ipv6: sr: add support for SRH encapsulation and injection with lwtunnels
authorDavid Lebrun <david.lebrun@uclouvain.be>
Tue, 8 Nov 2016 13:57:41 +0000 (14:57 +0100)
committerDavid S. Miller <davem@davemloft.net>
Thu, 10 Nov 2016 01:40:06 +0000 (20:40 -0500)
This patch creates a new type of interfaceless lightweight tunnel (SEG6),
enabling the encapsulation and injection of SRH within locally emitted
packets and forwarded packets.

>From a configuration viewpoint, a seg6 tunnel would be configured as follows:

  ip -6 ro ad fc00::1/128 encap seg6 mode encap segs fc42::1,fc42::2,fc42::3 dev eth0

Any packet whose destination address is fc00::1 would thus be encapsulated
within an outer IPv6 header containing the SRH with three segments, and would
actually be routed to the first segment of the list. If `mode inline' was
specified instead of `mode encap', then the SRH would be directly inserted
after the IPv6 header without outer encapsulation.

The inline mode is only available if CONFIG_IPV6_SEG6_INLINE is enabled. This
feature was made configurable because direct header insertion may break
several mechanisms such as PMTUD or IPSec AH.

Signed-off-by: David Lebrun <david.lebrun@uclouvain.be>
Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>
include/linux/seg6_iptunnel.h [new file with mode: 0644]
include/net/seg6.h
include/uapi/linux/lwtunnel.h
include/uapi/linux/seg6_iptunnel.h [new file with mode: 0644]
net/core/lwtunnel.c
net/ipv6/Kconfig
net/ipv6/Makefile
net/ipv6/seg6.c
net/ipv6/seg6_iptunnel.c [new file with mode: 0644]

diff --git a/include/linux/seg6_iptunnel.h b/include/linux/seg6_iptunnel.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5377cf6
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,6 @@
+#ifndef _LINUX_SEG6_IPTUNNEL_H
+#define _LINUX_SEG6_IPTUNNEL_H
+
+#include <uapi/linux/seg6_iptunnel.h>
+
+#endif
index 7c7b8ed..ff5da0c 100644 (file)
@@ -16,6 +16,8 @@
 
 #include <linux/net.h>
 #include <linux/ipv6.h>
+#include <net/lwtunnel.h>
+#include <linux/seg6.h>
 
 static inline void update_csum_diff4(struct sk_buff *skb, __be32 from,
                                     __be32 to)
@@ -48,5 +50,9 @@ static inline struct seg6_pernet_data *seg6_pernet(struct net *net)
 
 extern int seg6_init(void);
 extern void seg6_exit(void);
+extern int seg6_iptunnel_init(void);
+extern void seg6_iptunnel_exit(void);
+
+extern bool seg6_validate_srh(struct ipv6_sr_hdr *srh, int len);
 
 #endif
index a478fe8..453cc62 100644 (file)
@@ -9,6 +9,7 @@ enum lwtunnel_encap_types {
        LWTUNNEL_ENCAP_IP,
        LWTUNNEL_ENCAP_ILA,
        LWTUNNEL_ENCAP_IP6,
+       LWTUNNEL_ENCAP_SEG6,
        __LWTUNNEL_ENCAP_MAX,
 };
 
diff --git a/include/uapi/linux/seg6_iptunnel.h b/include/uapi/linux/seg6_iptunnel.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0f7dbd2
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,44 @@
+/*
+ *  SR-IPv6 implementation
+ *
+ *  Author:
+ *  David Lebrun <david.lebrun@uclouvain.be>
+ *
+ *
+ *  This program is free software; you can redistribute it and/or
+ *      modify it under the terms of the GNU General Public License
+ *      as published by the Free Software Foundation; either version
+ *      2 of the License, or (at your option) any later version.
+ */
+
+#ifndef _UAPI_LINUX_SEG6_IPTUNNEL_H
+#define _UAPI_LINUX_SEG6_IPTUNNEL_H
+
+enum {
+       SEG6_IPTUNNEL_UNSPEC,
+       SEG6_IPTUNNEL_SRH,
+       __SEG6_IPTUNNEL_MAX,
+};
+#define SEG6_IPTUNNEL_MAX (__SEG6_IPTUNNEL_MAX - 1)
+
+struct seg6_iptunnel_encap {
+       int mode;
+       struct ipv6_sr_hdr srh[0];
+};
+
+#define SEG6_IPTUN_ENCAP_SIZE(x) ((sizeof(*x)) + (((x)->srh->hdrlen + 1) << 3))
+
+enum {
+       SEG6_IPTUN_MODE_INLINE,
+       SEG6_IPTUN_MODE_ENCAP,
+};
+
+static inline size_t seg6_lwt_headroom(struct seg6_iptunnel_encap *tuninfo)
+{
+       int encap = (tuninfo->mode == SEG6_IPTUN_MODE_ENCAP);
+
+       return ((tuninfo->srh->hdrlen + 1) << 3) +
+              (encap * sizeof(struct ipv6hdr));
+}
+
+#endif
index 88fd642..03976e9 100644 (file)
@@ -39,6 +39,8 @@ static const char *lwtunnel_encap_str(enum lwtunnel_encap_types encap_type)
                return "MPLS";
        case LWTUNNEL_ENCAP_ILA:
                return "ILA";
+       case LWTUNNEL_ENCAP_SEG6:
+               return "SEG6";
        case LWTUNNEL_ENCAP_IP6:
        case LWTUNNEL_ENCAP_IP:
        case LWTUNNEL_ENCAP_NONE:
index 2343e4f..1123a00 100644 (file)
@@ -289,4 +289,16 @@ config IPV6_PIMSM_V2
          Support for IPv6 PIM multicast routing protocol PIM-SMv2.
          If unsure, say N.
 
+config IPV6_SEG6_INLINE
+       bool "IPv6: direct Segment Routing Header insertion "
+       depends on IPV6
+       ---help---
+         Support for direct insertion of the Segment Routing Header,
+         also known as inline mode. Be aware that direct insertion of
+         extension headers (as opposed to encapsulation) may break
+         multiple mechanisms such as PMTUD or IPSec AH. Use this feature
+         only if you know exactly what you are doing.
+
+         If unsure, say N.
+
 endif # IPV6
index c92010d..59ee92f 100644 (file)
@@ -9,7 +9,7 @@ ipv6-objs :=    af_inet6.o anycast.o ip6_output.o ip6_input.o addrconf.o \
                route.o ip6_fib.o ipv6_sockglue.o ndisc.o udp.o udplite.o \
                raw.o icmp.o mcast.o reassembly.o tcp_ipv6.o ping.o \
                exthdrs.o datagram.o ip6_flowlabel.o inet6_connection_sock.o \
-               udp_offload.o seg6.o
+               udp_offload.o seg6.o seg6_iptunnel.o
 
 ipv6-offload :=        ip6_offload.o tcpv6_offload.o exthdrs_offload.o
 
index e246b0b..9c78053 100644 (file)
 #include <linux/seg6.h>
 #include <linux/seg6_genl.h>
 
+bool seg6_validate_srh(struct ipv6_sr_hdr *srh, int len)
+{
+       int trailing;
+       unsigned int tlv_offset;
+
+       if (srh->type != IPV6_SRCRT_TYPE_4)
+               return false;
+
+       if (((srh->hdrlen + 1) << 3) != len)
+               return false;
+
+       if (srh->segments_left != srh->first_segment)
+               return false;
+
+       tlv_offset = sizeof(*srh) + ((srh->first_segment + 1) << 4);
+
+       trailing = len - tlv_offset;
+       if (trailing < 0)
+               return false;
+
+       while (trailing) {
+               struct sr6_tlv *tlv;
+               unsigned int tlv_len;
+
+               tlv = (struct sr6_tlv *)((unsigned char *)srh + tlv_offset);
+               tlv_len = sizeof(*tlv) + tlv->len;
+
+               trailing -= tlv_len;
+               if (trailing < 0)
+                       return false;
+
+               tlv_offset += tlv_len;
+       }
+
+       return true;
+}
+
 static struct genl_family seg6_genl_family;
 
 static const struct nla_policy seg6_genl_policy[SEG6_ATTR_MAX + 1] = {
@@ -198,10 +235,16 @@ int __init seg6_init(void)
        if (err)
                goto out_unregister_genl;
 
+       err = seg6_iptunnel_init();
+       if (err)
+               goto out_unregister_pernet;
+
        pr_info("Segment Routing with IPv6\n");
 
 out:
        return err;
+out_unregister_pernet:
+       unregister_pernet_subsys(&ip6_segments_ops);
 out_unregister_genl:
        genl_unregister_family(&seg6_genl_family);
        goto out;
@@ -209,6 +252,7 @@ out_unregister_genl:
 
 void seg6_exit(void)
 {
+       seg6_iptunnel_exit();
        unregister_pernet_subsys(&ip6_segments_ops);
        genl_unregister_family(&seg6_genl_family);
 }
diff --git a/net/ipv6/seg6_iptunnel.c b/net/ipv6/seg6_iptunnel.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..39762b2
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,410 @@
+/*
+ *  SR-IPv6 implementation
+ *
+ *  Author:
+ *  David Lebrun <david.lebrun@uclouvain.be>
+ *
+ *
+ *  This program is free software; you can redistribute it and/or
+ *        modify it under the terms of the GNU General Public License
+ *        as published by the Free Software Foundation; either version
+ *        2 of the License, or (at your option) any later version.
+ */
+
+#include <linux/types.h>
+#include <linux/skbuff.h>
+#include <linux/net.h>
+#include <linux/module.h>
+#include <net/ip.h>
+#include <net/lwtunnel.h>
+#include <net/netevent.h>
+#include <net/netns/generic.h>
+#include <net/ip6_fib.h>
+#include <net/route.h>
+#include <net/seg6.h>
+#include <linux/seg6.h>
+#include <linux/seg6_iptunnel.h>
+#include <net/addrconf.h>
+#include <net/ip6_route.h>
+#ifdef CONFIG_DST_CACHE
+#include <net/dst_cache.h>
+#endif
+
+struct seg6_lwt {
+#ifdef CONFIG_DST_CACHE
+       struct dst_cache cache;
+#endif
+       struct seg6_iptunnel_encap tuninfo[0];
+};
+
+static inline struct seg6_lwt *seg6_lwt_lwtunnel(struct lwtunnel_state *lwt)
+{
+       return (struct seg6_lwt *)lwt->data;
+}
+
+static inline struct seg6_iptunnel_encap *
+seg6_encap_lwtunnel(struct lwtunnel_state *lwt)
+{
+       return seg6_lwt_lwtunnel(lwt)->tuninfo;
+}
+
+static const struct nla_policy seg6_iptunnel_policy[SEG6_IPTUNNEL_MAX + 1] = {
+       [SEG6_IPTUNNEL_SRH]     = { .type = NLA_BINARY },
+};
+
+int nla_put_srh(struct sk_buff *skb, int attrtype,
+               struct seg6_iptunnel_encap *tuninfo)
+{
+       struct seg6_iptunnel_encap *data;
+       struct nlattr *nla;
+       int len;
+
+       len = SEG6_IPTUN_ENCAP_SIZE(tuninfo);
+
+       nla = nla_reserve(skb, attrtype, len);
+       if (!nla)
+               return -EMSGSIZE;
+
+       data = nla_data(nla);
+       memcpy(data, tuninfo, len);
+
+       return 0;
+}
+
+static void set_tun_src(struct net *net, struct net_device *dev,
+                       struct in6_addr *daddr, struct in6_addr *saddr)
+{
+       struct seg6_pernet_data *sdata = seg6_pernet(net);
+       struct in6_addr *tun_src;
+
+       rcu_read_lock();
+
+       tun_src = rcu_dereference(sdata->tun_src);
+
+       if (!ipv6_addr_any(tun_src)) {
+               memcpy(saddr, tun_src, sizeof(struct in6_addr));
+       } else {
+               ipv6_dev_get_saddr(net, dev, daddr, IPV6_PREFER_SRC_PUBLIC,
+                                  saddr);
+       }
+
+       rcu_read_unlock();
+}
+
+/* encapsulate an IPv6 packet within an outer IPv6 header with a given SRH */
+static int seg6_do_srh_encap(struct sk_buff *skb, struct ipv6_sr_hdr *osrh)
+{
+       struct net *net = dev_net(skb_dst(skb)->dev);
+       struct ipv6hdr *hdr, *inner_hdr;
+       struct ipv6_sr_hdr *isrh;
+       int hdrlen, tot_len, err;
+
+       hdrlen = (osrh->hdrlen + 1) << 3;
+       tot_len = hdrlen + sizeof(*hdr);
+
+       err = pskb_expand_head(skb, tot_len, 0, GFP_ATOMIC);
+       if (unlikely(err))
+               return err;
+
+       inner_hdr = ipv6_hdr(skb);
+
+       skb_push(skb, tot_len);
+       skb_reset_network_header(skb);
+       skb_mac_header_rebuild(skb);
+       hdr = ipv6_hdr(skb);
+
+       /* inherit tc, flowlabel and hlim
+        * hlim will be decremented in ip6_forward() afterwards and
+        * decapsulation will overwrite inner hlim with outer hlim
+        */
+       ip6_flow_hdr(hdr, ip6_tclass(ip6_flowinfo(inner_hdr)),
+                    ip6_flowlabel(inner_hdr));
+       hdr->hop_limit = inner_hdr->hop_limit;
+       hdr->nexthdr = NEXTHDR_ROUTING;
+
+       isrh = (void *)hdr + sizeof(*hdr);
+       memcpy(isrh, osrh, hdrlen);
+
+       isrh->nexthdr = NEXTHDR_IPV6;
+
+       hdr->daddr = isrh->segments[isrh->first_segment];
+       set_tun_src(net, skb->dev, &hdr->daddr, &hdr->saddr);
+
+       skb_postpush_rcsum(skb, hdr, tot_len);
+
+       return 0;
+}
+
+/* insert an SRH within an IPv6 packet, just after the IPv6 header */
+#ifdef CONFIG_IPV6_SEG6_INLINE
+static int seg6_do_srh_inline(struct sk_buff *skb, struct ipv6_sr_hdr *osrh)
+{
+       struct ipv6hdr *hdr, *oldhdr;
+       struct ipv6_sr_hdr *isrh;
+       int hdrlen, err;
+
+       hdrlen = (osrh->hdrlen + 1) << 3;
+
+       err = pskb_expand_head(skb, hdrlen, 0, GFP_ATOMIC);
+       if (unlikely(err))
+               return err;
+
+       oldhdr = ipv6_hdr(skb);
+
+       skb_pull(skb, sizeof(struct ipv6hdr));
+       skb_postpull_rcsum(skb, skb_network_header(skb),
+                          sizeof(struct ipv6hdr));
+
+       skb_push(skb, sizeof(struct ipv6hdr) + hdrlen);
+       skb_reset_network_header(skb);
+       skb_mac_header_rebuild(skb);
+
+       hdr = ipv6_hdr(skb);
+
+       memmove(hdr, oldhdr, sizeof(*hdr));
+
+       isrh = (void *)hdr + sizeof(*hdr);
+       memcpy(isrh, osrh, hdrlen);
+
+       isrh->nexthdr = hdr->nexthdr;
+       hdr->nexthdr = NEXTHDR_ROUTING;
+
+       isrh->segments[0] = hdr->daddr;
+       hdr->daddr = isrh->segments[isrh->first_segment];
+
+       skb_postpush_rcsum(skb, hdr, sizeof(struct ipv6hdr) + hdrlen);
+
+       return 0;
+}
+#endif
+
+static int seg6_do_srh(struct sk_buff *skb)
+{
+       struct dst_entry *dst = skb_dst(skb);
+       struct seg6_iptunnel_encap *tinfo;
+       int err = 0;
+
+       tinfo = seg6_encap_lwtunnel(dst->lwtstate);
+
+       if (likely(!skb->encapsulation)) {
+               skb_reset_inner_headers(skb);
+               skb->encapsulation = 1;
+       }
+
+       switch (tinfo->mode) {
+#ifdef CONFIG_IPV6_SEG6_INLINE
+       case SEG6_IPTUN_MODE_INLINE:
+               err = seg6_do_srh_inline(skb, tinfo->srh);
+               skb_reset_inner_headers(skb);
+               break;
+#endif
+       case SEG6_IPTUN_MODE_ENCAP:
+               err = seg6_do_srh_encap(skb, tinfo->srh);
+               break;
+       }
+
+       if (err)
+               return err;
+
+       ipv6_hdr(skb)->payload_len = htons(skb->len - sizeof(struct ipv6hdr));
+       skb_set_transport_header(skb, sizeof(struct ipv6hdr));
+
+       skb_set_inner_protocol(skb, skb->protocol);
+
+       return 0;
+}
+
+int seg6_input(struct sk_buff *skb)
+{
+       int err;
+
+       err = seg6_do_srh(skb);
+       if (unlikely(err)) {
+               kfree_skb(skb);
+               return err;
+       }
+
+       skb_dst_drop(skb);
+       ip6_route_input(skb);
+
+       return dst_input(skb);
+}
+
+int seg6_output(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
+{
+       struct dst_entry *orig_dst = skb_dst(skb);
+       struct dst_entry *dst = NULL;
+       struct seg6_lwt *slwt;
+       int err = -EINVAL;
+
+       err = seg6_do_srh(skb);
+       if (unlikely(err))
+               goto drop;
+
+       slwt = seg6_lwt_lwtunnel(orig_dst->lwtstate);
+
+#ifdef CONFIG_DST_CACHE
+       dst = dst_cache_get(&slwt->cache);
+#endif
+
+       if (unlikely(!dst)) {
+               struct ipv6hdr *hdr = ipv6_hdr(skb);
+               struct flowi6 fl6;
+
+               fl6.daddr = hdr->daddr;
+               fl6.saddr = hdr->saddr;
+               fl6.flowlabel = ip6_flowinfo(hdr);
+               fl6.flowi6_mark = skb->mark;
+               fl6.flowi6_proto = hdr->nexthdr;
+
+               dst = ip6_route_output(net, NULL, &fl6);
+               if (dst->error) {
+                       err = dst->error;
+                       dst_release(dst);
+                       goto drop;
+               }
+
+#ifdef CONFIG_DST_CACHE
+               dst_cache_set_ip6(&slwt->cache, dst, &fl6.saddr);
+#endif
+       }
+
+       skb_dst_drop(skb);
+       skb_dst_set(skb, dst);
+
+       return dst_output(net, sk, skb);
+drop:
+       kfree_skb(skb);
+       return err;
+}
+
+static int seg6_build_state(struct net_device *dev, struct nlattr *nla,
+                           unsigned int family, const void *cfg,
+                           struct lwtunnel_state **ts)
+{
+       struct nlattr *tb[SEG6_IPTUNNEL_MAX + 1];
+       struct seg6_iptunnel_encap *tuninfo;
+       struct lwtunnel_state *newts;
+       int tuninfo_len, min_size;
+       struct seg6_lwt *slwt;
+       int err;
+
+       err = nla_parse_nested(tb, SEG6_IPTUNNEL_MAX, nla,
+                              seg6_iptunnel_policy);
+
+       if (err < 0)
+               return err;
+
+       if (!tb[SEG6_IPTUNNEL_SRH])
+               return -EINVAL;
+
+       tuninfo = nla_data(tb[SEG6_IPTUNNEL_SRH]);
+       tuninfo_len = nla_len(tb[SEG6_IPTUNNEL_SRH]);
+
+       /* tuninfo must contain at least the iptunnel encap structure,
+        * the SRH and one segment
+        */
+       min_size = sizeof(*tuninfo) + sizeof(struct ipv6_sr_hdr) +
+                  sizeof(struct in6_addr);
+       if (tuninfo_len < min_size)
+               return -EINVAL;
+
+       switch (tuninfo->mode) {
+#ifdef CONFIG_IPV6_SEG6_INLINE
+       case SEG6_IPTUN_MODE_INLINE:
+               break;
+#endif
+       case SEG6_IPTUN_MODE_ENCAP:
+               break;
+       default:
+               return -EINVAL;
+       }
+
+       /* verify that SRH is consistent */
+       if (!seg6_validate_srh(tuninfo->srh, tuninfo_len - sizeof(*tuninfo)))
+               return -EINVAL;
+
+       newts = lwtunnel_state_alloc(tuninfo_len + sizeof(*slwt));
+       if (!newts)
+               return -ENOMEM;
+
+       slwt = seg6_lwt_lwtunnel(newts);
+
+#ifdef CONFIG_DST_CACHE
+       err = dst_cache_init(&slwt->cache, GFP_KERNEL);
+       if (err) {
+               kfree(newts);
+               return err;
+       }
+#endif
+
+       memcpy(&slwt->tuninfo, tuninfo, tuninfo_len);
+
+       newts->type = LWTUNNEL_ENCAP_SEG6;
+       newts->flags |= LWTUNNEL_STATE_OUTPUT_REDIRECT |
+                       LWTUNNEL_STATE_INPUT_REDIRECT;
+       newts->headroom = seg6_lwt_headroom(tuninfo);
+
+       *ts = newts;
+
+       return 0;
+}
+
+#ifdef CONFIG_DST_CACHE
+static void seg6_destroy_state(struct lwtunnel_state *lwt)
+{
+       dst_cache_destroy(&seg6_lwt_lwtunnel(lwt)->cache);
+}
+#endif
+
+static int seg6_fill_encap_info(struct sk_buff *skb,
+                               struct lwtunnel_state *lwtstate)
+{
+       struct seg6_iptunnel_encap *tuninfo = seg6_encap_lwtunnel(lwtstate);
+
+       if (nla_put_srh(skb, SEG6_IPTUNNEL_SRH, tuninfo))
+               return -EMSGSIZE;
+
+       return 0;
+}
+
+static int seg6_encap_nlsize(struct lwtunnel_state *lwtstate)
+{
+       struct seg6_iptunnel_encap *tuninfo = seg6_encap_lwtunnel(lwtstate);
+
+       return nla_total_size(SEG6_IPTUN_ENCAP_SIZE(tuninfo));
+}
+
+static int seg6_encap_cmp(struct lwtunnel_state *a, struct lwtunnel_state *b)
+{
+       struct seg6_iptunnel_encap *a_hdr = seg6_encap_lwtunnel(a);
+       struct seg6_iptunnel_encap *b_hdr = seg6_encap_lwtunnel(b);
+       int len = SEG6_IPTUN_ENCAP_SIZE(a_hdr);
+
+       if (len != SEG6_IPTUN_ENCAP_SIZE(b_hdr))
+               return 1;
+
+       return memcmp(a_hdr, b_hdr, len);
+}
+
+static const struct lwtunnel_encap_ops seg6_iptun_ops = {
+       .build_state = seg6_build_state,
+#ifdef CONFIG_DST_CACHE
+       .destroy_state = seg6_destroy_state,
+#endif
+       .output = seg6_output,
+       .input = seg6_input,
+       .fill_encap = seg6_fill_encap_info,
+       .get_encap_size = seg6_encap_nlsize,
+       .cmp_encap = seg6_encap_cmp,
+};
+
+int __init seg6_iptunnel_init(void)
+{
+       return lwtunnel_encap_add_ops(&seg6_iptun_ops, LWTUNNEL_ENCAP_SEG6);
+}
+
+void seg6_iptunnel_exit(void)
+{
+       lwtunnel_encap_del_ops(&seg6_iptun_ops, LWTUNNEL_ENCAP_SEG6);
+}