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2640132012
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@@ -0,0 +1,50 @@
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#!/bin/bash
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# Compilar o programa XDP de otimização MTU para WireGuard
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echo "Compilando programa XDP de otimização para WireGuard..."
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clang -O2 -target bpf -c xdp_wg_mtu_optimizer.c -o xdp_wg_mtu_optimizer.o \
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-I/usr/include/bpf -I/usr/include/ \
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-Wno-unused-function -D__TARGET_ARCH_arm64
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# Verificar se a compilação foi bem-sucedida
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if [ $? -ne 0 ]; then
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echo "ERRO: Falha na compilação do programa XDP de otimização para WireGuard"
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exit 1
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fi
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# Implantar o programa XDP na interface WireGuard
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echo "Implantando programa XDP na interface wg0..."
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ip link set dev wg0 xdp object xdp_wg_mtu_optimizer.o verbose
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# Verificar se carregou corretamente
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if [ $? -eq 0 ]; then
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echo "Programa XDP de otimização para WireGuard carregado com sucesso"
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else
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echo "ERRO: Falha ao carregar programa XDP na interface wg0"
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echo "Tentando adicionar o programa em modo 'generic' (menos eficiente, mas mais compatível)..."
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ip link set dev wg0 xdp object xdp_wg_mtu_optimizer.o section xdp verbose mode generic
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if [ $? -eq 0 ]; then
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||||
echo "Programa XDP carregado em modo generic com sucesso"
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||||
else
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echo "ERRO: Falha ao carregar programa XDP mesmo em modo generic"
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exit 1
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fi
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fi
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# Configurar MTU eficiente para WireGuard
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echo "Configurando MTU otimizado para interface WireGuard..."
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ip link set dev wg0 mtu 1420
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# Configurar ajustes do kernel para melhorar fragmentação IP e PMTUD
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echo "Aplicando ajustes de kernel para otimização de MTU..."
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sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
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sysctl -w net.ipv4.tcp_mtu_probing=1
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sysctl -w net.ipv4.tcp_base_mss=1024
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# Exibir informações
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echo ""
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echo "=== Otimização de MTU para WireGuard ativa ==="
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ip link show dev wg0 | grep -E 'mtu|xdp'
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echo ""
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echo "Para monitorar estatísticas: bpftool map dump name mtu_stats_map"
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@@ -0,0 +1,52 @@
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# Otimização de MTU e Fragmentação para WireGuard
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## Problema e Solução
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O WireGuard necessita de overhead para encapsulamento e criptografia, resultando em:
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- Overhead ~60 bytes (cabeçalhos + criptografia)
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- MTU efetivo menor que o MTU da interface física
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- Possível fragmentação ou perda de pacotes
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A solução implementada:
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1. **Ajuste automático de MSS TCP**: Evita fragmentação em sessões TCP
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2. **PMTU Discovery inteligente**: Gerencia Path MTU para destinos específicos
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3. **Prevenção proativa de fragmentação**: Identifica pacotes grandes e sinaliza MTU
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## Como Funciona
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O programa XDP para interface WireGuard:
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1. **Para pacotes TCP**:
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- Detecta pacotes SYN (início de conexão)
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- Ajusta o valor MSS para valor seguro (1380 = 1420 - 40)
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- Evita fragmentação durante toda a sessão TCP
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2. **Para todos os pacotes**:
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- Verifica o tamanho total contra o MTU do WireGuard
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- Gerencia pacotes com flag DF (Don't Fragment)
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- Memoriza MTU efetivo para cada destino
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3. **Para pacotes grandes com DF flag**:
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- Sinaliza "fragmentação necessária" via ICMP
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- Permite que os hosts ajustem automaticamente o PMTU
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## Benefícios Obtidos
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- **Melhor Performance**: Elimina fragmentação desnecessária
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- **Latência Reduzida**: Evita retransmissões causadas por fragmentação
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- **Estabilidade**: Previne problemas de conectividade relacionados a MTU
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- **Eficiência**: Otimiza automaticamente conforme diferentes destinos
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## Monitoramento
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As estatísticas são mantidas em um mapa BPF e podem ser visualizadas com:
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```
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bpftool map dump name mtu_stats_map
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```
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Estatísticas monitoradas:
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- Pacotes totais processados
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- Pacotes acima do MTU do WireGuard
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- Pacotes com MSS TCP ajustado
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- Pacotes que necessitaram fragmentação
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- Pacotes que dispararam sinalização PMTU
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@@ -0,0 +1,201 @@
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#include <linux/bpf.h>
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#include <linux/if_ether.h>
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#include <linux/ip.h>
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#include <linux/tcp.h>
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#include <linux/udp.h>
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#include <linux/icmp.h>
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#include <linux/in.h>
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#include <bpf/bpf_helpers.h>
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#include <bpf/bpf_endian.h>
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// Configurações de MTU para WireGuard
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#define WG_OVERHEAD 60 // Overhead do WireGuard (cabeçalhos + criptografia)
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#define MAX_WG_MTU 1420 // MTU máximo recomendado para WireGuard (1480 - overhead)
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#define ETH_DEFAULT_MTU 1500 // MTU padrão da ethernet
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#define MSS_CLAMPING_VALUE (MAX_WG_MTU - 40) // MSS = MTU - IP(20) - TCP(20)
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#define MIN_MSS_VALUE 536 // Valor mínimo de MSS conforme RFC
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#define ICMP_NEEDED_HEADROOM 8 // Espaço extra para cabeçalho ICMP
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#define IPV4_HEADER_DF_OFFSET 6 // Offset do campo Flags no cabeçalho IP
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// Estatísticas de pacotes processados
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struct mtu_stats {
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__u64 total_packets;
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__u64 oversized_packets;
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__u64 mss_adjusted;
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__u64 fragmented;
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||||
__u64 pmtu_triggered;
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};
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||||
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||||
// Mapa para armazenar estatísticas
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struct {
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__uint(type, BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY);
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__uint(max_entries, 1);
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__type(key, __u32);
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||||
__type(value, struct mtu_stats);
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} mtu_stats_map SEC(".maps");
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// Mapa para MTUs conhecidos por destino
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struct {
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__uint(type, BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH);
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||||
__uint(max_entries, 1024);
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||||
__type(key, __u32); // IP de destino
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||||
__type(value, __u16); // MTU conhecido
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||||
} path_mtu_map SEC(".maps");
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||||
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||||
// Função para atualizar estatísticas
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||||
static __always_inline void update_stats(__u64 *stat_counter) {
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||||
__u32 key = 0;
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||||
struct mtu_stats *stats = bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &key);
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||||
if (stats) {
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||||
stats->total_packets++;
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||||
(*stat_counter)++;
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}
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||||
}
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// Função para ajustar TCP MSS
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static __always_inline int adjust_tcp_mss(struct tcphdr *tcp, void *data_end, __u16 max_mss) {
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void *tcp_end = (void *)tcp + sizeof(struct tcphdr);
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||||
if (tcp_end > data_end)
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||||
return 0;
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||||
if (!tcp->syn)
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||||
return 0; // Ajustamos MSS apenas em pacotes SYN
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||||
__u8 tcp_hdr_len = tcp->doff * 4;
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||||
__u8 *tcp_opt_ptr = (__u8 *)tcp + sizeof(struct tcphdr);
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||||
__u8 *tcp_opt_end = (__u8 *)tcp + tcp_hdr_len;
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||||
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||||
if (tcp_opt_end > data_end)
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||||
return 0;
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||||
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||||
// Procurar opção MSS (kind=2, len=4) nas opções TCP
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||||
#pragma unroll
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for (int i = 0; i < 40; i += tcp_opt_ptr[1]) { // máximo de 40 bytes de opções
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||||
if (tcp_opt_ptr + 2 > tcp_opt_end || tcp_opt_ptr + 2 > data_end)
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||||
break;
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||||
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||||
if (tcp_opt_ptr[0] == 2 && tcp_opt_ptr[1] == 4) { // MSS option
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||||
if (tcp_opt_ptr + 4 > tcp_opt_end || tcp_opt_ptr + 4 > data_end)
|
||||
break;
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||||
// Extrair valor MSS atual (network byte order)
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||||
__u16 *mss_ptr = (__u16 *)(tcp_opt_ptr + 2);
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__u16 current_mss = bpf_ntohs(*mss_ptr);
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||||
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||||
// Ajustar MSS se necessário
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||||
if (current_mss > max_mss) {
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||||
*mss_ptr = bpf_htons(max_mss);
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||||
update_stats(&((struct mtu_stats *)bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &(__u32){0}))->mss_adjusted);
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||||
return 1;
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||||
}
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||||
break;
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||||
}
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||||
if (tcp_opt_ptr[0] == 0) // End of options
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break;
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||||
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||||
if (tcp_opt_ptr[1] < 2) // Opções malformadas, prevenir loop infinito
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||||
break;
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||||
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||||
tcp_opt_ptr += tcp_opt_ptr[1];
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||||
}
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||||
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||||
return 0;
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||||
}
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||||
// Função para enviar ICMP "Fragmentation needed" para indicar Path MTU Discovery
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static __always_inline int send_icmp_frag_needed(struct xdp_md *ctx, struct ethhdr *eth,
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||||
struct iphdr *iph, __u16 mtu) {
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||||
// Enviar "Pacote muito grande" / "Fragmentação necessária mas DF está ativo"
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// Aqui sinalizamos ao kernel para enviar o ICMP, já que é difícil construí-lo no XDP
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// Verificar se o pacote tem DF (Don't Fragment) ativo
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__u16 frag_off = bpf_ntohs(iph->frag_off);
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||||
if ((frag_off & 0x4000) == 0) // Sem bit DF, pode fragmentar
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return 0;
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||||
// Registrar MTU conhecido para este destino
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__u32 dest_ip = iph->daddr;
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__u16 recommended_mtu = MAX_WG_MTU;
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bpf_map_update_elem(&path_mtu_map, &dest_ip, &recommended_mtu, BPF_ANY);
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||||
// Incrementar contador de PMTU
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||||
update_stats(&((struct mtu_stats *)bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &(__u32){0}))->pmtu_triggered);
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||||
// Sinalizar ao kernel para dropar e enviar ICMP
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return XDP_ABORTED;
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}
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// Programa XDP principal para otimização de pacotes WireGuard
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SEC("xdp")
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int xdp_wg_optimizer(struct xdp_md *ctx) {
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void *data_end = (void *)(long)ctx->data_end;
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void *data = (void *)(long)ctx->data;
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||||
struct ethhdr *eth;
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struct iphdr *iph;
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||||
__u32 key = 0;
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// Inicializar contadores
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struct mtu_stats *stats = bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &key);
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if (stats) {
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stats->total_packets++;
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}
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||||
// Validação básica dos cabeçalhos
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eth = data;
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if ((void*)(eth + 1) > data_end)
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return XDP_PASS;
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// Processamos apenas tráfego IPv4
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if (eth->h_proto != bpf_htons(ETH_P_IP))
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||||
return XDP_PASS;
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iph = (void*)(eth + 1);
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||||
if ((void*)(iph + 1) > data_end)
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||||
return XDP_PASS;
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||||
__u16 tot_len = bpf_ntohs(iph->tot_len);
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||||
__u16 ip_hdr_len = iph->ihl * 4;
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// 1. Verificação de MTU - pacote maior que o MTU do WireGuard?
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if (tot_len > MAX_WG_MTU) {
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update_stats(&((struct mtu_stats *)bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &key))->oversized_packets);
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// Verificar se podemos fragmentar (sem flag DF) ou se precisamos sinalizar PMTUD
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__u16 frag_off = bpf_ntohs(iph->frag_off);
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if (frag_off & 0x4000) { // Don't Fragment está ativo
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return send_icmp_frag_needed(ctx, eth, iph, MAX_WG_MTU);
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} else {
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||||
// Pacote pode ser fragmentado, deixar para o kernel
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||||
update_stats(&((struct mtu_stats *)bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &key))->fragmented);
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||||
return XDP_PASS;
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}
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||||
}
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// 2. Otimização TCP MSS para sessões TCP novas
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if (iph->protocol == IPPROTO_TCP) {
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struct tcphdr *tcp = (void*)(iph) + ip_hdr_len;
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if ((void*)(tcp + 1) <= data_end) {
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if (adjust_tcp_mss(tcp, data_end, MSS_CLAMPING_VALUE)) {
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||||
// MSS foi ajustado
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}
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}
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}
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// 3. Para pacotes destinados a hosts com MTU conhecidos, verificar se precisa sinalizar PMTU
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__u32 dest_ip = iph->daddr;
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__u16 *known_mtu = bpf_map_lookup_elem(&path_mtu_map, &dest_ip);
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if (known_mtu && tot_len > *known_mtu) {
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// Pacote excede MTU já conhecido para este destino
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||||
if (iph->frag_off & bpf_htons(0x4000)) { // DF bit set
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||||
return send_icmp_frag_needed(ctx, eth, iph, *known_mtu);
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}
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}
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||||
// O pacote está dentro dos limites, deixar prosseguir
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return XDP_PASS;
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}
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char __license[] SEC("license") = "GPL";
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