_ Git - flowspec-xdp/blob - xdp.c

   1 #include <stdint.h>
   2 #include <endian.h>
   3 #include <linux/if_ether.h>
   4 #include <linux/ip.h>
   5 #include <linux/udp.h>
   6 #include <linux/icmp.h>
   7 #include <linux/icmpv6.h>
   8 #include <arpa/inet.h>
   9
  10 #include "repeat_macro.h"
  11
  12 #define NULL (void*)0
  13
  14 /* IP flags. */
  15 #define IP_CE           0x8000          /* Flag: "Congestion"           */
  16 #define IP_DF           0x4000          /* Flag: "Don't Fragment"       */
  17 #define IP_MF           0x2000          /* Flag: "More Fragments"       */
  18 #define IP_OFFSET       0x1FFF          /* "Fragment Offset" part       */
  19
  20 #define IP_PROTO_TCP 6
  21 #define IP_PROTO_UDP 17
  22 #define IP_PROTO_ICMP 1
  23 #define IP6_PROTO_ICMPV6 58
  24 #define IP6_PROTO_FRAG 44
  25
  26 typedef __uint128_t uint128_t;
  27
  28 // Our own ipv6hdr that uses uint128_t
  29 struct ip6hdr {
  30 #if defined(__LITTLE_ENDIAN_BITFIELD)
  31         __u8    priority:4,
  32                 version:4;
  33 #elif defined(__BIG_ENDIAN_BITFIELD)
  34         __u8    version:4,
  35                 priority:4;
  36 #else
  37 #error  "Please fix <asm/byteorder.h>"
  38 #endif
  39         __u8    flow_lbl[3];
  40
  41         __be16  payload_len;
  42         __u8            nexthdr;
  43         __u8            hop_limit;
  44
  45         uint128_t       saddr;
  46         uint128_t       daddr;
  47 } __attribute__((packed));
  48
  49 #define IP6_MF 1
  50 #define IP6_FRAGOFF 0xfff8
  51 struct ip6_fraghdr {
  52         uint8_t nexthdr;
  53         uint8_t _reserved;
  54         uint16_t frag_off; // BE low 3 bits flags, last is "more frags"
  55         uint32_t id;
  56 } __attribute__((packed));
  57
  58 // Our own ethhdr with optional vlan tags
  59 struct ethhdr_vlan {
  60         unsigned char   h_dest[ETH_ALEN];       /* destination eth addr */
  61         unsigned char   h_source[ETH_ALEN];     /* source ether addr    */
  62         __be16          vlan_magic;             /* 0x8100 */
  63         __be16          tci;            /* PCP (3 bits), DEI (1 bit), and VLAN (12 bits) */
  64         __be16          h_proto;                /* packet type ID field */
  65 } __attribute__((packed));
  66
  67 // Our own tcphdr without the flags blown up
  68 struct tcphdr {
  69         __be16  source;
  70         __be16  dest;
  71         __be32  seq;
  72         __be32  ack_seq;
  73         __u16   flags;
  74         __be16  window;
  75         __sum16 check;
  76         __be16  urg_ptr;
  77 } __attribute__((packed));
  78
  79 // Note that all operations on uint128s *stay* in Network byte order!
  80
  81 #if defined(__LITTLE_ENDIAN)
  82 #define BIGEND32(v) (((((uint32_t)(v)) >> 3*8) & 0xff) | \
  83                      ((((uint32_t)(v)) >> 1*8) & 0xff00) | \
  84                      ((((uint32_t)(v)) << 1*8) & 0xff0000) | \
  85                      ((((uint32_t)(v)) << 3*8) & 0xff000000))
  86 #elif defined(__BIG_ENDIAN)
  87 #define BIGEND32(v) ((uint32_t)(v))
  88 #else
  89 #error "Need endian info"
  90 #endif
  91
  92 #if defined(__LITTLE_ENDIAN)
  93 #define BIGEND128(a, b, c, d) ( \
  94                 (((uint128_t)BIGEND32(d)) << 3*32) | \
  95                 (((uint128_t)BIGEND32(c)) << 2*32) | \
  96                 (((uint128_t)BIGEND32(b)) << 1*32) | \
  97                 (((uint128_t)BIGEND32(a)) << 0*32))
  98 #define HTON128(a) BIGEND128(a >> 3*32, a >> 2*32, a >> 1*32, a>> 0*32)
  99 // Yes, somehow macro'ing this changes LLVM's view of htons...
 100 #define BE16(a) (((((uint16_t)a) & 0xff00) >> 8) | ((((uint16_t)a) & 0xff) << 8))
 101 #elif defined(__BIG_ENDIAN)
 102 #define BIGEND128(a, b, c, d) ((((uint128_t)(a)) << 3*32) | (((uint128_t)(b)) << 2*32) | (((uint128_t)(c)) << 1*32) | (((uint128_t)(d)) << 0*32))
 103 #define HTON128(a) ((uint128_t)(a))
 104 #define BE16(a) ((uint16_t)(a))
 105 #else
 106 #error "Need endian info"
 107 #endif
 108
 109 #define MASK4(pfxlen) BIGEND32(~((((uint32_t)1) << (32 - pfxlen)) - 1))
 110 #define MASK6(pfxlen) HTON128(~((((uint128_t)1) << (128 - pfxlen)) - 1))
 111 #define MASK6_OFFS(offs, pfxlen) HTON128((~((((uint128_t)1) << (128 - pfxlen)) - 1)) & ((((uint128_t)1) << (128 - offs)) - 1))
 112
 113 // PARSE is used as a preprocessor flag to indicate parsing fields
 114 #define PARSE 42
 115 #include "rules.h"
 116
 117 #define unlikely(a) __builtin_expect(a, 0)
 118 #define likely(a) __builtin_expect(a, 1)
 119
 120 static const uint32_t PKT_LEN_DROP = 0;
 121 static const uint32_t VLAN_DROP = 1;
 122 static const uint32_t IHL_DROP = 2;
 123 static const uint32_t V6FRAG_DROP = 3;
 124 #define STATIC_RULE_CNT 4
 125
 126 #define DO_RETURN(reason, ret) {\
 127                 if (ret == XDP_DROP) { INCREMENT_MATCH(reason); } \
 128                 return ret; \
 129         }
 130
 131 // It seems (based on drop counts) that data_end points to the last byte, not one-past-the-end.
 132 // This feels strange, but some documentation suggests > here as well, so we stick with that.
 133 #define CHECK_LEN(start, struc) \
 134         if (unlikely((void*)(start) + sizeof(struct struc) > data_end)) DO_RETURN(PKT_LEN_DROP, XDP_DROP);
 135
 136 #ifdef TEST
 137 // 64 bit version of xdp_md for testing
 138 struct xdp_md {
 139         __u64 data;
 140         __u64 data_end;
 141         __u64 data_meta;
 142         /* Below access go through struct xdp_rxq_info */
 143         __u64 ingress_ifindex; /* rxq->dev->ifindex */
 144         __u64 rx_queue_index;  /* rxq->queue_index  */
 145
 146         __u64 egress_ifindex;  /* txq->dev->ifindex */
 147 };
 148 static const int XDP_PASS = 0;
 149 static const int XDP_DROP = 1;
 150
 151 static long drop_cnt_map[RULECNT + STATIC_RULE_CNT];
 152 #define INCREMENT_MATCH(reason) { drop_cnt_map[reason] += 1; drop_cnt_map[reason] += data_end - pktdata; }
 153
 154 #else
 155 #include <linux/bpf.h>
 156 #include <bpf/bpf_helpers.h>
 157
 158 struct match_counter {
 159         uint64_t bytes;
 160         uint64_t packets;
 161 };
 162 struct {
 163         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY);
 164         __uint(max_entries, RULECNT + STATIC_RULE_CNT);
 165         __u32 *key;
 166         struct match_counter *value;
 167 } drop_cnt_map SEC(".maps");
 168
 169 #define INCREMENT_MATCH(reason) { \
 170         struct match_counter *value = bpf_map_lookup_elem(&drop_cnt_map, &reason); \
 171         if (value) { \
 172                 value->bytes += data_end - pktdata; \
 173                 value->packets += 1; \
 174         } \
 175 }
 176
 177 #ifdef RATE_CNT
 178 struct ratelimit {
 179         struct bpf_spin_lock lock;
 180         union {
 181                 int64_t sent_bytes;
 182                 int64_t sent_packets;
 183         } rate;
 184         int64_t sent_time;
 185 };
 186 struct {
 187         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_ARRAY);
 188         __uint(max_entries, RATE_CNT);
 189         __u32 *key;
 190         struct ratelimit *value;
 191 } rate_map SEC(".maps");
 192 #endif
 193
 194 // For per-source rate limiting, we have to use per-CPU hash maps as Linux
 195 // doesn't support spinlocks inside of a LRU_HASH (see if block in
 196 // map_check_btf as of Linux 5.10).
 197 // This isn't exactly accurate, but at least its faster.
 198 #if defined(V4_SRC_RATE_CNT) || defined(V6_SRC_RATE_CNT)
 199 struct percpu_ratelimit {
 200         union {
 201                 int64_t sent_bytes;
 202                 int64_t sent_packets;
 203         } rate;
 204         int64_t sent_time;
 205 };
 206 #endif
 207
 208 #define SRC_HASH_ENTRY_MAX 8192
 209 #define CONCAT(a, b) a##b
 210 #define DEFINE_SRC_RATE_MAPS(CNT, NAME) CONCAT(DEFINE_MAP, CNT)(NAME)
 211
 212 #ifdef V4_SRC_RATE_CNT
 213 #define V4_SRC_MAPS DEFINE_SRC_RATE_MAPS(V4_SRC_RATE_CNT, v4_src_rate)
 214 struct {
 215         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_LRU_PERCPU_HASH);
 216         __uint(max_entries, SRC_HASH_ENTRY_MAX);
 217         __u32 *key;
 218         struct percpu_ratelimit *value;
 219 } V4_SRC_MAPS;
 220 #endif
 221
 222 #ifdef V6_SRC_RATE_CNT
 223 #define V6_SRC_MAPS DEFINE_SRC_RATE_MAPS(V6_SRC_RATE_CNT, v6_src_rate)
 224 struct {
 225         __uint(type, BPF_MAP_TYPE_LRU_PERCPU_HASH);
 226         __uint(max_entries, SRC_HASH_ENTRY_MAX);
 227         uint128_t *key;
 228         struct percpu_ratelimit *value;
 229 } V6_SRC_MAPS;
 230 #endif
 231
 232 #ifndef HAVE_WRAPPER // Set this to call xdp_drop externally
 233 SEC("xdp_drop")
 234 #endif
 235 #endif
 236 int xdp_drop_prog(struct xdp_md *ctx)
 237 {
 238         const void *const data_end = (void *)(size_t)ctx->data_end;
 239
 240         const void * pktdata;
 241         unsigned short eth_proto;
 242
 243         {
 244                 // DO_RETURN in CHECK_LEN relies on pktdata being set to calculate packet length.
 245                 // That said, we don't want to overflow, so just set packet length to 0 here.
 246                 pktdata = data_end;
 247                 CHECK_LEN((size_t)ctx->data, ethhdr);
 248                 const struct ethhdr *const eth = (void*)(size_t)ctx->data;
 249                 pktdata = (const void *)(long)ctx->data + sizeof(struct ethhdr);
 250
 251 #if PARSE_8021Q == PARSE
 252                 if (likely(eth->h_proto == BE16(ETH_P_8021Q))) {
 253                         CHECK_LEN((size_t)ctx->data, ethhdr_vlan);
 254                         const struct ethhdr_vlan *const eth_vlan = (void*)(size_t)ctx->data;
 255                         pktdata = (const void *)(long)ctx->data + sizeof(struct ethhdr_vlan);
 256 #ifdef REQ_8021Q
 257                         if (unlikely((eth_vlan->tci & BE16(0xfff)) != BE16(REQ_8021Q)))
 258                                 DO_RETURN(VLAN_DROP, XDP_DROP);
 259 #endif
 260                         eth_proto = eth_vlan->h_proto;
 261 #else
 262                 if (unlikely(eth->h_proto == BE16(ETH_P_8021Q))) {
 263                         pktdata = (const void *)(long)ctx->data + sizeof(struct ethhdr_vlan);
 264                         DO_RETURN(VLAN_DROP, PARSE_8021Q);
 265 #endif
 266                 } else {
 267 #ifdef REQ_8021Q
 268                         DO_RETURN(VLAN_DROP, XDP_DROP);
 269 #else
 270                         eth_proto = eth->h_proto;
 271 #endif
 272                 }
 273         }
 274
 275         const void *l4hdr = NULL;
 276         const struct tcphdr *tcp = NULL;
 277         uint8_t ports_valid = 0;
 278         uint16_t sport, dport; // Host Endian! Only valid with tcp || udp
 279
 280 #ifdef NEED_V4_PARSE
 281         if (eth_proto == BE16(ETH_P_IP)) {
 282                 CHECK_LEN(pktdata, iphdr);
 283                 struct iphdr *ip = (struct iphdr*) pktdata;
 284
 285 #if PARSE_IHL == PARSE
 286                 if (unlikely(ip->ihl < 5)) DO_RETURN(IHL_DROP, XDP_DROP);
 287                 l4hdr = pktdata + ip->ihl * 4;
 288 #else
 289                 if (ip->ihl != 5) DO_RETURN(IHL_DROP, PARSE_IHL);
 290                 l4hdr = pktdata + 5*4;
 291 #endif
 292
 293                 const struct icmphdr *icmp = NULL;
 294                 if ((ip->frag_off & BE16(IP_OFFSET)) == 0) {
 295                         if (ip->protocol == IP_PROTO_TCP) {
 296                                 CHECK_LEN(l4hdr, tcphdr);
 297                                 tcp = (struct tcphdr*) l4hdr;
 298                                 sport = BE16(tcp->source);
 299                                 dport = BE16(tcp->dest);
 300                                 ports_valid = 1;
 301                         } else if (ip->protocol == IP_PROTO_UDP) {
 302                                 CHECK_LEN(l4hdr, udphdr);
 303                                 const struct udphdr *udp = (struct udphdr*) l4hdr;
 304                                 sport = BE16(udp->source);
 305                                 dport = BE16(udp->dest);
 306                                 ports_valid = 1;
 307                         } else if (ip->protocol == IP_PROTO_ICMP) {
 308                                 CHECK_LEN(l4hdr, icmphdr);
 309                                 icmp = (struct icmphdr*) l4hdr;
 310                         }
 311                 }
 312
 313                 RULES4
 314         }
 315 #endif
 316 #ifdef NEED_V6_PARSE
 317         if (eth_proto == BE16(ETH_P_IPV6)) {
 318                 CHECK_LEN(pktdata, ip6hdr);
 319                 struct ip6hdr *ip6 = (struct ip6hdr*) pktdata;
 320
 321                 l4hdr = pktdata + 40;
 322
 323                 uint8_t v6nexthdr = ip6->nexthdr;
 324                 const struct ip6_fraghdr *frag6 = NULL;
 325 #ifdef PARSE_V6_FRAG
 326 #if PARSE_V6_FRAG == PARSE
 327                 if (ip6->nexthdr == IP6_PROTO_FRAG) {
 328                         CHECK_LEN(l4hdr, ip6_fraghdr);
 329                         frag6 = (struct ip6_fraghdr*) l4hdr;
 330                         l4hdr = l4hdr + sizeof(struct ip6_fraghdr);
 331                         v6nexthdr = frag6->nexthdr;
 332 #else
 333                 if (unlikely(ip6->nexthdr == IP6_PROTO_FRAG)) {
 334                         DO_RETURN(V6FRAG_DROP, PARSE_V6_FRAG);
 335 #endif
 336                 }
 337 #endif
 338                 // TODO: Handle more options?
 339
 340                 const struct icmp6hdr *icmpv6 = NULL;
 341                 if (frag6 == NULL || (frag6->frag_off & BE16(IP6_FRAGOFF)) == 0) {
 342                         if (v6nexthdr == IP_PROTO_TCP) {
 343                                 CHECK_LEN(l4hdr, tcphdr);
 344                                 tcp = (struct tcphdr*) l4hdr;
 345                                 sport = BE16(tcp->source);
 346                                 dport = BE16(tcp->dest);
 347                                 ports_valid = 1;
 348                         } else if (v6nexthdr == IP_PROTO_UDP) {
 349                                 CHECK_LEN(l4hdr, udphdr);
 350                                 const struct udphdr *udp = (struct udphdr*) l4hdr;
 351                                 sport = BE16(udp->source);
 352                                 dport = BE16(udp->dest);
 353                                 ports_valid = 1;
 354                         } else if (v6nexthdr == IP6_PROTO_ICMPV6) {
 355                                 CHECK_LEN(l4hdr, icmp6hdr);
 356                                 icmpv6 = (struct icmp6hdr*) l4hdr;
 357                         }
 358                 }
 359
 360                 RULES6
 361         }
 362 #endif
 363
 364         return XDP_PASS;
 365 }
 366
 367 #ifdef TEST
 368 #include <assert.h>
 369 #include <string.h>
 370
 371 char d[] = TEST;
 372 int main() {
 373         struct xdp_md test = {
 374                 .data = (uint64_t)d,
 375                 // -1 because sizeof includes a trailing null in the "string"
 376                 .data_end = (uint64_t)(d + sizeof(d) - 1),
 377         };
 378         assert(xdp_drop_prog(&test) == TEST_EXP);
 379 }
 380 #endif