src/plugins/snat/snat.h

   1
   2 /*
   3  * snat.h - simple nat definitions
   4  *
   5  * Copyright (c) 2016 Cisco and/or its affiliates.
   6  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   7  * you may not use this file except in compliance with the License.
   8  * You may obtain a copy of the License at:
   9  *
  10  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  11  *
  12  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  13  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  14  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  15  * See the License for the specific language governing permissions and
  16  * limitations under the License.
  17  */
  18 #ifndef __included_snat_h__
  19 #define __included_snat_h__
  20
  21 #include <vnet/vnet.h>
  22 #include <vnet/ip/ip.h>
  23 #include <vnet/ethernet/ethernet.h>
  24 #include <vnet/ip/icmp46_packet.h>
  25 #include <vnet/api_errno.h>
  26 #include <vppinfra/bihash_8_8.h>
  27 #include <vppinfra/dlist.h>
  28 #include <vppinfra/error.h>
  29 #include <vlibapi/api.h>
  30
  31 /* Key */
  32 typedef struct {
  33   union
  34   {
  35     struct
  36     {
  37       ip4_address_t addr;
  38       u16 port;
  39       u16 protocol:3,
  40         fib_index:13;
  41     };
  42     u64 as_u64;
  43   };
  44 } snat_session_key_t;
  45
  46 typedef struct {
  47   union
  48   {
  49     struct
  50     {
  51       ip4_address_t addr;
  52       u32 fib_index;
  53     };
  54     u64 as_u64;
  55   };
  56 } snat_user_key_t;
  57
  58 typedef struct {
  59   union
  60   {
  61     struct
  62     {
  63       ip4_address_t addr;
  64       u16 port;
  65       u16 fib_index;
  66     };
  67     u64 as_u64;
  68   };
  69 } snat_worker_key_t;
  70
  71
  72 #define foreach_snat_protocol \
  73   _(UDP, 0, udp, "udp")       \
  74   _(TCP, 1, tcp, "tcp")       \
  75   _(ICMP, 2, icmp, "icmp")
  76
  77 typedef enum {
  78 #define _(N, i, n, s) SNAT_PROTOCOL_##N = i,
  79   foreach_snat_protocol
  80 #undef _
  81 } snat_protocol_t;
  82
  83
  84 #define SNAT_SESSION_FLAG_STATIC_MAPPING 1
  85
  86 typedef CLIB_PACKED(struct {
  87   snat_session_key_t out2in;    /* 0-15 */
  88
  89   snat_session_key_t in2out;    /* 16-31 */
  90
  91   u32 flags;                    /* 32-35 */
  92
  93   /* per-user translations */
  94   u32 per_user_index;           /* 36-39 */
  95
  96   u32 per_user_list_head_index; /* 40-43 */
  97
  98   /* Last heard timer */
  99   f64 last_heard;               /* 44-51 */
 100
 101   u64 total_bytes;              /* 52-59 */
 102
 103   u32 total_pkts;               /* 60-63 */
 104
 105   /* Outside address */
 106   u32 outside_address_index;    /* 64-67 */
 107
 108 }) snat_session_t;
 109
 110
 111 typedef struct {
 112   ip4_address_t addr;
 113   u32 fib_index;
 114   u32 sessions_per_user_list_head_index;
 115   u32 nsessions;
 116   u32 nstaticsessions;
 117 } snat_user_t;
 118
 119 typedef struct {
 120   ip4_address_t addr;
 121   u32 fib_index;
 122 #define _(N, i, n, s) \
 123   u32 busy_##n##_ports; \
 124   uword * busy_##n##_port_bitmap;
 125   foreach_snat_protocol
 126 #undef _
 127 } snat_address_t;
 128
 129 typedef struct {
 130   ip4_address_t local_addr;
 131   ip4_address_t external_addr;
 132   u16 local_port;
 133   u16 external_port;
 134   u8 addr_only;
 135   u32 vrf_id;
 136   u32 fib_index;
 137   snat_protocol_t proto;
 138 } snat_static_mapping_t;
 139
 140 typedef struct {
 141   u32 sw_if_index;
 142   u8 is_inside;
 143 } snat_interface_t;
 144
 145 typedef struct {
 146   ip4_address_t l_addr;
 147   u16 l_port;
 148   u16 e_port;
 149   u32 sw_if_index;
 150   u32 vrf_id;
 151   snat_protocol_t proto;
 152   int addr_only;
 153   int is_add;
 154 } snat_static_map_resolve_t;
 155
 156 typedef struct {
 157   /* User pool */
 158   snat_user_t * users;
 159
 160   /* Session pool */
 161   snat_session_t * sessions;
 162
 163   /* Pool of doubly-linked list elements */
 164   dlist_elt_t * list_pool;
 165 } snat_main_per_thread_data_t;
 166
 167 typedef struct {
 168   /* Main lookup tables */
 169   clib_bihash_8_8_t out2in;
 170   clib_bihash_8_8_t in2out;
 171
 172   /* Find-a-user => src address lookup */
 173   clib_bihash_8_8_t user_hash;
 174
 175   /* Non-translated packets worker lookup => src address + VRF */
 176   clib_bihash_8_8_t worker_by_in;
 177
 178   /* Translated packets worker lookup => IP address + port number */
 179   clib_bihash_8_8_t worker_by_out;
 180
 181   u32 num_workers;
 182   u32 first_worker_index;
 183   u32 next_worker;
 184   u32 * workers;
 185
 186   /* Per thread data */
 187   snat_main_per_thread_data_t * per_thread_data;
 188
 189   /* Find a static mapping by local */
 190   clib_bihash_8_8_t static_mapping_by_local;
 191
 192   /* Find a static mapping by external */
 193   clib_bihash_8_8_t static_mapping_by_external;
 194
 195   /* Static mapping pool */
 196   snat_static_mapping_t * static_mappings;
 197
 198   /* Interface pool */
 199   snat_interface_t * interfaces;
 200
 201   /* Vector of outside addresses */
 202   snat_address_t * addresses;
 203
 204   /* sw_if_indices whose intfc addresses should be auto-added */
 205   u32 * auto_add_sw_if_indices;
 206
 207   /* vector of interface address static mappings to resolve. */
 208   snat_static_map_resolve_t *to_resolve;
 209
 210   /* Randomize port allocation order */
 211   u32 random_seed;
 212
 213   /* Worker handoff index */
 214   u32 fq_in2out_index;
 215   u32 fq_out2in_index;
 216
 217   /* Config parameters */
 218   u8 static_mapping_only;
 219   u8 static_mapping_connection_tracking;
 220   u32 translation_buckets;
 221   u32 translation_memory_size;
 222   u32 user_buckets;
 223   u32 user_memory_size;
 224   u32 max_translations_per_user;
 225   u32 outside_vrf_id;
 226   u32 outside_fib_index;
 227   u32 inside_vrf_id;
 228   u32 inside_fib_index;
 229
 230   /* tenant VRF aware address pool activation flag */
 231   u8 vrf_mode;
 232
 233   /* API message ID base */
 234   u16 msg_id_base;
 235
 236   /* convenience */
 237   vlib_main_t * vlib_main;
 238   vnet_main_t * vnet_main;
 239   ip4_main_t * ip4_main;
 240   ip_lookup_main_t * ip4_lookup_main;
 241   api_main_t * api_main;
 242 } snat_main_t;
 243
 244 extern snat_main_t snat_main;
 245 extern vlib_node_registration_t snat_in2out_node;
 246 extern vlib_node_registration_t snat_out2in_node;
 247 extern vlib_node_registration_t snat_in2out_fast_node;
 248 extern vlib_node_registration_t snat_out2in_fast_node;
 249 extern vlib_node_registration_t snat_in2out_worker_handoff_node;
 250 extern vlib_node_registration_t snat_out2in_worker_handoff_node;
 251
 252 void snat_free_outside_address_and_port (snat_main_t * sm,
 253                                          snat_session_key_t * k,
 254                                          u32 address_index);
 255
 256 int snat_alloc_outside_address_and_port (snat_main_t * sm,
 257                                          u32 fib_index,
 258                                          snat_session_key_t * k,
 259                                          u32 * address_indexp);
 260
 261 int snat_static_mapping_match (snat_main_t * sm,
 262                                snat_session_key_t match,
 263                                snat_session_key_t * mapping,
 264                                u8 by_external);
 265
 266 format_function_t format_snat_user;
 267
 268 typedef struct {
 269   u32 cached_sw_if_index;
 270   u32 cached_ip4_address;
 271 } snat_runtime_t;
 272
 273 /** \brief Check if SNAT session is created from static mapping.
 274     @param s SNAT session
 275     @return 1 if SNAT session is created from static mapping otherwise 0
 276 */
 277 #define snat_is_session_static(s) s->flags & SNAT_SESSION_FLAG_STATIC_MAPPING
 278
 279 /*
 280  * Why is this here? Because we don't need to touch this layer to
 281  * simply reply to an icmp. We need to change id to a unique
 282  * value to NAT an echo request/reply.
 283  */
 284
 285 typedef struct {
 286   u16 identifier;
 287   u16 sequence;
 288 } icmp_echo_header_t;
 289
 290 always_inline snat_protocol_t
 291 ip_proto_to_snat_proto (u8 ip_proto)
 292 {
 293   snat_protocol_t snat_proto = ~0;
 294
 295   snat_proto = (ip_proto == IP_PROTOCOL_UDP) ? SNAT_PROTOCOL_UDP : snat_proto;
 296   snat_proto = (ip_proto == IP_PROTOCOL_TCP) ? SNAT_PROTOCOL_TCP : snat_proto;
 297   snat_proto = (ip_proto == IP_PROTOCOL_ICMP) ? SNAT_PROTOCOL_ICMP : snat_proto;
 298
 299   return snat_proto;
 300 }
 301
 302 always_inline u8
 303 snat_proto_to_ip_proto (snat_protocol_t snat_proto)
 304 {
 305   u8 ip_proto = ~0;
 306
 307   ip_proto = (snat_proto == SNAT_PROTOCOL_UDP) ? IP_PROTOCOL_UDP : ip_proto;
 308   ip_proto = (snat_proto == SNAT_PROTOCOL_TCP) ? IP_PROTOCOL_TCP : ip_proto;
 309   ip_proto = (snat_proto == SNAT_PROTOCOL_ICMP) ? IP_PROTOCOL_ICMP : ip_proto;
 310
 311   return ip_proto;
 312 }
 313
 314 #endif /* __included_snat_h__ */