src/l2fwd/l2fwd.c

   1 /*
   2 * Copyright 2015 Futurewei Inc.
   3 *
   4 * l2fwd is free software: you can redistribute it and/or modify
   5 * it under the terms of version 2 the GNU General Public License as published
   6 * by the Free Software Foundation only
   7
   8 * l2fwd is distributed in the hope that it will be useful,
   9 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11 * GNU General Public License for more details.
  12
  13 * You should have received a copy of the GNU General Public License
  14 * along with this code.  If not, see
  15 * https://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html
  16 *
  17 * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  18 * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  19 * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  20 * See the License for the specific language governing permissions and
  21 * limitations under the License.
  22 */
  23
  24
  25 #include <linux/module.h>
  26 #include <linux/kernel.h>
  27 #include <linux/errno.h>
  28 #include <linux/string.h>
  29 #include <linux/init.h>
  30 #include <linux/interrupt.h>
  31 #include <linux/pci.h>
  32 #include <linux/aer.h>
  33 #include <linux/netdevice.h>
  34 #include <linux/etherdevice.h>
  35 #include <linux/if.h>
  36 #include <linux/if_ether.h>
  37 #include <linux/in.h>
  38 #include <linux/rtnetlink.h>
  39 #include <linux/prefetch.h>
  40 #include <linux/log2.h>
  41 #include <linux/gfp.h>
  42 #include <linux/slab.h>
  43
  44 #include <linux/ip.h>
  45 #include <linux/in.h>
  46 #include <linux/icmp.h>
  47 #include <linux/inetdevice.h>
  48
  49
  50 static char *net1 = "eth1";
  51 module_param(net1, charp, 0);
  52 MODULE_PARM_DESC(net1, "The first net device name and optional DNAT parameters (default is eth1)");
  53
  54 static char *net2 = "eth2";
  55 module_param(net2, charp, 0);
  56 MODULE_PARM_DESC(net2, "The second net device name and optional DNAT parameters (default is eth2)");
  57
  58 static bool print = false;
  59 module_param(print, bool, 0);
  60 MODULE_PARM_DESC(print, "Log forwarding statistics (default is false)");
  61
  62 static int stats_interval = 10;
  63 module_param(stats_interval, int, 0);
  64 MODULE_PARM_DESC(print, "Forwarding statistics packet interval (default is 10000)");
  65
  66 static bool terminate = false;
  67 module_param(terminate, bool, 0);
  68 MODULE_PARM_DESC(terminate, "Free skb instead of forwarding");
  69
  70 static struct net_device *dev1, *dev2;
  71 int count;
  72
  73 static struct
  74 {
  75     uint eth1 : 1;
  76     uint eth2 : 1;
  77 } dnat_enabled;
  78
  79 static uint octet0[4];
  80 static uint mac0[6];
  81 static u8 s_octet0[4];
  82 static u8 s_mac0[6];
  83
  84 static uint octet1[4];
  85 static uint mac1[6];
  86 static u8 s_octet1[4];
  87 static u8 s_mac1[6];
  88 static rx_handler_result_t netdev_frame_hook(struct sk_buff **pskb)
  89 {
  90     struct sk_buff *skb = *pskb;
  91     struct net_device *dev;
  92     char *data = skb->data;
  93     struct ethhdr *eh = (struct ethhdr *)skb_mac_header(skb);
  94     struct iphdr *ih = (struct iphdr *)skb_network_header(skb);
  95     struct icmphdr *icmph = icmp_hdr(skb);
  96
  97     rx_handler_result_t retval = RX_HANDLER_CONSUMED;
  98
  99     if (unlikely(skb->pkt_type == PACKET_LOOPBACK))
 100         return RX_HANDLER_PASS;
 101
 102     dev = (struct net_device*) rcu_dereference_rtnl(skb->dev->rx_handler_data);
 103     count++;
 104     if ( ((count % stats_interval) == 0) && print )
 105         printk("l2fwd count %d\n", count);
 106
 107     if (terminate)
 108         {
 109             kfree_skb(skb);
 110         }
 111     else
 112         {
 113
 114             u32 *daddr = &(ih->daddr);
 115             u32 *saddr = &(ih->saddr);
 116             unsigned short proto = ntohs(eh->h_proto);
 117
 118             uint use_dnat = dev == dev1 ? dnat_enabled.eth1:dnat_enabled.eth2;
 119
 120             if (unlikely(proto != ETH_P_IP ))
 121                 return RX_HANDLER_PASS;
 122
 123 #ifdef DEBUG
 124             printk("use_dnat %d proto %x ETH_P_IP %x Dest MAC - IP %d.%d.%d.%d MAC %x:%x:%x:%x:%x:%x\n",use_dnat,proto,ETH_P_IP,(u8)daddr[0],(u8)daddr[1],(u8)daddr[2],(u8)daddr[3],eh->h_dest[0],eh->h_dest[1],eh->h_dest[2],eh->h_dest[3],eh->h_dest[4],eh->h_dest[5]);
 125 #endif
 126             if ( (use_dnat == 1) && (proto == ETH_P_IP) )
 127                 {
 128                     unsigned int *t_addr = dev == dev1 ? &octet0[0]:&octet1[0];
 129                     u8 *s_addr = dev == dev1 ? &s_octet0[0]:&s_octet1[0];
 130
 131
 132                     ((u8 *)daddr)[0] = (u8)t_addr[0];
 133                     ((u8 *)daddr)[1] = (u8)t_addr[1];
 134                     ((u8 *)daddr)[2] = (u8)t_addr[2];
 135                     ((u8 *)daddr)[3] = (u8)t_addr[3];
 136
 137                     t_addr = dev == dev1 ? &mac0[0]:&mac1[0];
 138
 139                     eh->h_dest[0] = (unsigned char)t_addr[0];
 140                     eh->h_dest[1] = (unsigned char)t_addr[1];
 141                     eh->h_dest[2] = (unsigned char)t_addr[2];
 142                     eh->h_dest[3] = (unsigned char)t_addr[3];
 143                     eh->h_dest[4] = (unsigned char)t_addr[4];
 144                     eh->h_dest[5] = (unsigned char)t_addr[5];
 145
 146 #ifdef DEBUG
 147                     printk("After DNAT: Dest MAC - IP %d.%d.%d.%d MAC %x:%x:%x:%x:%x:%x\n",daddr[0],daddr[1],daddr[2],daddr[3],eh->h_dest[0],eh->h_dest[1],eh->h_dest[2],eh->h_dest[3],eh->h_dest[4],eh->h_dest[5]);
 148 #endif
 149
 150                     eh->h_source[0] = (unsigned char)dev->dev_addr[0];
 151                     eh->h_source[1] = (unsigned char)dev->dev_addr[1];
 152                     eh->h_source[2] = (unsigned char)dev->dev_addr[2];
 153                     eh->h_source[3] = (unsigned char)dev->dev_addr[3];
 154                     eh->h_source[4] = (unsigned char)dev->dev_addr[4];
 155                     eh->h_source[5] = (unsigned char)dev->dev_addr[5];
 156
 157                     ((u8 *)saddr)[0] = s_addr[0];
 158                     ((u8 *)saddr)[1] = s_addr[1];
 159                     ((u8 *)saddr)[2] = s_addr[2];
 160                     ((u8 *)saddr)[3] = s_addr[3];
 161
 162                     skb->ip_summed = CHECKSUM_COMPLETE;
 163                     skb->csum = skb_checksum_complete(skb);
 164                     ih->check = 0;
 165                     ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih, ih->ihl);
 166
 167 #ifdef DEBUG
 168                     printk("After DNAT: Source MAC - IP %d.%d.%d.%d MAC %u:%u:%u:%u:%u:%u\n",saddr[0],saddr[1],saddr[2],saddr[3],eh->h_source[0],eh->h_source[1],eh->h_source[2],eh->h_source[3],eh->h_source[4],eh->h_source[5]);
 169 #endif
 170                 }
 171
 172             skb->dev = dev;
 173             skb_push(skb, ETH_HLEN);
 174             dev_queue_xmit(skb);
 175         }
 176
 177     return retval;
 178 }
 179
 180 static int __init l2fwd_init_module(void)
 181 {
 182     int err = -1;
 183     char *t_ptr;
 184     int fCount;
 185     char *dnat_fmt_suffix = " %3d.%3d.%3d.%3d %2x:%2x:%2x:%2x:%2x:%2x";
 186     char *dnat_fmt;
 187     char name_fmt_str[IFNAMSIZ+1];
 188     char t_name[IFNAMSIZ+1];
 189
 190
 191
 192     sprintf(name_fmt_str,"%%%ds",IFNAMSIZ);
 193     dnat_fmt = (char *)kmalloc(strlen(name_fmt_str)+strlen(dnat_fmt_suffix)+1,GFP_KERNEL);
 194     sprintf(dnat_fmt,"%s%s",name_fmt_str,dnat_fmt_suffix);
 195
 196     t_ptr=net1;
 197     while(*t_ptr != '\0') *t_ptr == ',' ? *t_ptr++ = ' ':*t_ptr++;
 198
 199     fCount = sscanf(net1,dnat_fmt,t_name,&octet0[0],&octet0[1],&octet0[2],
 200                                          &octet0[3],&mac0[0],&mac0[1],
 201                                          &mac0[2],&mac0[3],&mac0[4],&mac0[5]);
 202
 203     dev1 = dev_get_by_name(&init_net, t_name);
 204     if (!dev1)
 205         {
 206             printk("can't get device %s\n", t_name);
 207             err = -ENODEV;
 208             goto out;
 209         }
 210     if (fCount >1 && fCount <11 )
 211         {
 212             printk("Both DNAT IP and Mac Address must be provided\n");
 213             err = -EINVAL;
 214             goto out;
 215         }
 216     else if (fCount==11 )
 217         {
 218             struct in_device *in_dev = rcu_dereference(dev1->ip_ptr);
 219             __be32 ifaddr = 0;
 220             struct in_ifaddr *ifap;
 221
 222             dnat_enabled.eth1 = 1;
 223             // in_dev has a list of IP addresses (because an interface can have multiple)
 224             for (ifap = in_dev->ifa_list; ifap != NULL;
 225                     ifap = ifap->ifa_next)
 226                 {
 227                     ifaddr = ifap->ifa_address; // is the IPv4 address
 228                 }
 229             if (ifaddr == 0)
 230                 {
 231                     printk("%s interface ip address list is null!\n",t_name);
 232                     err = -ENODEV;
 233                     goto out;
 234                 }
 235
 236             s_octet0[0] = ((u8 *)&ifaddr)[0];
 237             s_octet0[1] = ((u8 *)&ifaddr)[1];
 238             s_octet0[2] = ((u8 *)&ifaddr)[2];
 239             s_octet0[3] = ((u8 *)&ifaddr)[3];
 240
 241             s_mac0[0] = dev1->dev_addr[0];
 242             s_mac0[1] = dev1->dev_addr[1];
 243             s_mac0[2] = dev1->dev_addr[2];
 244             s_mac0[3] = dev1->dev_addr[3];
 245             s_mac0[4] = dev1->dev_addr[4];
 246             s_mac0[5] = dev1->dev_addr[5];
 247
 248 #ifdef DEBUG
 249             printk("DNAT Enabled for %s IP %d.%d.%d.%d MAC %x:%x:%x:%x:%x:%x\n",t_name,octet0[0],octet0[1],octet0[2],octet0[3],mac0[0],mac0[1],mac0[2],mac0[3],mac0[4],mac0[5]);
 250             printk("SNAT IP %d.%d.%d.%d SNAT MAC  %x:%x:%x:%x:%x:%x\n",s_octet0[0],s_octet0[1],s_octet0[2],s_octet0[3],s_mac0[0],s_mac0[1],s_mac0[2],s_mac0[3],s_mac0[4],mac0[5]);
 251         }
 252     else if (fCount==1 )
 253         {
 254             printk("Pure Level 2 forward enabled for %s\n",t_name);
 255 #endif
 256         }
 257
 258
 259     t_ptr=net2;
 260     while(*t_ptr != '\0') *t_ptr == ',' ? *t_ptr++ = ' ':*t_ptr++;
 261
 262     fCount = sscanf(net2,dnat_fmt,t_name,&octet1[0],&octet1[1],&octet1[2],&octet1[3],&mac1[0],&mac1[1],&mac1[2],&mac1[3],&mac1[4],&mac1[5]);
 263
 264     dev2 = dev_get_by_name(&init_net, t_name);
 265     if (!dev2)
 266         {
 267             printk("can't get device %s\n", t_name);
 268             err = -ENODEV;
 269             goto out_dev1;
 270         }
 271     if (fCount >1 && fCount <11 )
 272         {
 273             printk("Both DNAT IP and Mac Address must be provided\n");
 274             err = -EINVAL;
 275             goto out;
 276         }
 277     else if (fCount==11 )
 278         {
 279             struct in_device *in_dev = rcu_dereference(dev2->ip_ptr);
 280             __be32 ifaddr = 0;
 281             struct in_ifaddr *ifap;
 282             // dev has a list of IP addresses (because an interface can have multiple)
 283             dnat_enabled.eth2 = 1;
 284             for (ifap = in_dev->ifa_list; ifap != NULL;
 285                     ifap = ifap->ifa_next)
 286                 {
 287                     ifaddr = ifap->ifa_address; // is the IPv4 address
 288                 }
 289             if (ifaddr == 0)
 290                 {
 291                     printk("%s interface ip address list is null!\n",t_name);
 292                     err = -ENODEV;
 293                     goto out;
 294                 }
 295             /* ifa_local: ifa_address is the remote point in ppp */
 296
 297             s_octet1[0] = ((u8 *)&ifaddr)[0];
 298             s_octet1[1] = ((u8 *)&ifaddr)[1];
 299             s_octet1[2] = ((u8 *)&ifaddr)[2];
 300             s_octet1[3] = ((u8 *)&ifaddr)[3];
 301
 302             s_mac1[0] = dev2->dev_addr[0];
 303             s_mac1[1] = dev2->dev_addr[1];
 304             s_mac1[2] = dev2->dev_addr[2];
 305             s_mac1[3] = dev2->dev_addr[3];
 306             s_mac1[4] = dev2->dev_addr[4];
 307             s_mac1[5] = dev2->dev_addr[5];
 308
 309 #ifdef NEVER
 310             printk("DNAT Enabled for %s IP %d.%d.%d.%d MAC %x:%x:%x:%x:%x:%x\n",t_name,octet1[0],octet1[1],octet1[2],octet1[3],mac1[0],mac1[1],mac1[2],mac1[3],mac1[4],mac1[5]);
 311             printk("SNAT IP %d.%d.%d.%d SNAT MAC  %x:%x:%x:%x:%x:%x\n",s_octet1[0],s_octet1[1],s_octet1[2],s_octet1[3],s_mac1[0],s_mac1[1],s_mac1[2],s_mac1[3],s_mac1[4],mac1[5]);
 312         }
 313     else if (fCount==1 )
 314         {
 315             printk("Level 2 forward enabled for %s\n",t_name);
 316 #endif
 317         }
 318
 319     rtnl_lock();
 320     err = netdev_rx_handler_register(dev1, netdev_frame_hook, dev2);
 321     if (err)
 322         {
 323             printk("can't register rx_handler for device %s\n", net1);
 324             goto out_dev2;
 325         }
 326     dev_set_promiscuity(dev1, 1);
 327
 328     err = netdev_rx_handler_register(dev2, netdev_frame_hook, dev1);
 329     if (err)
 330         {
 331             printk("can't register rx_handler for device %s\n", net2);
 332             netdev_rx_handler_unregister(dev1);
 333             goto out_dev2;
 334         }
 335
 336     dev_set_promiscuity(dev2, 1);
 337
 338     rtnl_unlock();
 339     return 0;
 340
 341 out_dev2:
 342     rtnl_unlock();
 343     dev_put(dev2);
 344     dev2 = NULL;
 345 out_dev1:
 346     dev_put(dev1);
 347     dev1 = NULL;
 348 out:
 349     return err;
 350 }
 351
 352 static void __exit l2fwd_exit_module(void)
 353 {
 354     rtnl_lock();
 355     if (dev2)
 356         {
 357             dev_put(dev2);
 358             netdev_rx_handler_unregister(dev1);
 359         }
 360     if (dev1)
 361         {
 362             dev_put(dev1);
 363             netdev_rx_handler_unregister(dev2);
 364         }
 365     dev_set_promiscuity(dev1, -1);
 366     dev_set_promiscuity(dev2, -1);
 367     rtnl_unlock();
 368 }
 369
 370 module_init(l2fwd_init_module);
 371 module_exit(l2fwd_exit_module);
 372
 373 MODULE_DESCRIPTION("Huawei L2 Forwarding module with DNAT");
 374 MODULE_LICENSE("GPL");
 375 MODULE_VERSION("1.0");