test/test_l2bd_arp_term.py

   1 #!/usr/bin/env python
   2 """ L2BD ARP term Test """
   3
   4 import unittest
   5 import random
   6 import copy
   7
   8 from socket import AF_INET, AF_INET6
   9
  10 from scapy.packet import Raw
  11 from scapy.layers.l2 import Ether, ARP
  12 from scapy.layers.inet import IP
  13 from scapy.utils import inet_pton, inet_ntop
  14 from scapy.utils6 import in6_getnsma, in6_getnsmac, in6_ptop, in6_islladdr, \
  15     in6_mactoifaceid, in6_ismaddr
  16 from scapy.layers.inet6 import IPv6, UDP, ICMPv6ND_NS, ICMPv6ND_RS, \
  17     ICMPv6ND_RA, ICMPv6NDOptSrcLLAddr, getmacbyip6, ICMPv6MRD_Solicitation, \
  18     ICMPv6NDOptMTU, ICMPv6NDOptSrcLLAddr, ICMPv6NDOptPrefixInfo, \
  19     ICMPv6ND_NA, ICMPv6NDOptDstLLAddr, ICMPv6DestUnreach, icmp6types
  20
  21 from framework import VppTestCase, VppTestRunner
  22 from util import Host, ppp
  23
  24
  25 class TestL2bdArpTerm(VppTestCase):
  26     """ L2BD arp termination Test Case """
  27
  28     @classmethod
  29     def setUpClass(cls):
  30         """
  31         Perform standard class setup (defined by class method setUpClass in
  32         class VppTestCase) before running the test case, set test case related
  33         variables and configure VPP.
  34         """
  35         super(TestL2bdArpTerm, cls).setUpClass()
  36
  37         try:
  38             # Create pg interfaces
  39             n_bd = 1
  40             cls.ifs_per_bd = ifs_per_bd = 3
  41             n_ifs = n_bd * ifs_per_bd
  42             cls.create_pg_interfaces(range(n_ifs))
  43
  44             # Set up all interfaces
  45             for i in cls.pg_interfaces:
  46                 i.admin_up()
  47
  48             cls.hosts = set()
  49
  50         except Exception:
  51             super(TestL2bdArpTerm, cls).tearDownClass()
  52             raise
  53
  54     @classmethod
  55     def tearDownClass(cls):
  56         super(TestL2bdArpTerm, cls).tearDownClass()
  57
  58     def setUp(self):
  59         """
  60         Clear trace and packet infos before running each test.
  61         """
  62         self.reset_packet_infos()
  63         super(TestL2bdArpTerm, self).setUp()
  64
  65     def tearDown(self):
  66         """
  67         Show various debug prints after each test.
  68         """
  69         super(TestL2bdArpTerm, self).tearDown()
  70
  71     def show_commands_at_teardown(self):
  72         self.logger.info(self.vapi.ppcli("show l2fib verbose"))
  73         self.logger.info(self.vapi.ppcli("show bridge-domain 1 detail"))
  74
  75     def add_del_arp_term_hosts(self, entries, bd_id=1, is_add=1, is_ipv6=0):
  76         for e in entries:
  77             ip = e.ip4 if is_ipv6 == 0 else e.ip6
  78             self.vapi.bd_ip_mac_add_del(bd_id=bd_id, is_add=is_add, ip=ip,
  79                                         mac=e.mac)
  80
  81     @classmethod
  82     def mac_list(cls, b6_range):
  83         return ["00:00:ca:fe:00:%02x" % b6 for b6 in b6_range]
  84
  85     @classmethod
  86     def ip4_host(cls, subnet, host, mac):
  87         return Host(mac=mac,
  88                     ip4="172.17.1%02u.%u" % (subnet, host))
  89
  90     @classmethod
  91     def ip4_hosts(cls, subnet, start, mac_list):
  92         return {cls.ip4_host(subnet, start + j, mac_list[j])
  93                 for j in range(len(mac_list))}
  94
  95     @classmethod
  96     def ip6_host(cls, subnet, host, mac):
  97         return Host(mac=mac,
  98                     ip6="fd01:%x::%x" % (subnet, host))
  99
 100     @classmethod
 101     def ip6_hosts(cls, subnet, start, mac_list):
 102         return {cls.ip6_host(subnet, start + j, mac_list[j])
 103                 for j in range(len(mac_list))}
 104
 105     @classmethod
 106     def bd_swifs(cls, b):
 107         n = cls.ifs_per_bd
 108         start = (b - 1) * n
 109         return [cls.pg_interfaces[j] for j in range(start, start + n)]
 110
 111     def bd_add_del(self, bd_id=1, is_add=1):
 112         if is_add:
 113             self.vapi.bridge_domain_add_del(bd_id=bd_id, is_add=is_add)
 114         for swif in self.bd_swifs(bd_id):
 115             swif_idx = swif.sw_if_index
 116             self.vapi.sw_interface_set_l2_bridge(rx_sw_if_index=swif_idx,
 117                                                  bd_id=bd_id, enable=is_add)
 118         if not is_add:
 119             self.vapi.bridge_domain_add_del(bd_id=bd_id, is_add=is_add)
 120
 121     @classmethod
 122     def arp_req(cls, src_host, host):
 123         return (Ether(dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff", src=src_host.mac) /
 124                 ARP(op="who-has",
 125                     hwsrc=src_host.bin_mac,
 126                     pdst=host.ip4,
 127                     psrc=src_host.ip4))
 128
 129     @classmethod
 130     def arp_reqs(cls, src_host, entries):
 131         return [cls.arp_req(src_host, e) for e in entries]
 132
 133     @classmethod
 134     def garp_req(cls, host):
 135         return cls.arp_req(host, host)
 136
 137     @classmethod
 138     def garp_reqs(cls, entries):
 139         return [cls.garp_req(e) for e in entries]
 140
 141     def arp_resp_host(self, src_host, arp_resp):
 142         ether = arp_resp[Ether]
 143         self.assertEqual(ether.dst, src_host.mac)
 144
 145         arp = arp_resp[ARP]
 146         self.assertEqual(arp.hwtype, 1)
 147         self.assertEqual(arp.ptype, 0x800)
 148         self.assertEqual(arp.hwlen, 6)
 149         self.assertEqual(arp.plen, 4)
 150         arp_opts = {"who-has": 1, "is-at": 2}
 151         self.assertEqual(arp.op, arp_opts["is-at"])
 152         self.assertEqual(arp.hwdst, src_host.mac)
 153         self.assertEqual(arp.pdst, src_host.ip4)
 154         return Host(mac=arp.hwsrc, ip4=arp.psrc)
 155
 156     def arp_resp_hosts(self, src_host, pkts):
 157         return {self.arp_resp_host(src_host, p) for p in pkts}
 158
 159     @staticmethod
 160     def inttoip4(ip):
 161         o1 = int(ip / 16777216) % 256
 162         o2 = int(ip / 65536) % 256
 163         o3 = int(ip / 256) % 256
 164         o4 = int(ip) % 256
 165         return '%s.%s.%s.%s' % (o1, o2, o3, o4)
 166
 167     def arp_event_host(self, e):
 168         return Host(str(e.mac), ip4=str(e.ip))
 169
 170     def arp_event_hosts(self, evs):
 171         return {self.arp_event_host(e) for e in evs}
 172
 173     def nd_event_host(self, e):
 174         return Host(str(e.mac), ip6=str(e.ip))
 175
 176     def nd_event_hosts(self, evs):
 177         return {self.nd_event_host(e) for e in evs}
 178
 179     @classmethod
 180     def ns_req(cls, src_host, host):
 181         nsma = in6_getnsma(inet_pton(AF_INET6, "fd10::ffff"))
 182         d = inet_ntop(AF_INET6, nsma)
 183         return (Ether(dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff", src=src_host.mac) /
 184                 IPv6(dst=d, src=src_host.ip6) /
 185                 ICMPv6ND_NS(tgt=host.ip6) /
 186                 ICMPv6NDOptSrcLLAddr(lladdr=src_host.mac))
 187
 188     @classmethod
 189     def ns_reqs_dst(cls, entries, dst_host):
 190         return [cls.ns_req(e, dst_host) for e in entries]
 191
 192     @classmethod
 193     def ns_reqs_src(cls, src_host, entries):
 194         return [cls.ns_req(src_host, e) for e in entries]
 195
 196     def na_resp_host(self, src_host, rx):
 197         self.assertEqual(rx[Ether].dst, src_host.mac)
 198         self.assertEqual(in6_ptop(rx[IPv6].dst),
 199                          in6_ptop(src_host.ip6))
 200
 201         self.assertTrue(rx.haslayer(ICMPv6ND_NA))
 202         self.assertTrue(rx.haslayer(ICMPv6NDOptDstLLAddr))
 203
 204         na = rx[ICMPv6ND_NA]
 205         return Host(mac=na.lladdr, ip6=na.tgt)
 206
 207     def na_resp_hosts(self, src_host, pkts):
 208         return {self.na_resp_host(src_host, p) for p in pkts}
 209
 210     def set_bd_flags(self, bd_id, **args):
 211         """
 212         Enable/disable defined feature(s) of the bridge domain.
 213
 214         :param int bd_id: Bridge domain ID.
 215         :param list args: List of feature/status pairs. Allowed features: \
 216         learn, forward, flood, uu_flood and arp_term. Status False means \
 217         disable, status True means enable the feature.
 218         :raise: ValueError in case of unknown feature in the input.
 219         """
 220         for flag in args:
 221             if flag == "learn":
 222                 feature_bitmap = 1 << 0
 223             elif flag == "forward":
 224                 feature_bitmap = 1 << 1
 225             elif flag == "flood":
 226                 feature_bitmap = 1 << 2
 227             elif flag == "uu_flood":
 228                 feature_bitmap = 1 << 3
 229             elif flag == "arp_term":
 230                 feature_bitmap = 1 << 4
 231             else:
 232                 raise ValueError("Unknown feature used: %s" % flag)
 233             is_set = 1 if args[flag] else 0
 234             self.vapi.bridge_flags(bd_id=bd_id, is_set=is_set,
 235                                    flags=feature_bitmap)
 236         self.logger.info("Bridge domain ID %d updated" % bd_id)
 237
 238     def verify_arp(self, src_host, req_hosts, resp_hosts, bd_id=1):
 239         reqs = self.arp_reqs(src_host, req_hosts)
 240
 241         for swif in self.bd_swifs(bd_id):
 242             swif.add_stream(reqs)
 243
 244         self.pg_enable_capture(self.pg_interfaces)
 245         self.pg_start()
 246
 247         for swif in self.bd_swifs(bd_id):
 248             resp_pkts = swif.get_capture(len(resp_hosts))
 249             resps = self.arp_resp_hosts(src_host, resp_pkts)
 250             self.assertEqual(len(resps ^ resp_hosts), 0)
 251
 252     def verify_nd(self, src_host, req_hosts, resp_hosts, bd_id=1):
 253         reqs = self.ns_reqs_src(src_host, req_hosts)
 254
 255         for swif in self.bd_swifs(bd_id):
 256             swif.add_stream(reqs)
 257
 258         self.pg_enable_capture(self.pg_interfaces)
 259         self.pg_start()
 260
 261         for swif in self.bd_swifs(bd_id):
 262             resp_pkts = swif.get_capture(len(resp_hosts))
 263             resps = self.na_resp_hosts(src_host, resp_pkts)
 264             self.assertEqual(len(resps ^ resp_hosts), 0)
 265
 266     def test_l2bd_arp_term_01(self):
 267         """ L2BD arp term - add 5 hosts, verify arp responses
 268         """
 269         src_host = self.ip4_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 270         self.bd_add_del(1, is_add=1)
 271         self.set_bd_flags(1, arp_term=True, flood=False,
 272                           uu_flood=False, learn=False)
 273         macs = self.mac_list(range(1, 5))
 274         hosts = self.ip4_hosts(4, 1, macs)
 275         self.add_del_arp_term_hosts(hosts, is_add=1)
 276
 277         self.verify_arp(src_host, hosts, hosts)
 278         type(self).hosts = hosts
 279
 280     def test_l2bd_arp_term_02(self):
 281         """ L2BD arp term - delete 3 hosts, verify arp responses
 282         """
 283         src_host = self.ip4_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 284         macs = self.mac_list(range(1, 3))
 285         deleted = self.ip4_hosts(4, 1, macs)
 286         self.add_del_arp_term_hosts(deleted, is_add=0)
 287         remaining = self.hosts - deleted
 288         self.verify_arp(src_host, self.hosts, remaining)
 289         type(self).hosts = remaining
 290         self.bd_add_del(1, is_add=0)
 291
 292     def test_l2bd_arp_term_03(self):
 293         """ L2BD arp term - recreate BD1, readd 3 hosts, verify arp responses
 294         """
 295         src_host = self.ip4_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 296         self.bd_add_del(1, is_add=1)
 297         self.set_bd_flags(1, arp_term=True, flood=False,
 298                           uu_flood=False, learn=False)
 299         macs = self.mac_list(range(1, 3))
 300         readded = self.ip4_hosts(4, 1, macs)
 301         self.add_del_arp_term_hosts(readded, is_add=1)
 302         self.verify_arp(src_host, self.hosts | readded, readded)
 303         type(self).hosts = readded
 304
 305     def test_l2bd_arp_term_04(self):
 306         """ L2BD arp term - 2 IP4 addrs per host
 307         """
 308         src_host = self.ip4_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 309         macs = self.mac_list(range(1, 3))
 310         sub5_hosts = self.ip4_hosts(5, 1, macs)
 311         self.add_del_arp_term_hosts(sub5_hosts, is_add=1)
 312         hosts = self.hosts | sub5_hosts
 313         self.verify_arp(src_host, hosts, hosts)
 314         type(self).hosts = hosts
 315         self.bd_add_del(1, is_add=0)
 316
 317     def test_l2bd_arp_term_05(self):
 318         """ L2BD arp term - create and update 10 IP4-mac pairs
 319         """
 320         src_host = self.ip4_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 321         self.bd_add_del(1, is_add=1)
 322         self.set_bd_flags(1, arp_term=True, flood=False,
 323                           uu_flood=False, learn=False)
 324         macs1 = self.mac_list(range(10, 20))
 325         hosts1 = self.ip4_hosts(5, 1, macs1)
 326         self.add_del_arp_term_hosts(hosts1, is_add=1)
 327         self.verify_arp(src_host, hosts1, hosts1)
 328         macs2 = self.mac_list(range(20, 30))
 329         hosts2 = self.ip4_hosts(5, 1, macs2)
 330         self.add_del_arp_term_hosts(hosts2, is_add=1)
 331         self.verify_arp(src_host, hosts1, hosts2)
 332         self.bd_add_del(1, is_add=0)
 333
 334     def test_l2bd_arp_term_06(self):
 335         """ L2BD arp/ND term - hosts with both ip4/ip6
 336         """
 337         src_host4 = self.ip4_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 338         src_host6 = self.ip6_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 339         self.bd_add_del(1, is_add=1)
 340         # enable flood to make sure requests are not flooded
 341         self.set_bd_flags(1, arp_term=True, flood=True,
 342                           uu_flood=False, learn=False)
 343         macs = self.mac_list(range(10, 20))
 344         hosts6 = self.ip6_hosts(5, 1, macs)
 345         hosts4 = self.ip4_hosts(5, 1, macs)
 346         self.add_del_arp_term_hosts(hosts4, is_add=1)
 347         self.add_del_arp_term_hosts(hosts6, is_add=1, is_ipv6=1)
 348         self.verify_arp(src_host4, hosts4, hosts4)
 349         self.verify_nd(src_host6, hosts6, hosts6)
 350         self.bd_add_del(1, is_add=0)
 351
 352     def test_l2bd_arp_term_07(self):
 353         """ L2BD ND term - Add and Del hosts, verify ND replies
 354         """
 355         src_host6 = self.ip6_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 356         self.bd_add_del(1, is_add=1)
 357         self.set_bd_flags(1, arp_term=True, flood=False,
 358                           uu_flood=False, learn=False)
 359         macs = self.mac_list(range(10, 20))
 360         hosts6 = self.ip6_hosts(5, 1, macs)
 361         self.add_del_arp_term_hosts(hosts6, is_add=1, is_ipv6=1)
 362         self.verify_nd(src_host6, hosts6, hosts6)
 363         del_macs = self.mac_list(range(10, 15))
 364         deleted = self.ip6_hosts(5, 1, del_macs)
 365         self.add_del_arp_term_hosts(deleted, is_add=0, is_ipv6=1)
 366         self.verify_nd(src_host6, hosts6, hosts6 - deleted)
 367         self.bd_add_del(1, is_add=0)
 368
 369     def test_l2bd_arp_term_08(self):
 370         """ L2BD ND term - Add and update IP+mac, verify ND replies
 371         """
 372         src_host = self.ip6_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 373         self.bd_add_del(1, is_add=1)
 374         self.set_bd_flags(1, arp_term=True, flood=False,
 375                           uu_flood=False, learn=False)
 376         macs1 = self.mac_list(range(10, 20))
 377         hosts = self.ip6_hosts(5, 1, macs1)
 378         self.add_del_arp_term_hosts(hosts, is_add=1, is_ipv6=1)
 379         self.verify_nd(src_host, hosts, hosts)
 380         macs2 = self.mac_list(range(20, 30))
 381         updated = self.ip6_hosts(5, 1, macs2)
 382         self.add_del_arp_term_hosts(updated, is_add=1, is_ipv6=1)
 383         self.verify_nd(src_host, hosts, updated)
 384         self.bd_add_del(1, is_add=0)
 385
 386     def test_l2bd_arp_term_09(self):
 387         """ L2BD arp term - send garps, verify arp event reports
 388         """
 389         self.vapi.want_ip4_arp_events()
 390         self.bd_add_del(1, is_add=1)
 391         self.set_bd_flags(1, arp_term=True, flood=False,
 392                           uu_flood=False, learn=False)
 393         macs = self.mac_list(range(90, 95))
 394         hosts = self.ip4_hosts(5, 1, macs)
 395
 396         garps = self.garp_reqs(hosts)
 397         self.bd_swifs(1)[0].add_stream(garps)
 398
 399         self.pg_enable_capture(self.pg_interfaces)
 400         self.pg_start()
 401         evs = [self.vapi.wait_for_event(1, "ip4_arp_event")
 402                for i in range(len(hosts))]
 403         ev_hosts = self.arp_event_hosts(evs)
 404         self.assertEqual(len(ev_hosts ^ hosts), 0)
 405
 406     def test_l2bd_arp_term_10(self):
 407         """ L2BD arp term - send duplicate garps, verify suppression
 408         """
 409         macs = self.mac_list(range(70, 71))
 410         hosts = self.ip4_hosts(6, 1, macs)
 411
 412         """ send the packet 5 times expect one event
 413         """
 414         garps = self.garp_reqs(hosts) * 5
 415         self.bd_swifs(1)[0].add_stream(garps)
 416
 417         self.pg_enable_capture(self.pg_interfaces)
 418         self.pg_start()
 419         evs = [self.vapi.wait_for_event(1, "ip4_arp_event")
 420                for i in range(len(hosts))]
 421         ev_hosts = self.arp_event_hosts(evs)
 422         self.assertEqual(len(ev_hosts ^ hosts), 0)
 423
 424     def test_l2bd_arp_term_11(self):
 425         """ L2BD arp term - disable ip4 arp events,send garps, verify no events
 426         """
 427         self.vapi.want_ip4_arp_events(enable_disable=0)
 428         macs = self.mac_list(range(90, 95))
 429         hosts = self.ip4_hosts(5, 1, macs)
 430
 431         garps = self.garp_reqs(hosts)
 432         self.bd_swifs(1)[0].add_stream(garps)
 433
 434         self.pg_enable_capture(self.pg_interfaces)
 435         self.pg_start()
 436         self.sleep(1)
 437         self.assertEqual(len(self.vapi.collect_events()), 0)
 438         self.bd_add_del(1, is_add=0)
 439
 440     def test_l2bd_arp_term_12(self):
 441         """ L2BD ND term - send NS packets verify reports
 442         """
 443         self.vapi.want_ip6_nd_events(ip="::")
 444         dst_host = self.ip6_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 445         self.bd_add_del(1, is_add=1)
 446         self.set_bd_flags(1, arp_term=True, flood=False,
 447                           uu_flood=False, learn=False)
 448         macs = self.mac_list(range(10, 15))
 449         hosts = self.ip6_hosts(5, 1, macs)
 450         reqs = self.ns_reqs_dst(hosts, dst_host)
 451         self.bd_swifs(1)[0].add_stream(reqs)
 452
 453         self.pg_enable_capture(self.pg_interfaces)
 454         self.pg_start()
 455         evs = [self.vapi.wait_for_event(2, "ip6_nd_event")
 456                for i in range(len(hosts))]
 457         ev_hosts = self.nd_event_hosts(evs)
 458         self.assertEqual(len(ev_hosts ^ hosts), 0)
 459
 460     def test_l2bd_arp_term_13(self):
 461         """ L2BD ND term - send duplicate ns, verify suppression
 462         """
 463         dst_host = self.ip6_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 464         macs = self.mac_list(range(10, 11))
 465         hosts = self.ip6_hosts(5, 1, macs)
 466         reqs = self.ns_reqs_dst(hosts, dst_host) * 5
 467         self.bd_swifs(1)[0].add_stream(reqs)
 468
 469         self.pg_enable_capture(self.pg_interfaces)
 470         self.pg_start()
 471         evs = [self.vapi.wait_for_event(2, "ip6_nd_event")
 472                for i in range(len(hosts))]
 473         ev_hosts = self.nd_event_hosts(evs)
 474         self.assertEqual(len(ev_hosts ^ hosts), 0)
 475
 476     def test_l2bd_arp_term_14(self):
 477         """ L2BD ND term - disable ip4 arp events,send ns, verify no events
 478         """
 479         self.vapi.want_ip6_nd_events(enable_disable=0, ip="::")
 480         dst_host = self.ip6_host(50, 50, "00:00:11:22:33:44")
 481         macs = self.mac_list(range(10, 15))
 482         hosts = self.ip6_hosts(5, 1, macs)
 483         reqs = self.ns_reqs_dst(hosts, dst_host)
 484         self.bd_swifs(1)[0].add_stream(reqs)
 485
 486         self.pg_enable_capture(self.pg_interfaces)
 487         self.pg_start()
 488         self.sleep(1)
 489         self.assertEqual(len(self.vapi.collect_events()), 0)
 490         self.bd_add_del(1, is_add=0)
 491
 492
 493 if __name__ == '__main__':
 494     unittest.main(testRunner=VppTestRunner)