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