesgerichts greift auf Beschwerde in Strafsachen hin nur in die Strafzumessung ein, wenn die Vorinstanz den gesetzlichen Strafrahmen über- oder unterschritten hat, wenn sie von rechtlich nicht massgebenden Kriterien ausgegangen ist oder wesentliche Gesichtspunkte ausser Acht gelassen beziehungsweise in Überschreitung oder Missbrauch ihres Ermessens falsch gewichtet hat. Das Gericht ist nicht gehalten, in Zahlen oder Prozenten anzugeben, wie es die einzelnen Strafzumessungskriterien berücksichtigt (<ref-ruling> E. 5.6 S. 61 mit Hinweisen). Alleine einer besseren Begründung wegen hebt das Bundesgericht das angefochtene Urteil nicht auf, solange die Strafzumessung im Ergebnis bundesrechtskonform erscheint (vgl. <ref-ruling> E. 2c S. 105 mit Hinweisen).
5.4 Die Vorinstanz würdigt in ihrer Strafzumessung alle massgeblichen tatsächlichen und rechtlichen Gesichtspunkte. Hinsichtlich der Strafhöhe kann der Beschwerdeführer aus dem ersten Entscheid der Vorinstanz nichts zu seinen Gunsten ableiten, da dieser vom Bundesgericht nicht auf seine Bundesrechtskonformität hin überprüft wurde. Die vom Beschwerdeführer wiederholt verkaufte Menge Kokain ist erheblich. Auch wenn der Betäubungsmittelmenge keine vorrangige Bedeutung zukommt, durfte die Vorinstanz berücksichtigen, dass der für die Qualifikation als schweren Fall erforderliche Grenzwert von 18 Gramm reinem Kokain um ein Vielfaches überschritten ist. Des Weiteren geht die Vorinstanz gestützt auf den willkürfrei erstellten Sachverhalt zu Recht davon aus, der Beschwerdeführer habe sich auf mittlerer Hierarchiestufe befunden. Der im angefochtenen Urteil gezogene Schluss auf ein nicht mehr leichtes Verschulden hält vor Bundesrecht stand. Auch den Zeitablauf seit der Tat durfte die Vorinstanz innerhalb des Strafrahmens als strafmindernd werten, weil die vom Gesetzgeber vorgegebenen ordentlichen Strafrahmen in aller Regel ausreichen, um die für die einzelne Tat angemessene Strafe festzulegen und alle denkbaren Abstufungen des Verschuldens zu berücksichtigen (<ref-ruling> E. 5.8 S. 63 mit Hinweisen). Dass die Vorinstanz den Zeitablauf zusammen mit anderen Kriterien in geringem Umfang als strafmindernd bewertet, ist nicht zu beanstanden.
Die qualifizierten Widerhandlungen gegen das Betäubungsmittelgesetz sind als Verbrechen mit einer Sanktion von einem bis zu 20 Jahren Freiheitsstrafe bedroht. Die als angemessen erachtete Freiheitsstrafe von insgesamt zweieinhalb Jahren für die alten und neuen Delikte sowie die Zusatzstrafe von 12 Monaten bewegen sich innerhalb des dem Sachgericht zukommenden Ermessensspielraums. Weshalb der Grundsatz des fairen Verfahrens durch die Strafzumessung verletzt sein soll, begründet der Beschwerdeführer nicht näher. Darauf ist nicht einzutreten.
6. 6.1 Der Beschwerdeführer rügt, die Vorinstanz verletze Bundes- bzw. Verfassungsrecht, indem sie die Kaution entgegen ihrem ersten Entscheid nicht in voller Höhe von Fr. 60'000.-- zuzüglich Zinsen, sondern lediglich im Umfang von Fr. 37'671.05 auszahle.
6.2 Im ersten Entscheid vom 8. Januar 2009 erwog die Vorinstanz, die im Verfahren gegen den Beschwerdeführer geleistete Kaution von Fr. 60'000.-- inklusive der bisher angefallenen Zinsen werde dem Einleger gestützt auf Art. 57 aBstP (AS 50 685) zurückerstattet. Dieser Entscheid wurde durch Urteil des Bundesgerichts vom 31. Mai 2010 (Urteil 6B_1067/2009) aufgehoben. Im neuen Verfahren zieht sie die Kaution zur Kostendeckung für die Verfahrenskosten von Fr. 22'328.95 gemäss Art. 239 Abs. 2 StPO heran. Den Überschuss gibt sie zugunsten des Einlegers frei.
6.3 Soweit der Beschwerdeführer eine Verletzung der Begründungspflicht als Aspekt des rechtlichen Gehörs nach Art. 29 Abs. 2 BV geltend macht, ist seine Rüge nicht stichhaltig. Entgegen seiner Auffassung begründet die Vorinstanz die Regelung hinsichtlich der bloss teilweisen Rückerstattung der Kaution unter Hinweis auf die anwendbare Gesetzesbestimmung hinreichend.
6.3 Soweit der Beschwerdeführer eine Verletzung der Begründungspflicht als Aspekt des rechtlichen Gehörs nach Art. 29 Abs. 2 BV geltend macht, ist seine Rüge nicht stichhaltig. Entgegen seiner Auffassung begründet die Vorinstanz die Regelung hinsichtlich der bloss teilweisen Rückerstattung der Kaution unter Hinweis auf die anwendbare Gesetzesbestimmung hinreichend.
6.4 6.4.1 Der Beschwerdeführer macht geltend, die Vorinstanz habe im ersten Entscheid die Kaution gestützt auf Art. 57 aBstP freigegeben. Im angefochtenen Entscheid verrechne sie die Kaution gemäss Art. 239 Abs. 2 StPO (SR 312.0) mit den Verfahrenskosten. Auch wenn das neue Strafprozessrecht auf das Verfahren anwendbar sei (Art. 448 Abs. 2 StPO), dürfe die Gesetzesänderung nicht zum Verlust der Kaution führen. Dadurch verliere er ein wohlerworbenes Recht.
6.4.2 Die Vorinstanz beurteilte das Verfahren am 23. März 2011 nach Inkrafttreten des eidgenössischen Strafprozessrechts. Aus dem angefochtenen Urteil geht nicht hervor, wer die Kaution zahlte. Indessen beanstandet der Beschwerdeführer die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung zur Kautionsleistung nicht. Gemäss den Übergangsbestimmungen zur Strafprozessordnung findet neues Recht Anwendung, wenn ein Verfahren vom Bundesgericht zur neuen Beurteilung an die Vorinstanz zurückgewiesen wird (Art. 453 Abs. 2 StPO). Mit dieser Regelung hat der Gesetzgeber die Anwendung des zwischenzeitlich aufgehobenen Bundesgesetzes über die Bundesstrafrechtspflege (aBstP) für Fälle wie den vorliegenden ausgeschlossen. Somit musste die Vorinstanz das neue Recht anwenden, welches in Art. 239 Abs. 2 StPO die Verrechnung der Kaution mit den Verfahrenskosten zulässt. Der Beschwerdeführer kann sich bezüglich der früheren gesetzlichen Regelung nicht auf ein wohlerworbenes Recht berufen, da keine Ansprüche zur Diskussion stehen, die das Gesetz über den Bundesstrafprozess (aBstP) ein für allemal festgelegt und von den Einwirkungen der gesetzlichen Entwicklung ausgenommen hatte (vgl. <ref-ruling> E. 7.1 S. 35 f. mit Hinweisen zu wohlerworbenen Rechten bei öffentlichen Dienstverhältnissen). Ebensowenig ergeben sich aus dem im Rechtsmittelverfahren aufgehobenen Urteil verbindliche Zusicherungen. Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers handelt es sich bei der Frage der Rückleistung der Kaution nicht um eine frühere Verfahrenshandlung, die nach Art. 448 Abs. 2 StPO ihre Gültigkeit behält. Vielmehr war die Frage der Rückgabe bis zum vorinstanzlichen Entscheid offen.
6.4.3 Die Argumentation des Beschwerdeführers, die vorinstanzliche Verrechnung der Kaution verstosse gegen das Gebot der Rechtsgleichheit nach Art. 8 BV, da die Kautionen gegen zwei weitere Mittäter den Einlegern ungeschmälert zurückbezahlt worden seien, geht an der Sache vorbei. Die Urteile gegen die Mittäter sind vor Inkrafttreten des eidgenössischen Strafprozessrechts ergangen, weshalb sich daraus zur Rechtsanwendung im konkreten Fall nichts herleiten lässt. Die Vorinstanz geht bei ihrer Beurteilung von den Umständen aus, die den Beschwerdeführer betreffen. Aus der Rückzahlung an die Mittäter kann dieser nichts zu seinen Gunsten ableiten. Ob sie zurecht erfolgte, ist nicht zu prüfen. Schliesslich macht der Beschwerdeführer nicht geltend, die Verrechnung der Kaution mit den Verfahrenskosten verstosse gegen die Bindungswirkung des Rückweisungsentscheids. Dieser Aspekt ist nicht Gegenstand der Beschwerde. Die Rügen erweisen sich als unbegründet.
7. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Der Beschwerdeführer wird ausgangsgemäss kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 BGG). Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung. Das Gesuch ist abzuweisen, da die Beschwerde aussichtslos war (Art. 64 Abs. 1 BGG e contrario). Seinen angespannten finanziellen Verhältnissen ist mit reduzierten Gerichtskosten Rechnung zu tragen (Art. 65 Abs. 2 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 1'600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Bundesstrafgericht, Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 26. Oktober 2011
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Die Gerichtsschreiberin: Koch