datapath/nx_act_snat.c

   1 #ifdef SUPPORT_SNAT
   2 /*
   3  * Distributed under the terms of the GNU GPL version 2.
   4  * Copyright (c) 2008 Nicira Networks
   5  */
   6
   7 #include <linux/netdevice.h>
   8 #include <linux/netfilter.h>
   9 #include <linux/netfilter_ipv4.h>
  10 #include <linux/in.h>
  11 #include <net/ip.h>
  12 #include <linux/icmp.h>
  13 #include <linux/if_ether.h>
  14 #include <net/arp.h>
  15 #include <net/route.h>
  16
  17 #include "forward.h"
  18 #include "dp_act.h"
  19 #include "nx_act_snat.h"
  20
  21
  22 /* We need these fake structures to make netfilter happy --
  23  * lots of places assume that skb->dst != NULL, which isn't
  24  * all that unreasonable.
  25  *
  26  * Currently, we fill in the PMTU entry because netfilter
  27  * refragmentation needs it, and the rt_flags entry because
  28  * ipt_REJECT needs it.  Future netfilter modules might
  29  * require us to fill additional fields. */
  30 static struct net_device __fake_net_device = {
  31         .hard_header_len        = ETH_HLEN
  32 };
  33
  34 static struct rtable __fake_rtable = {
  35         .u = {
  36                 .dst = {
  37                         .__refcnt          = ATOMIC_INIT(1),
  38                         .dev                    = &__fake_net_device,
  39                         .path              = &__fake_rtable.u.dst,
  40                         .metrics                = {[RTAX_MTU - 1] = 1500},
  41                         .flags            = DST_NOXFRM,
  42                 }
  43         },
  44         .rt_flags   = 0,
  45 };
  46
  47 /* Define ARP for IP since the Linux headers don't do it cleanly. */
  48 struct ip_arphdr {
  49         uint16_t ar_hrd;
  50         uint16_t ar_pro;
  51         uint8_t ar_hln;
  52         uint8_t ar_pln;
  53         uint16_t ar_op;
  54         uint8_t ar_sha[ETH_ALEN];
  55         uint32_t ar_sip;
  56         uint8_t ar_tha[ETH_ALEN];
  57         uint32_t ar_tip;
  58 } __attribute__((packed));
  59 OFP_ASSERT(sizeof(struct ip_arphdr) == 28);
  60
  61
  62 /* Push the Ethernet header back on and tranmit the packet. */
  63 static int
  64 dp_xmit_skb_push(struct sk_buff *skb)
  65 {
  66         skb_push(skb, ETH_HLEN);
  67         return dp_xmit_skb(skb);
  68 }
  69
  70 /* Perform maintainence related to a SNAT'd interface.  Currently, this only
  71  * checks whether MAC->IP bindings have expired.
  72  *
  73  * Called with the RCU read lock */
  74 void
  75 snat_maint(struct net_bridge_port *p)
  76 {
  77         struct snat_conf *sc;
  78         struct snat_mapping *m, *n;
  79         unsigned long flags;
  80         unsigned long timeout;
  81
  82         spin_lock_irqsave(&p->lock, flags);
  83         sc = p->snat;
  84         if (!sc)
  85                 goto done;
  86
  87         timeout = sc->mac_timeout * HZ;
  88
  89         list_for_each_entry_safe (m, n, &sc->mappings, node) {
  90                 if (time_after(jiffies, m->used + timeout)) {
  91                         list_del(&m->node);
  92                         kfree(m);
  93                 }
  94         }
  95
  96 done:
  97         spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
  98 }
  99
 100 /* When the packet is bound for a local interface, strip off the fake
 101  * routing table.
 102  */
 103 void snat_local_in(struct sk_buff *skb)
 104 {
 105         if (skb->dst == (struct dst_entry *)&__fake_rtable) {
 106                 dst_release(skb->dst);
 107                 skb->dst = NULL;
 108         }
 109 }
 110
 111 /* Check whether destination IP's address is in the IP->MAC mappings.
 112  * If it is, then overwrite the destination MAC with the value from the
 113  * cache.
 114  *
 115  * Returns -1 if there is a problem, otherwise 0. */
 116 static int
 117 dnat_mac(struct net_bridge_port *p, struct sk_buff *skb)
 118 {
 119         struct snat_conf *sc;
 120         struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
 121         struct ethhdr *eh = eth_hdr(skb);
 122         struct snat_mapping *m;
 123         unsigned long flags;
 124
 125         spin_lock_irqsave(&p->lock, flags);
 126         sc = p->snat;
 127         if (!sc) {
 128                 spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 129                 return -EINVAL;
 130         }
 131
 132         if (skb->protocol != htons(ETH_P_IP)) {
 133                 spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 134                 return 0;
 135         }
 136
 137         list_for_each_entry (m, &sc->mappings, node) {
 138                 if (m->ip_addr == iph->daddr){
 139                         /* Found it! */
 140                         if (!make_writable(&skb)) {
 141                                 if (net_ratelimit())
 142                                         printk("make_writable failed\n");
 143                                 spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 144                                 return -EINVAL;
 145                         }
 146                         m->used = jiffies;
 147                         memcpy(eh->h_dest, m->hw_addr, ETH_ALEN);
 148                         break;
 149                 }
 150         }
 151
 152         spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 153         return 0;
 154 }
 155
 156 static int
 157 snat_pre_route_finish(struct sk_buff *skb)
 158 {
 159         struct net_bridge_port *p = skb->dev->br_port;
 160
 161         skb->dst = (struct dst_entry *)&__fake_rtable;
 162         dst_hold(skb->dst);
 163
 164         /* If SNAT is configured for this input device, check the IP->MAC
 165          * mappings to see if we should update the destination MAC. */
 166         if (p->snat)
 167                 dnat_mac(skb->dev->br_port, skb);
 168
 169         return 0;
 170 }
 171
 172 /* Checks whether 'skb' is an ARP request for an SNAT'd interface.  If
 173  * so, it will generate a response.
 174  *
 175  * Returns 0 if the packet was not handled.  Otherwise, -1 is returned
 176  * and the caller is responsible for freeing 'skb'. */
 177 static int
 178 handle_arp_snat(struct sk_buff *skb)
 179 {
 180         struct net_bridge_port *p = skb->dev->br_port;
 181         struct ip_arphdr *ah = (struct ip_arphdr *)arp_hdr(skb);
 182         uint32_t ip_addr;
 183         unsigned long flags;
 184         struct snat_conf *sc;
 185
 186         if ((ah->ar_op != htons(ARPOP_REQUEST))
 187                         || ah->ar_hln != ETH_ALEN
 188                         || ah->ar_pro != htons(ETH_P_IP)
 189                         || ah->ar_pln != 4)
 190                 return 0;
 191
 192         ip_addr = ntohl(ah->ar_tip);
 193         spin_lock_irqsave(&p->lock, flags);
 194         sc = p->snat;
 195
 196         /* We're only interested in addresses we rewrite. */
 197         if (!sc || (sc && ((ip_addr < sc->ip_addr_start)
 198                         || (ip_addr > sc->ip_addr_end)))) {
 199                 spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 200                 return 0;
 201         }
 202         spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 203
 204         arp_send(ARPOP_REPLY, ETH_P_ARP, ah->ar_sip, skb->dev, ah->ar_tip,
 205                          ah->ar_sha, p->dp->netdev->dev_addr, ah->ar_sha);
 206
 207         return -1;
 208 }
 209
 210 /* Checks whether 'skb' is a ping request for an SNAT'd interface.  If
 211  * so, it will generate a response.
 212  *
 213  * Returns 0 if the packet was not handled.  Otherwise, -1 is returned
 214  * and the caller is responsible for freeing 'skb'. */
 215 static int
 216 handle_icmp_snat(struct sk_buff *skb)
 217 {
 218         struct net_bridge_port *p = skb->dev->br_port;
 219         struct snat_conf *sc;
 220         struct ethhdr *eh;
 221         struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
 222         uint32_t ip_addr;
 223         struct icmphdr *icmph;
 224         unsigned int datalen;
 225         uint8_t tmp_eth[ETH_ALEN];
 226         uint32_t tmp_ip;
 227         struct sk_buff *nskb;
 228         unsigned long flags;
 229
 230
 231         ip_addr = ntohl(iph->daddr);
 232         spin_lock_irqsave(&p->lock, flags);
 233         sc = p->snat;
 234
 235         /* We're only interested in addresses we rewrite. */
 236         if (!sc || (sc && ((ip_addr < sc->ip_addr_start)
 237                         || (ip_addr > sc->ip_addr_end)))) {
 238                 spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 239                 return 0;
 240         }
 241         spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 242
 243         icmph = (struct icmphdr *) ((u_int32_t *)iph + iph->ihl);
 244         datalen = skb->len - iph->ihl * 4;
 245
 246         /* Drop fragments and packets not long enough to hold the ICMP
 247          * header. */
 248         if (((ntohs(iph->frag_off) & IP_OFFSET) != 0) || datalen < 4)
 249                 return 0;
 250
 251         /* We only respond to echo requests to our address.  Continue
 252          * processing replies and other ICMP messages since they may be
 253          * intended for NAT'd hosts. */
 254         if (icmph->type != ICMP_ECHO)
 255                 return 0;
 256
 257         /* Send an echo reply in response */
 258         nskb = skb_copy(skb, GFP_ATOMIC);
 259         if (!nskb) {
 260                 if (net_ratelimit())
 261                         printk("skb copy failed for icmp reply\n");
 262                 return -1;
 263         }
 264
 265         eh = eth_hdr(nskb);
 266         iph = ip_hdr(nskb);
 267         icmph = (struct icmphdr *) ((u_int32_t *)iph + iph->ihl);
 268
 269         tmp_ip = iph->daddr;
 270         iph->daddr = iph->saddr;
 271         iph->saddr = tmp_ip;
 272
 273         memcpy(tmp_eth, eh->h_dest, ETH_ALEN);
 274         memcpy(eh->h_dest, eh->h_source, ETH_ALEN);
 275         memcpy(eh->h_source, tmp_eth, ETH_ALEN);
 276
 277         icmph->type = ICMP_ECHOREPLY;
 278
 279         dp_xmit_skb_push(nskb);
 280
 281         return -1;
 282 }
 283
 284 /* Check if any SNAT maintenance needs to be done on 'skb' before it's
 285  * checked against the datapath's tables.  This includes DNAT
 286  * modification based on prior SNAT action and responding to ARP and
 287  * echo requests for the SNAT interface.
 288  *
 289  * Returns 0 if 'skb' should continue to be processed by the caller.
 290  * Returns -1 if the packet was handled, and the caller should free
 291  * 'skb'.
 292  */
 293 int
 294 snat_pre_route(struct sk_buff *skb)
 295 {
 296         struct iphdr *iph;
 297         int len;
 298
 299         if (skb->protocol == htons(ETH_P_ARP))
 300                 return handle_arp_snat(skb);
 301         else if (skb->protocol != htons(ETH_P_IP))
 302                 return 0;
 303
 304         iph = ip_hdr(skb);
 305         if (iph->ihl < 5 || iph->version != 4)
 306                 goto ipv4_error;
 307
 308         if (!pskb_may_pull(skb, iph->ihl*4))
 309                 goto ipv4_error;
 310
 311         /* Check if we need to echo reply for this address */
 312         if ((iph->protocol == IPPROTO_ICMP) && (handle_icmp_snat(skb)))
 313                 return -1;
 314
 315         if (unlikely(ip_fast_csum((u8 *)iph, iph->ihl)))
 316                 goto ipv4_error;
 317
 318         len = ntohs(iph->tot_len);
 319         if ((skb->len < len) || len < (iph->ihl*4))
 320                 goto ipv4_error;
 321
 322         if (pskb_trim_rcsum(skb, len))
 323                 goto ipv4_error;
 324
 325         return NF_HOOK(PF_INET, NF_INET_PRE_ROUTING, skb, skb->dev, NULL,
 326                         snat_pre_route_finish);
 327
 328 ipv4_error:
 329         return -1;
 330 }
 331
 332
 333 static int
 334 snat_skb_finish(struct sk_buff *skb)
 335 {
 336         NF_HOOK(PF_INET, NF_INET_POST_ROUTING, skb, NULL, skb->dev,
 337                         dp_xmit_skb_push);
 338
 339         return 0;
 340 }
 341
 342 /* Update the MAC->IP mappings for the private side of the SNAT'd
 343  * interface. */
 344 static void
 345 update_mapping(struct net_bridge_port *p, struct sk_buff *skb)
 346 {
 347         unsigned long flags;
 348         struct snat_conf *sc;
 349         struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
 350         struct ethhdr *eh = eth_hdr(skb);
 351         struct snat_mapping *m;
 352
 353         spin_lock_irqsave(&p->lock, flags);
 354         sc = p->snat;
 355         if (!sc)
 356                 goto done;
 357
 358         list_for_each_entry (m, &sc->mappings, node) {
 359                 if (m->ip_addr == iph->saddr){
 360                         if (memcmp(m->hw_addr, eh->h_source, ETH_ALEN)) {
 361                                 memcpy(m->hw_addr, eh->h_source, ETH_ALEN);
 362                         }
 363                         m->used = jiffies;
 364                         goto done;
 365                 }
 366         }
 367
 368         m = kmalloc(sizeof *m, GFP_ATOMIC);
 369         if (!m)
 370                 goto done;
 371         m->ip_addr = iph->saddr;
 372         memcpy(m->hw_addr, eh->h_source, ETH_ALEN);
 373         m->used = jiffies;
 374
 375         list_add(&m->node, &sc->mappings);
 376
 377 done:
 378         spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 379 }
 380
 381 /* Perform SNAT modification on 'skb' and send out 'out_port'.  If the
 382  * port was not configured for SNAT, it will be sent through the interface
 383  * unmodified.  'skb' is not consumed, so caller will need to free it.
 384  */
 385 void
 386 snat_skb(struct datapath *dp, struct sk_buff *skb, int out_port)
 387 {
 388         struct net_bridge_port *p = dp->ports[out_port];
 389         struct sk_buff *nskb;
 390
 391         if (!p)
 392                 return;
 393
 394         nskb = skb_copy(skb, GFP_ATOMIC);
 395         if (!nskb)
 396                 return;
 397
 398         nskb->dev = p->dev;
 399
 400         /* We only SNAT IP, so just send it on its way if not */
 401         if (skb->protocol != htons(ETH_P_IP)) {
 402                 dp_xmit_skb(nskb);
 403                 return;
 404         }
 405
 406         /* Set the source MAC to the OF interface */
 407         memcpy(eth_hdr(nskb)->h_source, dp->netdev->dev_addr, ETH_ALEN);
 408
 409         update_mapping(p, skb);
 410
 411         /* Take the Ethernet header back off for netfilter hooks. */
 412         skb_pull(nskb, ETH_HLEN);
 413
 414         NF_HOOK(PF_INET, NF_INET_FORWARD, nskb, skb->dev, nskb->dev,
 415                         snat_skb_finish);
 416 }
 417
 418 /* Remove SNAT configuration on port 'p'.
 419  *
 420  * NB: The caller must hold the port's spinlock. */
 421 int
 422 snat_free_conf(struct net_bridge_port *p)
 423 {
 424         struct snat_conf *sc = p->snat;
 425
 426         if (!sc)
 427                 return -EINVAL;
 428
 429         /* Free existing mapping entries */
 430         while (!list_empty(&sc->mappings)) {
 431                 struct snat_mapping *m = list_entry(sc->mappings.next,
 432                                 struct snat_mapping, node);
 433                 list_del(&m->node);
 434                 kfree(m);
 435         }
 436
 437         kfree(p->snat);
 438         p->snat = NULL;
 439
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 /* Remove SNAT configuration from an interface. */
 444 static int
 445 snat_del_port(struct datapath *dp, uint16_t port)
 446 {
 447         unsigned long flags;
 448         struct net_bridge_port *p = dp->ports[port];
 449
 450         if (!p) {
 451                 if (net_ratelimit())
 452                         printk("Attempt to remove snat on non-existent port: %d\n", port);
 453                 return -EINVAL;
 454         }
 455
 456         spin_lock_irqsave(&p->lock, flags);
 457         if (snat_free_conf(p)) {
 458                 /* SNAT not configured on this port */
 459                 spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 460                 if (net_ratelimit())
 461                         printk("Attempt to remove snat on non-snat port: %d\n", port);
 462                 return -EINVAL;
 463         }
 464
 465         spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 466
 467         return 0;
 468 }
 469
 470 /* Add SNAT configuration to an interface.  */
 471 static int
 472 snat_add_port(struct datapath *dp, uint16_t port,
 473                 uint32_t ip_addr_start, uint32_t ip_addr_end,
 474                 uint16_t mac_timeout)
 475 {
 476         unsigned long flags;
 477         struct net_bridge_port *p = dp->ports[port];
 478         struct snat_conf *sc;
 479
 480
 481         if (mac_timeout == 0)
 482                 mac_timeout = MAC_TIMEOUT_DEFAULT;
 483
 484         if (!p) {
 485                 if (net_ratelimit())
 486                         printk("Attempt to add snat on non-existent port: %d\n", port);
 487                 return -EINVAL;
 488         }
 489
 490         /* If SNAT is already configured on the port, check whether the same
 491          * IP addresses are used.  If so, just update the mac timeout
 492          * configuration. Otherwise, drop all SNAT configuration and
 493          * reconfigure it. */
 494         spin_lock_irqsave(&p->lock, flags);
 495         if (p->snat) {
 496                 if ((p->snat->ip_addr_start == ip_addr_start)
 497                                 && (p->snat->ip_addr_end == ip_addr_end)) {
 498                         p->snat->mac_timeout = mac_timeout;
 499                         spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 500                         return 0;
 501                 }
 502
 503                 /* Free the existing configuration and mappings. */
 504                 snat_free_conf(p);
 505         }
 506
 507         sc = kzalloc(sizeof *sc, GFP_ATOMIC);
 508         if (!sc) {
 509                 spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 510                 return -ENOMEM;
 511         }
 512
 513         sc->ip_addr_start = ip_addr_start;
 514         sc->ip_addr_end = ip_addr_end;
 515         sc->mac_timeout = mac_timeout;
 516         INIT_LIST_HEAD(&sc->mappings);
 517
 518         p->snat = sc;
 519         spin_unlock_irqrestore(&p->lock, flags);
 520
 521         return 0;
 522 }
 523
 524 /* Handle a SNAT configuration message.
 525  *
 526  * Returns 0 if no problems are found.  Otherwise, a negative errno. */
 527 int
 528 snat_mod_config(struct datapath *dp, const struct nx_act_config *nac)
 529 {
 530         int n_entries = (ntohs(nac->header.header.length) - sizeof *nac)
 531                         / sizeof (struct nx_snat_config);
 532         int ret = 0;
 533         int i;
 534
 535         for (i=0; i<n_entries; i++) {
 536                 const struct nx_snat_config *sc = &nac->snat[i];
 537                 uint16_t port = ntohs(sc->port);
 538                 int r = 0;
 539
 540                 if (sc->command == NXSC_ADD)
 541                         r = snat_add_port(dp, port,
 542                                         ntohl(sc->ip_addr_start), ntohl(sc->ip_addr_end),
 543                                         ntohs(sc->mac_timeout));
 544                 else
 545                         r = snat_del_port(dp, port);
 546
 547                 if (r)
 548                         ret = r;
 549         }
 550
 551         return ret;
 552 }
 553 #endif