]> git.proxmox.com Git - mirror_ubuntu-eoan-kernel.git/commitdiff
netfilter: nf_nat: add full port randomization support
authorDaniel Borkmann <dborkman@redhat.com>
Fri, 20 Dec 2013 21:40:29 +0000 (22:40 +0100)
committerPablo Neira Ayuso <pablo@netfilter.org>
Fri, 3 Jan 2014 22:41:26 +0000 (23:41 +0100)
We currently use prandom_u32() for allocation of ports in tcp bind(0)
and udp code. In case of plain SNAT we try to keep the ports as is
or increment on collision.

SNAT --random mode does use per-destination incrementing port
allocation. As a recent paper pointed out in [1] that this mode of
port allocation makes it possible to an attacker to find the randomly
allocated ports through a timing side-channel in a socket overloading
attack conducted through an off-path attacker.

So, NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM actually weakens the port randomization
in regard to the attack described in this paper. As we need to keep
compatibility, add another flag called NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_FULLY
that would replace the NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM hash-based port
selection algorithm with a simple prandom_u32() in order to mitigate
this attack vector. Note that the lfsr113's internal state is
periodically reseeded by the kernel through a local secure entropy
source.

More details can be found in [1], the basic idea is to send bursts
of packets to a socket to overflow its receive queue and measure
the latency to detect a possible retransmit when the port is found.
Because of increasing ports to given destination and port, further
allocations can be predicted. This information could then be used by
an attacker for e.g. for cache-poisoning, NS pinning, and degradation
of service attacks against DNS servers [1]:

  The best defense against the poisoning attacks is to properly
  deploy and validate DNSSEC; DNSSEC provides security not only
  against off-path attacker but even against MitM attacker. We hope
  that our results will help motivate administrators to adopt DNSSEC.
  However, full DNSSEC deployment make take significant time, and
  until that happens, we recommend short-term, non-cryptographic
  defenses. We recommend to support full port randomisation,
  according to practices recommended in [2], and to avoid
  per-destination sequential port allocation, which we show may be
  vulnerable to derandomisation attacks.

Joint work between Hannes Frederic Sowa and Daniel Borkmann.

 [1] https://sites.google.com/site/hayashulman/files/NIC-derandomisation.pdf
 [2] http://arxiv.org/pdf/1205.5190v1.pdf

Signed-off-by: Hannes Frederic Sowa <hannes@stressinduktion.org>
Signed-off-by: Daniel Borkmann <dborkman@redhat.com>
Signed-off-by: Pablo Neira Ayuso <pablo@netfilter.org>
include/uapi/linux/netfilter/nf_nat.h
net/netfilter/nf_nat_core.c
net/netfilter/nf_nat_proto_common.c

index bf0cc373ffb6ae02487e74ba478c024c3be3b477..1ad3659102b64d54a8ad814fd7be11132a136319 100644 (file)
@@ -4,10 +4,14 @@
 #include <linux/netfilter.h>
 #include <linux/netfilter/nf_conntrack_tuple_common.h>
 
-#define NF_NAT_RANGE_MAP_IPS           1
-#define NF_NAT_RANGE_PROTO_SPECIFIED   2
-#define NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM      4
-#define NF_NAT_RANGE_PERSISTENT                8
+#define NF_NAT_RANGE_MAP_IPS                   (1 << 0)
+#define NF_NAT_RANGE_PROTO_SPECIFIED           (1 << 1)
+#define NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM              (1 << 2)
+#define NF_NAT_RANGE_PERSISTENT                        (1 << 3)
+#define NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_FULLY                (1 << 4)
+
+#define NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_ALL          \
+       (NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM | NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_FULLY)
 
 struct nf_nat_ipv4_range {
        unsigned int                    flags;
index 63a81540221169fcc6115e8c36cc84500beb809d..d3f5cd6dd962b195ea85775cd0432cf204e697b2 100644 (file)
@@ -315,7 +315,7 @@ get_unique_tuple(struct nf_conntrack_tuple *tuple,
         * manips not an issue.
         */
        if (maniptype == NF_NAT_MANIP_SRC &&
-           !(range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM)) {
+           !(range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_ALL)) {
                /* try the original tuple first */
                if (in_range(l3proto, l4proto, orig_tuple, range)) {
                        if (!nf_nat_used_tuple(orig_tuple, ct)) {
@@ -339,7 +339,7 @@ get_unique_tuple(struct nf_conntrack_tuple *tuple,
         */
 
        /* Only bother mapping if it's not already in range and unique */
-       if (!(range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM)) {
+       if (!(range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_ALL)) {
                if (range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_SPECIFIED) {
                        if (l4proto->in_range(tuple, maniptype,
                                              &range->min_proto,
index 9baaf734c1421e4e1334a5aed777af7d8ee9d9d1..83a72a235cae7c6b9ee3c97dcabb8629fe6e7008 100644 (file)
@@ -74,22 +74,24 @@ void nf_nat_l4proto_unique_tuple(const struct nf_nat_l3proto *l3proto,
                range_size = ntohs(range->max_proto.all) - min + 1;
        }
 
-       if (range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM)
+       if (range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM) {
                off = l3proto->secure_port(tuple, maniptype == NF_NAT_MANIP_SRC
                                                  ? tuple->dst.u.all
                                                  : tuple->src.u.all);
-       else
+       } else if (range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_FULLY) {
+               off = prandom_u32();
+       } else {
                off = *rover;
+       }
 
        for (i = 0; ; ++off) {
                *portptr = htons(min + off % range_size);
                if (++i != range_size && nf_nat_used_tuple(tuple, ct))
                        continue;
-               if (!(range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM))
+               if (!(range->flags & NF_NAT_RANGE_PROTO_RANDOM_ALL))
                        *rover = off;
                return;
        }
-       return;
 }
 EXPORT_SYMBOL_GPL(nf_nat_l4proto_unique_tuple);