Embed Size (px)
Citation preview
Вместо содержанияВместо содержания
• Заглянем немного в историю
• Оценим нынешнее состояние сетевого стека
• Перейдём от теории к практике
• Рассмотрим OpenBSD made stuff (pf, bgpd, ospfd, carp, etc)
ПочемуПочему OpenBSD? (goals) OpenBSD? (goals)
SMP ALL? HW SECURE
Ты помнишь, как всё начиналось ?Ты помнишь, как всё начиналось ? Создание MULTICS (ARPA)
• первый сетевой стек (MIT, 1970)• стек MULTICS – основа большинства иных стеков
Первый TCP/IP стек (MULTICS, 1980) Первая UNIX реализация (Berkeley, 1983) Основа стека OpenBSD – стек 4.4BSD
• TCP/IP Illustrated, vol. 2 всё ещё руководство № 1
Краткий обзорКраткий обзор Socket API
• взаимодействие с userland mbuf “API”
• управление памятью Сетевой стек
• реализации протоколов
Маршрутизация• независимая реализация на уровне ядра
Socket APISocket API Используется userland-ом для осуществления
сетевого взаимодействия• IPC де факто стандарт• socket(), bind(), connect(), accept()• recv(), send(), …• setsockopt(), getsockopt()
Тема отдельного разговора (выходит далеко за рамки данного доклада)• косвенное упоминание для полноты «картины»
mbufs
mbufsmbufs Аллокация памяти для пакетов (256 байт каждый)
• иногда используются для иных данных Могут образовывать цепочки и расширяться за счёт
внешних буферов (кластер - 2K) Формируются посредством системного pool(9) Неформальный API == набор функций
• 1-я причина сетевых багов – неправильная работа с mbuf!
mbufmbuf tagstags Ядро может имплементировать метаданные в пакет
• чаще всего для предотвращения петлей (IPsec, gif(4), gre(4))
Структура• TLV – type, length, value
• динамический размер, выделяемый malloc(9)
• элементы формируют линейный список
mbufmbuf tagstags
mbuf tags – mbuf tags – хак хак pf(4)pf(4) pf(4) – активный пользователь mbuf tags Каждый пакет получал tag до того, пока … Метаданные pf не были имплементированы
непосредственно в заголовок пакета• заголовок немного увеличился• отсутствие «холостого хода» malloc(9)• оставшегося места достаточно для малых пакетов
Пример – x2 прирост сквозь SOEKRIS коробку
Сетевой стек
Сетевой стек (обзор)Сетевой стек (обзор) 4-х уровневая система
• интерфейс: драйвера устройств (OSI 1+2)• сеть: IP, IPv6, ICMP (OSI 3)• транспорт: TCP, UDP (OSI 4)• приложение: userland приложения (OSI 5+7)
В основном – код выявления пакетов и определения их «дальнейшей судьбы»• устойчив к наличию багов со стороны-участника процесса
Уровень интерфейса (Уровень интерфейса (inputinput))
Обработчик RX прерывания драйвера «достаёт» пакет из DMA кольца
Данные попадают на канальный уровень• пример - ether_input()• определение сетевого протокола
Пакет передаётся во входящую протокольную очередь с последующим планированием программного прерывания• пример - schednetisr(NETISR_IP); inq = &ipintrq;• netisr – splnet() vs. splsoftnet() (зона демаркации прерываний)• оставшиеся части стека выполняются на более низком уровне
Уровень интерфейса (Уровень интерфейса (inputinput))
Сетевой уровень (Сетевой уровень (inputinput))
Netisr вызывает сетевой обработчик• пример – ipintr() == программное прерывание• при условии наличия данных
Входящие pf(4) фильтрации Назначение пакета не локально?
• перенаправить (if enabled), иначе drop• восстановление пакета (TTL, checksum)• передать на обработку ip_output()
Переход на следующий уровень• посредством protosw / inetsw [] структуры• каждый протокол уровня содержит структуру protosw
Сетевой уровень (Сетевой уровень (inputinput))
Транспортный уровень (Транспортный уровень (inputinput))
Определение блока контроля протокола (PCB)• каждое открытое соединение имеет PCB• вмещает всю необходимую информацию для установления
соединения Надёжным протоколам – сложный код
(TCP – целая философия)• управление потоком• повторная передача• логика повторной сборки• подтверждения• SYN кеш
Передача в очередь буфера сокета и активизация userland
Транспортный уровень (Транспортный уровень (inputinput))
Транспортный уровень (Транспортный уровень (outputoutput))
Userland: write(), send(), … Уровень сокета использует структуру protows для передачи
данных• каждая операция сокета в контексте – вызов функции pr_usrreq(), где
pr – конкретный протокол (например, tcp_usrreq()) pr_usrreq() вызывает output функцию управление потоком, повторная передача, … для TCP вызов сетевой output функции напрямую (без protosw)
• специфика работы UDP (псевдо IP == PIP)• причина необходимости использования udp_output() и udp6_output()
Транспортный уровень (Транспортный уровень (outputoutput))
Сетевой уровень (Сетевой уровень (outputoutput))
Формирование сетевого (IP, IPv6) заголовка
Поиск маршрута (route lookup)• В большинстве случаев – маршруты из кеша
Исходящие pf(4) фильтрации
Вызов output функции интерфейса• интерфейс определяется на стадии поиска маршрута• структура интерфейса содержит указатели на функцию
• подобно protosw структуре
Сетевой уровень (Сетевой уровень (outputoutput))
Уровень интерфейса (Уровень интерфейса (outputoutput))
Формирование канального заголовка (Ethernet заголовка) или произведение специфических инкапсуляций (natm, ppp)
Может быть цепью виртуальных интерфейсов Пакет готов к передаче в интерфейсную очередь
• hint: альтернативная организация очереди (ALTQ) происходит на данном этапе
• необходим splnet() уровень По факту вызова ifp -> if_start
• драйвер направляет пакет в кольцо передачи (TX DMA ring)• Подобно всему драйвероспецифичному • TX прерывание или иное подобное действие высвободит пакет сквозь
трансивер
Уровень интерфейса (Уровень интерфейса (outputoutput))
Маршрутизация
Форвард данные (forwarding info)
Адреса канального уровня в этом же дереве
Адресная группа (aka Address Family) независима• каждая AF имеет отдельное дерево
«Там чудеса: там леший бродит, … »• не там, чудеса начинаются здесь!
Маршрутизация (обзор)Маршрутизация (обзор)
Маршрутизация (обзор)Маршрутизация (обзор)
Маршрут может быть оттагированным ядром
pf «умеет» фильтровать или тагировать трафик на основе rtlabels
bgpd может помечать маршруты посредством BGP path атрибутов
ospfd в состоянии устанавливать метки маршрута, основанные на внешних маршрутных тагах
Маршрутизация (метки)Маршрутизация (метки)
Дополнительная маршрутная преференция – метрика
Каждый маршрутный источник имеет свой тип• #define RTP_STATIC 8 /* static routes */• #define RTP_OSPF 16 /* OSPF routes */• #define RTP_RIP 24 /* RIP routes */• #define RTP_BGP 32 /* BGP routes */• иные
Маршрутизация (приоритеты)Маршрутизация (приоритеты)
Маршрутизация (приоритеты)Маршрутизация (приоритеты)
От теории к практике
Применение sysctl(8)• kern.maxclusters управление mbuf(9)• net.inet.ip.ifq.maxlen управление очередью• net.inet.ip.maxqueue управление очередью• net.inet.{tcp,udp}.{send,recv}space размер окна• net.{inet,inet6}.{ip,ip6}.{forwarding,mforwarding}
В большинстве случаев достаточно системного ifconfig(8) + pfctl(8)
От теории к практикеОт теории к практике
OpenBSD made stuff
OpenSSH http://www.openssh.com/ OpenBGPD http://www.openbgpd.org/ OpenOSPFD http://www.openbgpd.org/ OpenNTPD http://www.openntpd.org/ OpenCVS http://www.opencvs.org/ иные http://www.openbsd.org/
OpenBSD made stuffOpenBSD made stuff
Большое спасибоБольшое спасибо Компании ATMNIS http://www.atmnis.com/ Друзьям
• [email protected]• [email protected]
Отдельно, Claudio Jeker [email protected] Организаторам RootConf – 2009
Вопросы?
