Linux netfilter と VRF の詳細な説明とその概要

Linux netfilter と VRF

実験環境は以下のとおりです。

構成は次のとおりです。

#!/bin/bash
sudo ip netns add ns1 
sudo ip link add ns1veth1 type veth peer name eth0 netns ns1
sudo ip netns add ns2
sudo ip link add ns2veth1 type veth peer name eth0 netns ns2
sudo ip link set ns1veth1 master vrftest
sudo ip link set ns2veth1 master vrftest
sudo ip link set ns2veth1 up
sudo ip link set ns1veth1 up
sudo ip addr add 1.1.1.254/24 dev ns1veth1 
sudo ip addr add 2.2.2.254/24 dev ns2veth1 
sudo ip netns exec ns2 ip addr add 2.2.2.1/24 dev eth0 
sudo ip netns exec ns1 ip addr add 1.1.1.1/24 dev eth0 
sudo ip netns exec ns1 ip link set eth0 up
sudo ip netns exec ns1 ip link set lo up
sudo ip netns exec ns1 ip route add default via 1.1.1.254 dev eth0
sudo ip netns exec ns2 ip link set eth0 up
sudo ip netns exec ns2 ip link set lo up
sudo ip netns exec ns2 ip route add default via 2.2.2.254 dev eth0
sudo iptables -t mangle -A PREROUTING   -s 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-prerouting" 
sudo iptables -t mangle -A FORWARD      -s 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-forward" 
sudo iptables -t mangle -A POSTROUTING  -s 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-postrouting" 
sudo iptables -t mangle -A PREROUTING   -d 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-prerouting" 
sudo iptables -t mangle -A FORWARD      -d 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-forward" 
sudo iptables -t mangle -A POSTROUTING  -d 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-postrouting" 
sudo iptables -t mangle -A INPUT        -d 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-localin" 
sudo iptables -t mangle -A INPUT        -s 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-localin" 
sudo iptables -t mangle -A OUTPUT       -s 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-localout" 
sudo iptables -t mangle -A OUTPUT       -d 1.1.1.1 -j LOG --log-prefix="vrf-test-localout"

外部ネットワークからこのマシンにアクセス

#ns1 ping ゲートウェイ 1.1.1.254

admin@ubuntu:~$ sudo ip netns exec ns1 ping 1.1.1.254 -c 1       
PING 1.1.1.254 (1.1.1.254) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 1.1.1.254: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.064 ms

--- 1.1.1.254 ping statistics ---
1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.064/0.064/0.064/0.000 ms
admin@ubuntu:~$

ログの表示

Nov 20 20:34:10 ubuntu kernel: [180403.527204] vrf-test-preroutingIN=ns1veth1 OUT= MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=1.1.1.254 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=32492 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=33955 SEQ=1 
Nov 20 20:34:10 ubuntu kernel: [180403.527213] vrf-test-preroutingIN=vrftest OUT= MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=1.1.1.254 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=32492 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=33955 SEQ=1 
Nov 20 20:34:10 ubuntu kernel: [180403.527220] vrf-test-localinIN=vrftest OUT= MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=1.1.1.254 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=32492 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=33955 SEQ=1 
Nov 20 20:34:10 ubuntu kernel: [180403.527231] vrf-test-localoutIN= OUT=vrftest SRC=1.1.1.254 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=54845 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=33955 SEQ=1 
Nov 20 20:34:10 ubuntu kernel: [180403.527233] vrf-test-postroutingIN= OUT=vrftest SRC=1.1.1.254 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=54845 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=33955 SEQ=1 
Nov 20 20:34:10 ubuntu kernel: [180403.527235] vrf-test-localoutIN= OUT=ns1veth1 SRC=1.1.1.254 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=54845 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=33955 SEQ=1 
Nov 20 20:34:10 ubuntu kernel: [180403.527242] vrf-test-postroutingIN= OUT=ns1veth1 SRC=1.1.1.254 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=54845 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=33955 SEQ=1

ログ出力から確認できます:

リクエスト メッセージが通過するフック ポイントのシーケンスは次のとおりです:

#3INPUTvrftestNone

シリアル番号	フックポイント	入力インターフェイス	出力インターフェイス
1	PREROUTING	ns1veth1	なし
2	PREROUTING	vrftest	なし

フックのシーケンス応答メッセージが通過するポイントは以下のとおりです。

シリアル番号フックポイント入力インターフェース出力インターフェイス##1 #None##2POSTROUTING#なし# #なしns1veth14ポストアウト中なしns1veth1 ns1 ping ns2

admin@ubuntu:~$ sudo ip netns exec ns1 ping 2.2.2.1 -c 1
PING 2.2.2.1 (2.2.2.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 2.2.2.1: icmp_seq=1 ttl=63 time=0.063 ms

--- 2.2.2.1 ping statistics ---
1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.063/0.063/0.063/0.000 ms
admin@ubuntu:~$

OUTPUT	#vrftest
vrftest		3	出力
		メッセージを転送

ログを確認してください

Nov 20 20:28:31 ubuntu kernel: [180065.076713] vrf-test-preroutingIN=ns1veth1 OUT= MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=2.2.2.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=38312 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=33948 SEQ=1 
Nov 20 20:28:31 ubuntu kernel: [180065.076722] vrf-test-preroutingIN=vrftest OUT= MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=2.2.2.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=38312 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=33948 SEQ=1 
Nov 20 20:28:31 ubuntu kernel: [180065.076730] vrf-test-forwardIN=vrftest OUT=ns2veth1 MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=2.2.2.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=63 ID=38312 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=33948 SEQ=1 
Nov 20 20:28:31 ubuntu kernel: [180065.076732] vrf-test-postroutingIN= OUT=ns2veth1 SRC=1.1.1.1 DST=2.2.2.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=63 ID=38312 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=33948 SEQ=1 
Nov 20 20:28:31 ubuntu kernel: [180065.076746] vrf-test-preroutingIN=ns2veth1 OUT= MAC=02:25:0e:fe:52:35:ba:19:4d:37:ac:8b:08:00 SRC=2.2.2.1 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=47601 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=33948 SEQ=1 
Nov 20 20:28:31 ubuntu kernel: [180065.076749] vrf-test-preroutingIN=vrftest OUT= MAC=02:25:0e:fe:52:35:ba:19:4d:37:ac:8b:08:00 SRC=2.2.2.1 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=47601 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=33948 SEQ=1 
Nov 20 20:28:31 ubuntu kernel: [180065.076752] vrf-test-forwardIN=vrftest OUT=ns1veth1 MAC=02:25:0e:fe:52:35:ba:19:4d:37:ac:8b:08:00 SRC=2.2.2.1 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=63 ID=47601 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=33948 SEQ=1 
Nov 20 20:28:31 ubuntu kernel: [180065.076753] vrf-test-postroutingIN= OUT=ns1veth1 SRC=2.2.2.1 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=63 ID=47601 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=33948 SEQ=1

ログから確認できます:リクエスト メッセージによって渡されるフック ポイントのシーケンスは次のとおりです:

シリアル番号

フックpoint

入力インターフェイス出力インターフェイス1PREROUTINGns1veth1 なし2PREROUTING vrftestなし3フォワードvrftestns2veth14ポストアウト中Nonens2veth1#応答メッセージ 渡されるフック ポイントのシーケンスは次のとおりです。 シリアル番号フックポイント

入力インターフェース出力インターフェース#1PREROUTINGns2veth1##3前進vrftestこのマシンは外部ネットワークにアクセスしますログを表示

	2	PREROUTING	vrftest
			ns2veth1
4	POSTROUTING	None	ns2veth1
		vrftest ping 1.1.1.1	admin@ubuntu:~$ sudo ping 1.1.1.1 -I vrftest -c 1 ping: Warning: source address might be selected on device other than vrftest. PING 1.1.1.1 (1.1.1.1) from 1.1.1.254 vrftest: 56(84) bytes of data. 64 bytes from 1.1.1.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.039 ms --- 1.1.1.1 ping statistics --- 1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0ms rtt min/avg/max/mdev = 0.039/0.039/0.039/0.000 ms admin@ubuntu:~$

Nov 20 21:21:11 ubuntu kernel: [183224.956734] vrf-test-localoutIN= OUT=vrftest SRC=1.1.1.254 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=35042 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=34186 SEQ=1 
Nov 20 21:21:11 ubuntu kernel: [183224.956740] vrf-test-postroutingIN= OUT=vrftest SRC=1.1.1.254 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=35042 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=34186 SEQ=1 
Nov 20 21:21:11 ubuntu kernel: [183224.956745] vrf-test-localoutIN= OUT=ns1veth1 SRC=1.1.1.254 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=35042 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=34186 SEQ=1 
Nov 20 21:21:11 ubuntu kernel: [183224.956746] vrf-test-postroutingIN= OUT=ns1veth1 SRC=1.1.1.254 DST=1.1.1.1 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=35042 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=34186 SEQ=1 
Nov 20 21:21:11 ubuntu kernel: [183224.956762] vrf-test-preroutingIN=ns1veth1 OUT= MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=1.1.1.254 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=323 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=34186 SEQ=1 
Nov 20 21:21:11 ubuntu kernel: [183224.956765] vrf-test-preroutingIN=vrftest OUT= MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=1.1.1.254 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=323 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=34186 SEQ=1 
Nov 20 21:21:11 ubuntu kernel: [183224.956769] vrf-test-localinIN=vrftest OUT= MAC=b2:f8:2a:13:31:75:6e:17:d5:b2:55:14:08:00 SRC=1.1.1.1 DST=1.1.1.254 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=323 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=34186 SEQ=1

ログから確認できます:

フックのシーケンスリクエストメッセージが通過するポイントは以下のとおりです。

シリアル番号

フックポイント

入力インターフェース

出力インターフェイス#Nonevrftest2POSTROUTINGなしvrftest 3出力なし#4##なしns1veth1

应答报文经过的hook点顺序如下：

	#1	OUTPUT
		#ns1veth1
ポストアウト

序号	hook点	输入接口	输出接口
1	PREROUTING	ns1veth1	无
2	PREROUTING	vrftest	无
3	INPUT	vrftest	无

本机访问本机，即环回

vrftest ping vrf接口地址9.9.9.9/24

添加如下netfilter规则：

admin@ubuntu:~/vrftcpdump$ cat netfilter1.sh 
sudo iptables -t mangle -A PREROUTING   -s 9.9.9.9 -j LOG --log-prefix="vrf-test-prerouting" 
sudo iptables -t mangle -A FORWARD      -s 9.9.9.9 -j LOG --log-prefix="vrf-test-forward" 
sudo iptables -t mangle -A POSTROUTING  -s 9.9.9.9 -j LOG --log-prefix="vrf-test-postrouting"
sudo iptables -t mangle -A INPUT        -s 9.9.9.9 -j LOG --log-prefix="vrf-test-localin" 
sudo iptables -t mangle -A OUTPUT       -s 9.9.9.9 -j LOG --log-prefix="vrf-test-localout" 
admin@ubuntu:~/vrftcpdump$

配置vrftest接口地址为9.9.9.9/24

admin@ubuntu:~/vrftcpdump$ sudo ip addr add 9.9.9.9/24 dev vrftest           
admin@ubuntu:~/vrftcpdump$ sudo ping 9.9.9.9 -I vrftest -c 1             
PING 9.9.9.9 (9.9.9.9) from 9.9.9.9 vrftest: 56(84) bytes of data.
64 bytes from 9.9.9.9: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.050 ms

--- 9.9.9.9 ping statistics ---
1 packets transmitted, 1 received, 0% packet loss, time 0ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.050/0.050/0.050/0.000 ms
admin@ubuntu:~/vrftcpdump$

查看log

Nov 20 22:13:41 ubuntu kernel: [186374.589186] vrf-test-localoutIN= OUT=vrftest SRC=9.9.9.9 DST=9.9.9.9 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=39425 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=34815 SEQ=1 
Nov 20 22:13:41 ubuntu kernel: [186374.589192] vrf-test-postroutingIN= OUT=vrftest SRC=9.9.9.9 DST=9.9.9.9 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=39425 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=34815 SEQ=1 
Nov 20 22:13:41 ubuntu kernel: [186374.589202] vrf-test-preroutingIN=vrftest OUT= MAC=ca:f9:f0:37:4c:6c:ca:f9:f0:37:4c:6c:08:00 SRC=9.9.9.9 DST=9.9.9.9 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=39425 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=34815 SEQ=1 
Nov 20 22:13:41 ubuntu kernel: [186374.589204] vrf-test-localinIN=vrftest OUT= MAC=ca:f9:f0:37:4c:6c:ca:f9:f0:37:4c:6c:08:00 SRC=9.9.9.9 DST=9.9.9.9 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=39425 DF PROTO=ICMP TYPE=8 CODE=0 ID=34815 SEQ=1 
Nov 20 22:13:41 ubuntu kernel: [186374.589210] vrf-test-localoutIN= OUT=vrftest SRC=9.9.9.9 DST=9.9.9.9 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=39426 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=34815 SEQ=1 
Nov 20 22:13:41 ubuntu kernel: [186374.589211] vrf-test-postroutingIN= OUT=vrftest SRC=9.9.9.9 DST=9.9.9.9 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=39426 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=34815 SEQ=1 
Nov 20 22:13:41 ubuntu kernel: [186374.589215] vrf-test-preroutingIN=vrftest OUT= MAC=ca:f9:f0:37:4c:6c:ca:f9:f0:37:4c:6c:08:00 SRC=9.9.9.9 DST=9.9.9.9 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=39426 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=34815 SEQ=1 
Nov 20 22:13:41 ubuntu kernel: [186374.589217] vrf-test-localinIN=vrftest OUT= MAC=ca:f9:f0:37:4c:6c:ca:f9:f0:37:4c:6c:08:00 SRC=9.9.9.9 DST=9.9.9.9 LEN=84 TOS=0x00 PREC=0x00 TTL=64 ID=39426 PROTO=ICMP TYPE=0 CODE=0 ID=34815 SEQ=1

从log可以看出：

请求报文经过的hook点顺序如下：

序号	hook点	输入接口	输出接口
1	OUTPUT	无	vrftest
2	POSTROUTING	无	vrftest
3	PREROUTING	vrftest	无
4	INPUT	vrftest	无

应答报文经过的hook点顺序如下：

序号	hook点	输入接口	输出接口
1	OUTPUT	无	vrftest
2	POSTROUTING	无	vrftest
3	PREROUTING	vrftest	无
4	INPUT	vrftest	无

环回请求和应答是一样的。

总结

• linux内核支持VRF后，报文会两次进入PREROUTING节点，第一次是原始接口，第二次是原始接口依附的vrf主接口。
• linux内核支持VRF后，本机输出的报文，先以vrf接口作为输出接口经过OUTPUT和POSTROUTING节点，然后再以真实出去的接口经过OUPUT和POSTROUTING节点。
• 本机报文进行环回时，与没有VRF的环境是一样的。

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