xdp/xdp_wg_mtu_optimizer.c

#include <linux/bpf.h>
#include <linux/if_ether.h>
#include <linux/ip.h>
#include <linux/tcp.h>
#include <linux/udp.h>
#include <linux/icmp.h>
#include <linux/in.h>
#include <bpf/bpf_helpers.h>
#include <bpf/bpf_endian.h>
#include <stdint.h>

// Configurações de MTU para WireGuard
#define WG_OVERHEAD 60         // Overhead do WireGuard (cabeçalhos + criptografia)
#define MAX_WG_MTU 1420        // MTU máximo recomendado para WireGuard (1480 - overhead)
#define ETH_DEFAULT_MTU 1500   // MTU padrão da ethernet
#define MSS_CLAMPING_VALUE (MAX_WG_MTU - 40)  // MSS = MTU - IP(20) - TCP(20)
#define MIN_MSS_VALUE 536      // Valor mínimo de MSS conforme RFC
#define ICMP_NEEDED_HEADROOM 8 // Espaço extra para cabeçalho ICMP
#define IPV4_HEADER_DF_OFFSET 6 // Offset do campo Flags no cabeçalho IP

// Estatísticas de pacotes processados
struct mtu_stats {
    __u64 total_packets;
    __u64 oversized_packets;
    __u64 mss_adjusted;
    __u64 fragmented;
    __u64 pmtu_triggered;
};

// Mapa para armazenar estatísticas
struct {
    __uint(type, BPF_MAP_TYPE_PERCPU_ARRAY);
    __uint(max_entries, 1);
    __type(key, __u32);
    __type(value, struct mtu_stats);
} mtu_stats_map SEC(".maps");

// Mapa para MTUs conhecidos por destino
struct {
    __uint(type, BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH);
    __uint(max_entries, 1024);
    __type(key, __u32);      // IP de destino
    __type(value, __u16);    // MTU conhecido
} path_mtu_map SEC(".maps");

// Função para atualizar estatísticas
static __always_inline void update_stats(__u64 *stat_counter) {
    __u32 key = 0;
    struct mtu_stats *stats = bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &key);
    if (stats) {
        stats->total_packets++;
        (*stat_counter)++;
    }
}

// Função para ajustar TCP MSS - totalmente reescrita para maior simplicidade
static __always_inline int adjust_tcp_mss(struct tcphdr *tcp, void *data_end, __u16 max_mss) {
    // Verificação básica do cabeçalho TCP
    if ((void *)(tcp + 1) > data_end)
        return 0;
    
    // Ajustamos MSS apenas em pacotes SYN
    if (!tcp->syn || tcp->ack)
        return 0;
    
    __u8 tcp_hdr_len = tcp->doff * 4;
    if (tcp_hdr_len <= sizeof(struct tcphdr))
        return 0;  // Sem opções TCP
    
    // Verificar se todo o cabeçalho está acessível
    void *tcp_end = (void *)tcp + tcp_hdr_len;
    if (tcp_end > data_end)
        return 0;
    
    __u8 *opt_ptr = (__u8 *)(tcp + 1);
    __u8 *tcp_options_end = (__u8 *)tcp_end;
    
    // Loop simplificado com controle estrito de limites
    #pragma unroll 4
    for (int i = 0; i < 4 && opt_ptr < tcp_options_end; i++) {
        // Verificar espaço para o tipo da opção
        if (opt_ptr + 1 > tcp_options_end || (void *)(opt_ptr + 1) > data_end)
            break;
        
        // Verificar tipo da opção
        if (*opt_ptr == 0) // End of options
            break;
            
        if (*opt_ptr == 1) { // NOP
            opt_ptr += 1;
            continue;
        }
        
        // Verificar espaço para o comprimento
        if (opt_ptr + 2 > tcp_options_end || (void *)(opt_ptr + 2) > data_end)
            break;
            
        __u8 opt_len = *(opt_ptr + 1);
        if (opt_len < 2) // Comprimento inválido
            break;
            
        // Verificar se a opção completa está no buffer
        if (opt_ptr + opt_len > tcp_options_end || (void *)(opt_ptr + opt_len) > data_end)
            break;
        
        // Verificar se é a opção MSS
        if (*opt_ptr == 2 && opt_len == 4) {
            // Temos espaço para o valor de MSS? (2 bytes após cabeçalho da opção)
            if (opt_ptr + 4 <= tcp_options_end && (void *)(opt_ptr + 4) <= data_end) {
                __u16 *mss_ptr = (__u16 *)(opt_ptr + 2);
                __u16 current_mss = bpf_ntohs(*mss_ptr);
                
                if (current_mss > max_mss) {
                    *mss_ptr = bpf_htons(max_mss);
                    __u32 key = 0;
                    struct mtu_stats *stats = bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &key);
                    if (stats)
                        stats->mss_adjusted++;
                    return 1;
                }
            }
            break;
        }
        
        // Avançar para próxima opção
        opt_ptr += opt_len;
    }
    
    return 0;
}

// Função para enviar ICMP "Fragmentation needed" para indicar Path MTU Discovery
static __always_inline int send_icmp_frag_needed(struct iphdr *iph, __u16 mtu) {
    // Simplificado para evitar problemas de compilação
    
    // Verificar se o pacote tem DF (Don't Fragment) ativo
    __u16 frag_off = bpf_ntohs(iph->frag_off);
    if ((frag_off & 0x4000) == 0) // Sem bit DF, pode fragmentar
        return 0;
    
    // Registrar MTU conhecido para este destino
    __u32 dest_ip = iph->daddr;
    __u16 recommended_mtu = MAX_WG_MTU;
    bpf_map_update_elem(&path_mtu_map, &dest_ip, &recommended_mtu, BPF_ANY);
    
    // Incrementar contador de PMTU
    __u32 zero = 0;
    struct mtu_stats *stats = bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &zero);
    if (stats) {
        stats->pmtu_triggered++;
    }
    
    // Sinalizar ao kernel para dropar e enviar ICMP
    return XDP_ABORTED;
}

// Programa XDP principal - simplificado
SEC("xdp")
int xdp_wg_optimizer(struct xdp_md *ctx) {
    void *data_end = (void *)(long)ctx->data_end;
    void *data = (void *)(long)ctx->data;
    __u32 key = 0;
    
    // Incrementar estatística de pacotes totais
    struct mtu_stats *stats = bpf_map_lookup_elem(&mtu_stats_map, &key);
    if (stats)
        stats->total_packets++;
    
    // Verificação básica de limites
    if (data + sizeof(struct ethhdr) > data_end)
        return XDP_PASS;
    
    struct ethhdr *eth = data;
    
    // Filtrar apenas pacotes IPv4
    if (eth->h_proto != bpf_htons(ETH_P_IP))
        return XDP_PASS;
    
    if ((void *)(eth + 1) + sizeof(struct iphdr) > data_end)
        return XDP_PASS;
    
    struct iphdr *iph = (void *)(eth + 1);
    
    // Verificar cabeçalho IP
    if ((void *)(iph + 1) > data_end || iph->version != 4)
        return XDP_PASS;
    
    // Verificação de MTU
    __u16 tot_len = bpf_ntohs(iph->tot_len);
    if (tot_len > MAX_WG_MTU) {
        // Atualizar estatísticas
        if (stats)
            stats->oversized_packets++;
        
        // Verificar flag DF
        __u16 frag_off = bpf_ntohs(iph->frag_off);
        if (frag_off & 0x4000) {
            // Don't Fragment está ativo, registrar o MTU para este destino
            __u32 dest_ip = iph->daddr;
            __u16 mtu = MAX_WG_MTU;
            bpf_map_update_elem(&path_mtu_map, &dest_ip, &mtu, BPF_ANY);
            
            // Atualizar estatísticas
            if (stats)
                stats->pmtu_triggered++;
                
            return XDP_ABORTED; // Sinalizar para enviar ICMP Fragmentation Needed
        } else {
            // Pacote pode ser fragmentado
            if (stats)
                stats->fragmented++;
        }
    }
    
    // Ajustar MSS para pacotes TCP
    if (iph->protocol == IPPROTO_TCP) {
        __u8 ihl = iph->ihl * 4; // IP header length
        void *tcp_ptr = (void *)iph + ihl;
        
        // Verificar se temos espaço para o cabeçalho TCP
        if (tcp_ptr + sizeof(struct tcphdr) <= data_end) {
            struct tcphdr *tcp = tcp_ptr;
            adjust_tcp_mss(tcp, data_end, MSS_CLAMPING_VALUE);
        }
    }
    
    // Verificar MTUs conhecidos
    __u16 *known_mtu = bpf_map_lookup_elem(&path_mtu_map, &iph->daddr);
    if (known_mtu && tot_len > *known_mtu) {
        __u16 frag_off = bpf_ntohs(iph->frag_off);
        if (frag_off & 0x4000) {
            // Don't Fragment está ativo, não pode passar pelo tunnel
            if (stats)
                stats->pmtu_triggered++;
            return XDP_ABORTED;
        }
    }
    
    // Permitir o pacote
    return XDP_PASS;
}

char __license[] SEC("license") = "GPL";