Cleanups and indentation fixes (Pedro Larroy <piotr@member.fsf.org>)
[lartc.git] / lartc.db
blob36c3e24881b2f9d33cbd1a1bd1521942aafd4767
1 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook V4.1//EN">
2 <!-- $Id$ -->
3 <Book id="lartc">
4 <?dbhtml banner-text="Made possible by PowerDNS">
5 <?dbhtml banner-href="http://www.powerdns.com">
7   <bookinfo>
8     <Title>Linux Advanced Routing &amp; Traffic Control HOWTO</Title>
9     <authorgroup>
10       <author>
11         <FirstName>Bert</FirstName><Surname>Hubert</Surname>
12         <affiliation>
13           <orgname>Netherlabs BV</orgname>
14           <address><email>bert.hubert@netherlabs.nl</email></address>
15         </affiliation>
16       </author>
18       <collab>
19         <collabname>Thomas Graf (Section Author)</collabname>
20         <affiliation>
21           <address><email>tgraf%suug.ch</email></address>
22         </affiliation>
23      </collab>
25       
26       <collab>
27         <collabname>Gregory Maxwell (Section Author)</collabname>
28       </collab>
30       
31       <collab>
32         <collabname>Remco van Mook (Section Author)</collabname>
33         <affiliation>
34           <address><email>remco@virtu.nl</email></address>
35         </affiliation>
36      </collab>
37   
38      <collab>
39        <collabname>Martijn van Oosterhout (Section Author)</collabname>
40         <affiliation>
41           <address><email>kleptog@cupid.suninternet.com</email></address>
42         </affiliation>
43      </collab>
44   
45      <collab>
46        <collabname>Paul B Schroeder (Section Author)</collabname>
47         <affiliation>
48           <address><email>paulsch@us.ibm.com</email></address>
49         </affiliation>
50      </collab>
51   
52      <collab>
53        <collabname>Jasper Spaans (Section Author)</collabname>
54         <affiliation>
55           <address><email>jasper@spaans.ds9a.nl</email></address>
56         </affiliation>
57      </collab>
58      <collab>
59        <collabname>Pedro Larroy (Section Author)</collabname>
60         <affiliation>
61           <address><email>piotr%member.fsf.org</email></address>
62         </affiliation>
63      </collab>
65   </authorgroup>
66   
67    <revhistory>
68      <revision>
69        <revnumber role="rcs">$Revision$</revnumber>
70        <date role="rcs">$Date$</date>
71        <revremark>DocBook Edition</revremark>
72      </revision>
73    </revhistory>
74                                    
75    <Abstract>
76      <Para>A very hands-on approach to <application>iproute2</application>,
77      traffic shaping and a bit of <application>netfilter</application>.
78      </para>
79    </Abstract>
80   
81 </bookinfo>
82 <toc></toc>
83 <chapter id="lartc.dedication">
84     <Title>Dedication</Title>
86     <Para>
87       This document is dedicated to lots of people, and is my attempt to do
88       something back. To list but a few:
89     </Para>
91     <Para>
93       <ItemizedList>
94         <ListItem>
95           <Para>
96             Rusty Russell
97           </Para>
98         </ListItem>
99         <ListItem>
101           <Para>
102             Alexey N. Kuznetsov
103           </Para>
104         </ListItem>
105         <ListItem>
106           
107           <Para>
108             The good folks from Google
109           </Para>
110         </ListItem>
111         <ListItem>
112           
113           <Para>
114             The staff of Casema Internet
115           </Para>
116         </ListItem>
118       </ItemizedList>
119         
120     </Para>
122   </chapter>
124   <chapter id="lartc.intro">
125     <Title>Introduction</Title>
127 <Para>
128 Welcome, gentle reader.
129 </Para>
131 <Para>
132       This document hopes to enlighten you on how to do more with Linux 2.2/2.4
133       routing. Unbeknownst to most users, you already run tools which allow you to
134       do spectacular things. Commands like <command>route</command> and 
135       <command>ifconfig</command> are actually
136       very thin wrappers for the very powerful iproute2 infrastructure.
137 </Para>
139     <Para>
140       I hope that this HOWTO will become as readable as the ones by Rusty Russell
141       of (amongst other things) netfilter fame.
142     </Para>
144     <Para>
145       You can always reach us by writing to the <ULink
146         URL="mailto:HOWTO@ds9a.nl"
147         >HOWTO team</ULink
148         >. However, please consider posting to the mailing
149       list (see the relevant section) if you have questions which are not directly
150       related to this HOWTO. We are no free helpdesk, but we often will answer questions
151       asked on the list.
152 </Para>
154 <Para>
155 Before losing your way in this HOWTO, if all you want to do is simple
156 traffic shaping, skip everything and head to the <citetitle><xref linkend="lartc.other"></citetitle> chapter, and read about CBQ.init.
157 </Para>
159 <Sect1 id="lartc.intro.disclaimer">
160 <Title>Disclaimer &amp; License</Title>
162 <Para>
163 This document is distributed in the hope that it will be useful,
164 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
165 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
166 </Para>
168 <Para>
169 In short, if your STM-64 backbone breaks down and distributes pornography to
170 your most esteemed customers - it's never our fault. Sorry.
171 </Para>
173 <Para>
174 Copyright (c) 2002 by bert hubert, Gregory Maxwell, Martijn van
175 Oosterhout, Remco van Mook, Paul B. Schroeder and others. This material may
176 be distributed only subject to the terms and conditions set forth in the
177 Open Publication License, v1.0 or later (the latest version is presently
178 available at http://www.opencontent.org/openpub/).
179 </Para>
181 <Para>
182 Please freely copy and distribute (sell or give away) this document in any
183 format. It's requested that corrections and/or comments be forwarded to the
184 document maintainer. 
185 </Para>
187 <Para>
188 It is also requested that if you publish this HOWTO in hardcopy that you
189 send the authors some samples for <quote>review purposes</quote> :-) 
190 </Para>
192 </Sect1>
194 <Sect1 id="lartc.intro.prior">
195   <Title>Prior knowledge</Title>
197 <Para>
198 As the title implies, this is the <quote>Advanced</quote> HOWTO.
199 While by no means rocket science, some prior knowledge is assumed. 
200 </Para>
202 <Para>
203 Here are some other references which might help teach you more:
204 <VariableList>
205 <VarListEntry>
206   <Term>
207     <ULink URL="http://netfilter.samba.org/unreliable-guides/networking-concepts-HOWTO/index.html">
208       Rusty Russell's networking-concepts-HOWTO</ULink>
209   </Term>
210   <ListItem>
211     <Para>Very nice introduction, explaining what a network is, and how it is
212     connected to other networks.
213     </Para>
214   </ListItem>
215 </VarListEntry>
216 <VarListEntry>
217   <Term>Linux Networking-HOWTO (Previously the Net-3 HOWTO)</Term>
218   <ListItem>
219     <Para>Great stuff, although very verbose. It teaches you a lot of stuff 
220     that's already configured if you are able to connect to the Internet. 
221     Should be located in <filename>/usr/doc/HOWTO/NET3-4-HOWTO.txt</filename>
222  but can be also be found 
223     <ULink URL="http://www.linuxports.com/howto/networking">online</ULink>.
224     </Para>
225   </ListItem>
226 </VarListEntry>
227 </VariableList>
228 </Para>
230 </Sect1>
232 <Sect1 id="lartc.intro.linux">
233   <Title>What Linux can do for you</Title>
235 <Para>
236 A small list of things that are possible:
237 </Para>
239 <ItemizedList>
240 <ListItem>
241   <Para>Throttle bandwidth for certain computers
242   </Para>
243 </ListItem>
244 <ListItem>
245   <Para>Throttle bandwidth TO certain computers
246   </Para>
247 </ListItem>
248 <ListItem>
249   <Para>Help you to fairly share your bandwidth
250   </Para>
251 </ListItem>
252 <ListItem>
253   <Para>Protect your network from DoS attacks
254   </Para>
255 </ListItem>
256 <ListItem>
257   <Para>Protect the Internet from your customers
258   </Para>
259 </ListItem>
260 <ListItem>
261   <Para>Multiplex several servers as one, for load balancing or
262   enhanced availability
263   </Para>
264 </ListItem>
265 <ListItem>
266   <Para>Restrict access to your computers
267   </Para>
268 </ListItem>
269 <ListItem>
270   <Para>Limit access of your users to other hosts
271   </Para>
272 </ListItem>
273 <ListItem>
274   <Para>Do routing based on user id (yes!), MAC address, source IP
275   address, port, type of service, time of day or content
276   </Para>
277 </ListItem>
278 </ItemizedList>
280 <Para>
281 Currently, not many people are using these advanced features. This is for
282 several reasons. While the provided documentation is verbose, it is not very
283 hands-on. Traffic control is almost undocumented.
284 </Para>
286 </Sect1>
288 <Sect1 id="lartc.intro.houskeeping">
289   <Title>Housekeeping notes</Title>
291 <Para>
292 There are several things which should be noted about this document. While I
293 wrote most of it, I really don't want it to stay that way. I am a strong
294 believer in Open Source, so I encourage you to send feedback, updates,
295 patches etcetera. Do not hesitate to inform me of typos or plain old errors.
296 If my English sounds somewhat wooden, please realize that I'm not a native
297 speaker. Feel free to send suggestions.
298 </Para>
300 <Para>
301 If you feel to you are better qualified to maintain a section, or think that
302 you can author and maintain new sections, you are welcome to do so. The SGML
303 of this HOWTO is available via CVS, I very much envision more people
304 working on it.
305 </Para>
307 <Para>
308 In aid of this, you will find lots of FIXME notices. Patches are always
309 welcome! Wherever you find a FIXME, you should know that you are treading in
310 unknown territory. This is not to say that there are no errors elsewhere,
311 but be extra careful. If you have validated something, please let us know so
312 we can remove the FIXME notice.
313 </Para>
315 <Para>
316 About this HOWTO, I will take some liberties along the road. For example, I
317 postulate a 10Mbit Internet connection, while I know full well that those
318 are not very common.
319 </Para>
321 </Sect1>
323 <Sect1 id="lartc.intro.cvs">
324   <Title>Access, CVS &amp; submitting updates</Title>
326 <Para>
327 The canonical location for the HOWTO is 
328 <ULink URL="http://www.ds9a.nl/lartc">here</ULink>.
329 </Para>
331 <Para>
332 We now have anonymous CVS access available to the world at large. This is
333 good in a number of ways. You can easily upgrade to newer versions of this
334 HOWTO and submitting patches is no work at all.
335 </Para>
337 <Para>
338 Furthermore, it allows the authors to work on the source independently,
339 which is good too.
340 </Para>
342 <Screen width="80">
343 $ export CVSROOT=:pserver:anon@outpost.ds9a.nl:/var/cvsroot
344 $ cvs login
345 CVS password: [enter 'cvs' (without 's)]
346 $ cvs co 2.4routing
347 cvs server: Updating 2.4routing
348 U 2.4routing/lartc.db
349 </Screen>
351 <Para>
352 If you made changes and want to contribute them, run <userinput>
353 cvs -z3 diff -uBb</userinput>,
354 and mail the output to <email>howto@ds9a.nl</email>, we
355 can then integrate it easily. Thanks! Please make sure that you edit the
356 .db file, by the way, the other files are generated from that one. 
357 </Para>
359 <Para>
360 A Makefile is supplied which should help you create postscript, dvi, pdf,
361 html and plain text. You may need to install 
362 <application>docbook</application>, <application>docbook-utils</application>,
363 <application>ghostscript</application> and <application>tetex</application> 
364 to get all formats.
365 </Para>
367 <para>
368 Be careful not to edit 2.4routing.sgml! It contains an older version of the
369 HOWTO. The right file is lartc.db.
370 </para>
371 </Sect1>
373 <Sect1 id="lartc.intro.mlist">
374   <Title>Mailing list</Title>
376 <Para>
377 The authors receive an increasing amount of mail about this HOWTO. Because
378 of the clear interest of the community, it has been decided to start a
379 mailinglist where people can talk to each other about Advanced Routing and
380 Traffic Control. You can subscribe to the list
381 <ULink URL="http://mailman.ds9a.nl/mailman/listinfo/lartc">here</ULink>.
382 </Para>
384 <Para>
385 It should be pointed out that the authors are very hesitant of answering
386 questions not asked on the list. We would like the archive of the list to
387 become some kind of knowledge base. If you have a question, please search
388 the archive, and then post to the mailinglist.
389 </Para>
391 </Sect1>
393 <Sect1 id="lartc.intro.layout">
394   <Title>Layout of this document</Title>
396 <Para>
397 We will be doing interesting stuff almost immediately, which also means that
398 there will initially be parts that are explained incompletely or are not
399 perfect. Please gloss over these parts and assume that all will become clear.
400 </Para>
402 <Para>
403 Routing and filtering are two distinct things. Filtering is documented very
404 well by Rusty's HOWTOs, available here:
405 </Para>
407 <ItemizedList>
408 <ListItem>
409   <Para><ULink URL="http://netfilter.samba.org/unreliable-guides/">
410     Rusty's Remarkably Unreliable Guides</ULink>
411   </Para>
412 </ListItem>
413 </ItemizedList>
415 <Para>We will be focusing mostly on what is possible by combining netfilter
416 and iproute2.
417 </Para>
419 </Sect1>
421 </chapter>
423 <chapter id="lartc.iproute2">
424   <Title>Introduction to iproute2</Title>
426 <Sect1 id="lartc.iproute2.why">
427   <Title>Why iproute2?</Title>
429 <Para>
430 Most Linux distributions, and most UNIX's, currently use the 
431 venerable <command>arp</command>, <command>ifconfig</command> and 
432 <command>route</command> commands.
433 While these tools work, they show some unexpected behaviour under Linux 2.2 
434 and up.
435 For example, GRE tunnels are an integral part of routing these days, but 
436 require completely different tools.
437 </Para>
439 <Para>
440 With <application>iproute2</application>, tunnels are an integral part of 
441 the tool set.
442 </Para>
444 <Para>
445 The 2.2 and above Linux kernels include a completely redesigned network
446 subsystem. This new networking code brings Linux performance and a feature
447 set with little competition in the general OS arena. In fact, the new
448 routing, filtering, and classifying code is more featureful than the one
449 provided by many dedicated routers and firewalls and traffic shaping
450 products.
451 </Para>
453 <Para>
454 As new networking concepts have been invented, people have found ways to
455 plaster them on top of the existing framework in existing OSes. This
456 constant layering of cruft has lead to networking code that is filled with
457 strange behaviour, much like most human languages. In the past, Linux
458 emulated SunOS's handling of many of these things, which was not ideal.  
459 </Para>
461 <Para>
462 This new framework makes it possible to clearly express features
463 previously beyond Linux's reach.
464 </Para>
466 </Sect1>
468 <Sect1 id="lartc.iproute2.tour">
469   <Title>iproute2 tour</Title>
471 <Para>
472 Linux has a sophisticated system for bandwidth provisioning called Traffic
473 Control. This system supports various method for classifying, prioritizing,
474 sharing, and limiting both inbound and outbound traffic.
475 </Para>
477 <Para>
478 We'll start off with a tiny tour of iproute2 possibilities.
479 </Para>
481 </Sect1>
483 <Sect1 id="lartc.iproute2.package">
484   <Title>Prerequisites</Title>
486 <Para>
487 You should make sure that you have the userland tools installed. This
488 package is called 'iproute' on both RedHat and Debian, and may otherwise be
489 found at <filename>ftp://ftp.inr.ac.ru/ip-routing/iproute2-2.2.4-now-ss??????.tar.gz"</filename>. 
490 </Para>
492 <Para>
493 You can also try 
494 <ULink URL="ftp://ftp.inr.ac.ru/ip-routing/iproute2-current.tar.gz">here</ULink> 
495 for the latest version.
496 </Para>
498 <Para>
499 Some parts of iproute require you to have certain kernel options enabled. It
500 should also be noted that all releases of RedHat up to and including 6.2
501 come without most of the traffic control features in the default kernel. 
502 </Para>
504 <Para>
505 RedHat 7.2 has everything in by default.
506 </Para>
508 <Para>
509 Also make sure that you have netlink support, should you choose to roll your
510 own kernel. Iproute2 needs it.
511 </Para>
513 </Sect1>
515 <Sect1 id="lartc.iproute2.explore">
516   <Title>Exploring your current configuration</Title>
518 <Para>
519 This may come as a surprise, but iproute2 is already configured! The current
520 commands <command>ifconfig</command> and <command>route</command> are already using the advanced
521 syscalls, but mostly with very default (ie. boring) settings.
522 </Para>
524 <Para>
525 The <command>ip</command> tool is central, and we'll ask it to display our interfaces
526 for us.
527 </Para>
529 <Sect2>
530 <Title><command>ip</command> shows us our links</Title>
532 <Screen width="80">
533 [ahu@home ahu]$ ip link list
534 1: lo: &#60;LOOPBACK,UP&#62; mtu 3924 qdisc noqueue 
535     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
536 2: dummy: &#60;BROADCAST,NOARP&#62; mtu 1500 qdisc noop 
537     link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
538 3: eth0: &#60;BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP&#62; mtu 1400 qdisc pfifo_fast qlen 100
539     link/ether 48:54:e8:2a:47:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
540 4: eth1: &#60;BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP&#62; mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 100
541     link/ether 00:e0:4c:39:24:78 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
542 3764: ppp0: &#60;POINTOPOINT,MULTICAST,NOARP,UP&#62; mtu 1492 qdisc pfifo_fast qlen 10
543     link/ppp 
545 </Screen>
547 <Para>
548 Your mileage may vary, but this is what it shows on my NAT router at
549 home. I'll only explain part of the output as not everything is directly
550 relevant.
551 </Para>
553 <Para>
554 We first see the loopback interface. While your computer may function
555 somewhat without one, I'd advise against it. The MTU size (Maximum Transfer
556 Unit) is 3924 octets, and it is not supposed to queue. Which makes sense
557 because the loopback interface is a figment of your kernel's imagination.
558 </Para>
560 <Para>
561 I'll skip the dummy interface for now, and it may not be present on your
562 computer. Then there are my two physical network interfaces, one at the side
563 of my cable modem, the other one serves my home ethernet segment.
564 Furthermore, we see a ppp0 interface.
565 </Para>
567 <Para>
568 Note the absence of IP addresses. iproute disconnects the concept of 'links'
569 and 'IP addresses'. With IP aliasing, the concept of 'the' IP address had
570 become quite irrelevant anyhow. 
571 </Para>
573 <Para>
574 It does show us the MAC addresses though, the hardware identifier of our
575 ethernet interfaces.
576 </Para>
578 </Sect2>
580 <Sect2>
581   <Title><command>ip</command> shows us our IP addresses</Title>
583 <Screen width="80">
584 [ahu@home ahu]$ ip address show        
585 1: lo: &#60;LOOPBACK,UP&#62; mtu 3924 qdisc noqueue 
586     link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
587     inet 127.0.0.1/8 brd 127.255.255.255 scope host lo
588 2: dummy: &#60;BROADCAST,NOARP&#62; mtu 1500 qdisc noop 
589     link/ether 00:00:00:00:00:00 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
590 3: eth0: &#60;BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP&#62; mtu 1400 qdisc pfifo_fast qlen 100
591     link/ether 48:54:e8:2a:47:16 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
592     inet 10.0.0.1/8 brd 10.255.255.255 scope global eth0
593 4: eth1: &#60;BROADCAST,MULTICAST,PROMISC,UP&#62; mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 100
594     link/ether 00:e0:4c:39:24:78 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
595 3764: ppp0: &#60;POINTOPOINT,MULTICAST,NOARP,UP&#62; mtu 1492 qdisc pfifo_fast qlen 10
596     link/ppp 
597     inet 212.64.94.251 peer 212.64.94.1/32 scope global ppp0
598 </Screen>
600 <Para>
601 This contains more information. It shows all our addresses, and to which
602 cards they belong. 'inet' stands for Internet (IPv4). There are lots of other
603 address families, but these don't concern us right now.
604 </Para>
606 <Para>
607 Let's examine eth0 somewhat closer. It says that it is related to the inet
608 address '10.0.0.1/8'. What does this mean? The /8 stands for the number of
609 bits that are in the Network Address. There are 32 bits, so we have 24 bits
610 left that are part of our network. The first 8 bits of 10.0.0.1 correspond
611 to 10.0.0.0, our Network Address, and our netmask is 255.0.0.0.
612 </Para>
614 <Para>
615 The other bits are connected to this interface, so 10.250.3.13 is directly
616 available on eth0, as is 10.0.0.1 for example. 
617 </Para>
619 <Para>
620 With ppp0, the same concept goes, though the numbers are different. Its
621 address is 212.64.94.251, without a subnet mask. This means that we have a
622 point-to-point connection and that every address, with the exception of
623 212.64.94.251, is remote. There is more information, however. It tells us
624 that on the other side of the link there is, yet again, only one address,
625 212.64.94.1. The /32 tells us that there are no 'network bits'.
626 </Para>
628 <Para>
629 It is absolutely vital that you grasp these concepts. Refer to the
630 documentation mentioned at the beginning of this HOWTO if you have trouble.
631 </Para>
633 <Para>
634 You may also note 'qdisc', which stands for Queueing Discipline. This will
635 become vital later on. 
636 </Para>
638 </Sect2>
640 <Sect2>
641   <Title><command>ip</command> shows us our routes</Title>
643 <Para>
644 Well, we now know how to find 10.x.y.z addresses, and we are able to reach
645 212.64.94.1. This is not enough however, so we need instructions on how to
646 reach the world. The Internet is available via our ppp connection, and it
647 appears that 212.64.94.1 is willing to spread our packets around the
648 world, and deliver results back to us.
649 </Para>
651 <Screen width="80">
652 [ahu@home ahu]$ ip route show
653 212.64.94.1 dev ppp0  proto kernel  scope link  src 212.64.94.251 
654 10.0.0.0/8 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1 
655 127.0.0.0/8 dev lo  scope link 
656 default via 212.64.94.1 dev ppp0 
657 </Screen>
659 <Para>
660 This is pretty much self explanatory. The first 4 lines of output explicitly
661 state what was already implied by <command>ip address show</command>, the last line
662 tells us that the rest of the world can be found via 212.64.94.1, our
663 default gateway. We can see that it is a gateway because of the word
664 via, which tells us that we need to send packets to 212.64.94.1, and that it
665 will take care of things.
666 </Para>
668 <Para>
669 For reference, this is what the old <command>route</command> utility shows us:
670 </Para>
672 <Screen width="80">
673 [ahu@home ahu]$ route -n
674 Kernel IP routing table
675 Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use
676 Iface
677 212.64.94.1     0.0.0.0         255.255.255.255 UH    0      0        0 ppp0
678 10.0.0.0        0.0.0.0         255.0.0.0       U     0      0        0 eth0
679 127.0.0.0       0.0.0.0         255.0.0.0       U     0      0        0 lo
680 0.0.0.0         212.64.94.1     0.0.0.0         UG    0      0        0 ppp0
681 </Screen>
683 </Sect2>
685 </Sect1>
687 <Sect1 id="lartc.iproute2.arp">
688   <Title>ARP</Title>
690 <Para>
691 ARP is the Address Resolution Protocol as described in
692 <ULink URL="http://www.faqs.org/rfcs/rfc826.html">RFC 826</ULink>.
693 ARP is used by a networked machine to resolve the hardware location/address of
694 another machine on the same
695 local network.  Machines on the Internet are generally known by their names
696 which resolve to IP
697 addresses.  This is how a machine on the foo.com network is able to communicate
698 with another machine which is on the bar.net network.  An IP address, though,
699 cannot tell you the physical location of a machine.  This is where ARP comes
700 into the picture.
701 </Para>
703 <Para>
704 Let's take a very simple example.  Suppose I have a network composed of several
705 machines.  Two of the machines which are currently on my network are foo
706 with an IP address of 10.0.0.1 and bar with an IP address of 10.0.0.2.
707 Now foo wants to ping bar to see that he is alive, but alas, foo has no idea
708 where bar is.  So when foo decides to ping bar he will need to send
709 out an ARP request.
710 This ARP request is akin to foo shouting out on the network "Bar (10.0.0.2)!
711 Where are you?"  As a result of this every machine on the network will hear
712 foo shouting, but only bar (10.0.0.2) will respond.  Bar will then send an
713 ARP reply directly back to foo which is akin
714 bar saying,
715 "Foo (10.0.0.1) I am here at 00:60:94:E9:08:12."  After this simple transaction
716 that's used to locate his friend on the network, foo is able to communicate
717 with bar until he (his arp cache) forgets where bar is (typically after
718 15 minutes on Unix).
719 </Para>
721 <Para>
722 Now let's see how this works.
723 You can view your machines current arp/neighbor cache/table like so:
724 </Para>
726 <Screen width="80">
727 [root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
728 9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
729 9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud reachable
730 </Screen>
732 <Para>
733 As you can see my machine espa041 (9.3.76.41) knows where to find espa042 
734 (9.3.76.42) and
735 espagate (9.3.76.1).  Now let's add another machine to the arp cache.
736 </Para>
738 <Screen width="80">
739 [root@espa041 /home/paulsch/.gnome-desktop]# ping -c 1 espa043
740 PING espa043.austin.ibm.com (9.3.76.43) from 9.3.76.41 : 56(84) bytes of data.
741 64 bytes from 9.3.76.43: icmp_seq=0 ttl=255 time=0.9 ms
743 --- espa043.austin.ibm.com ping statistics ---
744 1 packets transmitted, 1 packets received, 0% packet loss
745 round-trip min/avg/max = 0.9/0.9/0.9 ms
747 [root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
748 9.3.76.43 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:80:20 nud reachable
749 9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
750 9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud reachable
751 </Screen>
753 <Para>
754 As a result of espa041 trying to contact espa043, espa043's hardware
755 address/location has now been added to the arp/neighbor cache.
756 So until the entry for
757 espa043 times out (as a result of no communication between the two) espa041
758 knows where to find espa043 and has no need to send an ARP request.
759 </Para>
761 <Para>
762 Now let's delete espa043 from our arp cache:
763 </Para>
765 <Screen width="80">
766 [root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh delete 9.3.76.43 dev eth0
767 [root@espa041 /home/src/iputils]# ip neigh show
768 9.3.76.43 dev eth0  nud failed
769 9.3.76.42 dev eth0 lladdr 00:60:08:3f:e9:f9 nud reachable
770 9.3.76.1 dev eth0 lladdr 00:06:29:21:73:c8 nud stale
771 </Screen>
773 <Para>
774 Now espa041 has again forgotten where to find espa043 and will need to send
775 another ARP request the next time he needs to communicate with espa043.
776 You can also see from the above output that espagate (9.3.76.1) has been
777 changed to the "stale" state.  This means that the location shown is still
778 valid, but it will have to be confirmed at the first transaction to that
779 machine.
780 </Para>
782 </Sect1>
784 </chapter>
786 <chapter id="lartc.rpdb">
787   <Title>Rules - routing policy database</Title>
789 <Para>
790 If you have a large router, you may well cater for the needs of different
791 people, who should be served differently. The routing policy database allows
792 you to do this by having multiple sets of routing tables. 
793 </Para>
795 <Para>
796 If you want to use this feature, make sure that your kernel is compiled with
797 the "IP: advanced router" and "IP: policy routing" features.
798 </Para>
800 <Para>
801 When the kernel needs to make a routing decision, it finds out which table
802 needs to be consulted. By default, there are three tables. The old 'route'
803 tool modifies the main and local tables, as does the ip tool (by default).
804 </Para>
806 <Para>The default rules:
807 </Para>
809 <Screen width="80">
810 [ahu@home ahu]$ ip rule list
811 0:      from all lookup local 
812 32766:  from all lookup main 
813 32767:  from all lookup default
814 </Screen>
816 <Para>
817 This lists the priority of all rules. We see that all rules apply to all
818 packets ('from all'). We've seen the 'main' table before, it is output by
819 <userinput>ip route ls</userinput>, but the 'local' and 'default' table are new.
820 </Para>
822 <Para>
823 If we want to do fancy things, we generate rules which point to different
824 tables which allow us to override system wide routing rules.
825 </Para>
827 <Para>
828 For the exact semantics on what the kernel does when there are more matching
829 rules, see Alexey's ip-cref documentation. 
830 </Para>
832 <Sect1 id="lartc.rpdb.simple">
833   <Title>Simple source policy routing</Title>
835 <Para>
836 Let's take a real example once again, I have 2 (actually 3, about time I
837 returned them) cable modems, connected to a Linux NAT ('masquerading')
838 router. People living here pay me to use the Internet. Suppose one of my
839 house mates only visits hotmail and wants to pay less. This is fine with me,
840 but they'll end up using the low-end cable modem.
841 </Para>
843 <Para>
844 The 'fast' cable modem is known as 212.64.94.251 and is a PPP link to
845 212.64.94.1. The 'slow' cable modem is known by various ip addresses,
846 212.64.78.148 in this example and is a link to 195.96.98.253.
847 </Para>
849 <Para>The local table:
850 </Para>
852 <Screen width="80">
853 [ahu@home ahu]$ ip route list table local
854 broadcast 127.255.255.255 dev lo  proto kernel  scope link  src 127.0.0.1 
855 local 10.0.0.1 dev eth0  proto kernel  scope host  src 10.0.0.1 
856 broadcast 10.0.0.0 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1 
857 local 212.64.94.251 dev ppp0  proto kernel  scope host  src 212.64.94.251 
858 broadcast 10.255.255.255 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1 
859 broadcast 127.0.0.0 dev lo  proto kernel  scope link  src 127.0.0.1 
860 local 212.64.78.148 dev ppp2  proto kernel  scope host  src 212.64.78.148 
861 local 127.0.0.1 dev lo  proto kernel  scope host  src 127.0.0.1 
862 local 127.0.0.0/8 dev lo  proto kernel  scope host  src 127.0.0.1 
863 </Screen>
865 <Para>
866 Lots of obvious things, but things that need to be specified somewhere.
867 Well, here they are. The default table is empty.
868 </Para>
870 <Para>Let's view the 'main' table:
871 </Para>
873 <Screen width="80">
874 [ahu@home ahu]$ ip route list table main 
875 195.96.98.253 dev ppp2  proto kernel  scope link  src 212.64.78.148 
876 212.64.94.1 dev ppp0  proto kernel  scope link  src 212.64.94.251 
877 10.0.0.0/8 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1 
878 127.0.0.0/8 dev lo  scope link 
879 default via 212.64.94.1 dev ppp0 
880 </Screen>
882 <Para>
883 We now generate a new rule which we call 'John', for our hypothetical
884 house mate. Although we can work with pure numbers, it's far easier if we add
885 our tables to /etc/iproute2/rt_tables.
886 </Para>
888 <Screen width="80">
889 # echo 200 John &#62;&#62; /etc/iproute2/rt_tables
890 # ip rule add from 10.0.0.10 table John
891 # ip rule ls
892 0:      from all lookup local 
893 32765:  from 10.0.0.10 lookup John
894 32766:  from all lookup main 
895 32767:  from all lookup default
896 </Screen>
898 <Para>
899 Now all that is left is to generate John's table, and flush the route cache:
900 </Para>
902 <Screen width="80">
903 # ip route add default via 195.96.98.253 dev ppp2 table John
904 # ip route flush cache
905 </Screen>
907 <Para>
908 And we are done. It is left as an exercise for the reader to implement this
909 in ip-up.
910 </Para>
912 </Sect1>
914 <sect1 id="lartc.rpdb.multiple-links">
915   <title>Routing for multiple uplinks/providers</title>
916 <para>
917 A common configuration is the following, in which there are two providers
918 that connect a local network (or even a single machine) to the big Internet.
920 <screen>
921                                                                  ________
922                                           +------------+        /
923                                           |            |       |
924                             +-------------+ Provider 1 +-------
925         __                  |             |            |     /
926     ___/  \_         +------+-------+     +------------+    |
927   _/        \__      |     if1      |                      /
928  /             \     |              |                      |
929 | Local network -----+ Linux router |                      |     Internet
930  \_           __/    |              |                      |
931    \__     __/       |     if2      |                      \
932       \___/          +------+-------+     +------------+    |
933                             |             |            |     \
934                             +-------------+ Provider 2 +-------
935                                           |            |       |
936                                           +------------+        \________
937 </screen>
938 </para>
939 <para>
940 There are usually two questions given this setup.
941 </para>
942       <sect2><title>Split access</title>
943         <para>
944           The first is how to route answers to packets coming in over a
945           particular provider, say Provider 1, back out again over that same provider.
946         </para>
947         <para>
948           Let us first set some symbolical names. Let <command>$IF1</command> be the name of the
949           first interface (if1 in the picture above) and <command>$IF2</command> the name of the
950           second interface. Then let <command>$IP1</command> be the IP address associated with
951           <command>$IF1</command> and <command>$IP2</command> the IP address associated with
952           <command>$IF2</command>. Next, let <command>$P1</command> be the IP address of the gateway at
953           Provider 1, and <command>$P2</command> the IP address of the gateway at provider 2.
954           Finally, let <command>$P1_NET</command> be the IP network <command>$P1</command> is in,
955           and <command>$P2_NET</command> the IP network <command>$P2</command> is in.
956         </para>
957         <para>
958           One creates two additional routing tables, say <command>T1</command> and <command>T2</command>.
959           These are added in /etc/iproute2/rt_tables. Then you set up routing in
960           these tables as follows:
961         </para>
962         <para>
963         <screen>
964           ip route add $P1_NET dev $IF1 src $IP1 table T1
965           ip route add default via $P1 table T1
966           ip route add $P2_NET dev $IF2 src $IP2 table T2
967           ip route add default via $P2 table T2
968         </screen>
969           
970           Nothing spectacular, just build a route to the gateway and build a
971           default route via that gateway, as you would do in the case of a single
972           upstream provider, but put the routes in a separate table per provider.
973           Note that the network route suffices, as it tells you how to find any host
974           in that network, which includes the gateway, as specified above.
975         </para>
976         <para>
977           Next you set up the main routing table. It is a good idea to route
978           things to the direct neighbour through the interface connected to that
979           neighbour. Note the `src' arguments, they make sure the right outgoing IP
980           address is chosen.
982           <screen>
983             ip route add $P1_NET dev $IF1 src $IP1
984             ip route add $P2_NET dev $IF2 src $IP2
985           </screen>
987           Then, your preference for default route:
988           
989           <screen>
990             ip route add default via $P1
991           </screen>
993           Next, you set up the routing rules. These actually choose what routing table
994           to route with. You want to make sure that you route out a given
995           interface if you already have the corresponding source address:
996           
997           <screen>
998             ip rule add from $IP1 table T1
999             ip rule add from $IP2 table T2
1000           </screen>
1002           This set of commands makes sure all answers to traffic coming in on a
1003           particular interface get answered from that interface.
1004         </para>
1005         <para>
1006         <warning><para>
1007 Reader Rod Roark notes: 'If $P0_NET is the local network and $IF0 is its interface,
1008 the following additional entries are desirable:
1009 <screen>
1010 ip route add $P0_NET     dev $IF0 table T1
1011 ip route add $P2_NET     dev $IF2 table T1
1012 ip route add 127.0.0.0/8 dev lo   table T1
1013 ip route add $P0_NET     dev $IF0 table T2
1014 ip route add $P1_NET     dev $IF1 table T2
1015 ip route add 127.0.0.0/8 dev lo   table T2                                      
1016 </screen>'
1017 </para></warning</para>
1018         <para>
1019           Now, this is just the very basic setup. It will work for all processes
1020           running on the router itself, and for the local network, if it is
1021           masqueraded. If it is not, then you either have IP space from both providers
1022           or you are going to want to masquerade to one of the two providers. In both
1023           cases you will want to add rules selecting which provider to route out from
1024           based on the IP address of the machine in the local network.
1025         </para>
1026       </sect2>
1027       <sect2><title>Load balancing</title>
1028         <para>
1029           The second question is how to balance traffic going out over the two providers.
1030           This is actually not hard if you already have set up split access as above.
1031           </para>
1032         <para>
1033           Instead of choosing one of the two providers as your default route,
1034           you now set up the default route to be a multipath route. In the default
1035           kernel this will balance routes over the two providers. It is done
1036           as follows (once more building on the example in the section on
1037           split-access):
1039           <screen>
1040             ip route add default scope global nexthop via $P1 dev $IF1 weight 1 \
1041             nexthop via $P2 dev $IF2 weight 1
1042           </screen>
1044           This will balance the routes over both providers. The <command>weight</command>
1045           parameters can be tweaked to favor one provider over the other.
1046         </para>
1047         <para>
1048           Note that balancing will not be perfect, as it is route based, and routes
1049           are cached. This means that routes to often-used sites will always
1050           be over the same provider.
1051         </para>
1052         <para>
1053           Furthermore, if you really want to do this, you probably also want to look
1054           at Julian Anastasov's patches at <ulink url="http://www.ssi.bg/~ja/#routes">http://www.ssi.bg/~ja/#routes 
1055             </ulink>, Julian's route patch page. They will make things nicer to work with.
1056         </para>
1057       </sect2>
1058     </sect1>
1059   </chapter>
1061 <chapter id="lartc.tunnel">
1062    <Title>GRE and other tunnels</Title>
1064 <Para>
1065 There are 3 kinds of tunnels in Linux. There's IP in IP tunneling, GRE tunneling and tunnels that live outside the kernel (like, for example PPTP). 
1066 </Para>
1068 <Sect1 id="lartc.tunnel.remarks">
1069   <Title>A few general remarks about tunnels:</Title>
1071 <Para>
1072 Tunnels can be used to do some very unusual and very cool stuff. They can
1073 also make things go horribly wrong when you don't configure them right.
1074 Don't point your default route to a tunnel device unless you know
1075 <Emphasis>EXACTLY</Emphasis> what you are doing :-). Furthermore, tunneling increases
1076 overhead, because it needs an extra set of IP headers. Typically this is 20
1077 bytes per packet, so if the normal packet size (MTU) on a network is 1500
1078 bytes, a packet that is sent through a tunnel can only be 1480 bytes big.
1079 This is not necessarily a problem, but be sure to read up on IP packet
1080 fragmentation/reassembly when you plan to connect large networks with
1081 tunnels. Oh, and of course, the fastest way to dig a tunnel is to dig at
1082 both sides.
1083 </Para>
1085 </Sect1>
1087 <Sect1 id="lartc.tunnel.ip-ip">
1088   <Title>IP in IP tunneling</Title>
1090 <Para>
1091 This kind of tunneling has been available in Linux for a long time. It requires 2 kernel modules,
1092 ipip.o and new_tunnel.o.
1093 </Para>
1095 <Para>
1096 Let's say you have 3 networks: Internal networks A and B, and intermediate network C (or let's say, Internet). 
1097 So we have network A:
1098 </Para>
1100 <Screen width="80">
1101 network 10.0.1.0
1102 netmask 255.255.255.0
1103 router  10.0.1.1
1104 </Screen>
1106 <Para>The router has address 172.16.17.18 on network C.
1107 </Para>
1109 <Para>and network B:
1110 </Para>
1112 <Screen width="80">
1113 network 10.0.2.0
1114 netmask 255.255.255.0
1115 router  10.0.2.1
1116 </Screen>
1118 <Para>The router has address 172.19.20.21 on network C.
1119 </Para>
1121 <Para>
1122 As far as network C is concerned, we assume that it will pass any packet sent
1123 from A to B and vice versa. You might even use the Internet for this.
1124 </Para>
1126 <Para>Here's what you do:
1127 </Para>
1129 <Para>First, make sure the modules are installed:
1130 </Para>
1132 <Screen width="80">
1133 insmod ipip.o
1134 insmod new_tunnel.o
1135 </Screen>
1137 <Para>Then, on the router of network A, you do the following:
1138 </Para>
1140 <Screen width="80">
1141 ifconfig tunl0 10.0.1.1 pointopoint 172.19.20.21
1142 route add -net 10.0.2.0 netmask 255.255.255.0 dev tunl0
1143 </Screen>
1145 <Para>And on the router of network B:
1146 </Para>
1148 <Screen width="80">
1149 ifconfig tunl0 10.0.2.1 pointopoint 172.16.17.18
1150 route add -net 10.0.1.0 netmask 255.255.255.0 dev tunl0
1151 </Screen>
1153 <Para>And if you're finished with your tunnel:
1154 </Para>
1156 <Screen width="80">
1157 ifconfig tunl0 down
1158 </Screen>
1160 <Para>Presto, you're done. You can't forward broadcast or IPv6 traffic through
1161 an IP-in-IP tunnel, though. You just connect 2 IPv4 networks that normally wouldn't be able to talk to each other, that's all. As far as compatibility goes, this code has been around a long time, so it's compatible all the way back to 1.3 kernels. Linux IP-in-IP tunneling doesn't work with other Operating Systems or routers, as far as I know. It's simple, it works. Use it if you have to, otherwise use GRE.
1162 </Para>
1164 </Sect1>
1166 <Sect1 id="lartc.tunnel.gre">
1167   <Title>GRE tunneling</Title>
1169 <Para>
1170 GRE is a tunneling protocol that was originally developed by Cisco, and it
1171 can do a few more things than IP-in-IP tunneling. For example, you can also
1172 transport multicast traffic and IPv6 through a GRE tunnel.
1173 </Para>
1175 <Para>
1176 In Linux, you'll need the ip_gre.o module.
1177 </Para>
1179 <Sect2>
1180 <Title>IPv4 Tunneling</Title>
1182 <Para>
1183 Let's do IPv4 tunneling first:
1184 </Para>
1186 <Para>
1187 Let's say you have 3 networks: Internal networks A and B, and intermediate network C (or let's say, Internet). 
1188 </Para>
1190 <Para>
1191 So we have network A:
1193 <Screen width="80">
1194 network 10.0.1.0
1195 netmask 255.255.255.0
1196 router  10.0.1.1
1197 </Screen>
1199 The router has address 172.16.17.18 on network C.
1200 Let's call this network neta (ok, hardly original)
1201 </Para>
1203 <Para>
1204 and network B:
1206 <Screen width="80">
1207 network 10.0.2.0
1208 netmask 255.255.255.0
1209 router  10.0.2.1
1210 </Screen>
1212 The router has address 172.19.20.21 on network C.
1213 Let's call this network netb (still not original)
1214 </Para>
1216 <Para>
1217 As far as network C is concerned, we assume that it will pass any packet sent
1218 from A to B and vice versa. How and why, we do not care.
1219 </Para>
1221 <Para>On the router of network A, you do the following:
1222 </Para>
1224 <Screen width="80">
1225 ip tunnel add netb mode gre remote 172.19.20.21 local 172.16.17.18 ttl 255
1226 ip link set netb up
1227 ip addr add 10.0.1.1 dev netb
1228 ip route add 10.0.2.0/24 dev netb
1229 </Screen>
1231 <Para>
1232 Let's discuss this for a bit. In line 1, we added a tunnel device, and
1233 called it netb (which is kind of obvious because that's where we want it to
1234 go). Furthermore we told it to use the GRE protocol (mode gre), that the
1235 remote address is 172.19.20.21 (the router at the other end), that our
1236 tunneling packets should originate from 172.16.17.18 (which allows your
1237 router to have several IP addresses on network C and let you decide which
1238 one to use for tunneling) and that the TTL field of the packet should be set
1239 to 255 (ttl 255).
1240 </Para>
1242 <Para>
1243 The second line enables the device.
1244 </Para>
1246 <Para>
1247 In the third line we gave the newly born interface netb the address
1248 10.0.1.1. This is OK for smaller networks, but when you're starting up a
1249 mining expedition (LOTS of tunnels), you might want to consider using
1250 another IP range for tunneling interfaces (in this example, you could use
1251 10.0.3.0).
1252 </Para>
1254 <Para>
1255 In the fourth line we set the route for network B. Note the different notation for the netmask. If you're not familiar with this notation, here's how it works: you write out the netmask in binary form, and you count all the ones. If you don't know how to do that, just remember that 255.0.0.0 is /8, 255.255.0.0 is /16 and 255.255.255.0 is /24. Oh, and 255.255.254.0 is /23, in case you were wondering.
1256 </Para>
1258 <Para>
1259 But enough about this, let's go on with the router of network B.
1261 <Screen>
1262 ip tunnel add neta mode gre remote 172.16.17.18 local 172.19.20.21 ttl 255
1263 ip link set neta up
1264 ip addr add 10.0.2.1 dev neta
1265 ip route add 10.0.1.0/24 dev neta
1266 </Screen>
1268 And when you want to remove the tunnel on router A:
1270 <Screen>
1271 ip link set netb down
1272 ip tunnel del netb
1273 </Screen>
1275 Of course, you can replace netb with neta for router B.
1276 </Para>
1278 </Sect2>
1280 <Sect2>
1281 <Title>IPv6 Tunneling</Title>
1283 <Para>
1284 See Section 6 for a short bit about IPv6 Addresses.
1285 </Para>
1287 <Para>
1288 On with the tunnels.
1289 </Para>
1291 <Para>
1292 Let's assume that you have the following IPv6 network, and you want to connect it to 6bone, or a friend.
1293 </Para>
1295 <Para>
1297 <Screen>
1298 Network 3ffe:406:5:1:5:a:2:1/96
1299 </Screen>
1301 Your IPv4 address is 172.16.17.18, and the 6bone router has IPv4 address 172.22.23.24. 
1302 </Para>
1304 <Para>
1306 <Screen>
1307 ip tunnel add sixbone mode sit remote 172.22.23.24 local 172.16.17.18 ttl 255
1308 ip link set sixbone up
1309 ip addr add 3ffe:406:5:1:5:a:2:1/96 dev sixbone
1310 ip route add 3ffe::/15 dev sixbone 
1311 </Screen>
1313 </Para>
1315 <Para>
1316 Let's discuss this. In the first line, we created a tunnel device called sixbone. We gave it mode sit (which is IPv6 in IPv4 tunneling) and told it where to go to (remote) and where to come from (local). TTL is set to maximum, 255. Next, we made the device active (up). After that, we added our own network address, and set a route for 3ffe::/15 (which is currently all of 6bone) through the tunnel.
1317 </Para>
1319 <Para>
1320 GRE tunnels are currently the preferred type of tunneling. It's a standard that is also widely adopted outside the Linux community and therefore a Good Thing.
1321 </Para>
1323 </Sect2>
1325 </Sect1>
1327 <Sect1 id="lartc.tunnel.userland">
1328   <Title>Userland tunnels</Title>
1330 <Para>
1331 There are literally dozens of implementations of tunneling outside the kernel. Best known are of course PPP and PPTP, but there are lots more (some proprietary, some secure, some that don't even use IP) and that is really beyond the scope of this HOWTO.
1332 </Para>
1334 </Sect1>
1336 </chapter>
1338 <chapter id="lartc.ipv6-tunnel">
1339 <Title>IPv6 tunneling with Cisco and/or 6bone</Title>
1341 <Para>
1342 By Marco Davids &lt;marco@sara.nl&gt;
1343 </Para>
1345 <Para>
1346 NOTE to maintainer:
1347 </Para>
1349 <Para>
1350 As far as I am concerned, this IPv6-IPv4 tunneling is not per definition
1351 GRE tunneling. You could tunnel IPv6 over IPv4 by means of GRE tunnel devices
1352 (GRE tunnels ANY to IPv4), but the device used here ("sit") only tunnels
1353 IPv6 over IPv4 and is therefore something different.
1354 </Para>
1356 <Sect1 id="lartc.tunnel-ipv6.addressing">
1357   <Title>IPv6 Tunneling</Title>
1359 <Para>
1360 This is another application of the tunneling capabilities of Linux. It is
1361 popular among the IPv6 early adopters, or pioneers if you like.
1362 The 'hands-on' example described below is certainly not the only way
1363 to do IPv6 tunneling. However, it is the method that is often used to tunnel
1364 between Linux and a Cisco IPv6 capable router and experience tells us that
1365 this is just the thing many people are after. Ten to one this applies to
1366 you too ;-)
1367 </Para>
1369 <Para>
1370 A short bit about IPv6 addresses:
1371 </Para>
1373 <Para>
1374 IPv6 addresses are, compared to IPv4 addresses, really big: 128 bits
1375 against 32 bits. And this provides us just with the thing we need: many, many
1376 IP-addresses: 340,282,266,920,938,463,463,374,607,431,768,211,465 to be
1377 precise. Apart from this, IPv6 (or IPng, for IP Next Generation) is supposed
1378 to provide for smaller routing tables on the Internet's backbone routers,
1379 simpler configuration of equipment, better security at the IP level and
1380 better support for QoS.
1381 </Para>
1383 <Para>
1384 An example: 2002:836b:9820:0000:0000:0000:836b:9886
1385 </Para>
1387 <Para>
1388 Writing down IPv6 addresses can be quite a burden. Therefore, to make
1389 life easier there are some rules:
1390 </Para>
1392 <Para>
1394 <ItemizedList>
1395 <ListItem>
1397 <Para>
1398 Don't use leading zeroes. Same as in IPv4.
1400 </Para>
1401 </ListItem>
1402 <ListItem>
1404 <Para>
1405 Use colons to separate every 16 bits or two bytes.
1407 </Para>
1408 </ListItem>
1409 <ListItem>
1411 <Para>
1412 When you have lots of consecutive zeroes,
1413 you can write this down as ::. You can only do this once in an
1414 address and only for quantities of 16 bits, though.
1415 </Para>
1416 </ListItem>
1418 </ItemizedList>
1420 </Para>
1422 <Para>
1423 The address 2002:836b:9820:0000:0000:0000:836b:9886 can be written down
1424 as 2002:836b:9820::836b:9886, which is somewhat friendlier.
1425 </Para>
1427 <Para>
1428 Another example, the address 3ffe:0000:0000:0000:0000:0020:34A1:F32C can be
1429 written down as 3ffe::20:34A1:F32C, which is a lot shorter.
1430 </Para>
1432 <Para>
1433 IPv6 is intended to be the successor of the current IPv4. Because it
1434 is relatively new technology, there is no worldwide native IPv6 network
1435 yet. To be able to move forward swiftly, the 6bone was introduced. 
1436 </Para>
1438 <Para>
1439 Native IPv6 networks are connected to each other by encapsulating the IPv6
1440 protocol in IPv4 packets and sending them over the existing IPv4 infrastructure
1441 from one IPv6 site to another. 
1442 </Para>
1444 <Para>
1445 That is precisely where the tunnel steps in.
1446 </Para>
1448 <Para>
1449 To be able to use IPv6, we should have a kernel that supports it. There
1450 are many good documents on how to achieve this. But it all comes down to
1451 a few steps:
1453 <ItemizedList>
1454 <ListItem>
1456 <Para>
1457 Get yourself a recent Linux distribution, with suitable glibc.
1458 </Para>
1459 </ListItem>
1460 <ListItem>
1462 <Para>
1463 Then get yourself an up-to-date kernel source.
1464 </Para>
1465 </ListItem>
1467 </ItemizedList>
1469 If you are all set, then you can go ahead and compile an IPv6 capable
1470 kernel:
1472 <ItemizedList>
1473 <ListItem>
1475 <Para>
1476 Go to /usr/src/linux and type:
1477 </Para>
1478 </ListItem>
1479 <ListItem>
1481 <Para>
1482 make menuconfig
1483 </Para>
1484 </ListItem>
1485 <ListItem>
1487 <Para>
1488 Choose "Networking Options"
1489 </Para>
1490 </ListItem>
1491 <ListItem>
1493 <Para>
1494 Select "The IPv6 protocol", "IPv6: enable EUI-64 token format", "IPv6:
1495 disable provider based addresses"
1496 </Para>
1497 </ListItem>
1499 </ItemizedList>
1501 HINT: Don't go for the 'module' option. Often this won't work well.
1502 </Para>
1504 <Para>
1505 In other words, compile IPv6 as 'built-in' in your kernel.
1506 You can then save your config like usual and go ahead with compiling
1507 the kernel.
1508 </Para>
1510 <Para>
1511 HINT: Before doing so, consider editing the Makefile:
1512 EXTRAVERSION = -x ; --&#62; ; EXTRAVERSION = -x-IPv6
1513 </Para>
1515 <Para>
1516 There is a lot of good documentation about compiling and installing
1517 a kernel, however this document is about something else. If you run into
1518 problems at this stage, go and look for documentation about compiling a
1519 Linux kernel according to your own specifications.
1520 </Para>
1522 <Para>
1523 The file /usr/src/linux/README might be a good start.
1524 After you accomplished all this, and rebooted with your brand new kernel,
1525 you might want to issue an '/sbin/ifconfig -a' and notice the brand 
1526 new 'sit0-device'. SIT stands for Simple Internet Transition. You may give
1527 yourself a compliment; you are now one major step closer to IP, the Next
1528 Generation ;-)
1529 </Para>
1531 <Para>
1532 Now on to the next step. You want to connect your host, or maybe even
1533 your entire LAN to another IPv6 capable network. This might be the "6bone"
1534 that is setup especially for this particular purpose.
1535 </Para>
1537 <Para>
1538 Let's assume that you have the following IPv6 network: 3ffe:604:6:8::/64 and
1539 you want to connect it to 6bone, or a friend. Please note that the /64
1540 subnet notation works just like with regular IP addresses.
1541 </Para>
1543 <Para>
1544 Your IPv4 address is 145.100.24.181 and the 6bone router has IPv4 address
1545 145.100.1.5
1546 </Para>
1548 <Screen width="80">
1549 # ip tunnel add sixbone mode sit remote 145.100.1.5 [local 145.100.24.181 ttl 255]
1550 # ip link set sixbone up
1551 # ip addr add 3FFE:604:6:7::2/126 dev sixbone
1552 # ip route add 3ffe::0/16 dev sixbone
1553 </Screen>
1555 <Para>
1556 Let's discuss this. In the first line, we created a tunnel device called
1557 sixbone. We gave it mode sit (which is IPv6 in IPv4 tunneling) and told it
1558 where to go to (remote) and where to come from (local). TTL is set to
1559 maximum, 255. 
1560 </Para>
1562 <Para>
1563 Next, we made the device active (up). After that, we added our own network
1564 address, and set a route for 3ffe::/15 (which is currently all of 6bone)
1565 through the tunnel. If the particular machine you run this on is your IPv6
1566 gateway, then consider adding the following lines:
1567 </Para>
1569 <Screen width="80">
1570 # echo 1 &#62;/proc/sys/net/ipv6/conf/all/forwarding
1571 # /usr/local/sbin/radvd
1572 </Screen>
1574 <Para>
1575 The latter, radvd is -like zebra- a router advertisement daemon, to
1576 support IPv6's autoconfiguration features. Search for it with your favourite
1577 search-engine if you like.
1578 You can check things like this:
1579 </Para>
1581 <Screen width="80">
1582 # /sbin/ip -f inet6 addr
1583 </Screen>
1585 <Para>
1586 If you happen to have radvd running on your IPv6 gateway and boot your
1587 IPv6 capable Linux on a machine on your local LAN, you would be able to
1588 enjoy the benefits of IPv6 autoconfiguration:
1589 </Para>
1591 <Screen width="80">
1592 # /sbin/ip -f inet6 addr
1593 1: lo: &lt;LOOPBACK,UP&gt; mtu 3924 qdisc noqueue inet6 ::1/128 scope host
1595 3: eth0: &lt;BROADCAST,MULTICAST,UP&gt; mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 100
1596 inet6 3ffe:604:6:8:5054:4cff:fe01:e3d6/64 scope global dynamic
1597 valid_lft forever preferred_lft 604646sec inet6 fe80::5054:4cff:fe01:e3d6/10 
1598 scope link
1599 </Screen>
1601 <Para>
1602 You could go ahead and configure your bind for IPv6 addresses. The A
1603 type has an equivalent for IPv6: AAAA. The in-addr.arpa's equivalent is:
1604 ip6.int. There's a lot of information available on this topic.
1605 </Para>
1607 <Para>
1608 There is an increasing number of IPv6-aware applications available,
1609 including secure shell, telnet, inetd, Mozilla the browser, Apache the
1610 webserver and a lot of others. But this is all outside the scope of this
1611 Routing document ;-)
1612 </Para>
1614 <Para>
1615 On the Cisco side the configuration would be something like this:
1617 <Screen>
1619 interface Tunnel1
1620 description IPv6 tunnel
1621 no ip address
1622 no ip directed-broadcast
1623 ipv6 address 3FFE:604:6:7::1/126
1624 tunnel source Serial0
1625 tunnel destination 145.100.24.181
1626 tunnel mode ipv6ip
1628 ipv6 route 3FFE:604:6:8::/64 Tunnel1
1629 </Screen>
1631 But if you don't have a Cisco at your disposal, try one of the many
1632 IPv6 tunnel brokers available on the Internet. They are willing to configure
1633 their Cisco with an extra tunnel for you. Mostly by means of a friendly
1634 web interface. Search for "ipv6 tunnel broker" on your favourite search engine.
1635 </Para>
1637 </Sect1>
1639 </chapter>
1641   <chapter id="lartc.ipsec">
1642     <Title>IPSEC: secure IP over the Internet</Title>
1643     <Para>
1645       There are two kinds of IPSEC available for Linux these days. For 2.2
1646       and 2.4, there is FreeS/WAN, which was the first major implementation. They
1648       have <ULink URL="http://www.freeswan.org/">an official site</ulink> and <ulink url="http://www.freeswan.ca">
1649         an unofficial one</ulink> that is actually maintained. FreeS/WAN has traditionally not been merged with
1650       the mainline kernel for a number of reasons. Most often mentioned are 'political' issues with Americans
1651       working on crypto tainting its exportability. Furthermore, it does not integrate too well with the Linux kernel,
1652       leading it to be a bad candidate for actual merging. 
1653     </para>
1654     <para>
1655       Additionally, <ulink
1656 url="http://www.edlug.ed.ac.uk/archive/Sep2002/msg00244.html">many</ulink> parties <ulink
1657 url="http://lists.freeswan.org/pipermail/design/2002-November/003901.html">have voiced
1658 worries</ulink> about the quality of the code. To setup FreeS/WAN, a lot of
1659 <ulink
1660 url="http://www.freeswan.ca/docs/freeswan-1.99/doc/index.html">documentation</ulink>
1661 is <ulink url="http://www.freeswan.org/doc.html">available</ulink>.
1662     </para>
1663     <para>
1664       As of Linux 2.5.47, there is a native IPSEC implementation in the kernel. It was written by Alexey Kuznetsov and
1665       Dave Miller, inspired by the work of the USAGI IPv6 group. With its merge, James Morris' CrypoAPI also became 
1666       part of the kernel - it does the actual crypting.
1667     </para>
1668     <para>
1669       This HOWTO will only document the 2.5+ version of IPSEC. FreeS/WAN is recommended for Linux 2.4 users for now, but be aware
1670       that its configuration will differ from the native IPSEC. In related
1671 news, there are now <ulink
1672 url="http://gondor.apana.org.au/~herbert/freeswan/">patches</ulink> to make the FreeS/WAN userspace code work with
1673 the native Linux IPSEC.
1674     </para>
1675     <para>
1676         As of 2.5.49, IPSEC works without further patches.
1677         </para>
1678         <para>
1679       <note>
1680         <para>
1681           Userspace tools appear are available <ulink
1682           url="http://sourceforge.net/projects/ipsec-tools">here</ulink>.
1683 There are multiple programs available, the one linked here is based on
1684 Racoon. 
1685         </para>
1686         <para>
1687         When compiling your kernel, be sure to turn on 'PF_KEY', 'AH', 'ESP' and
1688 everything in the CryptoAPI!
1689         </para>
1690       </note>
1691       <warning>
1692         <para>
1693           The author of this chapter is a complete IPSEC nitwit! If you find the inevitable mistakes, please email
1694           bert hubert <email>ahu@ds9a.nl</email>. 
1695         </para>
1696       </warning>
1697     </Para>
1698     <para>
1699       First, we'll show how to manually setup secure communication between
1700       two hosts. A large part of this process can also be automated, but
1701 here we'll do it by hand so as to acquaint ourselves with what is going on
1702 'under the hood'. 
1703     </para>
1704     <para>
1705         Feel free to skip the following section if you are only interested
1706 in automatic keying but be aware that some understanding of manual keying is
1707 useful. 
1708     </para>
1709     <sect1 id="lartc.ipsec.intro"><title>Intro with Manual Keying</title>
1710       <para>
1711         IPSEC is a complicated subject. A lot of information is available online, this HOWTO will concentrate on getting you
1712         up and running and explaining the basic principles. All examples are
1713 based on Racoon as found on the link above.
1714       </para>
1715       <para>
1716         <note>
1717           <para>
1718             Many iptables configurations drop IPSEC packets! To pass IPSEC, use: 'iptables -A xxx -p 50 -j ACCEPT' and 'iptables -A xxx -p 51 -j ACCEPT'
1719           </para>
1720         </note>
1721       </para>
1722       <para>
1723         IPSEC offers a secure version of the Internet Protocol. Security in this context means two different things: encryption and authentication. 
1724         A naive vision of security offers only encryption but it can easily be shown that is insufficient - you may be communicating encyphered,
1725         but no guarantee is offered that the remote party is the one you expect it to be.
1726       </para>
1727       <para>
1728         IPSEC supports 'Encapsulated Security Payload' (ESP) for encryption and 'Authentication Header' (AH) for authenticating the remote partner.
1729         You can configure both of them, or decided to do only either.
1730       </para>
1731       <para>
1732         Both ESP and AH rely on security associations. A security association (SA) consists of a source, a destination and an instruction. A sample 
1733         authentication SA may look like this:
1734         <screen>
1735           add 10.0.0.11 10.0.0.216 ah 15700 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1736         </screen>
1737         This says 'traffic going from 10.0.0.11 to 10.0.0.216 that needs an AH can be signed using HMAC-MD5 using secret 1234567890123456'. This instruction
1738         is labelled with SPI ('Security Parameter Index') id '15700', more about that later.
1739         The interesting bit about SAs is that they are symmetrical. Both sides of a conversation share exactly the same SA, it is not mirrored on the
1740         other side. Do note however that there is no 'autoreverse' rule - this SA only describes a possible authentication from 10.0.0.11 to 
1741         10.0.0.216. For two-way traffic, two SAs are needed.
1742       </para>
1743       <para>
1744         A sample ESP SA:
1745         <screen>
1746 add 10.0.0.11 10.0.0.216 esp 15701 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1747         </screen>
1748         This says 'traffic going from 10.0.0.11 to 10.0.0.216 that needs encryption can be encyphered using 3des-cbc with key 123456789012123456789012'. The
1749         SPI id is '15701'.
1750       </para>
1751       <para>
1752         So far, we've seen that SAs describe possible instructions, but do not in fact describe policy as to when these need to be used. In fact,
1753         there could be an arbitrary number of nearly identical SAs with only differing SPI ids. Incidentally, SPI stands for Security Parameter Index.
1754         To do actual crypto, we need to describe a policy. This policy can include things as 'use ipsec if available' or 'drop traffic unless we have ispec'.
1755       </para>
1756       <para>
1757         A typical simple Security Policy (SP) looks like this:
1758         <screen>
1759 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P out ipsec
1760    esp/transport//require
1761    ah/transport//require;
1762         </screen>
1763         If entered on host 10.0.0.216, this means that all traffic going out to 10.0.0.11 must be encrypted 
1764         and be wrapped in an AH authenticating header. Note that this does not describe which SA is to be used,
1765         that is left as an exercise for the kernel to determine.
1766       </para>
1767         <para>
1768         In other words, a Security Policy specifies WHAT we want; a Security
1769 Association describes HOW we want it. 
1770 </para>
1771       <para>
1772         Outgoing packets are labelled with the SA SPI ('the how') which the
1773         kernel used for encryption and authentication so the remote can
1774         lookup the corresponding verification and decryption instruction.
1775       </para>
1777       <para>
1778         What follows is a very simple configuration for talking from host 10.0.0.216 to 10.0.0.11 using 
1779         encryption and authentication. Note that the reverse path is plaintext in this first version and that
1780         this configuration should not be deployed.
1781       </para>
1782       <para>
1783         On host 10.0.0.216:
1784         <screen>
1785 #!/sbin/setkey -f
1786 add 10.0.0.216 10.0.0.11 ah 24500 -A hmac-md5 "1234567890123456";          
1787 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 24501 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1789 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P out ipsec
1790    esp/transport//require
1791    ah/transport//require;
1792         </screen>
1793       </para>
1794       <para>
1795         On host 10.0.0.11, the same Security Associations, no Security Policy:
1796         <screen>
1797 #!/sbin/setkey -f
1798 add 10.0.0.216 10.0.0.11 ah 24500 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1799 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 24501 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1800         </screen>
1801       </para>
1802       <para>
1803         With the above configuration in place (these files can be executed if 'setkey' is installed in /sbin),
1804         'ping 10.0.0.11' from 10.0.0.216 looks like this using tcpdump:
1805         <screen>
1806 22:37:52 10.0.0.216 &gt; 10.0.0.11: AH(spi=0x00005fb4,seq=0xa): ESP(spi=0x00005fb5,seq=0xa) (DF)
1807 22:37:52 10.0.0.11 &gt; 10.0.0.216: icmp: echo reply
1808         </screen>
1809         Note how the ping back from 10.0.0.11 is indeed plainly visible. The forward ping cannot be read by tcpdump
1810         of course, but it does show the Security Parameter Index of AH and ESP, which tells 10.0.0.11 how to 
1811         verify the authenticity of our packet and how to decrypt it.
1812       </para>
1813       <para>
1814         A few things must be mentioned however. The configuration above is shown in a lot of IPSEC examples and it is very dangerous.
1815         The problem is that the above contains policy on how 10.0.0.216 should treat packets going to 10.0.0.11, and that it explains how 10.0.0.11
1816         should treat those packets but it does NOT instruct 10.0.0.11 to discard unauthenticated or unencrypted traffic! 
1817       </para>
1818       <para>
1819         Anybody can now insert spoofed and completely unencrypted data and 10.0.0.11 will accept it. To remedy the above, we need an incoming 
1820         Security Policy on 10.0.0.11, as follows:
1821         <screen>
1822 #!/sbin/setkey -f 
1823 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P IN ipsec
1824    esp/transport//require
1825    ah/transport//require;
1826         </screen>
1827         This instructs 10.0.0.11 that any traffic coming to it from 10.0.0.216 is required to have valid ESP and AH.
1828       </para>
1829       <para>
1830         Now, to complete this configuration, we need return traffic to be encrypted and authenticated as well of course. The full configuration on
1831         10.0.0.216:
1832         <screen>
1833 #!/sbin/setkey -f
1834 flush;
1835 spdflush;
1837 # AH
1838 add 10.0.0.11 10.0.0.216 ah 15700 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1839 add 10.0.0.216 10.0.0.11 ah 24500 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1841 # ESP
1842 add 10.0.0.11 10.0.0.216 esp 15701 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1843 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 24501 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1845 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P out ipsec
1846            esp/transport//require
1847            ah/transport//require;
1849 spdadd 10.0.0.11 10.0.0.216 any -P in ipsec
1850            esp/transport//require
1851            ah/transport//require;
1852           
1853         </screen>
1854       </para>
1855       <para>
1856         And on 10.0.0.11:
1857         <screen>
1858 #!/sbin/setkey -f
1859 flush;
1860 spdflush;
1862 # AH
1863 add 10.0.0.11 10.0.0.216 ah 15700 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1864 add 10.0.0.216 10.0.0.11 ah 24500 -A hmac-md5 "1234567890123456";
1866 # ESP
1867 add 10.0.0.11 10.0.0.216 esp 15701 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1868 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 24501 -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
1871 spdadd 10.0.0.11 10.0.0.216 any -P out ipsec
1872            esp/transport//require
1873            ah/transport//require;
1875 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P in ipsec
1876            esp/transport//require
1877            ah/transport//require;
1879         </screen>
1880       </para>
1881       <para>
1882         Note that in this example we used identical keys for both directions of traffic. This is not in any way required however.
1883       </para>
1884       <para>
1885         To examine the configuration we just created, execute <command>setkey -D</command>, which shows the Security Associations or 
1886         <command>setkey -DP</command> which shows the configured policies.
1887       </para>
1888     </sect1>
1889     <sect1 id="lartc.ipsec.automatic.keying"><title>Automatic keying</title>
1890       <para>
1891         In the previous section, encryption was configured using simple shared secrets. In other words, to remain secure,
1892         we need to transfer our encryption configuration over a trusted channel. If we were to configure the remote host 
1893         over telnet, any third party would know our shared secret and the setup would not be secure.
1894       </para>
1895       <para>
1896         Furthermore, because the secret is shared, it is not a secret. The remote can't do a lot with our secret, but we do 
1897         need to make sure that we use a different secret for communicating with all our partners. This requires a large number of keys,
1898         if there are 10 parties, this needs at least 50 different secrets. 
1899       </para>
1900       <para>
1901         Besides the symmetric key problem, there is also the need for key rollover. If a third party manages to sniff enough traffic,
1902         it may be in a position to reverse engineer the key. This is prevented by moving to a new key every once in a while but that is
1903         a process that needs to be automated.
1904       </para>
1905       <para>
1906         Another problem is that with manual keying as described above we exactly define the algorithms and key lengths used, something
1907         that requires a lot of coordination with the remote party. It is desireable to be able to have the ability to describe a 
1908         broader key policy such as 'We can do 3DES and Blowfish with at least the following key lengths'.
1909       </para>
1910       <para>
1911         To solve these isses, IPSEC provides Internet Key Exchange to automatically exchange randomly generated keys which are
1912         transmitted using asymmetric encryption technology, according to negotiated algorithm details.
1913       </para>
1914       <para>
1915         The Linux 2.5 IPSEC implementation works with the KAME 'racoon' IKE
1916         daemon. As of 9 November, the racoon version in Alexey's iptools
1917         distribution can be compiled, although you may need to remove 
1918 #include &lt;net/route.h&gt; in two files. Alternatively, I've supplied a
1919 <ulink url="http://ds9a.nl/ipsec/racoon.bz2">precompiled version</ulink>.
1920       </para>
1921         <para>
1922         <note>
1923           <para>
1924                 IKE needs access to UDP port 500, be sure that iptables does
1925 not block it.
1926           </para>
1927         </note>
1928         </para>
1929         <sect2 id="lartc.ipsec.keying.theory"><title>Theory</title>
1930         <para>
1931                 As explained before, automatic keying does a lot of the work
1932 for us. Specifically, it creates Security Associations on the fly. It does
1933 not however set policy for us, which is as it should be.
1934         </para>
1935         <para>
1936         So, to benefit from IKE, setup a policy, but do not supply any
1937 SAs. If the kernel discovers that there is an IPSEC policy, but no Security
1938 Association, it will notify the IKE daemon, which then goes to work on
1939 trying to negotiate one.
1940         </para>
1941         <para>
1942         Reiterating, a Security Policy specifies WHAT we want; a Security
1943 Association describes HOW we want it. Using automatic keying lets us get
1944 away with only specifying what we want.
1945         </para>
1946 </sect2>
1947         <sect2 id="lartc.ipsec.automatic.keying.example"><title>Example</title>
1948         <para>
1949         Kame racoon comes with a grand host of options, most of which have
1950 very fine default values, so we don't need to touch them. As described
1951 above, the operator needs to define a Security Policy, but no Security
1952 Associations. We leave their negotiation to the IKE daemon.
1953         </para>
1954         <para>
1955         In this example, 10.0.0.11 and 10.0.0.216 are once again going to
1956 setup secure communications, but this time with help from racoon. For
1957 simplicity this configuration will be using pre-shared keys, the
1958 dreaded 'shared secrets'. X.509 certificates are discussed in a separate
1959 section, see <xref linkend="lartc.ipsec.x509">.
1960 </para>
1961 <para> We're
1962 going to stick to almost the default configuration, identical on both hosts:
1963         </para> 
1964         <para>
1965 <screen>
1966 path pre_shared_key "/usr/local/etc/racoon/psk.txt";
1968 remote anonymous
1970         exchange_mode aggressive,main;
1971         doi ipsec_doi;
1972         situation identity_only;
1974         my_identifier address;
1976         lifetime time 2 min;   # sec,min,hour
1977         initial_contact on;
1978         proposal_check obey;    # obey, strict or claim
1980         proposal {
1981                 encryption_algorithm 3des;
1982                 hash_algorithm sha1;
1983                 authentication_method pre_shared_key;
1984                 dh_group 2 ;
1985         }
1988 sainfo anonymous
1990         pfs_group 1;
1991         lifetime time 2 min;
1992         encryption_algorithm 3des ;
1993         authentication_algorithm hmac_sha1;
1994                 compression_algorithm deflate ;
1996 </screen>
1997         </para>
1998         <para>
1999         Lots of settings - I think yet more can be removed to get closer to
2000 the default configuration. A few noteworthy things. We've configured two
2001 anonymous settings which hold for all remotes, making further configuration
2002 easy. There is no need for per-host stanzas here, unless we really want
2003 them.
2004 </para>
2005         <para>
2006         Furthermore, we've set it up such that we identify ourselves based
2007 on our IP address ('my_identifier address'), and declare that we can do
2008 3des, sha1, and that we will be using a pre-shared key, located in psk.txt.
2009         </para>
2010         <para>
2011         In psk.txt, we now setup two entries, which do differ on both hosts.
2012 On 10.0.0.11:
2013 <screen>
2014 10.0.0.216      password2
2015 </screen>
2016 On 10.0.0.216:
2017 <screen>
2018 10.0.0.11       password2
2019 </screen>
2020         Make sure these files are owned by root, and set to mode 0600,
2021 racoon will not trust their contents otherwise. Note that these files are
2022 mirrors from eachother.
2023         </para>
2024         <para>
2025         Now we are ready to setup our desired policy, which is simple
2026 enough. On host 10.0.0.216:
2027 <screen>
2028 #!/sbin/setkey -f
2029 flush;
2030 spdflush;
2032 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P out ipsec
2033         esp/transport//require;
2035 spdadd 10.0.0.11 10.0.0.216 any -P in ipsec
2036         esp/transport//require;
2037 </screen>
2038 And on 10.0.0.11:
2039 <screen>
2040 #!/sbin/setkey -f
2041 flush;
2042 spdflush;
2044 spdadd 10.0.0.11 10.0.0.216 any -P out ipsec
2045         esp/transport//require;
2047 spdadd 10.0.0.216 10.0.0.11 any -P in ipsec
2048         esp/transport//require;
2049 </screen>
2050 Note how again these policies are mirrored.
2051         </para>
2052         <para>
2053         We are now ready to launch racoon! Once launched, the moment we try
2054 to telnet from 10.0.0.11 to 10.0.0.216, or the other way around, racoon
2055 will start negotiating:
2056 <screen>
2057 12:18:44: INFO: isakmp.c:1689:isakmp_post_acquire(): IPsec-SA
2058   request for 10.0.0.11 queued due to no phase1 found.
2059 12:18:44: INFO: isakmp.c:794:isakmp_ph1begin_i(): initiate new
2060   phase 1 negotiation: 10.0.0.216[500]<=>10.0.0.11[500]
2061 12:18:44: INFO: isakmp.c:799:isakmp_ph1begin_i(): begin Aggressive mode.
2062 12:18:44: INFO: vendorid.c:128:check_vendorid(): received Vendor ID: 
2063   KAME/racoon
2064 12:18:44: NOTIFY: oakley.c:2037:oakley_skeyid(): couldn't find
2065   the proper pskey, try to get one by the peer's address.
2066 12:18:44: INFO: isakmp.c:2417:log_ph1established(): ISAKMP-SA
2067   established 10.0.0.216[500]-10.0.0.11[500] spi:044d25dede78a4d1:ff01e5b4804f0680
2068 12:18:45: INFO: isakmp.c:938:isakmp_ph2begin_i(): initiate new phase 2 
2069   negotiation: 10.0.0.216[0]<=>10.0.0.11[0]
2070 12:18:45: INFO: pfkey.c:1106:pk_recvupdate(): IPsec-SA established: 
2071   ESP/Transport 10.0.0.11->10.0.0.216 spi=44556347(0x2a7e03b)
2072 12:18:45: INFO: pfkey.c:1318:pk_recvadd(): IPsec-SA established:
2073   ESP/Transport 10.0.0.216->10.0.0.11 spi=15863890(0xf21052)
2074 </screen>
2075 </para>
2076 <para>
2077         If we now run setkey -D, which shows the Security Associations, they
2078 are indeed there:
2079 <screen>
2080 10.0.0.216 10.0.0.11 
2081         esp mode=transport spi=224162611(0x0d5c7333) reqid=0(0x00000000)
2082         E: 3des-cbc  5d421c1b d33b2a9f 4e9055e3 857db9fc 211d9c95 ebaead04
2083         A: hmac-sha1  c5537d66 f3c5d869 bd736ae2 08d22133 27f7aa99
2084         seq=0x00000000 replay=4 flags=0x00000000 state=mature 
2085         created: Nov 11 12:28:45 2002   current: Nov 11 12:29:16 2002
2086         diff: 31(s)     hard: 600(s)    soft: 480(s)
2087         last: Nov 11 12:29:12 2002      hard: 0(s)      soft: 0(s)
2088         current: 304(bytes)     hard: 0(bytes)  soft: 0(bytes)
2089         allocated: 3    hard: 0 soft: 0
2090         sadb_seq=1 pid=17112 refcnt=0
2091 10.0.0.11 10.0.0.216 
2092         esp mode=transport spi=165123736(0x09d79698) reqid=0(0x00000000)
2093         E: 3des-cbc  d7af8466 acd4f14c 872c5443 ec45a719 d4b3fde1 8d239d6a
2094         A: hmac-sha1  41ccc388 4568ac49 19e4e024 628e240c 141ffe2f
2095         seq=0x00000000 replay=4 flags=0x00000000 state=mature 
2096         created: Nov 11 12:28:45 2002   current: Nov 11 12:29:16 2002
2097         diff: 31(s)     hard: 600(s)    soft: 480(s)
2098         last:                           hard: 0(s)      soft: 0(s)
2099         current: 231(bytes)     hard: 0(bytes)  soft: 0(bytes)
2100         allocated: 2    hard: 0 soft: 0
2101         sadb_seq=0 pid=17112 refcnt=0
2102 </screen>
2103 As are the Security Policies we configured ourselves:
2104 <screen>
2105 10.0.0.11[any] 10.0.0.216[any] tcp
2106         in ipsec
2107         esp/transport//require
2108         created:Nov 11 12:28:28 2002 lastused:Nov 11 12:29:12 2002
2109         lifetime:0(s) validtime:0(s)
2110         spid=3616 seq=5 pid=17134
2111         refcnt=3
2112 10.0.0.216[any] 10.0.0.11[any] tcp
2113         out ipsec
2114         esp/transport//require
2115         created:Nov 11 12:28:28 2002 lastused:Nov 11 12:28:44 2002
2116         lifetime:0(s) validtime:0(s)
2117         spid=3609 seq=4 pid=17134
2118         refcnt=3
2119 </screen>
2120 </para>
2121         <sect3><title>Problems and known defects</title>
2122         <para>
2123                 If this does not work, check that all configuration files
2124 are owned by root, and can only be read by root. To start racoon on the
2125 foreground, use '-F'. To force it to read a certain configuration file,
2126 instead of at the compiled location, use '-f'. For staggering amounts of
2127 detail, add a 'log debug;' statement to racoon.conf.
2128         </para>
2129         </sect3>
2130         </sect2>
2131         <sect2 id="lartc.ipsec.x509"><title>Automatic keying using X.509 certificates</title>
2132         <para>
2133         As mentioned before, the use of shared secrets is hard because they
2134 aren't easily shared and once shared, are no longer secret. Luckily, there
2135 is asymmetric encryption technology to help resolve this.
2136         </para>
2137         <para>
2138         If each IPSEC participant makes a public and a private key, secure
2139 communications can be setup by both parties publishing their public key, and
2140 configuring policy.
2141         </para>
2142         <para>
2143         Building a key is relatively easy, although it requires some work.
2144 The following is based on the 'openssl' tool. 
2145         </para>
2146         <sect3><title>Building an X.509 certificate for your host</title>
2147         <para>
2148         OpenSSL has a lot of infrastructure for keys that may or may not be
2149 signed by certificate authorities. Right now, we need to circumvent all that
2150 infrastructure and practice some good old Snake Oil security, and do without
2151 a certificate authority.
2152         </para>
2153         <para>
2154         First we issue a 'certificate request' for our host, called
2155 'laptop':
2156 <screen>
2157 $ openssl req -new -nodes -newkey rsa:1024 -sha1 -keyform PEM -keyout \
2158   laptop.private -outform PEM -out request.pem
2159 </screen>
2160 This asks us some questions:
2161 <screen>
2162 Country Name (2 letter code) [AU]:NL
2163 State or Province Name (full name) [Some-State]:.
2164 Locality Name (eg, city) []:Delft
2165 Organization Name (eg, company) [Internet Widgits Pty Ltd]:Linux Advanced
2166 Routing & Traffic Control
2167 Organizational Unit Name (eg, section) []:laptop
2168 Common Name (eg, YOUR name) []:bert hubert
2169 Email Address []:ahu@ds9a.nl
2171 Please enter the following 'extra' attributes
2172 to be sent with your certificate request
2173 A challenge password []:
2174 An optional company name []:
2175 </screen>
2176         It is left to your own discretion how completely you want to fill
2177 this out. You may or may not want to put your hostname in there, depending
2178 on your security needs. In this example, we have.
2179 </para>
2180         <para>
2181         We'll now 'self sign' this request:
2182 <screen>
2183 $ openssl x509 -req -in request.pem -signkey laptop.private -out \
2184   laptop.public
2185 Signature ok
2186 subject=/C=NL/L=Delft/O=Linux Advanced Routing &amp; Traffic \
2187   Control/OU=laptop/CN=bert hubert/Email=ahu@ds9a.nl
2188 Getting Private key
2189 </screen>       
2190         The 'request.pem' file can now be discarded. 
2191         </para>
2192         <para>
2193         Repeat this procedure for all hosts you need a key for. You can
2194 distribute the '.public' file with impunity, but keep the '.private' one
2195 private!
2196         </para>
2197         </sect3>
2198         <sect3><title>Setting up and launching</title>
2199         <para>
2200         Once we have a public and a private key for our hosts we can tell
2201         racoon to use them.
2202         </para>
2203         <para>
2204         We return to our previous configuration and the two hosts, 10.0.0.11
2205 ('upstairs') and 10.0.0.216 ('laptop').
2206         </para>
2207         <para>
2208         To the <filename>racoon.conf</filename> file on 10.0.0.11, we add:
2209 <screen>
2210 path certificate "/usr/local/etc/racoon/certs";
2212 remote 10.0.0.216
2214         exchange_mode aggressive,main;
2215         my_identifier asn1dn;
2216         peers_identifier asn1dn;
2218         certificate_type x509 "upstairs.public" "upstairs.private";
2220         peers_certfile "laptop.public";
2221         proposal {
2222                 encryption_algorithm 3des;
2223                 hash_algorithm sha1;
2224                 authentication_method rsasig;
2225                 dh_group 2 ;
2226         }
2228 </screen>
2229         This tells racoon that certificates are to be found in
2230 <filename>/usr/local/etc/racoon/certs/</filename>. Furthermore, it contains
2231 configuration items specific for remote 10.0.0.216.
2232         </para>
2233         <para>
2234         The 'asn1dn' lines tell racoon that the identifier for both the
2235 local and remote ends are to be extracted from the public keys. This is the
2236 'subject=/C=NL/L=Delft/O=Linux Advanced Routing &amp; Traffic 
2237   Control/OU=laptop/CN=bert hubert/Email=ahu@ds9a.nl' output from above.
2238         </para>
2239         <para>
2240         The <command>certificate_type</command> line configures the local
2241 public and private key. The <command>peers_certfile</command> statement
2242 configures racoon to read the public key of the remote peer from the file
2243 <filename>laptop.public</filename>.
2244         </para>
2245         <para>
2246         The <command>proposal</command> stanza is unchanged from what we've
2247 seen earlier, with the exception that the
2248 <command>authentication_method</command> is now <command>rsasig</command>,
2249 indicating the use of RSA public/private keys for authentication.
2250         </para>
2251         <para>
2252         The addition to the configuration of 10.0.0.216 is nearly identical, except for the
2253 usual mirroring:
2254 <screen>
2255 path certificate "/usr/local/etc/racoon/certs";
2257 remote 10.0.0.11
2259         exchange_mode aggressive,main;
2260         my_identifier asn1dn;
2261         peers_identifier asn1dn;
2263         certificate_type x509 "laptop.public" "laptop.private";
2265         peers_certfile "upstairs.public";
2267         proposal {
2268                 encryption_algorithm 3des;
2269                 hash_algorithm sha1;
2270                 authentication_method rsasig;
2271                 dh_group 2 ;
2272         }
2274 </screen>
2275 </para>
2276         <para>
2277         Now that we've added these statements to both hosts, we only need to
2278 move the key files in place. The 'upstairs' machine needs 
2279 <filename>upstairs.private</filename>, <filename>upstairs.public</filename>, 
2280 and <filename>laptop.public</filename> in
2281 <filename>/usr/local/etc/racoon/certs</filename>. Make sure that this
2282 directory is owned by root and has mode 0700 or racoon may refuse to read
2284 </para>
2285 <para>
2286 The 'laptop' machine needs 
2287 <filename>laptop.private</filename>, <filename>laptop.public</filename>, 
2288 and <filename>upstairs.public</filename> in
2289 <filename>/usr/local/etc/racoon/certs</filename>. In other words, each host
2290 needs its own public and private key and additionally, the public key of the
2291 remote.
2292 </para>
2293 <para>
2294         Verify that a Security Policy is in place (execute the 'spdadd' lines in
2295 <xref linkend="lartc.ipsec.automatic.keying.example">). Then launch racoon and everything should
2296 work.
2297 </para>
2298         </sect3>
2299         <sect3><title>How to setup tunnels securely</title>
2300         <para>
2301         To setup secure communications with a remote party, we must exchange
2302 public keys. While the public key does not need to be kept a secret, on the
2303 contrary, it is very important to be sure that it is in fact the unaltered
2304 key. In other words, you need to be certain there is no 'man in the middle'.
2305         </para>
2306         <para>
2307 To make this easy, OpenSSL provides the 'digest' command:
2308 <screen>
2309 $ openssl dgst upstairs.public 
2310 MD5(upstairs.public)= 78a3bddafb4d681c1ca8ed4d23da4ff1
2311 </screen>
2312 </para>
2313         <para>
2314         Now all we need to do is verify if our remote partner sees the same
2315 digest. This might be done by meeting in real life or perhaps over the
2316 phone, making sure the number of the remote party was not in fact sent over
2317 the same email containing the key!
2318         </para>
2319         <para>
2320         Another way of doing this is the use of a Trusted Third Party which
2321 runs a Certificate Authority. This CA would then sign your key, which we've
2322 done ourselves above.
2323         </para>
2324         
2325         </sect3>
2326     </sect2>
2328     </sect1>
2329     <sect1 id="lartc.ipsec.tunnel"><title>IPSEC tunnels</title>
2330       <para>
2331         So far, we've only seen IPSEC in so called 'transport' mode where both endpoints understand IPSEC directly. As this is often not
2332         the case, it may be necessary to have only routers understand IPSEC, and have them do the work for the hosts behind them. 
2333         This is called 'tunnel mode'.
2334       </para>
2335       <para>
2336         Setting this up is a breeze. To tunnel all traffic to 130.161.0.0/16 from 10.0.0.216 via 10.0.0.11, we issue the following on
2337         10.0.0.216:
2338 <screen>
2339 #!/sbin/setkey -f
2340 flush;
2341 spdflush;
2343 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 34501
2344         -m tunnel
2345         -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
2347 spdadd 10.0.0.0/24 130.161.0.0/16 any -P out ipsec
2348            esp/tunnel/10.0.0.216-10.0.0.11/require;
2349 </screen>
2350         Note the '-m tunnel', it is vitally important! This first configures an ESP encryption SA between our tunnel endpoints,
2351         10.0.0.216 and 10.0.0.11. 
2352       </para>
2353       <para>
2354         Next the actual tunnel is configured. It instructs the kernel to encrypt all traffic it has to route from 10.0.0.0/24 to
2355         130.161.0.0. Furthermore, this traffic then has to be shipped to 10.0.0.11.
2356       </para>
2357       <para>
2358         10.0.0.11 also needs some configuration:
2359 <screen>
2360 #!/sbin/setkey -f
2361 flush;
2362 spdflush;
2364 add 10.0.0.216 10.0.0.11 esp 34501
2365         -m tunnel
2366         -E 3des-cbc "123456789012123456789012";
2368 spdadd 10.0.0.0/24 130.161.0.0/16 any -P in ipsec
2369            esp/tunnel/10.0.0.216-10.0.0.11/require;
2370 </screen>
2371         Note that this is exactly identical, except for the change from '-P out' to '-P in'. As with earlier examples,
2372         we've now only configured traffic going one way. Completing the other half of the tunnel is left as an
2373         exercise for the reader.
2374       </para>
2375       <para>
2376         Another name for this setup is 'proxy ESP', which is somewhat clearer.
2377       </para>
2378       <para>
2379         <note>
2380           <para>
2381             The IPSEC tunnel needs to have IP Forwarding enabled in the kernel!
2382           </para>
2383         </note>
2384       </para>
2385     </sect1>
2386     <sect1 id="lartc.ipsec.other"><title>Other IPSEC software</title>
2387       <para>
2388         Thomas Walpuski reports that he wrote a patch to make OpenBSD isakpmd work with Linux 2.5 IPSEC.
2389 Furthermore, the main isakpmd CVS repository now contains this code!
2390         Some notes are <ulink
2391 url="http://bender.thinknerd.de/~thomas/IPsec/isakmpd-linux.html">on his page</ulink>.
2392       </para>
2393       <para>
2395         isakpmd is quite different from racoon mentioned above but many
2396         people like it. It can be found <ulink
2397 url="http://www.openbsd.org/cgi-bin/cvsweb/src/sbin/isakmpd/">here</ulink>.
2398 Read more about OpenBSD CVS <ulink
2399 url="http://www.openbsd.org/anoncvs.html">here</ulink>. Thomas also made a
2400 <ulink
2401 url="http://bender.thinknerd.de/~thomas/IPsec/isakmpd.tgz">tarball</ulink>
2402 available for those uncomfortable with CVS or patch.
2404       </para>
2405         <para>
2406         Furthermore, there are patches to make the FreeS/WAN userspace tools
2407 work with the native Linux 2.5 IPSEC, you can find them <ulink
2408 url="http://gondor.apana.org.au/~herbert/freeswan/">here</ulink>.
2409     </sect1>
2410     <sect1 id="lartc.ipsec.interop"><title>IPSEC interoperation with other systems</title>
2411       <para>
2412         FIXME: Write this
2413       </para>
2414       <sect2 id="lartc.ipsec.interop.win32"><title>Windows</title>
2415         <para>
2416         Andreas Jellinghaus &lt;aj@dungeon.inka.de&gt; reports: "win2k: it works. pre_shared key with ip address for authentication (I don't
2417 think windows supports fqdn or userfqdn strings).  Certificates should also work, didn't
2418 try.".
2420         </para>
2421       </sect2>
2422     </sect1>
2424   </chapter>
2426 <chapter id="lartc.multicast">
2427 <Title>Multicast routing</Title>
2429 <Para>
2430 FIXME: Editor Vacancy!
2431 </Para>
2433 <Para>
2434 The Multicast-HOWTO is ancient (relatively-speaking) and may be inaccurate
2435 or misleading in places, for that reason.
2436 </Para>
2438 <Para>
2439 Before you can do any multicast routing, you need to configure the Linux
2440 kernel to support the type of multicast routing you want to do. This, in
2441 turn, requires you to decide what type of multicast routing you expect to
2442 be using. There are essentially four "common" types - DVMRP (the Multicast
2443 version of the RIP unicast protocol), MOSPF (the same, but for OSPF), PIM-SM
2444 ("Protocol Independent Multicasting - Sparse Mode", which assumes that users
2445 of any multicast group are spread out, rather than clumped) and PIM-DM (the
2446 same, but "Dense Mode", which assumes that there will be significant clumps
2447 of users of the same multicast group).
2448 </Para>
2450 <Para>
2451 In the Linux kernel, you will notice that these options don't appear. This is
2452 because the protocol itself is handled by a routing application, such as
2453 Zebra, mrouted, or pimd. However, you still have to have a good idea of which
2454 you're going to use, to select the right options in the kernel.
2455 </Para>
2457 <Para>
2458 For all multicast routing, you will definitely need to enable "multicasting"
2459 and "multicast routing". For DVMRP and MOSPF, this is sufficient. If you are
2460 going to use PIM, you must also enable PIMv1 or PIMv2, depending on whether
2461 the network you are connecting to uses version 1 or 2 of the PIM protocol.
2462 </Para>
2464 <Para>
2465 Once you have all that sorted out, and your new Linux kernel compiled, you
2466 will see that the IP protocols listed, at boot time, now include IGMP. This
2467 is a protocol for managing multicast groups. At the time of writing, Linux
2468 supports IGMP versions 1 and 2 only, although version 3 does exist and has
2469 been documented. This doesn't really affect us that much, as IGMPv3 is still
2470 new enough that the extra capabilities of IGMPv3 aren't going to be that
2471 much use. Because IGMP deals with groups, only the features present in the
2472 simplest version of IGMP over the entire group are going to be used. For the
2473 most part, that will be IGMPv2, although IGMPv1 is sill going to be
2474 encountered.
2475 </Para>
2477 <Para>
2478 So far, so good. We've enabled multicasting. Now, we have to tell the Linux
2479 kernel to actually do something with it, so we can start routing. This means
2480 adding the Multicast virtual network to the router table:
2481 </Para>
2483 <Para>
2484 ip route add 224.0.0.0/4 dev eth0
2485 </Para>
2487 <Para>
2488 (Assuming, of course, that you're multicasting over eth0! Substitute the
2489 device of your choice, for this.)
2490 </Para>
2492 <Para>
2493 Now, tell Linux to forward packets...
2494 </Para>
2496 <Para>
2497 echo 1 &#62; /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
2498 </Para>
2500 <Para>
2501 At this point, you may be wondering if this is ever going to do anything. So,
2502 to test our connection, we ping the default group, 224.0.0.1, to see if anyone
2503 is alive. All machines on your LAN with multicasting enabled <Emphasis>should</Emphasis>
2504 respond, but nothing else. You'll notice that none of the machines that
2505 respond have an IP address of 224.0.0.1. What a surprise! :) This is a group
2506 address (a "broadcast" to subscribers), and all members of the group will
2507 respond with their own address, not the group address.
2508 </Para>
2510 <Para>
2511 ping -c 2 224.0.0.1
2512 </Para>
2514 <Para>
2515 At this point, you're ready to do actual multicast routing. Well, assuming
2516 that you have two networks to route between.
2517 </Para>
2519 <Para>
2520 (To Be Continued!)
2521 </Para>
2523 </chapter>
2525 <chapter id="lartc.qdisc">
2526 <Title>Queueing Disciplines for Bandwidth Management</Title>
2528 <Para>
2529 Now, when I discovered this, it <Emphasis>really</Emphasis> blew me away. Linux 2.2/2.4
2530 comes with everything to manage bandwidth in ways comparable to high-end
2531 dedicated bandwidth management systems.
2532 </Para>
2534 <Para>
2535 Linux even goes far beyond what Frame and ATM provide. 
2536 </Para>
2538 <Para>Just to prevent confusion, <command>tc</command> uses the following 
2539 rules for bandwith specification:
2541 <literallayout class='monospaced'>
2542 mbps = 1024 kbps = 1024 * 1024 bps =&#62; byte/s
2543 mbit = 1024 kbit =&#62; kilo bit/s.
2544 mb = 1024 kb = 1024 * 1024 b =&#62; byte
2545 mbit = 1024 kbit =&#62; kilo bit.
2546 </literallayout>
2548 Internally, the number is stored in bps and b.
2549 </Para>
2551 <Para>But when <command>tc</command> prints the rate, it uses following :
2552 </Para>
2554 <literallayout class='monospaced'>
2555 1Mbit = 1024 Kbit = 1024 * 1024 bps =&#62; byte/s
2556 </literallayout>
2558 <Sect1 id="lartc.qdisc.explain">
2559   <Title>Queues and Queueing Disciplines explained</Title>
2561 <Para>
2562 With queueing we determine the way in which data is <Emphasis>SENT</Emphasis>.
2563 It is important to realise that we can only shape data that we transmit.
2564 </Para>
2566 <Para>
2567 With the way the Internet works, we have no direct control of what people
2568 send us. It's a bit like your (physical!) mailbox at home. There is no way
2569 you can influence the world to modify the amount of mail they send you,
2570 short of contacting everybody.
2571 </Para>
2573 <Para>
2574 However, the Internet is mostly based on TCP/IP which has a few features
2575 that help us. TCP/IP has no way of knowing the capacity of the network
2576 between two hosts, so it just starts sending data faster and faster ('slow
2577 start') and when packets start getting lost, because there is no room to
2578 send them, it will slow down. In fact it is a bit smarter than this, but
2579 more about that later.
2580 </Para>
2582 <Para>
2583 This is the equivalent of not reading half of your mail, and hoping that
2584 people will stop sending it to you. With the difference that it works for
2585 the Internet :-)
2586 </Para>
2588 <Para>
2589 If you have a router and wish to prevent certain hosts within your network
2590 from downloading too fast, you need to do your shaping on the *inner* interface
2591 of your router, the one that sends data to your own computers.
2592 </Para>
2594 <Para>
2595 You also have to be sure you are controlling the bottleneck of the link.
2596 If you have a 100Mbit NIC and you have a router that has a 256kbit link,
2597 you have to make sure you are not sending more data than your router can
2598 handle.  Otherwise, it will be the router who is controlling the link and
2599 shaping the available bandwith. We need to 'own the queue' so to speak, and
2600 be the slowest link in the chain. Luckily this is easily possible.
2601 </Para>
2603 </Sect1>
2605 <Sect1 id="lartc.qdisc.classless">
2606   <Title>Simple, classless Queueing Disciplines</Title>
2608 <Para>
2609 As said, with queueing disciplines, we change the way data is sent.
2610 Classless queueing disciplines are those that, by and large accept data and
2611 only reschedule, delay or drop it.
2612 </Para>
2614 <Para>
2615 These can be used to shape traffic for an entire interface, without any
2616 subdivisions. It is vital that you understand this part of queueing before
2617 we go on the the classful qdisc-containing-qdiscs!
2618 </Para>
2620 <Para>
2621 By far the most widely used discipline is the pfifo_fast qdisc - this is the
2622 default. This also explains why these advanced features are so robust. They
2623 are nothing more than 'just another queue'.
2624 </Para>
2626 <Para>
2627 Each of these queues has specific strengths and weaknesses. Not all of them
2628 may be as well tested.
2629 </Para>
2631 <Sect2>
2632 <Title>pfifo_fast</Title>
2634 <Para>
2635 This queue is, as the name says, First In, First Out, which means that no
2636 packet receives special treatment. At least, not quite. This queue has 3 so
2637 called 'bands'. Within each band, FIFO rules apply. However, as long as
2638 there are packets waiting in band 0, band 1 won't be processed. Same goes
2639 for band 1 and band 2.
2640 </Para>
2642 <Para>
2643 The kernel honors the so called Type of Service flag of packets, and takes
2644 care to insert 'minimum delay' packets in band 0. 
2645 </Para>
2647 <Para>
2648 Do not confuse this classless simple qdisc with the classful PRIO one!
2649 Although they behave similarly, pfifo_fast is classless and you cannot add
2650 other qdiscs to it with the tc command.
2651 </Para>
2653 <Sect3>
2654 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
2656 <Para>
2657 You can't configure the pfifo_fast qdisc as it is the hardwired default.
2658 This is how it is configured by default:
2659 <VariableList>
2661 <VarListEntry>
2662 <Term>priomap</Term>
2663 <ListItem>
2664 <Para>
2665 Determines how packet priorities, as assigned by the kernel, map to bands.
2666 Mapping occurs based on the TOS octet of the packet, which looks like this:
2667 </Para>
2669 <Para>
2671 <Screen>
2672    0     1     2     3     4     5     6     7
2673 +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
2674 |                 |                       |     |
2675 |   PRECEDENCE    |          TOS          | MBZ |
2676 |                 |                       |     |
2677 +-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+-----+
2678 </Screen>
2680 </Para>
2682 <Para>
2683 The four TOS bits (the 'TOS field') are defined as:
2685 <Screen>
2686 Binary Decimcal  Meaning
2687 -----------------------------------------
2688 1000   8         Minimize delay (md)
2689 0100   4         Maximize throughput (mt)
2690 0010   2         Maximize reliability (mr)
2691 0001   1         Minimize monetary cost (mmc)
2692 0000   0         Normal Service
2693 </Screen>
2695 </Para>
2697 <Para>
2698 As there is 1 bit to the right of these four bits, the actual value of the
2699 TOS field is double the value of the TOS bits. Tcpdump -v -v shows you the
2700 value of the entire TOS field, not just the four bits. It is the value you
2701 see in the first column of this table:
2702 </Para>
2704 <Para>
2706 <Screen>
2707 TOS     Bits  Means                    Linux Priority    Band
2708 ------------------------------------------------------------
2709 0x0     0     Normal Service           0 Best Effort     1
2710 0x2     1     Minimize Monetary Cost   1 Filler          2
2711 0x4     2     Maximize Reliability     0 Best Effort     1
2712 0x6     3     mmc+mr                   0 Best Effort     1
2713 0x8     4     Maximize Throughput      2 Bulk            2
2714 0xa     5     mmc+mt                   2 Bulk            2
2715 0xc     6     mr+mt                    2 Bulk            2
2716 0xe     7     mmc+mr+mt                2 Bulk            2
2717 0x10    8     Minimize Delay           6 Interactive     0
2718 0x12    9     mmc+md                   6 Interactive     0
2719 0x14    10    mr+md                    6 Interactive     0
2720 0x16    11    mmc+mr+md                6 Interactive     0
2721 0x18    12    mt+md                    4 Int. Bulk       1
2722 0x1a    13    mmc+mt+md                4 Int. Bulk       1
2723 0x1c    14    mr+mt+md                 4 Int. Bulk       1
2724 0x1e    15    mmc+mr+mt+md             4 Int. Bulk       1
2725 </Screen>
2727 </Para>
2729 <Para>
2730 Lots of numbers. The second column contains the value of the relevant four
2731 TOS bits, followed by their translated meaning. For example, 15 stands for a
2732 packet wanting Minimal Monetary Cost, Maximum Reliability, Maximum
2733 Throughput AND Minimum Delay. I would call this a 'Dutch Packet'.
2734 </Para>
2736 <Para>
2737 The fourth column lists the way the Linux kernel interprets the TOS bits, by
2738 showing to which Priority they are mapped. 
2739 </Para>
2741 <Para>
2742 The last column shows the result of the default priomap. On the command line,
2743 the default priomap looks like this:
2745 <Screen>
2746 1, 2, 2, 2, 1, 2, 0, 0 , 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
2747 </Screen>
2749 </Para>
2751 <Para>
2752 This means that priority 4, for example, gets mapped to band number 1. The
2753 priomap also allows you to list higher priorities (&gt; 7) which do not
2754 correspond to TOS mappings, but which are set by other means.
2755 </Para>
2757 <Para>
2758 This table from RFC 1349 (read it for more details) tells you how
2759 applications might very well set their TOS bits:
2761 <Screen>
2762 TELNET                   1000           (minimize delay)
2764         Control          1000           (minimize delay)
2765         Data             0100           (maximize throughput)
2767 TFTP                     1000           (minimize delay)
2769 SMTP 
2770         Command phase    1000           (minimize delay)
2771         DATA phase       0100           (maximize throughput)
2773 Domain Name Service
2774         UDP Query        1000           (minimize delay)
2775         TCP Query        0000
2776         Zone Transfer    0100           (maximize throughput)
2778 NNTP                     0001           (minimize monetary cost)
2780 ICMP
2781         Errors           0000
2782         Requests         0000 (mostly)
2783         Responses        &#60;same as request&#62; (mostly)
2784 </Screen>
2786 </Para></ListItem>
2787 </VarListEntry>
2788 <VarListEntry>
2789 <Term>txqueuelen</Term>
2790 <ListItem>
2791 <Para>
2792 The length of this queue is gleaned from the interface configuration, which
2793 you can see and set with ifconfig and ip. To set the queue length to 10,
2794 execute: ifconfig eth0 txqueuelen 10
2795 </Para>
2797 <Para>
2798 You can't set this parameter with tc!
2799 </Para></ListItem>
2800 </VarListEntry>
2801 </VariableList>
2802 </Para>
2804 </Sect3>
2806 </Sect2>
2808 <Sect2>
2809 <Title>Token Bucket Filter</Title>
2811 <Para>
2812 The Token Bucket Filter (TBF) is a simple qdisc that only passes packets
2813 arriving at a rate which is not exceeding some administratively set rate, but
2814 with the possibility to allow short bursts in excess of this rate.
2815 </Para>
2817 <Para>
2818 TBF is very precise, network- and processor friendly. It should be your
2819 first choice if you simply want to slow an interface down!
2820 </Para>
2822 <Para>
2823 The TBF implementation consists of a buffer (bucket), constantly filled by
2824 some virtual pieces of information called tokens, at a specific rate (token
2825 rate). The most important parameter of the bucket is its size, that is the
2826 number of tokens it can store.
2827 </Para>
2829 <Para>
2830 Each arriving token collects one incoming data packet from the data queue
2831 and is then deleted from the bucket. Associating this algorithm
2832 with the two flows -- token and data, gives us three possible scenarios:
2833 </Para>
2835 <Para>
2837 <ItemizedList>
2838 <ListItem>
2840 <Para>
2841  The data arrives in TBF at a rate that's <Emphasis>equal</Emphasis> to the rate
2842 of incoming tokens. In this case each incoming packet has its matching token
2843 and passes the queue without delay.
2845 </Para>
2846 </ListItem>
2847 <ListItem>
2849 <Para>
2850  The data arrives in TBF at a rate that's <Emphasis>smaller</Emphasis> than the
2851 token rate. Only a part of the tokens are deleted at output of each data packet
2852 that's sent out the queue, so the tokens accumulate, up to the bucket size.
2853 The unused tokens can then be used to send data a a speed that's exceeding the
2854 standard token rate, in case short data bursts occur.
2856 </Para>
2857 </ListItem>
2858 <ListItem>
2860 <Para>
2861  The data arrives in TBF at a rate <Emphasis>bigger</Emphasis> than the token rate.
2862 This means that the bucket will soon be devoid of tokens, which causes the
2863 TBF to throttle itself for a while. This is called an 'overlimit situation'.
2864 If packets keep coming in, packets will start to get dropped.
2865 </Para>
2866 </ListItem>
2868 </ItemizedList>
2870 </Para>
2872 <Para>
2873 The last scenario is very important, because it allows to
2874 administratively shape the bandwidth available to data that's passing
2875 the filter.
2876 </Para>
2878 <Para>
2879 The accumulation of tokens allows a short burst of overlimit data to be
2880 still passed without loss, but any lasting overload will cause packets to be
2881 constantly delayed, and then dropped.
2882 </Para>
2884 <Para>
2885 Please note that in the actual implementation, tokens correspond to bytes,
2886 not packets.
2887 </Para>
2889 <Sect3>
2890 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
2892 <Para>
2893 Even though you will probably not need to change them, tbf has some knobs
2894 available. First the parameters that are always available:
2895 <VariableList>
2897 <VarListEntry>
2898 <Term>limit or latency</Term>
2899 <ListItem>
2900 <Para>
2901 Limit is the number of bytes that can be queued waiting for tokens to become
2902 available. You can also specify this the other way around by setting the
2903 latency parameter, which specifies the maximum amount of time a packet can
2904 sit in the TBF. The latter calculation takes into account the size of the
2905 bucket, the rate and possibly the peakrate (if set).
2906 </Para></ListItem>
2907 </VarListEntry>
2908 <VarListEntry>
2909 <Term>burst/buffer/maxburst</Term>
2910 <ListItem>
2911 <Para>
2912 Size of the bucket, in bytes. This is the maximum amount of bytes that
2913 tokens can be available for instantaneously. In general, larger shaping
2914 rates require a larger buffer. For 10mbit/s on Intel, you need at least
2915 10kbyte buffer if you want to reach your configured rate!
2916 </Para>
2918 <Para>
2919 If your buffer is too small, packets may be dropped because more tokens
2920 arrive per timer tick than fit in your bucket.
2921 </Para></ListItem>
2922 </VarListEntry>
2923 <VarListEntry>
2924 <Term>mpu</Term>
2925 <ListItem>
2926 <Para>
2927 A zero-sized packet does not use zero bandwidth. For ethernet, no packet
2928 uses less than 64 bytes. The Minimum Packet Unit determines the minimal
2929 token usage for a packet.
2930 </Para></ListItem>
2931 </VarListEntry>
2932 <VarListEntry>
2933 <Term>rate</Term>
2934 <ListItem>
2935 <Para>
2936 The speedknob. See remarks above about limits!
2937 </Para></ListItem>
2938 </VarListEntry>
2939 </VariableList>
2940 </Para>
2942 <Para>
2943 If the bucket contains tokens and is allowed to empty, by default it does so
2944 at infinite speed. If this is unacceptable, use the following parameters:
2945 </Para>
2947 <Para>
2948 <VariableList>
2950 <VarListEntry>
2951 <Term>peakrate</Term>
2952 <ListItem>
2953 <Para>
2954 If tokens are available, and packets arrive, they are sent out immediately
2955 by default, at 'lightspeed' so to speak. That may not be what you want,
2956 especially if you have a large bucket. 
2957 </Para>
2959 <Para>
2960 The peakrate can be used to specify how quickly the bucket is allowed to be
2961 depleted. If doing everything by the book, this is achieved by releasing a
2962 packet, and then wait just long enough, and release the next. We calculated
2963 our waits so we send just at peakrate.
2964 </Para>
2966 <Para>
2967 However, due to de default 10ms timer resolution of Unix, with 10.000 bits
2968 average packets, we are limited to 1mbit/s of peakrate!
2969 </Para></ListItem>
2970 </VarListEntry>
2971 <VarListEntry>
2972 <Term>mtu/minburst</Term>
2973 <ListItem>
2974 <Para>
2975 The 1mbit/s peakrate is not very useful if your regular rate is more than
2976 that. A higher peakrate is possible by sending out more packets per
2977 timertick, which effectively means that we create a second bucket!
2978 </Para>
2980 <Para>
2981 This second bucket defaults to a single packet, which is not a bucket at
2982 all.
2983 </Para>
2985 <Para>
2986 To calculate the maximum possible peakrate, multiply the configured mtu by
2987 100 (or more correctly, HZ, which is 100 on Intel, 1024 on Alpha).
2988 </Para></ListItem>
2989 </VarListEntry>
2990 </VariableList>
2991 </Para>
2993 </Sect3>
2995 <Sect3>
2996 <Title>Sample configuration</Title>
2998 <Para>
2999 A simple but *very* useful configuration is this:
3001 <Screen>
3002 # tc qdisc add dev ppp0 root tbf rate 220kbit latency 50ms burst 1540
3003 </Screen>
3005 </Para>
3007 <Para>
3008 Ok, why is this useful? If you have a networking device with a large queue,
3009 like a DSL modem or a cable modem, and you talk to it over a fast device,
3010 like over an ethernet interface, you will find that uploading absolutely
3011 destroys interactivity.
3012 </Para>
3014 <Para>
3015 This is because uploading will fill the queue in the modem, which is
3016 probably *huge* because this helps actually achieving good data throughput
3017 uploading. But this is not what you want, you want to have the queue not too
3018 big so interactivity remains and you can still do other stuff while sending
3019 data.
3020 </Para>
3022 <Para>
3023 The line above slows down sending to a rate that does not lead to a queue in
3024 the modem - the queue will be in Linux, where we can control it to a limited
3025 size.
3026 </Para>
3028 <Para>
3029 Change 220kbit to your uplink's *actual* speed, minus a few percent. If you
3030 have a really fast modem, raise 'burst' a bit. 
3031 </Para>
3033 </Sect3>
3035 </Sect2>
3037 <Sect2 id="lartc.sfq">
3038 <Title>Stochastic Fairness Queueing</Title>
3040 <Para>
3041 Stochastic Fairness Queueing (SFQ) is a simple implementation of the fair
3042 queueing algorithms family. It's less accurate than others, but it also
3043 requires less calculations while being almost perfectly fair.
3044 </Para>
3046 <Para>
3047 The key word in SFQ is conversation (or flow), which mostly corresponds to a
3048 TCP session or a UDP stream. Traffic is divided into a pretty large number
3049 of FIFO queues, one for each conversation. Traffic is then sent in a round
3050 robin fashion, giving each session the chance to send data in turn.
3051 </Para>
3053 <Para>
3054 This leads to very fair behaviour and disallows any single conversation from
3055 drowning out the rest. SFQ is called 'Stochastic' because it doesn't really
3056 allocate a queue for each session, it has an algorithm which divides traffic
3057 over a limited number of queues using a hashing algorithm. 
3058 </Para>
3060 <Para>
3061 Because of the hash, multiple sessions might end up in the same bucket, which
3062 would halve each session's chance of sending a packet, thus halving the
3063 effective speed available. To prevent this situation from becoming
3064 noticeable, SFQ changes its hashing algorithm quite often so that any two
3065 colliding sessions will only do so for a small number of seconds.
3066 </Para>
3068 <Para>
3069 It is important to note that SFQ is only useful in case your actual outgoing
3070 interface is really full! If it isn't then there will be no queue on your
3071 linux machine and hence no effect. Later on we will describe how to combine
3072 SFQ with other qdiscs to get a best-of-both worlds situation.
3073 </Para>
3075 <Para>
3076 Specifically, setting SFQ on the ethernet interface heading to your
3077 cable modem or DSL router is pointless without further shaping!
3078 </Para>
3080 <Sect3>
3081 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
3083 <Para>
3084 The SFQ is pretty much self tuning:
3085 <VariableList>
3087 <VarListEntry>
3088 <Term>perturb</Term>
3089 <ListItem>
3090 <Para>
3091 Reconfigure hashing once this many seconds. If unset, hash will never be
3092 reconfigured. Not recommended. 10 seconds is probably a good value.
3093 </Para></ListItem>
3094 </VarListEntry>
3095 <VarListEntry>
3096 <Term>quantum</Term>
3097 <ListItem>
3098 <Para>
3099 Amount of bytes a stream is allowed to dequeue before the next queue gets a
3100 turn. Defaults to 1 maximum sized packet (MTU-sized). Do not set below the
3101 MTU!
3102 </Para></ListItem>
3103 </VarListEntry>
3104 <VarListEntry>
3105  <Term>limit</Term>
3106  <ListItem>
3107    <Para>
3108    The total number of packets that will be queued by this SFQ (after that it
3109    starts dropping them).
3110    </Para>
3111  </ListItem>
3112 </VarListEntry>
3113 </VariableList>
3114 </Para>
3116 </Sect3>
3118 <Sect3>
3119 <Title>Sample configuration</Title>
3121 <Para>
3122 If you have a device which has identical link speed and actual available
3123 rate, like a phone modem, this configuration will help promote fairness:
3125 <Screen>
3126 # tc qdisc add dev ppp0 root sfq perturb 10
3127 # tc -s -d qdisc ls
3128 qdisc sfq 800c: dev ppp0 quantum 1514b limit 128p flows 128/1024 perturb 10sec 
3129  Sent 4812 bytes 62 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3130 </Screen>
3132 </Para>
3134 <Para>
3135 The number 800c: is the automatically assigned handle number, limit means
3136 that 128 packets can wait in this queue. There are 1024 hashbuckets
3137 available for accounting, of which 128 can be active at a time (no more
3138 packets fit in the queue!) Once every 10 seconds, the hashes are
3139 reconfigured.
3140 </Para>
3142 </Sect3>
3144 </Sect2>
3146 </Sect1>
3148 <Sect1 id="lartc.qdisc.advice">
3149   <Title>Advice for when to use which queue</Title>
3151 <Para>
3152 Summarizing, these are the simple queues that actually manage traffic by
3153 reordering, slowing or dropping packets.
3154 </Para>
3156 <Para>
3157 The following tips may help in choosing which queue to use. It mentions some
3158 qdiscs described in the
3159 <citetitle><xref linkend="lartc.adv-qdisc"></citetitle> chapter.
3160 </Para>
3162 <ItemizedList>
3163 <ListItem>
3164 <Para>
3165 To purely slow down outgoing traffic, use the Token Bucket Filter. Works up
3166 to huge bandwidths, if you scale the bucket.
3167 </Para>
3168 </ListItem>
3169 <ListItem>
3171 <Para>
3172 If your link is truly full and you want to make sure that no single session
3173 can dominate your outgoing bandwidth, use Stochastical Fairness Queueing.
3174 </Para>
3175 </ListItem>
3176 <ListItem>
3178 <Para>
3179 If you have a big backbone and know what you are doing, consider Random
3180 Early Drop (see Advanced chapter).
3181 </Para>
3182 </ListItem>
3183 <ListItem>
3185 <Para>
3186 To 'shape' incoming traffic which you are not forwarding, use the Ingress
3187 Policer. Incoming shaping is called 'policing', by the way, not 'shaping'.  
3188 </Para>
3189 </ListItem>
3190 <ListItem>
3192 <Para>
3193 If you *are* forwarding it, use a TBF on the interface you are forwarding
3194 the data to. Unless you want to shape traffic that may go out over several
3195 interfaces, in which case the only common factor is the incoming interface.
3196 In that case use the Ingress Policer.
3197 </Para>
3198 </ListItem>
3199 <ListItem>
3201 <Para>
3202 If you don't want to shape, but only want to see if your interface is so
3203 loaded that it has to queue, use the pfifo queue (not pfifo_fast). It lacks
3204 internal bands but does account the size of its backlog.
3205 </Para>
3206 </ListItem>
3207 <ListItem>
3208 <Para>
3209 Finally - you can also do <quote>social shaping</quote>.
3210 You may not always be able to use technology to achieve what you want.
3211 Users experience technical constraints as hostile.
3212 A kind word may also help with getting your bandwidth to be divided right!
3213 </Para>
3214 </ListItem>
3215 </ItemizedList>
3217 </Sect1>
3219 <Sect1 id="lartc.qdisc.terminology">
3220   <Title>Terminology</Title>
3222 <Para>
3223 To properly understand more complicated configurations it is necessary to
3224 explain a few concepts first. Because of the complexity and the relative
3225 youth of the subject, a lot of different words are used when people in fact
3226 mean the same thing.
3227 </Para>
3229 <Para>
3230 The following is loosely based on 
3231 <filename>draft-ietf-diffserv-model-06.txt</filename>,
3232 <citetitle>An Informal Management Model for Diffserv Routers</citetitle>.
3233 It can currently be found at 
3234 <ulink url="http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-diffserv-model-06.txt">
3235   http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-diffserv-model-06.txt
3236 </ulink>.
3237 </Para>
3239 <Para>
3240 Read it for the strict definitions of the terms used.
3241 <VariableList>
3243 <VarListEntry>
3244 <Term>Queueing Discipline (qdisc)</Term>
3245 <ListItem>
3246 <Para>
3247 An algorithm that manages the queue of a device, either incoming (ingress)
3248 or outgoing (egress).
3249 </Para></ListItem>
3250 </VarListEntry>
3251 <VarListEntry>
3252 <Term>root qdisc</Term>
3253 <ListItem>
3254 <Para>
3255 The root qdisc is the qdisc attached to the device.
3256 </Para></ListItem>
3257 </VarListEntry>
3258 <VarListEntry>
3259 <Term>Classless qdisc</Term>
3260 <ListItem>
3261 <Para>
3262 A qdisc with no configurable internal subdivisions. 
3263 </Para></ListItem>
3264 </VarListEntry>
3265 <VarListEntry>
3266 <Term>Classful qdisc</Term>
3267 <ListItem>
3268 <Para>
3269 A classful qdisc contains multiple classes. Some of these classes contains a
3270 further qdisc, which may again be classful, but need not be. According to
3271 the strict definition, pfifo_fast *is* classful, because it contains three
3272 bands which are, in fact, classes. However, from the user's configuration
3273 perspective, it is classless as the classes can't be touched with the tc
3274 tool. 
3275 </Para></ListItem>
3276 </VarListEntry>
3277 <VarListEntry>
3278 <Term>Classes</Term>
3279 <ListItem>
3280 <Para>
3281 A classful qdisc may have many classes, which each are internal to the
3282 qdisc.  A class, in turn, may have several classes added to it.  So a class
3283 can have a qdisc as parent or an other class.
3285 A leaf class is a class with no child classes.  This class has 1 qdisc attached
3286 to it.  This qdisc is responsible to send the data from that class.  When
3287 you create a class, a fifo qdisc is attached to it.  When you add a child class,
3288 this qdisc is removed.
3289 For a leaf class, this fifo qdisc can be replaced with
3290 an other more suitable qdisc.  You can even replace this fifo qdisc with a
3291 classful qdisc so you can add extra classes.
3292 </Para></ListItem>
3293 </VarListEntry>
3294 <VarListEntry>
3295 <Term>Classifier</Term>
3296 <ListItem>
3297 <Para>
3298 Each classful qdisc needs to determine to which class it needs to send a
3299 packet. This is done using the classifier.
3300 </Para></ListItem>
3301 </VarListEntry>
3302 <VarListEntry>
3303 <Term>Filter</Term>
3304 <ListItem>
3305 <Para>
3306 Classification can be performed using filters. A filter contains a number of
3307 conditions which if matched, make the filter match.
3308 </Para></ListItem>
3309 </VarListEntry>
3310 <VarListEntry>
3311 <Term>Scheduling</Term>
3312 <ListItem>
3313 <Para>
3314 A qdisc may, with the help of a classifier, decide that some packets need to
3315 go out earlier than others. This process is called Scheduling, and is
3316 performed for example by the pfifo_fast qdisc mentioned earlier. Scheduling
3317 is also called 'reordering', but this is confusing.
3318 </Para></ListItem>
3319 </VarListEntry>
3320 <VarListEntry>
3321 <Term>Shaping</Term>
3322 <ListItem>
3323 <Para>
3324 The process of delaying packets before they go out to make traffic confirm
3325 to a configured maximum rate. Shaping is performed on egress. Colloquially, 
3326 dropping packets to slow traffic down is also often called Shaping.
3327 </Para></ListItem>
3328 </VarListEntry>
3329 <VarListEntry>
3330 <Term>Policing</Term>
3331 <ListItem>
3332 <Para>
3333 Delaying or dropping packets in order to make traffic stay below a
3334 configured bandwidth. In Linux, policing can only drop a packet and not
3335 delay it - there is no 'ingress queue'.
3336 </Para></ListItem>
3337 </VarListEntry>
3338 <VarListEntry>
3339 <Term>Work-Conserving</Term>
3340 <ListItem>
3341 <Para>
3342 A work-conserving qdisc always delivers a packet if one is available. In
3343 other words, it never delays a packet if the network adaptor is ready to
3344 send one (in the case of an egress qdisc).
3345 </Para></ListItem>
3346 </VarListEntry>
3347 <VarListEntry>
3348 <Term>non-Work-Conserving</Term>
3349 <ListItem>
3350 <Para>
3351 Some queues, like for example the Token Bucket Filter, may need to hold on
3352 to a packet for a certain time in order to limit the bandwidth. This means
3353 that they sometimes refuse to give up a packet, even though they have one
3354 available.
3355 </Para></ListItem>
3356 </VarListEntry>
3357 </VariableList>
3358 </Para>
3360 <Para>
3361 Now that we have our terminology straight, let's see where all these things
3362 are.
3363 </Para>
3365 <Para>
3367 <Screen width="80">
3368                 Userspace programs
3369                      ^
3370                      |
3371      +---------------+-----------------------------------------+
3372      |               Y                                         |
3373      |    -------&#62; IP Stack                                    |
3374      |   |              |                                      |
3375      |   |              Y                                      |
3376      |   |              Y                                      |
3377      |   ^              |                                      |
3378      |   |  / ----------&#62; Forwarding -&#62;                        |
3379      |   ^ /                           |                       |
3380      |   |/                            Y                       |
3381      |   |                             |                       |
3382      |   ^                             Y          /-qdisc1-\   |
3383      |   |                            Egress     /--qdisc2--\  |
3384   ---&#62;-&#62;Ingress                       Classifier ---qdisc3---- | -&#62;
3385      |   Qdisc                                   \__qdisc4__/  |
3386      |                                            \-qdiscN_/   |
3387      |                                                         |
3388      +----------------------------------------------------------+
3389 </Screen>
3391 Thanks to Jamal Hadi Salim for this ASCII representation.
3392 </Para>
3394 <Para>
3395 The big block represents the kernel. The leftmost arrow represents traffic
3396 entering your machine from the network. It is then fed to the Ingress
3397 Qdisc which may apply Filters to a packet, and decide to drop it. This
3398 is called 'Policing'.
3399 </Para>
3401 <Para>
3402 This happens at a very early stage, before it has seen a lot of the kernel.
3403 It is therefore a very good place to drop traffic very early, without
3404 consuming a lot of CPU power.
3405 </Para>
3407 <Para>
3408 If the packet is allowed to continue, it may be destined for a local
3409 application, in which case it enters the IP stack in order to be processed,
3410 and handed over to a userspace program. The packet may also be forwarded
3411 without entering an application, in which case it is destined for egress.
3412 Userspace programs may also deliver data, which is then examined and
3413 forwarded to the Egress Classifier.
3414 </Para>
3416 <Para>
3417 There it is investigated and enqueued to any of a number of qdiscs. In the
3418 unconfigured default case, there is only one egress qdisc installed, the
3419 pfifo_fast, which always receives the packet. This is called 'enqueueing'.
3420 </Para>
3422 <Para>
3423 The packet now sits in the qdisc, waiting for the kernel to ask for
3424 it for transmission over the network interface. This is called 'dequeueing'.
3425 </Para>
3427 <Para>
3428 This picture also holds in case there is only one network adaptor - the
3429 arrows entering and leaving the kernel should not be taken too literally.
3430 Each network adaptor has both ingress and egress hooks.
3431 </Para>
3433 </Sect1>
3435 <Sect1 id="lartc.qdisc.classful">
3436   <Title>Classful Queueing Disciplines</Title>
3438 <Para>
3439 Classful qdiscs are very useful if you have different kinds of traffic which
3440 should have differing treatment. One of the classful qdiscs is called 'CBQ',
3441 'Class Based Queueing' and it is so widely mentioned that people identify
3442 queueing with classes solely with CBQ, but this is not the case.
3443 </Para>
3445 <Para>
3446 CBQ is merely the oldest kid on the block - and also the most complex one.
3447 It may not always do what you want.  This may come as something of a shock
3448 to many who fell for the 'sendmail effect', which teaches us that any
3449 complex technology which doesn't come with documentation must be the best
3450 available.
3451 </Para>
3453 <Para>
3454 More about CBQ and its alternatives shortly.
3455 </Para>
3457 <Sect2>
3458 <Title>Flow within classful qdiscs &amp; classes</Title>
3460 <Para>
3461 When traffic enters a classful qdisc, it needs to be sent to any of the
3462 classes within - it needs to be 'classified'. To determine what to do with a
3463 packet, the so called 'filters' are consulted. It is important to know that
3464 the filters are called from within a qdisc, and not the other way around!
3465 </Para>
3467 <Para>
3468 The filters attached to that qdisc then return with a decision, and the
3469 qdisc uses this to enqueue the packet into one of the classes. Each subclass
3470 may try other filters to see if further instructions apply. If not, the
3471 class enqueues the packet to the qdisc it contains.
3472 </Para>
3474 <Para>
3475 Besides containing other qdiscs, most classful qdiscs also perform shaping.
3476 This is useful to perform both packet scheduling (with SFQ, for example) and
3477 rate control. You need this in cases where you have a high speed
3478 interface (for example, ethernet) to a slower device (a cable modem).
3479 </Para>
3481 <Para>
3482 If you were only to run SFQ, nothing would happen, as packets enter &amp;
3483 leave your router without delay: the output interface is far faster than
3484 your actual link speed. There is no queue to schedule then.
3485 </Para>
3487 </Sect2>
3489 <Sect2>
3490 <Title>The qdisc family: roots, handles, siblings and parents</Title>
3492 <Para>
3493 Each interface has one egress 'root qdisc', by default the earlier mentioned
3494 classless pfifo_fast queueing discipline. Each qdisc and class is assigned a
3495 handle, which can be used by later configuration statements to refer to that
3496 qdisc. Besides an egress qdisc, an interface may also have an ingress qdisc ,
3497 which polices traffic coming in.
3498 </Para>
3500 <Para>
3501 The handles of these qdiscs consist of two parts, a major number and a minor
3502 number : &lt;major&gt;:&lt;minor&gt;. It is customary to name the root qdisc '1:', which
3503 is equal to '1:0'.  The minor number of a qdisc is always 0. 
3504 </Para>
3506 <Para>
3507 Classes need to have the same major number as their parent.  This major number
3508 must be unique within a egress or ingress setup.  The minor number must be
3509 unique within a qdisc and his classes.
3510 </Para>
3512 <Sect3>
3513 <Title>How filters are used to classify traffic </Title>
3515 <Para>
3516 Recapping, a typical hierarchy might look like this:
3518 <Screen>
3519                      1:   root qdisc
3520                       |
3521                      1:1    child class
3522                    /  |  \
3523                   /   |   \
3524                  /    |    \
3525                  /    |    \
3526               1:10  1:11  1:12   child classes
3527                |      |     | 
3528                |     11:    |    leaf class
3529                |            | 
3530                10:         12:   qdisc
3531               /   \       /   \
3532            10:1  10:2   12:1  12:2   leaf classes
3533 </Screen>
3535 </Para>
3537 <Para>
3538 But don't let this tree fool you! You should *not* imagine the kernel to be
3539 at the apex of the tree and the network below, that is just not the case.
3540 Packets get enqueued and dequeued at the root qdisc, which is the only thing
3541 the kernel talks to. 
3542 </Para>
3544 <Para>
3545 A packet might get classified in a chain like this:
3546 </Para>
3548 <Para>
3549 1: -&#62; 1:1 -&#62; 1:12 -&#62; 12: -&#62; 12:2
3550 </Para>
3552 <Para>
3553 The packet now resides in a queue in a qdisc attached to class 12:2. In this
3554 example, a filter was attached to each 'node' in the tree, each choosing a
3555 branch to take next. This can make sense. However, this is also possible:
3556 </Para>
3558 <Para>
3559 1: -&#62; 12:2
3560 </Para>
3562 <Para>
3563 In this case, a filter attached to the root decided to send the packet
3564 directly to 12:2.
3565 </Para>
3567 </Sect3>
3569 <Sect3>
3570 <Title>How packets are dequeued to the hardware</Title>
3572 <Para>
3573 When the kernel decides that it needs to extract packets to send to the
3574 interface, the root qdisc 1: gets a dequeue request, which is passed to
3575 1:1, which is in turn passed to 10:, 11: and 12:, which each query their
3576 siblings, and try to dequeue() from them. In this case, the kernel needs to
3577 walk the entire tree, because only 12:2 contains a packet. 
3578 </Para>
3580 <Para>
3581 In short, nested classes ONLY talk to their parent qdiscs, never to an
3582 interface. Only the root qdisc gets dequeued by the kernel!
3583 </Para>
3585 <Para>
3586 The upshot of this is that classes never get dequeued faster than their
3587 parents allow. And this is exactly what we want: this way we can have SFQ in
3588 an inner class, which doesn't do any shaping, only scheduling, and have a
3589 shaping outer qdisc, which does the shaping.
3590 </Para>
3592 </Sect3>
3594 </Sect2>
3596 <Sect2>
3597 <Title>The PRIO qdisc</Title>
3599 <Para>
3600 The PRIO qdisc doesn't actually shape, it only subdivides traffic based on
3601 how you configured your filters. You can consider the PRIO qdisc a kind
3602 of pfifo_fast on steroids, whereby each band is a separate class instead of
3603 a simple FIFO.
3604 </Para>
3606 <Para>
3607 When a packet is enqueued to the PRIO qdisc, a class is chosen based on the
3608 filter commands you gave. By default, three classes are created. These
3609 classes by default contain pure FIFO qdiscs with no internal
3610 structure, but you can replace these by any qdisc you have available.
3611 </Para>
3613 <Para>
3614 Whenever a packet needs to be dequeued, class :1 is tried first. Higher
3615 classes are only used if lower bands all did not give up a packet.
3616 </Para>
3618 <Para>
3619 This qdisc is very useful in case you want to prioritize certain kinds of
3620 traffic without using only TOS-flags but using all the power of the tc
3621 filters. You can also add an other qdisc to the 3 predefined classes,
3622 whereas pfifo_fast is limited to simple fifo qdiscs.
3623 </Para>
3625 <Para>
3626 Because it doesn't actually shape, the same warning as for SFQ holds: either
3627 use it only if your physical link is really full or wrap it inside a
3628 classful qdisc that does shape. The last holds for almost all cable modems
3629 and DSL devices.
3630 </Para>
3632 <Para>
3633 In formal words, the PRIO qdisc is a Work-Conserving scheduler.
3634 </Para>
3636 <Sect3>
3637 <Title>PRIO parameters &amp; usage</Title>
3639 <Para>
3640 The following parameters are recognized by tc:
3641 <VariableList>
3643 <VarListEntry>
3644 <Term>bands</Term>
3645 <ListItem>
3646 <Para>
3647 Number of bands to create. Each band is in fact a class. If you change this
3648 number, you must also change:
3649 </Para></ListItem>
3650 </VarListEntry>
3651 <VarListEntry>
3652 <Term>priomap</Term>
3653 <ListItem>
3654 <Para>
3655 If you do not provide tc filters to classify traffic, the PRIO qdisc looks
3656 at the TC_PRIO priority to decide how to enqueue traffic. 
3657 </Para>
3659 <Para>
3660 This works just like with the pfifo_fast qdisc mentioned earlier, see there
3661 for lots of detail.
3662 </Para></ListItem>
3663 </VarListEntry>
3664 </VariableList>
3665 The bands are classes, and are called major:1 to major:3 by default, so if
3666 your PRIO qdisc is called 12:, tc filter traffic to 12:1 to grant it more
3667 priority.
3668 </Para>
3670 <Para>
3671 Reiterating, band 0 goes to minor number 1! Band 1 to minor number 2, etc.
3672 </Para>
3674 </Sect3>
3676 <Sect3>
3677 <Title>Sample configuration</Title>
3679 <Para>
3680 We will create this tree:
3682 <Screen>
3683           1:   root qdisc
3684          / | \ 
3685        /   |   \
3686        /   |   \
3687      1:1  1:2  1:3    classes
3688       |    |    |
3689      10:  20:  30:    qdiscs    qdiscs
3690      sfq  tbf  sfq
3691 band  0    1    2
3692 </Screen>
3694 </Para>
3696 <Para>
3697 Bulk traffic will go to 30:, interactive traffic to 20: or 10:.
3698 </Para>
3700 <Para>
3701 Command lines:
3703 <Screen>
3704 # tc qdisc add dev eth0 root handle 1: prio 
3705 ## This *instantly* creates classes 1:1, 1:2, 1:3
3706   
3707 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:1 handle 10: sfq
3708 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:2 handle 20: tbf rate 20kbit buffer 1600 limit 3000
3709 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:3 handle 30: sfq                                
3710 </Screen>
3712 </Para>
3714 <Para>
3715 Now let's see what we created:
3717 <Screen>
3718 # tc -s qdisc ls dev eth0 
3719 qdisc sfq 30: quantum 1514b 
3720  Sent 0 bytes 0 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3722  qdisc tbf 20: rate 20Kbit burst 1599b lat 667.6ms 
3723  Sent 0 bytes 0 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3725  qdisc sfq 10: quantum 1514b 
3726  Sent 132 bytes 2 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3728  qdisc prio 1: bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
3729  Sent 174 bytes 3 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3730 </Screen>
3732 As you can see, band 0 has already had some traffic, and one packet was sent
3733 while running this command!
3734 </Para>
3736 <Para>
3737 We now do some bulk data transfer with a tool that properly sets TOS flags,
3738 and take another look:
3740 <Screen>
3741 # scp tc ahu@10.0.0.11:./
3742 ahu@10.0.0.11's password: 
3743 tc                   100% |*****************************|   353 KB    00:00    
3744 # tc -s qdisc ls dev eth0
3745 qdisc sfq 30: quantum 1514b 
3746  Sent 384228 bytes 274 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3748  qdisc tbf 20: rate 20Kbit burst 1599b lat 667.6ms 
3749  Sent 2640 bytes 20 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3751  qdisc sfq 10: quantum 1514b 
3752  Sent 2230 bytes 31 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3754  qdisc prio 1: bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
3755  Sent 389140 bytes 326 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3756 </Screen>
3758 As you can see, all traffic went to handle 30:, which is the lowest priority
3759 band, just as intended. Now to verify that interactive traffic goes to
3760 higher bands, we create some interactive traffic:
3761 </Para>
3763 <Para>
3765 <Screen>
3766 # tc -s qdisc ls dev eth0
3767 qdisc sfq 30: quantum 1514b 
3768  Sent 384228 bytes 274 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3770  qdisc tbf 20: rate 20Kbit burst 1599b lat 667.6ms 
3771  Sent 2640 bytes 20 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3773  qdisc sfq 10: quantum 1514b 
3774  Sent 14926 bytes 193 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3776  qdisc prio 1: bands 3 priomap  1 2 2 2 1 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1
3777  Sent 401836 bytes 488 pkts (dropped 0, overlimits 0) 
3778 </Screen>
3780 </Para>
3782 <Para>
3783 It worked - all additional traffic has gone to 10:, which is our highest
3784 priority qdisc. No traffic was sent to the lowest priority, which previously
3785 received our entire scp.
3786 </Para>
3788 </Sect3>
3790 </Sect2>
3792 <Sect2>
3793 <Title>The famous CBQ qdisc</Title>
3795 <Para>
3796 As said before, CBQ is the most complex qdisc available, the most hyped, the
3797 least understood, and probably the trickiest one to get right. This is not
3798 because the authors are evil or incompetent, far from it, it's just that the
3799 CBQ algorithm isn't all that precise and doesn't really match the way Linux
3800 works.
3801 </Para>
3803 <Para>
3804 Besides being classful, CBQ is also a shaper and it is in that aspect that
3805 it really doesn't work very well. It should work like this. If you try to
3806 shape a 10mbit/s connection to 1mbit/s, the link should be idle 90% of the
3807 time. If it isn't, we need to throttle so that it IS idle 90% of the time.
3808 </Para>
3810 <Para>
3811 This is pretty hard to measure, so CBQ  instead derives the idle time from
3812 the number of microseconds that elapse between requests from the hardware
3813 layer for more data. Combined, this can be used to approximate how full or
3814 empty the link is.
3815 </Para>
3817 <Para>
3818 This is rather circumspect and doesn't always arrive at proper results. For
3819 example, what if the actual link speed of an interface that is not really
3820 able to transmit the full 100mbit/s of data, perhaps because of a badly
3821 implemented driver? A PCMCIA network card will also never achieve 100mbit/s
3822 because of the way the bus is designed - again, how do we calculate the idle
3823 time?
3824 </Para>
3826 <Para>
3827 It gets even worse if we consider not-quite-real network devices like PPP
3828 over Ethernet or PPTP over TCP/IP. The effective bandwidth in that case is
3829 probably determined by the efficiency of pipes to userspace - which is huge.
3830 </Para>
3832 <Para>
3833 People who have done measurements discover that CBQ is not always very
3834 accurate and sometimes completely misses the mark.
3835 </Para>
3837 <Para>
3838 In many circumstances however it works well. With the documentation provided
3839 here, you should be able to configure it to work well in most cases.
3840 </Para>
3842 <Sect3>
3843 <Title>CBQ shaping in detail</Title>
3845 <Para>
3846 As said before, CBQ works by making sure that the link is idle just long
3847 enough to bring down the real bandwidth to the configured rate. To do so, it
3848 calculates the time that should pass between average packets. 
3849 </Para>
3851 <Para>
3852 During operations, the effective idletime is measured using an exponential
3853 weighted moving average (EWMA), which considers recent packets to be
3854 exponentially more important than past ones. The UNIX loadaverage is
3855 calculated in the same way.
3856 </Para>
3858 <Para>
3859 The calculated idle time is subtracted from the EWMA measured one, the
3860 resulting number is called 'avgidle'. A perfectly loaded link has an avgidle
3861 of zero: packets arrive exactly once every calculated interval.  
3862 </Para>
3864 <Para>
3865 An overloaded link has a negative avgidle and if it gets too negative, CBQ
3866 shuts down for a while and is then 'overlimit'.
3867 </Para>
3869 <Para>
3870 Conversely, an idle link might amass a huge avgidle, which would then allow
3871 infinite bandwidths after a few hours of silence. To prevent this, avgidle is
3872 capped at maxidle.
3873 </Para>
3875 <Para>
3876 If overlimit, in theory, the CBQ could throttle itself for exactly the
3877 amount of time that was calculated to pass between packets, and then pass
3878 one packet, and throttle again. But see the 'minburst' parameter below.
3879 </Para>
3881 <Para>
3882 These are parameters you can specify in order to configure shaping:
3883 <VariableList>
3885 <VarListEntry>
3886 <Term>avpkt</Term>
3887 <ListItem>
3888 <Para>
3889 Average size of a packet, measured in bytes. Needed for calculating maxidle,
3890 which is derived from maxburst, which is specified in packets.
3891 </Para></ListItem>
3892 </VarListEntry>
3893 <VarListEntry>
3894 <Term>bandwidth</Term>
3895 <ListItem>
3896 <Para>
3897 The physical bandwidth of your device, needed for idle time
3898 calculations.
3899 </Para></ListItem>
3900 </VarListEntry>
3901 <VarListEntry>
3902 <Term>cell</Term>
3903 <ListItem>
3904 <Para>
3905 The time a packet takes to be transmitted over a device may grow in steps,
3906 based on the packet size. An 800 and an 806 size packet may take just as long
3907 to send, for example - this sets the granularity. Most often set to '8'.
3908 Must be an integral power of two.
3909 </Para></ListItem>
3910 </VarListEntry>
3911 <VarListEntry>
3912 <Term>maxburst</Term>
3913 <ListItem>
3914 <Para>
3915 This number of packets is used to calculate maxidle so that when avgidle is
3916 at maxidle, this number of average packets can be burst before avgidle drops
3917 to 0. Set it higher to be more tolerant of bursts. You can't set maxidle
3918 directly, only via this parameter.
3919 </Para></ListItem>
3920 </VarListEntry>
3921 <VarListEntry>
3922 <Term>minburst</Term>
3923 <ListItem>
3924 <Para>
3925 As mentioned before, CBQ needs to throttle in case of overlimit. The ideal
3926 solution is to do so for exactly the calculated idle time, and pass 1
3927 packet. However, Unix kernels generally have a hard time scheduling events
3928 shorter than 10ms, so it is better to throttle for a longer period, and then
3929 pass minburst packets in one go, and then sleep minburst times longer.
3930 </Para>
3932 <Para>
3933 The time to wait is called the offtime. Higher values of minburst lead to
3934 more accurate shaping in the long term, but to bigger bursts at millisecond
3935 timescales.
3936 </Para></ListItem>
3937 </VarListEntry>
3938 <VarListEntry>
3939 <Term>minidle</Term>
3940 <ListItem>
3941 <Para>
3942 If avgidle is below 0, we are overlimits and need to wait until avgidle will
3943 be big enough to send one packet. To prevent a sudden burst from shutting
3944 down the link for a prolonged period of time, avgidle is reset to minidle if
3945 it gets too low.
3946 </Para>
3948 <Para>
3949 Minidle is specified in negative microseconds, so 10 means that avgidle is
3950 capped at -10us.
3951 </Para></ListItem>
3952 </VarListEntry>
3953 <VarListEntry>
3954 <Term>mpu</Term>
3955 <ListItem>
3956 <Para>
3957 Minimum packet size - needed because even a zero size packet is padded
3958 to 64 bytes on ethernet, and so takes a certain time to transmit. CBQ needs
3959 to know this to accurately calculate the idle time.
3960 </Para></ListItem>
3961 </VarListEntry>
3962 <VarListEntry>
3963 <Term>rate</Term>
3964 <ListItem>
3965 <Para>
3966 Desired rate of traffic leaving this qdisc - this is the 'speed knob'!
3967 </Para></ListItem>
3968 </VarListEntry>
3969 </VariableList>
3970 </Para>
3972 <Para>
3973 Internally, CBQ has a lot of fine tuning. For example, classes which are
3974 known not to have data enqueued to them aren't queried. Overlimit classes
3975 are penalized by lowering their effective priority. All very smart &amp;
3976 complicated.
3977 </Para>
3979 </Sect3>
3981 <Sect3>
3982 <Title>CBQ classful behaviour</Title>
3984 <Para>
3985 Besides shaping, using the aforementioned idletime approximations, CBQ also
3986 acts like the PRIO queue in the sense that classes can have differing
3987 priorities and that lower priority numbers will be polled before the higher
3988 priority ones.
3989 </Para>
3991 <Para>
3992 Each time a packet is requested by the hardware layer to be sent out to the
3993 network, a weighted round robin process ('WRR') starts, beginning with the
3994 lower-numbered priority classes.
3995 </Para>
3997 <Para>
3998 These are then grouped and queried if they have data available. If so, it is
3999 returned. After a class has been allowed to dequeue a number of bytes, the
4000 next class within that priority is tried.
4001 </Para>
4003 <Para>
4004 The following parameters control the WRR process:
4005 <VariableList>
4007 <VarListEntry>
4008 <Term>allot</Term>
4009 <ListItem>
4010 <Para>
4011 When the outer CBQ is asked for a packet to send out on the interface, it
4012 will try all inner qdiscs (in the classes) in turn, in order of 
4013 the 'priority' parameter. Each time a class gets its turn, it can only send out
4014 a limited amount of data. 'Allot' is the base unit of this amount. See 
4015 the 'weight' parameter for more information.
4016 </Para></ListItem>
4017 </VarListEntry>
4018 <VarListEntry>
4019 <Term>prio</Term>
4020 <ListItem>
4021 <Para>
4022 The CBQ can also act like the PRIO device. Inner classes with higher priority
4023 are tried first and as long as they have traffic, other classes are not
4024 polled for traffic.
4025 </Para></ListItem>
4026 </VarListEntry>
4027 <VarListEntry>
4028 <Term>weight</Term>
4029 <ListItem>
4030 <Para>
4031 Weight helps in the Weighted Round Robin process. Each class gets a chance
4032 to send in turn. If you have classes with significantly more bandwidth than
4033 other classes, it makes sense to allow them to send more data in one round
4034 than the others.
4035 </Para>
4037 <Para>
4038 A CBQ adds up all weights under a class, and normalizes them, so you can use
4039 arbitrary numbers: only the ratios are important. People have been 
4040 using 'rate/10' as a rule of thumb and it appears to work well. The renormalized
4041 weight is multiplied by the 'allot' parameter to determine how much data can
4042 be sent in one round. 
4043 </Para></ListItem>
4044 </VarListEntry>
4045 </VariableList>
4046 </Para>
4048 <Para>
4049 Please note that all classes within an CBQ hierarchy need to share the same
4050 major number!
4051 </Para>
4053 </Sect3>
4055 <Sect3>
4056 <Title>CBQ parameters that determine link sharing &amp; borrowing</Title>
4058 <Para>
4059 Besides purely limiting certain kinds of traffic, it is also possible to
4060 specify which classes can borrow capacity from other classes or, conversely,
4061 lend out bandwidth.
4062 </Para>
4064 <Para>
4065 <VariableList>
4067 <VarListEntry>
4068 <Term>Isolated/sharing</Term>
4069 <ListItem>
4070 <Para>
4071 A class that is configured with 'isolated' will not lend out bandwidth to
4072 sibling classes. Use this if you have competing or mutually-unfriendly
4073 agencies on your link who do want to give each other freebies.
4074 </Para>
4076 <Para>
4077 The control program tc also knows about 'sharing', which is the reverse 
4078 of 'isolated'.
4079 </Para></ListItem>
4080 </VarListEntry>
4081 <VarListEntry>
4082 <Term>bounded/borrow</Term>
4083 <ListItem>
4084 <Para>
4085 A class can also be 'bounded', which means that it will not try to borrow
4086 bandwidth from sibling classes. tc also knows about 'borrow', which is the
4087 reverse of 'bounded'.
4088 </Para></ListItem>
4089 </VarListEntry>
4090 </VariableList>
4091 A typical situation might be where you have two agencies on your link which
4092 are both 'isolated' and 'bounded', which means that they are really limited
4093 to their assigned rate, and also won't allow each other to borrow.
4094 </Para>
4096 <Para>
4097 Within such an agency class, there might be other classes which are allowed
4098 to swap bandwidth.
4099 </Para>
4101 </Sect3>
4103 <Sect3>
4104 <Title>Sample configuration</Title>
4105 <Screen>
4107                1:           root qdisc
4108                |
4109               1:1           child class
4110              /   \
4111             /     \
4112           1:3     1:4       leaf classes
4113            |       |
4114           30:     40:       qdiscs
4115          (sfq)   (sfq)
4116 </Screen>
4118 <Para>
4119 This configuration limits webserver traffic to 5mbit and SMTP traffic to 3
4120 mbit. Together, they may not get more than 6mbit. We have a 100mbit NIC and
4121 the classes may borrow bandwidth from each other.
4123 <Screen>
4124 # tc qdisc add dev eth0 root handle 1:0 cbq bandwidth 100Mbit         \
4125   avpkt 1000 cell 8
4126 # tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 cbq bandwidth 100Mbit  \
4127   rate 6Mbit weight 0.6Mbit prio 8 allot 1514 cell 8 maxburst 20      \
4128   avpkt 1000 bounded
4129 </Screen>
4131 This part installs the root and the customary 1:1 class. The 1:1 class is
4132 bounded, so the total bandwidth can't exceed 6mbit.
4133 </Para>
4135 <Para>
4136 As said before, CBQ requires a *lot* of knobs. All parameters are explained
4137 above, however. The corresponding HTB configuration is lots simpler.
4138 </Para>
4140 <Para>
4142 <Screen>
4143 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:3 cbq bandwidth 100Mbit  \
4144   rate 5Mbit weight 0.5Mbit prio 5 allot 1514 cell 8 maxburst 20      \
4145   avpkt 1000                       
4146 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:4 cbq bandwidth 100Mbit  \
4147   rate 3Mbit weight 0.3Mbit prio 5 allot 1514 cell 8 maxburst 20      \
4148   avpkt 1000
4149 </Screen>
4151 </Para>
4153 <Para>
4154 These are our two leaf classes. Note how we scale the weight with the configured
4155 rate. Both classes are not bounded, but they are connected to class 1:1
4156 which is bounded.  So the sum of bandwith of the 2 classes will never be
4157 more than 6mbit. The classids need to be within the same major number as
4158 the parent qdisc, by the way!
4159 </Para>
4161 <Para>
4163 <Screen>
4164 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:3 handle 30: sfq
4165 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:4 handle 40: sfq
4166 </Screen>
4168 </Para>
4170 <Para>
4171 Both classes have a FIFO qdisc by default.  But we replaced these with an SFQ
4172 queue so each flow of data is treated equally.
4174 <Screen>
4175 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 u32 match ip \
4176   sport 80 0xffff flowid 1:3
4177 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 u32 match ip \
4178   sport 25 0xffff flowid 1:4
4179 </Screen>
4181 </Para>
4183 <Para>
4184 These commands, attached directly to the root, send traffic to the right
4185 qdiscs.
4186 </Para>
4188 <Para>
4189 Note that we use 'tc class add' to CREATE classes within a qdisc, but that
4190 we use 'tc qdisc add' to actually add qdiscs to these classes.
4191 </Para>
4193 <Para>
4194 You may wonder what happens to traffic that is not classified by any of the
4195 two rules. It appears that in this case, data will then be processed within
4196 1:0, and be unlimited. 
4197 </Para>
4199 <Para>
4200 If SMTP+web together try to exceed the set limit of 6mbit/s, bandwidth will
4201 be divided according to the weight parameter, giving 5/8 of traffic to  the
4202 webserver and 3/8 to the mail server.
4203 </Para>
4205 <Para>
4206 With this configuration you can also say that webserver traffic will always
4207 get at minimum 5/8 * 6 mbit = 3.75 mbit.
4208 </Para>
4210 </Sect3>
4212 <Sect3>
4213 <Title>Other CBQ parameters: split &amp; defmap</Title>
4215 <Para>
4216 As said before, a classful qdisc needs to call filters to determine
4217 which class a packet will be enqueued to. 
4218 </Para>
4220 <Para>
4221 Besides calling the filter, CBQ offers other options, defmap &amp; split.
4222 This is pretty complicated to understand, and it is not vital. But as this
4223 is the only known place where defmap &amp; split are properly explained, I'm
4224 doing my best. 
4225 </Para>
4227 <Para>
4228 As you will often want to filter on the Type of Service field only, a special
4229 syntax is provided. Whenever the CBQ needs to figure out where a packet
4230 needs to be enqueued, it checks if this node is a 'split node'. If so, one
4231 of the sub-qdiscs has indicated that it wishes to receive all packets with
4232 a certain configured priority, as might be derived from the TOS field, or
4233 socket options set by applications.
4234 </Para>
4236 <Para>
4237 The packets' priority bits are and-ed with the defmap field to see if a match
4238 exists. In other words, this is a short-hand way of creating a very fast
4239 filter, which only matches certain priorities. A defmap of ff (hex) will
4240 match everything, a map of 0 nothing. A sample configuration may help make
4241 things clearer:
4242 </Para>
4244 <Para>
4246 <Screen>
4247 # tc qdisc add dev eth1 root handle 1: cbq bandwidth 10Mbit allot 1514 \
4248   cell 8 avpkt 1000 mpu 64
4250 # tc class add dev eth1 parent 1:0 classid 1:1 cbq bandwidth 10Mbit    \
4251   rate 10Mbit allot 1514 cell 8 weight 1Mbit prio 8 maxburst 20        \
4252   avpkt 1000
4253 </Screen>
4255 Standard CBQ preamble. I never get used to the sheer amount of numbers
4256 required!
4257 </Para>
4259 <Para>
4260 Defmap refers to TC_PRIO bits, which are defined as follows:
4261 </Para>
4263 <Para>
4265 <Screen>
4266 TC_PRIO..          Num  Corresponds to TOS
4267 -------------------------------------------------
4268 BESTEFFORT         0    Maximize Reliablity        
4269 FILLER             1    Minimize Cost              
4270 BULK               2    Maximize Throughput (0x8)  
4271 INTERACTIVE_BULK   4                               
4272 INTERACTIVE        6    Minimize Delay (0x10)      
4273 CONTROL            7                               
4274 </Screen>
4276 </Para>
4278 <Para>
4279 The TC_PRIO.. number corresponds to bits, counted from the right. See the
4280 pfifo_fast section for more details how TOS bits are converted to
4281 priorities.
4282 </Para>
4284 <Para>
4285 Now the interactive and the bulk classes:
4286 </Para>
4288 <Para>
4290 <Screen>
4291 # tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:2 cbq bandwidth 10Mbit     \
4292   rate 1Mbit allot 1514 cell 8 weight 100Kbit prio 3 maxburst 20        \
4293   avpkt 1000 split 1:0 defmap c0
4295 # tc class add dev eth1 parent 1:1 classid 1:3 cbq bandwidth 10Mbit     \
4296   rate 8Mbit allot 1514 cell 8 weight 800Kbit prio 7 maxburst 20        \
4297   avpkt 1000 split 1:0 defmap 3f
4298 </Screen>
4300 </Para>
4302 <Para>
4303 The 'split qdisc' is 1:0, which is where the choice will be made. C0 is
4304 binary for 11000000, 3F for 00111111, so these two together will match
4305 everything. The first class matches bits 7 &#38; 6, and thus corresponds 
4306 to 'interactive' and 'control' traffic. The second class matches the rest.
4307 </Para>
4309 <Para>
4310 Node 1:0 now has a table like this:
4312 <Screen>
4313 priority        send to
4314 0               1:3
4315 1               1:3
4316 2               1:3
4317 3               1:3
4318 4               1:3
4319 5               1:3
4320 6               1:2
4321 7               1:2
4322 </Screen>
4324 </Para>
4326 <Para>
4327 For additional fun, you can also pass a 'change mask', which indicates
4328 exactly which priorities you wish to change. You only need to use this if you
4329 are running 'tc class change'. For example, to add best effort traffic to
4330 1:2, we could run this:
4331 </Para>
4333 <Para>
4335 <Screen>
4336 # tc class change dev eth1 classid 1:2 cbq defmap 01/01
4337 </Screen>
4339 </Para>
4341 <Para>
4342 The priority map over at 1:0 now looks like this:
4343 </Para>
4345 <Para>
4347 <Screen>
4348 priority        send to
4349 0               1:2
4350 1               1:3
4351 2               1:3
4352 3               1:3
4353 4               1:3
4354 5               1:3
4355 6               1:2
4356 7               1:2
4357 </Screen>
4359 </Para>
4361 <Para>
4362 FIXME: did not test 'tc class change', only looked at the source.
4363 </Para>
4365 </Sect3>
4367 </Sect2>
4369 <Sect2>
4370 <Title>Hierarchical Token Bucket </Title>
4372 <Para>
4373 Martin Devera (&lt;devik&gt;) rightly realised that CBQ is complex and does
4374 not seem optimized for many typical situations. His Hierarchical approach is
4375 well suited for setups where you have a fixed amount of bandwidth which you
4376 want to divide for different purposes, giving each purpose a guaranteed
4377 bandwidth, with the possibility of specifying how much bandwidth can be
4378 borrowed.
4379 </Para>
4381 <Para>
4382 HTB works just like CBQ but does not resort to idle time calculations to
4383 shape. Instead, it is a classful Token Bucket Filter - hence the name. It
4384 has only a few parameters, which are well documented on his 
4385 <ULink
4386 URL="http://luxik.cdi.cz/~devik/qos/htb/"
4387 >site</ULink
4389 </Para>
4391 <Para>
4392 As your HTB configuration gets more complex, your configuration scales
4393 well. With CBQ it is already complex even in simple cases! HTB3 (check
4394 <ulink url="http://luxik.cdi.cz/~devik/qos/htb/">its homepage</ulink> for
4395 details on HTB versions) is now part of the official kernel sources 
4396 (from 2.4.20-pre1 and 2.5.31 onwards). However, maybe you still need to
4397 get a HTB3 patched version of 'tc': HTB kernel and userspace parts must
4398 be the same major version, or 'tc' will not work with HTB.
4400 </Para>
4402 <Para>
4403 If you already have a modern kernel, or are in a position to patch your 
4404 kernel, by all means consider HTB.
4405 </para>
4408 <Sect3>
4409 <Title>Sample configuration</Title>
4411 <Para>
4412 Functionally almost identical to the CBQ sample configuration above:
4413 </Para>
4415 <Para>
4417 <Screen>
4418 # tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 30
4420 # tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 6mbit burst 15k
4422 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 5mbit burst 15k
4423 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 3mbit ceil 6mbit burst 15k
4424 # tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:30 htb rate 1kbit ceil 6mbit burst 15k
4425 </Screen>
4427 </Para>
4429 <Para>
4430 The author then recommends SFQ for beneath these classes:
4432 <Screen>
4433 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:10 handle 10: sfq perturb 10
4434 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10
4435 # tc qdisc add dev eth0 parent 1:30 handle 30: sfq perturb 10
4436 </Screen>
4438 </Para>
4440 <Para>
4441 Add the filters which direct traffic to the right classes:
4443 <Screen>
4444 # U32="tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 1 u32"
4445 # $U32 match ip dport 80 0xffff flowid 1:10
4446 # $U32 match ip sport 25 0xffff flowid 1:20
4447 </Screen>
4449 And that's it - no unsightly unexplained numbers, no undocumented
4450 parameters. 
4451 </Para>
4453 <Para>
4454 HTB certainly looks wonderful - if 10: and 20: both have their guaranteed
4455 bandwidth, and more is left to divide, they borrow in a 5:3 ratio, just as
4456 you would expect.
4457 </Para>
4459 <Para>
4460 Unclassified traffic gets routed to 30:, which has little bandwidth of its
4461 own but can borrow everything that is left over. Because we chose SFQ
4462 internally, we get fairness thrown in for free!
4463 </Para>
4465 </Sect3>
4467 </Sect2>
4469 </Sect1>
4471 <Sect1 id="lartc.qdisc.filters">
4472   <Title>Classifying packets with filters</Title>
4474 <Para>
4475 To determine which class shall process a packet, the so-called 'classifier
4476 chain' is called each time a choice needs to be made. This chain consists of
4477 all filters attached to the classful qdisc that needs to decide.
4478 </Para>
4480 <Para>To reiterate the tree, which is not a tree:
4481 </Para>
4483 <Screen width="80">
4484                     root 1:
4485                       |
4486                     _1:1_
4487                    /  |  \
4488                   /   |   \
4489                  /    |    \
4490                10:   11:   12:
4491               /   \       /   \
4492            10:1  10:2   12:1  12:2
4493 </Screen>
4495 <Para>
4496 When enqueueing a packet, at each branch the filter chain is consulted for a
4497 relevant instruction. A typical setup might be to have a filter in 1:1 that
4498 directs a packet to 12: and a filter on 12: that sends the packet to 12:2.
4499 </Para>
4501 <Para>
4502 You might also attach this latter rule to 1:1, but you can make efficiency
4503 gains by having more specific tests lower in the chain.
4504 </Para>
4506 <Para>
4507 You can't filter a packet 'upwards', by the way. Also, with HTB, you should
4508 attach all filters to the root!
4509 </Para>
4511 <Para>
4512 And again - packets are only enqueued downwards! When they are dequeued,
4513 they go up again, where the interface lives. They do NOT fall off the end of
4514 the tree to the network adaptor!
4515 </Para>
4517 <Sect2>
4518 <Title>Some simple filtering examples</Title>
4520 <Para>
4521 As explained in the Classifier chapter, you can match on literally anything,
4522 using a very complicated syntax. To start, we will show how to do the
4523 obvious things, which luckily are quite easy.
4524 </Para>
4526 <Para>
4527 Let's say we have a PRIO qdisc called '10:' which contains three classes, and
4528 we want to assign all traffic from and to port 22 to the highest priority
4529 band, the filters would be:
4530 </Para>
4532 <Para>
4534 <Screen>
4535 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 10: prio 1 u32 match \ 
4536   ip dport 22 0xffff flowid 10:1
4537 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 10: prio 1 u32 match \
4538   ip sport 80 0xffff flowid 10:1
4539 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 10: prio 2 flowid 10:2
4540 </Screen>
4542 </Para>
4544 <Para>
4545 What does this say? It says: attach to eth0, node 10: a  priority 1 u32
4546 filter that matches on IP destination port 22 *exactly* and send it to band
4547 10:1. And it then repeats the same for source port 80. The last command says
4548 that anything unmatched so far should go to band 10:2, the next-highest
4549 priority.
4550 </Para>
4552 <Para>
4553 You need to add 'eth0', or whatever your interface is called, because each
4554 interface has a unique namespace of handles.
4555 </Para>
4557 <Para>
4558 To select on an IP address, use this:
4560 <Screen>
4561 # tc filter add dev eth0 parent 10:0 protocol ip prio 1 u32 \ 
4562   match ip dst 4.3.2.1/32 flowid 10:1
4563 # tc filter add dev eth0 parent 10:0 protocol ip prio 1 u32 \
4564   match ip src 1.2.3.4/32 flowid 10:1
4565 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 10: prio 2      \
4566   flowid 10:2
4567 </Screen>
4569 </Para>
4571 <Para>
4572 This assigns traffic to 4.3.2.1 and traffic from 1.2.3.4 to the highest
4573 priority queue, and the rest to the next-highest one.
4574 </Para>
4576 <Para>
4577 You can concatenate matches, to match on traffic from 1.2.3.4 and from port
4578 80, do this:
4580 <Screen>
4581 # tc filter add dev eth0 parent 10:0 protocol ip prio 1 u32 match ip src 4.3.2.1/32
4582   match ip sport 80 0xffff flowid 10:1
4583 </Screen>
4585 </Para>
4587 </Sect2>
4589 <Sect2 id="lartc.filtering.simple">
4590 <Title>All the filtering commands you will normally need</Title>
4592 <Para>
4593 Most shaping commands presented here start with this preamble:
4595 <Screen>
4596 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 u32 ..
4597 </Screen>
4599 These are the so called 'u32' matches, which can match on ANY part of a
4600 packet.
4601 <VariableList>
4603 <VarListEntry>
4604 <Term>On source/destination address</Term>
4605 <ListItem>
4606 <Para>
4607 Source mask 'match ip src 1.2.3.0/24', destination mask 'match ip dst
4608 4.3.2.0/24'. To match a single host, use /32, or omit the mask.
4609 </Para></ListItem>
4610 </VarListEntry>
4611 <VarListEntry>
4612 <Term>On source/destination port, all IP protocols</Term>
4613 <ListItem>
4614 <Para>
4615 Source: 'match ip sport 80 0xffff', 'match ip dport 0xffff'
4616 </Para></ListItem>
4617 </VarListEntry>
4618 <VarListEntry>
4619 <Term>On ip protocol (tcp, udp, icmp, gre, ipsec)</Term>
4620 <ListItem>
4621 <Para>
4622 Use the numbers from /etc/protocols, for example, icmp is 1: 'match ip
4623 protocol 1 0xff'. 
4624 </Para></ListItem>
4625 </VarListEntry>
4626 <VarListEntry>
4627 <Term>On fwmark</Term>
4628 <ListItem>
4629 <Para>
4630 You can mark packets with either ipchains or iptables and have that mark
4631 survive routing across interfaces. This is really useful to for example only
4632 shape traffic on eth1 that came in on eth0. Syntax:
4633 <screen>
4634 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 1 handle 6 fw flowid 1:1
4635 </screen>
4636 Note that this is not a u32 match!
4637 </Para>
4639 <Para>
4640 You can place a mark like this:
4642 <Screen>
4643 # iptables -A PREROUTING -t mangle -i eth0 -j MARK --set-mark 6
4644 </Screen>
4646 The number 6 is arbitrary.
4647 </Para>
4649 <Para>
4650 If you don't want to understand the full tc filter syntax, just use
4651 iptables, and only learn to select on fwmark.
4652 </Para></ListItem>
4653 </VarListEntry>
4654 <VarListEntry>
4655 <Term>On the TOS field</Term>
4656 <ListItem>
4657 <Para>
4658 To select interactive, minimum delay traffic:
4660 <Screen>
4661 # tc filter add dev ppp0 parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
4662       match ip tos 0x10 0xff \
4663      flowid 1:4
4664 </Screen>
4666 Use 0x08 0xff for bulk traffic.
4667 </Para></ListItem>
4668 </VarListEntry>
4669 </VariableList>
4670 </Para>
4672 <Para>
4673 For more filtering commands, see the Advanced Filters chapter.
4674 </Para>
4676 </Sect2>
4678 </Sect1>
4679 <Sect1 id="lartc.imq">
4680 <Title>The Intermediate queueing device (IMQ)</Title>
4682 <Para>
4683 The Intermediate queueing device is not a qdisc but its usage is tightly bound
4684 to qdiscs. Within linux, qdiscs are attached to network devices and everything
4685 that is queued to the device is first queued to the qdisc. From this concept,
4686 two limitations arise:
4687 </Para>
4689 <Para>
4690 1. Only egress shaping is possible (an ingress qdisc exists, but its
4691 possibilities are very limited compared to classful qdiscs).
4692 </Para>
4694 <Para>
4695 2. A qdisc can only see traffic of one interface, global limitations can't be
4696 placed.
4697 </Para>
4699 <Para>
4700 IMQ is there to help solve those two limitations. In short, you can put 
4701 everything you choose in a qdisc. Specially marked packets get intercepted
4702 in netfilter NF_IP_PRE_ROUTING and NF_IP_POST_ROUTING hooks and pass through
4703 the qdisc attached to an imq device. An iptables target is used for marking
4704 the packets.
4705 </Para>
4707 <Para>
4708 This enables you to do ingress shaping as you can just mark packets coming in from somewhere and/or treat interfaces as classes to set global limits.
4709 You can also do lots of other stuff like just putting your http traffic in a
4710 qdisc, put new connection requests in a qdisc, ...
4711 </Para>
4713 <Sect2>
4714 <Title>Sample configuration</Title>
4716 <Para>
4717 The first thing that might come to mind is use ingress shaping to give yourself
4718 a high guaranteed bandwidth. ;)
4719 Configuration is just like with any other interface:
4721 <Screen>
4722 tc qdisc add dev imq0 root handle 1: htb default 20
4724 tc class add dev imq0 parent 1: classid 1:1 htb rate 2mbit burst 15k
4726 tc class add dev imq0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 1mbit
4727 tc class add dev imq0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 1mbit
4729 tc qdisc add dev imq0 parent 1:10 handle 10: pfifo
4730 tc qdisc add dev imq0 parent 1:20 handle 20: sfq
4732 tc filter add dev imq0 parent 10:0 protocol ip prio 1 u32 match \
4733                 ip dst 10.0.0.230/32 flowid 1:10
4734 </Screen>
4736 In this example u32 is used for classification. Other classifiers should work as
4737 expected.
4738 Next traffic has to be selected and marked to be enqueued to imq0.
4740 <Screen>
4741 iptables -t mangle -A PREROUTING -i eth0 -j IMQ --todev 0
4743 ip link set imq0 up
4744 </Screen>
4746 </Para>
4748 <Para>
4749 The IMQ iptables targets is valid in the PREROUTING and POSTROUTING chains of
4750 the mangle table. It's syntax is 
4752 <Screen>
4753 IMQ [ --todev n ]       n : number of imq device
4754 </Screen>
4756 An ip6tables target is also provided.
4757 </Para>
4759 <Para>
4760 Please note traffic is not enqueued when the target is hit but afterwards.
4761 The exact location where traffic enters the imq device depends on the
4762 direction of the traffic (in/out).
4763 These are the predefined netfilter hooks used by iptables:
4765 <Screen>
4766 enum nf_ip_hook_priorities {
4767         NF_IP_PRI_FIRST = INT_MIN,
4768         NF_IP_PRI_CONNTRACK = -200,
4769         NF_IP_PRI_MANGLE = -150,
4770         NF_IP_PRI_NAT_DST = -100,
4771         NF_IP_PRI_FILTER = 0,
4772         NF_IP_PRI_NAT_SRC = 100,
4773         NF_IP_PRI_LAST = INT_MAX,
4775 </Screen>
4777 </Para>
4779 <Para>
4780 For ingress traffic, imq registers itself with NF_IP_PRI_MANGLE + 1 priority
4781 which means packets enter the imq device directly after the mangle PREROUTING
4782 chain has been passed.
4783 </Para>
4785 <Para>
4786 For egress imq uses NF_IP_PRI_LAST which honours the fact that packets dropped
4787 by the filter table won't occupy bandwidth.
4788 </Para>
4790 <Para>
4791 The patches and some more information can be found at the
4792 <ULink
4793 URL="http://luxik.cdi.cz/~patrick/imq/"
4794 >imq site</ULink>.
4795 </Para>
4797 </Sect2>
4799 </Sect1>
4801 </chapter>
4803 <chapter id="lartc.loadshare">
4804 <Title>Load sharing over multiple interfaces</Title>
4806 <Para>
4807 There are several ways of doing this. One of the easiest and straightforward
4808 ways is 'TEQL' - "True" (or "trivial") link equalizer. Like most things
4809 having to do with queueing, load sharing goes both ways. Both ends of a link
4810 may need to participate for full effect.
4811 </Para>
4813 <Para>
4814 Imagine this situation:
4815 </Para>
4817 <Para>
4819 <Screen>
4820                  +-------+   eth1   +-------+
4821                  |       |==========|       |
4822  'network 1' ----|   A   |          |   B   |---- 'network 2'
4823                  |       |==========|       |
4824                  +-------+   eth2   +-------+
4825 </Screen>
4827 </Para>
4829 <Para>
4830 A and B are routers, and for the moment we'll assume both run Linux. If
4831 traffic is going from network 1 to network 2, router A needs to distribute
4832 the packets over both links to B. Router B needs to be configured to accept
4833 this. Same goes the other way around, when packets go from network 2 to
4834 network 1, router B needs to send the packets over both eth1 and eth2.
4835 </Para>
4837 <Para>
4838 The distributing part is done by a 'TEQL' device, like this (it couldn't be
4839 easier):
4840 </Para>
4842 <Para>
4844 <Screen>
4845 # tc qdisc add dev eth1 root teql0
4846 # tc qdisc add dev eth2 root teql0
4847 # ip link set dev teql0 up
4848 </Screen>
4850 </Para>
4852 <Para>
4853 Don't forget the 'ip link set up' command!
4854 </Para>
4856 <Para>
4857 This needs to be done on both hosts. The device teql0 is basically a
4858 roundrobbin distributor over eth1 and eth2, for sending packets. No data
4859 ever comes in over an teql device, that just appears on the 'raw' eth1 and
4860 eth2.
4861 </Para>
4863 <Para>
4864 But now we just have devices, we also need proper routing. One way to do
4865 this is to assign a /31 network to both links, and a /31 to the teql0 device
4866 as well:
4867 </Para>
4869 <Para>
4870 On router A:
4872 <Screen>
4873 # ip addr add dev eth1 10.0.0.0/31
4874 # ip addr add dev eth2 10.0.0.2/31
4875 # ip addr add dev teql0 10.0.0.4/31
4876 </Screen>
4878 </Para>
4880 <Para>
4881 On router B:
4883 <Screen>
4884 # ip addr add dev eth1 10.0.0.1/31
4885 # ip addr add dev eth2 10.0.0.3/31
4886 # ip addr add dev teql0 10.0.0.5/31
4887 </Screen>
4889 </Para>
4891 <Para>
4892 Router A should now be able to ping 10.0.0.1, 10.0.0.3 and 10.0.0.5 over the
4893 2 real links and the 1 equalized device. Router B should be able to ping
4894 10.0.0.0, 10.0.0.2 and 10.0.0.4 over the links.
4895 </Para>
4897 <Para>
4898 If this works, Router A should make 10.0.0.5 its route for reaching network
4899 2, and Router B should make 10.0.0.4 its route for reaching network 1. For
4900 the special case where network 1 is your network at home, and network 2 is
4901 the Internet, Router A should make 10.0.0.5 its default gateway.
4902 </Para>
4904 <Sect1 id="lartc.loadshare.caveats">
4905   <Title>Caveats</Title>
4907 <Para>
4908 Nothing is as easy as it seems. eth1 and eth2 on both router A and B need to
4909 have return path filtering turned off, because they will otherwise drop
4910 packets destined for ip addresses other than their own:
4911 </Para>
4913 <Para>
4915 <Screen>
4916 # echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/eth1/rp_filter
4917 # echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/eth2/rp_filter
4918 </Screen>
4920 </Para>
4922 <Para>
4923 Then there is the nasty problem of packet reordering. Let's say 6 packets
4924 need to be sent from A to B - eth1 might get 1, 3 and 5. eth2 would then do
4925 2, 4 and 6. In an ideal world, router B would receive this in order, 1, 2,
4926 3, 4, 5, 6. But the possibility is very real that the kernel gets it like
4927 this: 2, 1, 4, 3, 6, 5. The problem is that this confuses TCP/IP. While not
4928 a problem for links carrying many different TCP/IP sessions, you won't be
4929 able to to a bundle multiple links and get to ftp a single file lots faster,
4930 except when your receiving or sending OS is Linux, which is not easily
4931 shaken by some simple reordering.
4932 </Para>
4934 <Para>
4935 However, for lots of applications, link load balancing is a great idea.
4936 </Para>
4938 </Sect1>
4939 <Sect1 id="lartc.loadshare.other">
4940   <Title>Other possibilities</Title>
4941 <para>
4942 William Stearns has used an advanced tunneling setup to achieve good use of
4943 multiple, unrelated, internet connections together. It can be found on
4944 <ULink
4945 URL="http://www.stearns.org/tunnel/">his tunneling page</ULink>.
4946 </para>
4947 <para>
4948 The HOWTO may feature more about this in the future.
4949 </para>
4950 </Sect1>
4951 </chapter>
4953 <chapter id="lartc.netfilter">
4954 <Title>Netfilter &amp; iproute - marking packets</Title>
4956 <Para>
4957 So far we've seen how iproute works, and netfilter was mentioned a few
4958 times. This would be a good time to browse through <ULink
4959 URL="http://netfilter.samba.org/unreliable-guides/"
4960 >Rusty's Remarkably Unreliable Guides</ULink
4961 >. Netfilter itself
4962 can be found <ULink
4963 URL="http://netfilter.filewatcher.org/"
4964 >here</ULink
4966 </Para>
4968 <Para>
4969 Netfilter allows us to filter packets, or mangle their headers. One special
4970 feature is that we can mark a packet with a number. This is done with the
4971 --set-mark facility. 
4972 </Para>
4974 <Para>
4975 As an example, this command marks all packets destined for port 25, outgoing
4976 mail:
4977 </Para>
4979 <Para>
4981 <Screen>
4982 # iptables -A PREROUTING -i eth0 -t mangle -p tcp --dport 25 \
4983  -j MARK --set-mark 1
4984 </Screen>
4986 </Para>
4988 <Para>
4989 Let's say that we have multiple connections, one that is fast (and
4990 expensive, per megabyte) and one that is slower, but flat fee. We would most
4991 certainly like outgoing mail to go via the cheap route.
4992 </Para>
4994 <Para>
4995 We've already marked the packets with a '1', we now instruct the routing
4996 policy database to act on this:
4997 </Para>
4999 <Para>
5001 <Screen>
5002 # echo 201 mail.out &#62;&#62; /etc/iproute2/rt_tables
5003 # ip rule add fwmark 1 table mail.out
5004 # ip rule ls
5005 0:      from all lookup local 
5006 32764:  from all fwmark        1 lookup mail.out 
5007 32766:  from all lookup main 
5008 32767:  from all lookup default 
5009 </Screen>
5011 </Para>
5013 <Para>
5014 Now we generate the mail.out table with a route to the slow but cheap link:
5016 <Screen>
5017 # /sbin/ip route add default via 195.96.98.253 dev ppp0 table mail.out
5018 </Screen>
5020 </Para>
5022 <Para>
5023 And we are done. Should we want to make exceptions, there are lots of ways
5024 to achieve this. We can modify the netfilter statement to exclude certain
5025 hosts, or we can insert a rule with a lower priority that points to the main
5026 table for our excepted hosts.
5027 </Para>
5029 <Para>
5030 We can also use this feature to honour TOS bits by marking packets with a
5031 different type of service with different numbers, and creating rules to act
5032 on that. This way you can even dedicate, say, an ISDN line to interactive
5033 sessions.
5034 </Para>
5036 <Para>
5037 Needless to say, this also works fine on a host that's doing NAT
5038 ('masquerading').
5039 </Para>
5041 <Para>
5042 IMPORTANT: We received a report that MASQ and SNAT at least collide
5043 with marking packets. Rusty Russell explains it in
5044 <ULink
5045 URL="http://lists.samba.org/pipermail/netfilter/2000-November/006089.html"
5046 >this posting</ULink
5047 >. Turn off the reverse path filter to make it work
5048 properly.
5049 </Para>
5051 <Para>
5052 Note: to mark packets, you need to have some options enabled in your
5053 kernel:
5054 </Para>
5056 <Para>
5058 <Screen>
5059 IP: advanced router (CONFIG_IP_ADVANCED_ROUTER) [Y/n/?]
5060 IP: policy routing (CONFIG_IP_MULTIPLE_TABLES) [Y/n/?]
5061 IP: use netfilter MARK value as routing key (CONFIG_IP_ROUTE_FWMARK) [Y/n/?]
5062 </Screen>
5064 </Para>
5066 <Para>
5067 See also the <xref linkend="lartc.cookbook.squid"> in the
5068 <citetitle><xref linkend="lartc.cookbook"></citetitle>.
5069 </Para>
5071 </chapter>
5073 <chapter id="lartc.adv-filter"
5074   xreflabel="Advanced filters for (re-)classifying packets">
5075   <Title>Advanced filters for (re-)classifying packets</Title>
5077 <Para>
5078 As explained in the section on classful queueing disciplines, filters are
5079 needed to classify packets into any of the sub-queues. These filters are
5080 called from within the classful qdisc.
5081 </Para>
5083 <Para>
5084 Here is an incomplete list of classifiers available:
5085 <VariableList>
5087 <VarListEntry>
5088 <Term>fw</Term>
5089 <ListItem>
5090 <Para>
5091 Bases the decision on how the firewall has marked the packet. This can be
5092 the easy way out if you don't want to learn tc filter syntax. See the
5093 Queueing chapter for details.
5094 </Para></ListItem>
5095 </VarListEntry>
5096 <VarListEntry>
5097 <Term>u32</Term>
5098 <ListItem>
5099 <Para>
5100 Bases the decision on fields within the packet (i.e. source IP address, etc)
5101 </Para></ListItem>
5102 </VarListEntry>
5103 <VarListEntry>
5104 <Term>route</Term>
5105 <ListItem>
5106 <Para>
5107 Bases the decision on which route the packet will be routed by
5108 </Para></ListItem>
5109 </VarListEntry>
5110 <VarListEntry>
5111 <Term>rsvp, rsvp6</Term>
5112 <ListItem>
5113 <Para>
5114 Routes packets based on <ULink
5115 URL="http://www.isi.edu/div7/rsvp/overview.html"
5116 >RSVP </ULink
5117 >. Only useful
5118 on networks you control - the Internet does not respect RSVP.
5119 </Para></ListItem>
5120 </VarListEntry>
5121 <VarListEntry>
5122 <Term>tcindex</Term>
5123 <ListItem>
5124 <Para>
5125 Used in the DSMARK qdisc, see the relevant section.
5126 </Para></ListItem>
5127 </VarListEntry>
5128 </VariableList>
5129 </Para>
5131 <Para>
5132 Note that in general there are many ways in which you can classify packet
5133 and that it generally comes down to preference as to which system you wish
5134 to use.
5135 </Para>
5137 <Para>
5138 Classifiers in general accept a few arguments in common. They are listed
5139 here for convenience:
5140 </Para>
5142 <Para>
5143 <VariableList>
5145 <VarListEntry>
5146 <Term>protocol</Term>
5147 <ListItem>
5148 <Para>
5149 The protocol this classifier will accept. Generally you will only be
5150 accepting only IP traffic. Required.
5151 </Para></ListItem>
5152 </VarListEntry>
5153 <VarListEntry>
5154 <Term>parent</Term>
5155 <ListItem>
5156 <Para>
5157 The handle this classifier is to be attached to. This handle must be
5158 an already existing class. Required.
5159 </Para></ListItem>
5160 </VarListEntry>
5161 <VarListEntry>
5162 <Term>prio</Term>
5163 <ListItem>
5164 <Para>
5165 The priority of this classifier. Lower numbers get tested first.
5166 </Para></ListItem>
5167 </VarListEntry>
5168 <VarListEntry>
5169 <Term>handle</Term>
5170 <ListItem>
5171 <Para>
5172 This handle means different things to different filters.
5173 </Para></ListItem>
5174 </VarListEntry>
5175 </VariableList>
5176 </Para>
5178 <Para>
5179 All the following sections will assume you are trying to shape the traffic
5180 going to <Literal remap="tt">HostA</Literal>. They will assume that the root class has been
5181 configured on 1: and that the class you want to send the selected traffic to
5182 is 1:1.
5183 </Para>
5185 <Sect1 id="lartc.adv-filter.u32">
5186   <Title>The <option>u32</option> classifier</Title>
5188 <Para>
5189 The U32 filter is the most advanced filter available in the current
5190 implementation. It entirely based on hashing tables, which make it
5191 robust when there are many filter rules.
5192 </Para>
5194 <Para>
5195 In its simplest form the U32 filter is a list of records, each
5196 consisting of two fields: a selector and an action. The selectors,
5197 described below, are compared with the currently processed IP packet
5198 until the first match occurs, and then the associated action is performed.
5199 The simplest type of action would be directing the packet into defined
5200 CBQ class.
5201 </Para>
5203 <Para>
5204 The command line of <Literal remap="tt">tc filter</Literal> program, used to configure the filter,
5205 consists of three parts: filter specification, a selector and an action.
5206 The filter specification can be defined as:
5207 </Para>
5209 <Para>
5211 <Screen>
5212 tc filter add dev IF [ protocol PROTO ]
5213                      [ (preference|priority) PRIO ]
5214                      [ parent CBQ ]
5215 </Screen>
5217 </Para>
5219 <Para>
5220 The <Literal remap="tt">protocol</Literal> field describes protocol that the filter will be
5221 applied to. We will only discuss case of <Literal remap="tt">ip</Literal> protocol. The
5222 <Literal remap="tt">preference</Literal> field (<Literal remap="tt">priority</Literal> can be used alternatively)
5223 sets the priority of currently defined filter. This is important, since
5224 you can have several filters (lists of rules) with different priorities.
5225 Each list will be passed in the order the rules were added, then list with
5226 lower priority (higher preference number) will be processed. The <Literal remap="tt">parent</Literal>
5227 field defines the CBQ tree top (e.g. 1:0), the filter should be attached
5229 </Para>
5231 <Para>
5232 The options described above apply to all filters, not only U32.
5233 </Para>
5235 <Sect2>
5236 <Title>U32 selector </Title>
5238 <Para>
5239 The U32 selector contains definition of the pattern, that will be matched
5240 to the currently processed packet. Precisely, it defines which bits are
5241 to be matched in the packet header and nothing more, but this simple
5242 method is very powerful. Let's take a look at the following examples,
5243 taken directly from a pretty complex, real-world filter:
5244 </Para>
5246 <Para>
5248 <Screen>
5249 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 pref 10 u32 \
5250   match u32 00100000 00ff0000 at 0 flowid 1:10
5251 </Screen>
5253 </Para>
5255 <Para>
5256 For now, leave the first line alone - all these parameters describe
5257 the filter's hash tables. Focus on the selector line, containing
5258 <Literal remap="tt">match</Literal> keyword. This selector will match to IP headers, whose
5259 second byte will be 0x10 (0010). As you can guess, the 00ff number is
5260 the match mask, telling the filter exactly which bits to match. Here
5261 it's 0xff, so the byte will match if it's exactly 0x10. The <Literal remap="tt">at</Literal>
5262 keyword means that the match is to be started at specified offset (in
5263 bytes) -- in this case it's beginning of the packet.  Translating all
5264 that to human language, the packet will match if its Type of Service
5265 field will have `low delay' bits set. Let's analyze another rule:
5266 </Para>
5268 <Para>
5270 <Screen>
5271 # tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 pref 10 u32 \
5272   match u32 00000016 0000ffff at nexthdr+0 flowid 1:10
5273 </Screen>
5275 </Para>
5277 <Para>
5278 The <Literal remap="tt">nexthdr</Literal> option means next header encapsulated in the IP packet,
5279 i.e. header of upper-layer protocol. The match will also start here
5280 at the beginning of the next header. The match should occur in the
5281 second, 32-bit word of the header. In TCP and UDP protocols this field
5282 contains packet's destination port. The number is given in big-endian
5283 format, i.e. older bits first, so we simply read 0x0016 as 22 decimal,
5284 which stands for SSH service if this was TCP. As you guess, this match
5285 is ambiguous without a context, and we will discuss this later.
5286 </Para>
5288 <Para>
5289 Having understood all the above, we will find the following selector
5290 quite easy to read: <Literal remap="tt">match c0a80100 ffffff00 at 16</Literal>. What we
5291 got here is a three byte match at 17-th byte, counting from the IP
5292 header start. This will match for packets with destination address
5293 anywhere in 192.168.1/24 network. After analyzing the examples, we
5294 can summarize what we have learned.
5295 </Para>
5297 </Sect2>
5299 <Sect2>
5300 <Title>General selectors</Title>
5302 <Para>
5303 General selectors define the pattern, mask and offset the pattern
5304 will be matched to the packet contents. Using the general selectors
5305 you can match virtually any single bit in the IP (or upper layer)
5306 header. They are more difficult to write and read, though, than
5307 specific selectors that described below. The general selector syntax
5309 </Para>
5311 <Para>
5313 <Screen>
5314 match [ u32 | u16 | u8 ] PATTERN MASK [ at OFFSET | nexthdr+OFFSET]
5315 </Screen>
5317 </Para>
5319 <Para>
5320 One of the keywords <Literal remap="tt">u32</Literal>, <Literal remap="tt">u16</Literal> or <Literal remap="tt">u8</Literal> specifies
5321 length of the pattern in bits. PATTERN and MASK should follow, of length
5322 defined by the previous keyword. The OFFSET parameter is the offset,
5323 in bytes, to start matching. If <Literal remap="tt">nexthdr+</Literal> keyword is given,
5324 the offset is relative to start of the upper layer header.
5325 </Para>
5327 <Para>
5328 Some examples:
5329 </Para>
5331 <Para>
5333 <Screen>
5334 # tc filter add dev ppp14 parent 1:0 prio 10 u32 \
5335      match u8 64 0xff at 8 \
5336      flowid 1:4
5337 </Screen>
5339 </Para>
5341 <Para>
5342 Packet will match to this rule, if its time to live (TTL) is 64.
5343 TTL is the field starting just after 8-th byte of the IP header.
5344 </Para>
5347 <Para>
5348 Matches all TCP packets which have the ACK bit set:
5349 </Para>
5351 <Para>
5353 <Screen>
5354 # tc filter add dev ppp14 parent 1:0 prio 10 u32 \
5355      match ip protocol 6 0xff \
5356      match u8 0x10 0xff at nexthdr+13 \
5357      flowid 1:3 
5358 </Screen>
5360 </Para>
5362 <Para>
5363 Use this to match ACKs on packets smaller than 64 bytes:
5364 </Para>
5366 <Para>
5368 <Screen>
5369 ## match acks the hard way,
5370 ## IP protocol 6,
5371 ## IP header length 0x5(32 bit words),
5372 ## IP Total length 0x34 (ACK + 12 bytes of TCP options)
5373 ## TCP ack set (bit 5, offset 33)
5374 # tc filter add dev ppp14 parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
5375             match ip protocol 6 0xff \
5376             match u8 0x05 0x0f at 0 \
5377             match u16 0x0000 0xffc0 at 2 \
5378             match u8 0x10 0xff at 33 \
5379             flowid 1:3
5380 </Screen>
5382 </Para>
5384 <Para>
5385 This rule will only match TCP packets with ACK bit set, and no further
5386 payload. Here we can see an example of using two selectors, the final result
5387 will be logical AND of their results. If we take a look at TCP header
5388 diagram, we can see that the ACK bit is second older bit (0x10) in the 14-th
5389 byte of the TCP header (<Literal remap="tt">at nexthdr+13</Literal>).  As for the second
5390 selector, if we'd like to make our life harder, we could write <Literal remap="tt">match u8
5391 0x06 0xff at 9</Literal> instead of using the specific selector <Literal remap="tt">protocol
5392 tcp</Literal>, because 6 is the number of TCP protocol, present in 10-th byte of
5393 the IP header. On the other hand, in this example we couldn't use any
5394 specific selector for the first match - simply because there's no specific
5395 selector to match TCP ACK bits.
5396 </Para>
5398 <Para>
5399 The filter below is a modified version of the filter above. The difference is, that it
5400 doesn't check the ip header length. Why? Because the filter above does only work on 32
5401 bit systems.
5402 </Para>
5404 <Para>
5406 <Screen>
5407 tc filter add dev ppp14 parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
5408      match ip protocol 6 0xff \
5409      match u8 0x10 0xff at nexthdr+13 \
5410      match u16 0x0000 0xffc0 at 2 \
5411      flowid 1:3
5412 </Screen>
5414 </Para>
5417 </Sect2>
5419 <Sect2>
5420 <Title>Specific selectors</Title>
5422 <Para>
5423 The following table contains a list of all specific selectors 
5424 the author of this section has found in the <Literal remap="tt">tc</Literal> program
5425 source code. They simply make your life easier and increase readability
5426 of your filter's configuration.
5427 </Para>
5429 <Para>
5430 FIXME: table placeholder - the table is in separate file ,,selector.html''
5431 </Para>
5433 <Para>
5434 FIXME: it's also still in Polish :-(
5435 </Para>
5437 <Para>
5438 FIXME: must be sgml'ized
5439 </Para>
5441 <Para>
5442 Some examples:
5443 </Para>
5445 <Para>
5447 <Screen>
5448 # tc filter add dev ppp0 parent 1:0 prio 10 u32 \
5449      match ip tos 0x10 0xff \
5450      flowid 1:4
5451 </Screen>
5453 </Para>
5455 <Para>
5456 FIXME: tcp dport match does not work as described below:
5457 </Para>
5459 <Para>
5460 The above rule will match packets which have the TOS field set to 0x10.
5461 The TOS field starts at second byte of the packet and is one byte big,
5462 so we could write an equivalent general selector: <Literal remap="tt">match u8 0x10 0xff
5463 at 1</Literal>. This gives us hint to the internals of U32 filter -- the
5464 specific rules are always translated to general ones, and in this
5465 form they are stored in the kernel memory. This leads to another conclusion
5466 -- the <Literal remap="tt">tcp</Literal> and <Literal remap="tt">udp</Literal> selectors are exactly the same
5467 and this is why you can't use single <Literal remap="tt">match tcp dport 53 0xffff</Literal>
5468 selector to match TCP packets sent to given port -- they will also
5469 match UDP packets sent to this port. You must remember to also specify
5470 the protocol and end up with the following rule:
5471 </Para>
5473 <Para>
5475 <Screen>
5476 # tc filter add dev ppp0 parent 1:0 prio 10 u32 \
5477         match tcp dport 53 0xffff \
5478         match ip protocol 0x6 0xff \
5479         flowid 1:2
5480 </Screen>
5482 </Para>
5484 </Sect2>
5486 </Sect1>
5488 <Sect1 id="lartc.adv-filter.route">
5489   <Title>The <option>route</option> classifier</Title>
5491 <Para>
5492 This classifier filters based on the results of the routing tables. When a
5493 packet that is traversing through the classes reaches one that is marked
5494 with the "route" filter, it splits the packets up based on information in
5495 the routing table.
5496 </Para>
5498 <Para>
5500 <Screen>
5501 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 route
5502 </Screen>
5504 </Para>
5506 <Para>
5507 Here we add a route classifier onto the parent node 1:0 with priority 100. 
5508 When a packet reaches this node (which, since it is the root, will happen
5509 immediately) it will consult the routing table and if one matches will
5510 send it to the given class and give it a priority of 100. Then, to finally
5511 kick it into action, you add the appropriate routing entry:
5512 </Para>
5514 <Para>
5515 The trick here is to define 'realm' based on either destination or source. 
5516 The way to do it is like this:
5517 </Para>
5519 <Para>
5521 <Screen>
5522 # ip route add Host/Network via Gateway dev Device realm RealmNumber
5523 </Screen>
5525 </Para>
5527 <Para>
5528 For instance, we can define our destination network 192.168.10.0 with a realm
5529 number 10:
5530 </Para>
5532 <Para>
5534 <Screen>
5535 # ip route add 192.168.10.0/24 via 192.168.10.1 dev eth1 realm 10
5536 </Screen>
5537   
5538 </Para>
5540 <Para>
5541 When adding route filters, we can use realm numbers to represent the
5542 networks or hosts and specify how the routes match the filters.
5543 </Para>
5545 <Para>
5547 <Screen>
5548 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 \
5549   route to 10 classid 1:10
5550 </Screen>
5551   
5552 </Para>
5554 <Para>
5555 The above rule says packets going to the network 192.168.10.0 match class id
5556 1:10.
5557 </Para>
5559 <Para>
5560 Route filter can also be used to match source routes. For example, there is 
5561 a subnetwork attached to the Linux router on eth2.
5562 </Para>
5564 <Para>
5566 <Screen>
5567 # ip route add 192.168.2.0/24 dev eth2 realm 2
5568 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 \
5569   route from 2 classid 1:2
5570 </Screen>
5572 </Para>
5574 <Para>
5575 Here the filter specifies that packets from the subnetwork 192.168.2.0
5576 (realm 2) will match class id 1:2.
5577 </Para>
5579 </Sect1>
5581 <Sect1 id="lartc.adv-filter.policing">
5582   <Title>Policing filters</Title>
5584 <Para>
5585 To make even more complicated setups possible, you can have filters that
5586 only match up to a certain bandwidth. You can declare a filter to entirely
5587 cease matching above a certain rate, or only to not match only the bandwidth
5588 exceeding a certain rate.
5589 </Para>
5591 <Para>
5592 So if you decided to police at 4mbit/s, but 5mbit/s of traffic is present,
5593 you can stop matching either the entire 5mbit/s, or only not match 1mbit/s,
5594 and do send 4mbit/s to the configured class.
5595 </Para>
5597 <Para>
5598 If bandwidth exceeds the configured rate, you can drop a packet, reclassify
5599 it, or see if another filter will match it.
5600 </Para>
5602 <Sect2>
5603 <Title>Ways to police</Title>
5605 <Para>
5606 There are basically two ways to police. If you compiled the kernel 
5607 with 'Estimators', the kernel can measure for each filter how much traffic
5608 it is passing, more or less. These estimators are very easy on the CPU, as
5609 they simply count 25 times per second how many data has been passed, and
5610 calculate the bitrate from that.
5611 </Para>
5613 <Para>
5614 The other way works again via a Token Bucket Filter, this time living within
5615 your filter. The TBF only matches traffic UP TO your configured bandwidth,
5616 if more is offered, only the excess is subject to the configured overlimit
5617 action.
5618 </Para>
5620 <Sect3>
5621 <Title>With the kernel estimator</Title>
5623 <Para>
5624 This is very simple and has only one parameter: avrate. Either the flow
5625 remains below avrate, and the filter classifies the traffic to the classid
5626 configured, or your rate exceeds it in which case the specified action is
5627 taken, which is 'reclassify' by default.
5628 </Para>
5630 <Para>
5631 The kernel uses an Exponential Weighted Moving Average for your bandwidth
5632 which makes it less sensitive to short bursts.
5633 </Para>
5635 </Sect3>
5637 <Sect3>
5638 <Title>With Token Bucket Filter</Title>
5640 <Para>
5641 Uses the following parameters:
5643 <ItemizedList>
5644 <ListItem>
5646 <Para>
5647 burst/buffer/maxburst
5648 </Para>
5649 </ListItem>
5650 <ListItem>
5652 <Para>
5653 mtu/minburst
5654 </Para>
5655 </ListItem>
5656 <ListItem>
5658 <Para>
5660 </Para>
5661 </ListItem>
5662 <ListItem>
5664 <Para>
5665 rate
5666 </Para>
5667 </ListItem>
5669 </ItemizedList>
5671 </Para>
5673 <Para>
5674 Which behave mostly identical to those described in the Token Bucket Filter
5675 section. Please note however that if you set the mtu of a TBF policer too
5676 low, *no* packets will pass, whereas the egress TBF qdisc will just pass
5677 them slower.
5678 </Para>
5680 <Para>
5681 Another difference is that a policer can only let a packet pass, or drop it.
5682 It cannot delay hold on to it in order to delay it.
5683 </Para>
5685 </Sect3>
5687 </Sect2>
5689 <Sect2>
5690 <Title>Overlimit actions</Title>
5692 <Para>
5693 If your filter decides that it is overlimit, it can take 'actions'.
5694 Currently, three actions are available:
5695 <VariableList>
5697 <VarListEntry>
5698 <Term>continue</Term>
5699 <ListItem>
5700 <Para>
5701 Causes this filter not to match, but perhaps other filters will.
5702 </Para></ListItem>
5703 </VarListEntry>
5704 <VarListEntry>
5705 <Term>drop</Term>
5706 <ListItem>
5707 <Para>
5708 This is a very fierce option which simply discards traffic exceeding a
5709 certain rate. It is often used in the ingress policer and has limited uses.
5710 For example, you may have a name server that falls over if offered more than
5711 5mbit/s of packets, in which case an ingress filter could be used to make
5712 sure no more is ever offered.
5713 </Para></ListItem>
5714 </VarListEntry>
5715 <VarListEntry>
5716 <Term>Pass/OK</Term>
5717 <ListItem>
5718 <Para>
5719 Pass on traffic ok. Might be used to disable a complicated filter, but leave
5720 it in place.
5721 </Para></ListItem>
5722 </VarListEntry>
5723 <VarListEntry>
5724 <Term>reclassify</Term>
5725 <ListItem>
5726 <Para>
5727 Most often comes down to reclassification to Best Effort. This is the
5728 default action.
5729 </Para></ListItem>
5730 </VarListEntry>
5731 </VariableList>
5732 </Para>
5734 </Sect2>
5736 <Sect2>
5737 <Title>Examples</Title>
5739 <Para>
5740 The only real example known is mentioned in the 'Protecting your host 
5741 from SYN floods' section. 
5742 </Para>
5744 <Para>
5745 Limit incoming icmp traffic to 2kbit, drop packets
5746 over the limit:
5747 </Para>
5749 <Screen>
5750 tc filter add dev $DEV parent ffff: \
5751     protocol ip prio 20 \
5752     u32 match ip protocol 1 0xff \
5753     police rate 2kbit buffer 10k drop \
5754     flowid :1
5755 </Screen>
5757 <Para>
5758 Limit packets to a certain size (i.e. all packets
5759 with a length greater than 84 bytes will get dropped):
5760 </Para>
5762 <Screen>
5763 tc filter add dev $DEV parent ffff: \
5764    protocol ip prio 20 \
5765    u32 match tos 0 0 \
5766    police mtu 84 drop \
5767    flowid :1
5768 </Screen>
5771 <Para>
5772 This method can be used to drop all packets:
5773 </Para>
5775 <Screen>
5776 tc filter add dev $DEV parent ffff: \
5777    protocol ip prio 20 \
5778    u32 match ip protocol 1 0xff \
5779    police mtu 1 drop \
5780    flowid :1
5781 </Screen>
5783 <Para>
5784 It actually drops icmp packets greater-than 1 byte. While packets with
5785 a size of 1 byte are possible in theory, you will not find these in a real network.
5786 </Para>
5788 </Sect2>
5790 </Sect1>
5792 <Sect1 id="lartc.adv-filter.hashing">
5793 <Title>Hashing filters for very fast massive filtering</Title>
5795 <Para>
5796 If you have a need for thousands of rules, for example if you have a lot of
5797 clients or computers, all with different QoS specifications, you may find
5798 that the kernel spends a lot of time matching all those rules.
5799 </Para>
5801 <Para>
5802 By default, all filters reside in one big chain which is matched in
5803 descending order of priority. If you have 1000 rules, 1000 checks may be
5804 needed to determine what to do with a packet.
5805 </Para>
5807 <Para>
5808 Matching would go much quicker if you would have 256 chains with each four
5809 rules - if you could divide packets over those 256 chains, so that the right
5810 rule will be there.
5811 </Para>
5813 <Para>
5814 Hashing makes this possible. Let's say you have 1024 cable modem customers in
5815 your network, with IP addresses ranging from 1.2.0.0 to 1.2.3.255, and each
5816 has to go in another bin, for example 'lite', 'regular' and 'premium'. You
5817 would then have 1024 rules like this:
5818 </Para>
5820 <Para>
5822 <Screen>
5823 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5824   1.2.0.0 classid 1:1
5825 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5826   1.2.0.1 classid 1:1
5828 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5829   1.2.3.254 classid 1:3
5830 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5831   1.2.3.255 classid 1:2
5832 </Screen>
5834 </Para>
5836 <Para>
5837 To speed this up, we can use the last part of the IP address as a 'hash
5838 key'. We then get 256 tables, the first of which looks like this:
5840 <Screen>
5841 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5842   1.2.0.0 classid 1:1
5843 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5844   1.2.1.0 classid 1:1
5845 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5846   1.2.2.0 classid 1:3
5847 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5848   1.2.3.0 classid 1:2
5849 </Screen>
5851 </Para>
5853 <Para>
5854 The next one starts like this:
5856 <Screen>
5857 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 protocol ip prio 100 match ip src \
5858   1.2.0.1 classid 1:1
5860 </Screen>
5862 </Para>
5864 <Para>
5865 This way, only four checks are needed at most, two on average. 
5866 </Para>
5868 <Para>
5869 Configuration is pretty complicated, but very worth it by the time you have
5870 this many rules. First we make a filter root, then we create a table with
5871 256 entries:
5873 <Screen>
5874 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 prio 5 protocol ip u32
5875 # tc filter add dev eth1 parent 1:0 prio 5 handle 2: protocol ip u32 divisor 256
5876 </Screen>
5878 </Para>
5880 <Para>
5881 Now we add some rules to entries in the created table:
5882 </Para>
5884 <Para>
5886 <Screen>
5887 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 2:7b: \
5888         match ip src 1.2.0.123 flowid 1:1
5889 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 2:7b: \
5890         match ip src 1.2.1.123 flowid 1:2
5891 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 2:7b: \
5892         match ip src 1.2.3.123 flowid 1:3
5893 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 2:7b: \
5894         match ip src 1.2.4.123 flowid 1:2
5895 </Screen>
5897 This is entry 123, which contains matches for 1.2.0.123, 1.2.1.123,
5898 1.2.2.123, 1.2.3.123, and sends them to 1:1, 1:2, 1:3 and 1:2 respectively.
5899 Note that we need to specify our hash bucket in hex, 0x7b is 123.
5900 </Para>
5902 <Para>
5903 Next create a 'hashing filter' that directs traffic to the right entry in
5904 the hashing table:
5906 <Screen>
5907 # tc filter add dev eth1 protocol ip parent 1:0 prio 5 u32 ht 800:: \
5908         match ip src 1.2.0.0/16 \
5909         hashkey mask 0x000000ff at 12 \
5910         link 2:
5911 </Screen>
5913 Ok, some numbers need explaining. The default hash table is called 800:: and
5914 all filtering starts there. Then we select the source address, which lives
5915 as position 12, 13, 14 and 15 in the IP header, and indicate that we are
5916 only interested in the last part. This we send to hash table 2:, which we
5917 created earlier.
5918 </Para>
5920 <Para>
5921 It is quite complicated, but it does work in practice and performance will
5922 be staggering. Note that this example could be improved to the ideal case
5923 where each chain contains 1 filter!
5924 </Para>
5926 </Sect1>
5929 <Sect1 id="lartc.adv-filter.ipv6">
5930 <Title>Filtering IPv6 Traffic</Title>
5932 <Sect2>
5933 <Title>How come that IPv6 tc filters do not work?</Title>
5935 <Para>
5936 The Routing Policy Database (RPDB) replaced the IPv4 routing and
5937 addressing structure within the Linux Kernel which lead to all the
5938 wonderful features this HOWTO describes. Unfortunately, the IPv6
5939 structure within Linux was implemented outside of this core structure.
5940 Although they do share some facilities, the essential RPDB structure
5941 does not particpate in or with the IPv6 addressing and routing
5942 structures.
5943 </Para>
5945 <Para>
5946 This will change for sure, we just have to wait a little longer.
5947 </Para>
5949 <Para>
5950 FIXME: Any ideas if someone is working on this? Plans?
5951 </Para>
5953 </Sect2>
5955 <Sect2>
5956 <Title>Marking IPv6 packets using ip6tables</Title>
5958 <Para>
5959 ip6tables is able to mark a packet and assign a number to it:
5960 </Para>
5962 <Screen>
5963 # ip6tables -A PREROUTING -i eth0 -t mangle -p tcp -j MARK --mark 1
5964 </Screen>
5966 <Para>
5967 But still, this will not help because the packet will not pass through the
5968 RPDB structure.
5969 </Para>
5971 </Sect2>
5973 <Sect2>
5974 <Title>Using the u32 selector to match IPv6 packet</Title>
5976 <Para>
5977 IPv6 is normally encapsulated in a SIT tunnel and transported
5978 over IPv4 networks. See section IPv6 Tunneling for information on
5979 howto setup such a tunnel. This allows us to filter on the IPv4 packets
5980 holding the IPv6 packets as payload.
5981 </Para>
5983 <Para>
5984 The following filter matches all IPv6 encapsulated in IPv4 packets:
5985 </Para>
5987 <Screen>
5988 # tc filter add dev $DEV parent 10:0 protocol ip prio 10 u32 \
5989             match ip protocol 41 0xff flowid 42:42
5990 </Screen>
5992 <Para>
5993 Let's carry on with that. Assume your IPv6 packets get sent out
5994 over IPv4 and these packets have no options set. One could use
5995 the following filter to match ICMPv6 in IPv6 in IPv4 with no options.
5996 0x3a (58) is the Next-Header type for ICMPv6.
5997 </Para>
5999 <Screen>
6000 # tc filter add dev $DEV parent 10:0 protocol ip prio 10 u32 \
6001            match ip protocol 41 0xff \
6002            match u8 0x05 0x0f at 0 \
6003            match u8 0x3a 0xff at 26 \
6004            flowid 42:42
6005 </Screen>
6007 <Para>
6008 Matching the destination IPv6 address is a bit more work. The following
6009 filter matches on the destination address
6010 3ffe:202c:ffff:32:230:4fff:fe08:358d:
6011 </Para>
6013 <Screen>
6014 # tc filter add dev $DEV parent 10:0 protocol ip prio 10 u32 \
6015             match ip protocol 41 0xff \
6016             match u8 0x05 0x0f at 0 \
6017             match u8 0x3f 0xff at 44 \
6018             match u8 0xfe 0xff at 45 \
6019             match u8 0x20 0xff at 46 \
6020             match u8 0x2c 0xff at 47 \
6021             match u8 0xff 0xff at 48 \
6022             match u8 0xff 0xff at 49 \
6023             match u8 0x00 0xff at 50 \
6024             match u8 0x32 0xff at 51 \
6025             match u8 0x02 0xff at 52 \
6026             match u8 0x30 0xff at 53 \
6027             match u8 0x4f 0xff at 54 \
6028             match u8 0xff 0xff at 55 \
6029             match u8 0xfe 0xff at 56 \
6030             match u8 0x08 0xff at 57 \
6031             match u8 0x35 0xff at 58 \
6032             match u8 0x8d 0xff at 59 \
6033             flowid 10:13
6034 </Screen>
6036 <Para>
6037 The same technique can be used to match subnets. For example 2001::
6038 </Para>
6040 <Screen>
6041 # tc filter add dev $DEV parent 10:0 protocol ip prio 10 u32 \
6042             match ip protocol 41 0xff \
6043             match u8 0x05 0x0f at 0 \
6044             match u8 0x20 0xff at 28 \
6045             match u8 0x01 0xff at 29 \
6046             flowid 10:13
6047 </Screen>
6049 </Sect2>
6051 </Sect1>
6053 </chapter>
6055 <chapter id="lartc.kernel">
6056 <Title>Kernel network parameters </Title>
6058 <Para>
6060 The kernel has lots of parameters which
6061 can be tuned for different circumstances. While, as usual, the default
6062 parameters serve 99% of installations very well, we don't call this the
6063 Advanced HOWTO for the fun of it!
6064 </Para>
6066 <Para>
6067 The interesting bits are in /proc/sys/net, take a look there. Not everything
6068 will be documented here initially, but we're working on it.
6069 </Para>
6071 <Para>
6072 In the meantime you may want to have a look at the Linux-Kernel sources;
6073 read the file Documentation/filesystems/proc.txt. Most of the
6074 features are explained there.
6075 </Para>
6077 <Para>
6078 (FIXME)
6079 </Para>
6081 <Sect1 id="lartc.kernel.rpf"
6082   xreflabel="Reverse Path Filtering">
6083   <Title>Reverse Path Filtering</Title>
6085 <Para>
6086 By default, routers route everything, even packets which 'obviously' don't
6087 belong on your network. A common example is private IP space escaping onto
6088 the Internet. If you have an interface with a route of 195.96.96.0/24 to it,
6089 you do not expect packets from 212.64.94.1 to arrive there.
6090 </Para>
6092 <Para>
6093 Lots of people will want to turn this feature off, so the kernel hackers
6094 have made it easy. There are files in /proc where you can tell
6095 the kernel to do this for you. The method is called "Reverse Path
6096 Filtering". Basically, if the reply to this packet wouldn't go out the
6097 interface this packet came in, then this is a bogus packet and should be
6098 ignored.
6099 </Para>
6101 <Para>
6102 The following fragment will turn this on for all current and future
6103 interfaces.
6104 </Para>
6106 <Para>
6108 <Screen>
6109 # for i in /proc/sys/net/ipv4/conf/*/rp_filter ; do
6110 &gt;  echo 2 &#62; $i 
6111 &gt; done
6112 </Screen>
6114 </Para>
6116 <Para>
6117 Going by the example above, if a packet arrived on the Linux router on eth1
6118 claiming to come from the Office+ISP subnet, it would be dropped. Similarly,
6119 if a packet came from the Office subnet, claiming to be from somewhere
6120 outside your firewall, it would be dropped also.
6121 </Para>
6123 <Para>
6124 The above is full reverse path filtering. The default is to only filter
6125 based on IPs that are on directly connected networks. This is because the
6126 full filtering breaks in the case of asymmetric routing (where packets come
6127 in one way and go out another, like satellite traffic, or if you have
6128 dynamic (bgp, ospf, rip) routes in your network. The data comes down
6129 through the satellite dish and replies go back through normal land-lines).
6130 </Para>
6132 <Para>
6133 If this exception applies to you (and you'll probably know if it does) you
6134 can simply turn off the rp_filter on the interface where the
6135 satellite data comes in. If you want to see if any packets are being
6136 dropped, the log_martians file in the same directory will tell
6137 the kernel to log them to your syslog.
6138 </Para>
6140 <Para>
6142 <Screen>
6143 # echo 1 &#62;/proc/sys/net/ipv4/conf/&#60;interfacename&#62;/log_martians
6144 </Screen>
6146 </Para>
6148 <Para>
6149 FIXME: is setting the conf/&lcub;default,all&rcub;/* files enough? - martijn
6150 </Para>
6152 </Sect1>
6154 <Sect1 id="lartc.kernel.obscure">
6155   <Title>Obscure settings</Title>
6157 <Para>
6158 Ok, there are a lot of parameters which can be modified. We try to list them
6159 all. Also documented (partly) in Documentation/ip-sysctl.txt.
6160 </Para>
6162 <Para>
6163 Some of these settings have different defaults based on whether you 
6164 answered 'Yes' to 'Configure as router and not host' while compiling your
6165 kernel.
6166 </Para>
6168 <para>
6169 Oskar Andreasson also has a page on all these flags and it appears to be
6170 better than ours, so also check 
6171 <ulink url="http://ipsysctl-tutorial.frozentux.net/">
6172 http://ipsysctl-tutorial.frozentux.net/</ulink>.
6173 </para>
6175 <Sect2>
6176 <Title>Generic ipv4</Title>
6178 <Para>
6179 As a generic note, most rate limiting features don't work on loopback, so
6180 don't test them locally. The limits are supplied in 'jiffies', and are
6181 enforced using the earlier mentioned token bucket filter.
6182 </Para>
6184 <Para>
6185 The kernel has an internal clock which runs at 'HZ' ticks (or 'jiffies') per
6186 second. On Intel, 'HZ' is mostly 100. So setting a *_rate file to, say 50,
6187 would allow for 2 packets per second. The token bucket filter is also
6188 configured to allow for a burst of at most 6 packets, if enough tokens have
6189 been earned.
6190 </Para>
6192 <Para>
6193 Several entries in the following list have been copied from
6194 /usr/src/linux/Documentation/networking/ip-sysctl.txt, written by Alexey
6195 Kuznetsov &lt;kuznet@ms2.inr.ac.ru&gt; and Andi Kleen &lt;ak@muc.de&gt;
6196 <VariableList>
6198 <VarListEntry>
6199 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_destunreach_rate</Term>
6200 <ListItem>
6201 <Para>
6202 If the kernel decides that it can't deliver a packet, it will drop it, and
6203 send the source of the packet an ICMP notice to this effect.
6204 </Para></ListItem>
6205 </VarListEntry>
6206 <VarListEntry>
6207 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all</Term>
6208 <ListItem>
6209 <Para>
6210 Don't act on echo packets at all. Please don't set this by default, but if
6211 you are used as a relay in a DoS attack, it may be useful.
6212 </Para></ListItem>
6213 </VarListEntry>
6214 <VarListEntry>
6215 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_broadcasts [Useful]</Term>
6216 <ListItem>
6217 <Para>
6218 If you ping the broadcast address of a network, all hosts are supposed to
6219 respond. This makes for a dandy denial-of-service tool. Set this to 1 to
6220 ignore these broadcast messages.
6221 </Para></ListItem>
6222 </VarListEntry>
6223 <VarListEntry>
6224 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_echoreply_rate</Term>
6225 <ListItem>
6226 <Para>
6227 The rate at which echo replies are sent to any one destination.
6228 </Para></ListItem>
6229 </VarListEntry>
6230 <VarListEntry>
6231 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_ignore_bogus_error_responses</Term>
6232 <ListItem>
6233 <Para>
6234 Set this to ignore ICMP errors caused by hosts in the network reacting badly
6235 to frames sent to what they perceive to be the broadcast address.
6236 </Para></ListItem>
6237 </VarListEntry>
6238 <VarListEntry>
6239 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_paramprob_rate</Term>
6240 <ListItem>
6241 <Para>
6242 A relatively unknown ICMP message, which is sent in response to incorrect
6243 packets with broken IP or TCP headers. With this file you can control the
6244 rate at which it is sent.
6245 </Para></ListItem>
6246 </VarListEntry>
6247 <VarListEntry>
6248 <Term>/proc/sys/net/ipv4/icmp_timeexceed_rate</Term>
6249 <ListItem>
6250 <Para>
6251 This the famous cause of the 'Solaris middle star' in traceroutes. Limits
6252 number of ICMP Time Exceeded messages sent. 
6253 </Para></ListItem>
6254 </VarListEntry>
6255 <VarListEntry>
6256 <Term>/proc/sys/net/ipv4/igmp_max_memberships</Term>
6257 <ListItem>
6258 <Para>
6259 Maximum number of listening igmp (multicast) sockets on the host.
6260 FIXME: Is this true?
6261 </Para></ListItem>
6262 </VarListEntry>
6263 <VarListEntry>
6264 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_gc_maxtime</Term>
6265 <ListItem>
6266 <Para>
6267 FIXME: Add a little explanation about the inet peer storage?
6269 Minimum interval between garbage collection passes.  This interval is in
6270 effect under low (or absent) memory pressure on the pool. Measured in
6271 jiffies.
6272 </Para></ListItem>
6273 </VarListEntry>
6274 <VarListEntry>
6275 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_gc_mintime</Term>
6276 <ListItem>
6277 <Para>
6278 Minimum interval between garbage collection passes.  This interval is in
6279 effect under high memory pressure on the pool. Measured in jiffies.
6280 </Para></ListItem>
6281 </VarListEntry>
6282 <VarListEntry>
6283 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_maxttl</Term>
6284 <ListItem>
6285 <Para>
6286 Maximum time-to-live of entries.  Unused entries will expire after this
6287 period of time if there is no memory pressure on the pool (i.e. when the
6288 number of entries in the pool is very small). Measured in jiffies.
6289 </Para></ListItem>
6290 </VarListEntry>
6291 <VarListEntry>
6292 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_minttl</Term>
6293 <ListItem>
6294 <Para>
6295 Minimum time-to-live of entries.  Should be enough to cover fragment
6296 time-to-live on the reassembling side.  This minimum time-to-live
6297 is guaranteed if the pool size is less than inet_peer_threshold.
6298 Measured in jiffies.
6299 </Para></ListItem>
6300 </VarListEntry>
6301 <VarListEntry>
6302 <Term>/proc/sys/net/ipv4/inet_peer_threshold</Term>
6303 <ListItem>
6304 <Para>
6305 The approximate size of the INET peer storage.  Starting from this threshold
6306 entries will be thrown aggressively.  This threshold also determines
6307 entries' time-to-live and time intervals between garbage collection passes. 
6308 More entries, less time-to-live, less GC interval.
6309 </Para></ListItem>
6310 </VarListEntry>
6311 <VarListEntry>
6312 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_autoconfig</Term>
6313 <ListItem>
6314 <Para>
6315 This file contains the number one if the host received its IP configuration by
6316 RARP, BOOTP, DHCP or a similar mechanism. Otherwise it is zero.
6317 </Para></ListItem>
6318 </VarListEntry>
6319 <VarListEntry>
6320 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_default_ttl</Term>
6321 <ListItem>
6322 <Para>
6323 Time To Live of packets. Set to a safe 64. Raise it if you have a huge
6324 network. Don't do so for fun - routing loops cause much more damage that
6325 way. You might even consider lowering it in some circumstances.
6326 </Para></ListItem>
6327 </VarListEntry>
6328 <VarListEntry>
6329 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_dynaddr</Term>
6330 <ListItem>
6331 <Para>
6332 You need to set this if you use dial-on-demand with a dynamic interface
6333 address. Once your demand interface comes up, any local TCP sockets which haven't seen replies will be rebound to have the right address. This solves the problem that the
6334 connection that brings up your interface itself does not work, but the
6335 second try does.
6336 </Para></ListItem>
6337 </VarListEntry>
6338 <VarListEntry>
6339 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_forward</Term>
6340 <ListItem>
6341 <Para>
6342 If the kernel should attempt to forward packets. Off by default.
6343 </Para></ListItem>
6344 </VarListEntry>
6345 <VarListEntry>
6346 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range</Term>
6347 <ListItem>
6348 <Para>
6349 Range of local ports for outgoing connections. Actually quite small by
6350 default, 1024 to 4999.
6351 </Para></ListItem>
6352 </VarListEntry>
6353 <VarListEntry>
6354 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_no_pmtu_disc</Term>
6355 <ListItem>
6356 <Para>
6357 Set this if you want to disable Path MTU discovery - a technique to
6358 determine the largest Maximum Transfer Unit possible on your path. See also
6359 the section on Path MTU discovery in the 
6360 <citetitle><xref linkend="lartc.cookbook"></citetitle> chapter.
6361 </Para></ListItem>
6362 </VarListEntry>
6363 <VarListEntry>
6364 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ipfrag_high_thresh</Term>
6365 <ListItem>
6366 <Para>
6367 Maximum memory used to reassemble IP fragments. When 
6368 ipfrag_high_thresh bytes of memory is allocated for this purpose,
6369 the fragment handler will toss packets until ipfrag_low_thresh
6370 is reached.
6371 </Para></ListItem>
6372 </VarListEntry>
6373 <VarListEntry>
6374 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ip_nonlocal_bind</Term>
6375 <ListItem>
6376 <Para>
6377 Set this if you want your applications to be able to bind to an address
6378 which doesn't belong to a device on your system. This can be useful when
6379 your machine is on a non-permanent (or even dynamic) link, so your services
6380 are able to start up and bind to a specific address when your link is down.
6381 </Para></ListItem>
6382 </VarListEntry>
6383 <VarListEntry>
6384 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ipfrag_low_thresh</Term>
6385 <ListItem>
6386 <Para>
6387 Minimum memory used to reassemble IP fragments.
6388 </Para></ListItem>
6389 </VarListEntry>
6390 <VarListEntry>
6391 <Term>/proc/sys/net/ipv4/ipfrag_time</Term>
6392 <ListItem>
6393 <Para>
6394 Time in seconds to keep an IP fragment in memory.
6395 </Para></ListItem>
6396 </VarListEntry>
6397 <VarListEntry>
6398 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_abort_on_overflow</Term>
6399 <ListItem>
6400 <Para>
6401 A boolean flag controlling the behaviour under lots of incoming connections.
6402 When enabled, this causes the kernel to actively send RST packets when a
6403 service is overloaded.
6404 </Para></ListItem>
6405 </VarListEntry>
6406 <VarListEntry>
6407 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout</Term>
6408 <ListItem>
6409 <Para>
6410 Time to hold socket in state FIN-WAIT-2, if it was closed by our side. Peer
6411 can be broken and never close its side, or even died unexpectedly. Default
6412 value is 60sec. Usual value used in 2.2 was 180 seconds, you may restore it,
6413 but remember that if your machine is even underloaded WEB server, you risk
6414 to overflow memory with kilotons of dead sockets, FIN-WAIT-2 sockets are
6415 less dangerous than FIN-WAIT-1, because they eat maximum 1.5K of memory, but
6416 they tend to live longer. Cf. tcp_max_orphans.
6417 </Para></ListItem>
6418 </VarListEntry>
6419 <VarListEntry>
6420 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_time</Term>
6421 <ListItem>
6422 <Para>
6423 How often TCP sends out keepalive messages when keepalive is enabled. 
6425 Default: 2hours.
6426 </Para></ListItem>
6427 </VarListEntry>
6428 <VarListEntry>
6429 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_intvl</Term>
6430 <ListItem>
6431 <Para>
6432 How frequent probes are retransmitted, when a probe isn't acknowledged. 
6434 Default: 75 seconds.
6435 </Para></ListItem>
6436 </VarListEntry>
6437 <VarListEntry>
6438 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_keepalive_probes</Term>
6439 <ListItem>
6440 <Para>
6441 How many keepalive probes TCP will send, until it decides that the
6442 connection is broken. 
6444 Default value: 9. 
6446 Multiplied with tcp_keepalive_intvl, this gives the time a link can be
6447 non-responsive after a keepalive has been sent.
6448 </Para></ListItem>
6449 </VarListEntry>
6450 <VarListEntry>
6451 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_orphans</Term>
6452 <ListItem>
6453 <Para>
6454 Maximal number of TCP sockets not attached to any user file handle, held by
6455 system. If this number is exceeded orphaned connections are reset
6456 immediately and warning is printed. This limit exists only to prevent simple
6457 DoS attacks, you _must_ not rely on this or lower the limit artificially,
6458 but rather increase it (probably, after increasing installed memory), if
6459 network conditions require more than default value, and tune network
6460 services to linger and kill such states more aggressively. Let me remind you
6461 again: each orphan eats up to &nbsp;64K of unswappable memory.
6462 </Para></ListItem>
6463 </VarListEntry>
6464 <VarListEntry>
6465 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_orphan_retries</Term>
6466 <ListItem>
6467 <Para>
6468 How may times to retry before killing TCP connection, closed by our side.
6469 Default value 7 corresponds to &nbsp;50sec-16min depending on RTO. If your machine
6470 is a loaded WEB server, you should think about lowering this value, such
6471 sockets may consume significant resources. Cf. tcp_max_orphans.
6472 </Para></ListItem>
6473 </VarListEntry>
6474 <VarListEntry>
6475 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog</Term>
6476 <ListItem>
6477 <Para>
6478 Maximal number of remembered connection requests, which still did not
6479 receive an acknowledgment from connecting client. Default value is 1024 for
6480 systems with more than 128Mb of memory, and 128 for low memory machines. If
6481 server suffers of overload, try to increase this number. Warning! If you
6482 make it greater than 1024, it would be better to change TCP_SYNQ_HSIZE in
6483 include/net/tcp.h to keep TCP_SYNQ_HSIZE*16&#60;=tcp_max_syn_backlog and to
6484 recompile kernel.
6485 </Para></ListItem>
6486 </VarListEntry>
6487 <VarListEntry>
6488 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_max_tw_buckets</Term>
6489 <ListItem>
6490 <Para>
6491 Maximal number of timewait sockets held by system simultaneously. If this
6492 number is exceeded time-wait socket is immediately destroyed and warning is
6493 printed. This limit exists only to prevent simple DoS attacks, you _must_
6494 not lower the limit artificially, but rather increase it (probably, after
6495 increasing installed memory), if network conditions require more than
6496 default value.
6497 </Para></ListItem>
6498 </VarListEntry>
6499 <VarListEntry>
6500 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_retrans_collapse</Term>
6501 <ListItem>
6502 <Para>
6503 Bug-to-bug compatibility with some broken printers.
6504 On retransmit try to send bigger packets to work around bugs in
6505 certain TCP stacks.
6506 </Para></ListItem>
6507 </VarListEntry>
6508 <VarListEntry>
6509 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries1</Term>
6510 <ListItem>
6511 <Para>
6512 How many times to retry before deciding that something is wrong
6513 and it is necessary to report this suspicion to network layer.
6514 Minimal RFC value is 3, it is default, which corresponds
6515 to &nbsp;3sec-8min depending on RTO.
6516 </Para></ListItem>
6517 </VarListEntry>
6518 <VarListEntry>
6519 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_retries2</Term>
6520 <ListItem>
6521 <Para>
6522 How may times to retry before killing alive TCP connection.
6523 <ULink
6524 URL="http://www.ietf.org/rfc/rfc1122.txt"
6525 >RFC 1122</ULink
6527 says that the limit should be longer than 100 sec.
6528 It is too small number. Default value 15 corresponds to &nbsp;13-30min
6529 depending on RTO.
6530 </Para></ListItem>
6531 </VarListEntry>
6532 <VarListEntry>
6533 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_rfc1337</Term>
6534 <ListItem>
6535 <Para>
6536 This boolean enables a fix for 'time-wait assassination hazards in tcp', described
6537 in RFC 1337. If enabled, this causes the kernel to drop RST packets for
6538 sockets in the time-wait state.
6540 Default: 0
6541 </Para></ListItem>
6542 </VarListEntry>
6543 <VarListEntry>
6544 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_sack</Term>
6545 <ListItem>
6546 <Para>
6547 Use Selective ACK which can be used to signify that specific packets are
6548 missing - therefore helping fast recovery.
6549 </Para></ListItem>
6550 </VarListEntry>
6551 <VarListEntry>
6552 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_stdurg</Term>
6553 <ListItem>
6554 <Para>
6555 Use the Host requirements interpretation of the TCP urg pointer
6556 field. 
6558 Most hosts use the older BSD interpretation, so if you turn this on
6559 Linux might not communicate correctly with them. 
6561 Default: FALSE 
6562 </Para></ListItem>
6563 </VarListEntry>
6564 <VarListEntry>
6565 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_syn_retries</Term>
6566 <ListItem>
6567 <Para>
6568 Number of SYN packets the kernel will send before giving up on the new
6569 connection.
6570 </Para></ListItem>
6571 </VarListEntry>
6572 <VarListEntry>
6573 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries</Term>
6574 <ListItem>
6575 <Para>
6576 To open the other side of the connection, the kernel sends a SYN with a
6577 piggybacked ACK on it, to acknowledge the earlier received SYN. This is part
6578 2 of the threeway handshake. This setting determines the number of SYN+ACK
6579 packets sent before the kernel gives up on the connection.
6580 </Para></ListItem>
6581 </VarListEntry>
6582 <VarListEntry>
6583 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_timestamps</Term>
6584 <ListItem>
6585 <Para>
6586 Timestamps are used, amongst other things, to protect against wrapping
6587 sequence numbers. A 1 gigabit link might conceivably re-encounter a previous
6588 sequence number with an out-of-line value, because it was of a previous
6589 generation. The timestamp will let it recognize this 'ancient packet'.
6590 </Para></ListItem>
6591 </VarListEntry>
6592 <VarListEntry>
6593 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle</Term>
6594 <ListItem>
6595 <Para>
6596 Enable fast recycling TIME-WAIT sockets. Default value is 1.
6597 It should not be changed without advice/request of technical experts.
6598 </Para></ListItem>
6599 </VarListEntry>
6600 <VarListEntry>
6601 <Term>/proc/sys/net/ipv4/tcp_window_scaling</Term>
6602 <ListItem>
6603 <Para>
6604 TCP/IP normally allows windows up to 65535 bytes big. For really fast
6605 networks, this may not be enough. The window scaling options allows for
6606 almost gigabyte windows, which is good for high bandwidth*delay products.
6607 </Para></ListItem>
6608 </VarListEntry>
6609 </VariableList>
6610 </Para>
6612 </Sect2>
6614 <Sect2>
6615 <Title>Per device settings</Title>
6617 <Para>
6618 DEV can either stand for a real interface, or for 'all' or 'default'.
6619 Default also changes settings for interfaces yet to be created.
6620 <VariableList>
6622 <VarListEntry>
6623 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/accept_redirects</Term>
6624 <ListItem>
6625 <Para>
6626 If a router decides that you are using it for a wrong purpose (ie, it needs
6627 to resend your packet on the same interface), it will send us a ICMP
6628 Redirect. This is a slight security risk however, so you may want to turn it
6629 off, or use secure redirects.
6630 </Para></ListItem>
6631 </VarListEntry>
6632 <VarListEntry>
6633 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/accept_source_route</Term>
6634 <ListItem>
6635 <Para>
6636 Not used very much anymore. You used to be able to give a packet a list of
6637 IP addresses it should visit on its way. Linux can be made to honor this IP
6638 option.
6639 </Para></ListItem>
6640 </VarListEntry>
6641 <VarListEntry>
6642 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/bootp_relay</Term>
6643 <ListItem>
6644 <Para>
6645 Accept packets  with source address 0.b.c.d with destinations not to this host
6646 as local ones. It is supposed that a BOOTP relay daemon will catch and forward
6647 such packets.
6648 </Para>
6650 <Para>
6651 The default  is  0,  since this feature is not implemented yet (kernel version
6652 2.2.12).
6653 </Para></ListItem>
6654 </VarListEntry>
6655 <VarListEntry>
6656 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/forwarding</Term>
6657 <ListItem>
6658 <Para>
6659 Enable or disable IP forwarding on this interface.
6660 </Para></ListItem>
6661 </VarListEntry>
6662 <VarListEntry>
6663 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/log_martians</Term>
6664 <ListItem>
6665 <Para>
6666 See the section on 
6667 <citetitle><xref linkend="lartc.kernel.rpf"></citetitle>.
6668 </Para></ListItem>
6669 </VarListEntry>
6670 <VarListEntry>
6671 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/mc_forwarding</Term>
6672 <ListItem>
6673 <Para>
6674 If we do multicast forwarding on this interface
6675 </Para></ListItem>
6676 </VarListEntry>
6677 <VarListEntry>
6678 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/proxy_arp</Term>
6679 <ListItem>
6680 <Para>
6681 If you set this to 1, this interface will respond to ARP requests for
6682 addresses the kernel has routes to. Can be very useful when building 'ip
6683 pseudo bridges'. Do take care that your netmasks are very correct before
6684 enabling this! Also be aware that the rp_filter, mentioned elsewhere, also
6685 operates on ARP queries!
6686 </Para></ListItem>
6687 </VarListEntry>
6688 <VarListEntry>
6689 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/rp_filter</Term>
6690 <ListItem>
6691 <Para>
6692 See the section on 
6693 <citetitle><xref linkend="lartc.kernel.rpf"></citetitle>.
6694 </Para></ListItem>
6695 </VarListEntry>
6696 <VarListEntry>
6697 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/secure_redirects</Term>
6698 <ListItem>
6699 <Para>
6700 Accept ICMP  redirect  messages  only  for gateways, listed in default gateway
6701 list. Enabled by default.
6702 </Para></ListItem>
6703 </VarListEntry>
6704 <VarListEntry>
6705 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/send_redirects</Term>
6706 <ListItem>
6707 <Para>
6708 If we send the above mentioned redirects.
6709 </Para></ListItem>
6710 </VarListEntry>
6711 <VarListEntry>
6712 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/shared_media</Term>
6713 <ListItem>
6714 <Para>
6715 If it  is  not  set  the kernel does not assume that different subnets on this
6716 device can communicate directly. Default setting is 'yes'.
6717 </Para></ListItem>
6718 </VarListEntry>
6719 <VarListEntry>
6720 <Term>/proc/sys/net/ipv4/conf/DEV/tag</Term>
6721 <ListItem>
6722 <Para>
6723 FIXME: fill this in
6724 </Para></ListItem>
6725 </VarListEntry>
6726 </VariableList>
6727 </Para>
6729 </Sect2>
6731 <Sect2>
6732 <Title>Neighbor policy</Title>
6734 <Para>
6735 Dev can either stand for a real interface, or for 'all' or 'default'.
6736 Default also changes settings for interfaces yet to be created.
6737 <VariableList>
6739 <VarListEntry>
6740 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/anycast_delay</Term>
6741 <ListItem>
6742 <Para>
6743 Maximum for  random  delay  of  answers  to  neighbor solicitation messages in
6744 jiffies (1/100  sec). Not yet implemented (Linux does not have anycast support
6745 yet).
6746 </Para></ListItem>
6747 </VarListEntry>
6748 <VarListEntry>
6749 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/app_solicit</Term>
6750 <ListItem>
6751 <Para>
6752 Determines the  number of requests to send to the user level ARP daemon. Use 0
6753 to turn off.
6754 </Para></ListItem>
6755 </VarListEntry>
6756 <VarListEntry>
6757 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/base_reachable_time</Term>
6758 <ListItem>
6759 <Para>
6760 A base  value  used for computing the random reachable time value as specified
6761 in RFC2461.
6762 </Para></ListItem>
6763 </VarListEntry>
6764 <VarListEntry>
6765 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/delay_first_probe_time</Term>
6766 <ListItem>
6767 <Para>
6768 Delay for  the  first  time  probe  if  the  neighbor  is  reachable.  (see
6769 gc_stale_time)
6770 </Para></ListItem>
6771 </VarListEntry>
6772 <VarListEntry>
6773 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/gc_stale_time</Term>
6774 <ListItem>
6775 <Para>
6776 Determines how  often  to  check  for stale ARP entries. After an ARP entry is
6777 stale it  will  be resolved again (which is useful when an IP address migrates
6778 to another  machine).  When  ucast_solicit is greater than 0 it first tries to
6779 send an  ARP  packet  directly  to  the  known  host  When  that  fails  and
6780 mcast_solicit is greater than 0, an ARP request is broadcast.
6781 </Para></ListItem>
6782 </VarListEntry>
6783 <VarListEntry>
6784 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/locktime</Term>
6785 <ListItem>
6786 <Para>
6787 An ARP/neighbor  entry  is only replaced with a new one if the old is at least
6788 locktime old. This prevents ARP cache thrashing.
6789 </Para></ListItem>
6790 </VarListEntry>
6791 <VarListEntry>
6792 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/mcast_solicit</Term>
6793 <ListItem>
6794 <Para>
6795 Maximum number of retries for multicast solicitation.
6796 </Para></ListItem>
6797 </VarListEntry>
6798 <VarListEntry>
6799 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/proxy_delay</Term>
6800 <ListItem>
6801 <Para>
6802 Maximum time  (real  time is random  [0..proxytime]) before answering to an ARP
6803 request for  which  we have an proxy ARP entry. In some cases, this is used to
6804 prevent network flooding.
6805 </Para></ListItem>
6806 </VarListEntry>
6807 <VarListEntry>
6808 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/proxy_qlen</Term>
6809 <ListItem>
6810 <Para>
6811 Maximum queue length of the delayed proxy arp timer. (see proxy_delay).
6812 </Para></ListItem>
6813 </VarListEntry>
6814 <VarListEntry>
6815 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/retrans_time</Term>
6816 <ListItem>
6817 <Para>
6818 The time,  expressed  in  jiffies  (1/100 sec), between retransmitted Neighbor
6819 Solicitation messages.  Used  for  address  resolution  and  to determine if a
6820 neighbor is unreachable.
6821 </Para></ListItem>
6822 </VarListEntry>
6823 <VarListEntry>
6824 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/ucast_solicit</Term>
6825 <ListItem>
6826 <Para>
6827 Maximum number of retries for unicast solicitation.
6828 </Para></ListItem>
6829 </VarListEntry>
6830 <VarListEntry>
6831 <Term>/proc/sys/net/ipv4/neigh/DEV/unres_qlen</Term>
6832 <ListItem>
6833 <Para>
6834 Maximum queue  length  for a pending arp request - the number of packets which
6835 are accepted from other layers while the ARP address is still resolved.
6836 </Para></ListItem>
6837 </VarListEntry>
6838 <VarListEntry>
6839 <Term>Internet QoS: Architectures and Mechanisms for Quality of Service,
6840 Zheng Wang, ISBN 1-55860-608-4</Term>
6841 <ListItem>
6842 <Para>
6843 Hardcover textbook covering topics
6844 related to Quality of Service. Good for understanding basic concepts.
6845 </Para></ListItem>
6846 </VarListEntry>
6847 </VariableList>
6848 </Para>
6850 </Sect2>
6852 <Sect2>
6853 <Title>Routing settings</Title>
6855 <Para>
6856 <VariableList>
6858 <VarListEntry>
6859 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/error_burst</Term>
6860 <ListItem>
6861 <Para>
6862 These parameters  are used to limit the warning messages written to the kernel
6863 log from  the  routing  code.  The  higher the error_cost factor is, the fewer
6864 messages will  be written. Error_burst controls when messages will be dropped.
6865 The default settings limit warning messages to one every five seconds.
6866 </Para></ListItem>
6867 </VarListEntry>
6868 <VarListEntry>
6869 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/error_cost</Term>
6870 <ListItem>
6871 <Para>
6872 These parameters  are used to limit the warning messages written to the kernel
6873 log from  the  routing  code.  The  higher the error_cost factor is, the fewer
6874 messages will  be written. Error_burst controls when messages will be dropped.
6875 The default settings limit warning messages to one every five seconds.
6876 </Para></ListItem>
6877 </VarListEntry>
6878 <VarListEntry>
6879 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/flush</Term>
6880 <ListItem>
6881 <Para>
6882 Writing to this file results in a flush of the routing cache.
6883 </Para></ListItem>
6884 </VarListEntry>
6885 <VarListEntry>
6886 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity</Term>
6887 <ListItem>
6888 <Para>
6889 Values to  control  the  frequency  and  behavior  of  the  garbage collection
6890 algorithm for the routing cache. This can be important for when doing
6891 fail over. At least gc_timeout seconds will elapse before Linux will skip
6892 to another route because the previous one has died. By default set to 300,
6893 you may want to lower it if you want to have a speedy fail over.
6894 </Para>
6896 <Para>
6897 Also see <ULink
6898 URL="http://mailman.ds9a.nl/pipermail/lartc/2002q1/002667.html"
6899 >this post</ULink
6900 > by Ard van Breemen.
6901 </Para></ListItem>
6902 </VarListEntry>
6903 <VarListEntry>
6904 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_interval</Term>
6905 <ListItem>
6906 <Para>
6907 See /proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity.
6908 </Para></ListItem>
6909 </VarListEntry>
6910 <VarListEntry>
6911 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_min_interval</Term>
6912 <ListItem>
6913 <Para>
6914 See /proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity.
6915 </Para></ListItem>
6916 </VarListEntry>
6917 <VarListEntry>
6918 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_thresh</Term>
6919 <ListItem>
6920 <Para>
6921 See /proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity.
6922 </Para></ListItem>
6923 </VarListEntry>
6924 <VarListEntry>
6925 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/gc_timeout</Term>
6926 <ListItem>
6927 <Para>
6928 See /proc/sys/net/ipv4/route/gc_elasticity.
6929 </Para></ListItem>
6930 </VarListEntry>
6931 <VarListEntry>
6932 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/max_delay</Term>
6933 <ListItem>
6934 <Para>
6935 Delays for flushing the routing cache.
6936 </Para></ListItem>
6937 </VarListEntry>
6938 <VarListEntry>
6939 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/max_size</Term>
6940 <ListItem>
6941 <Para>
6942 Maximum size  of  the routing cache. Old entries will be purged once the cache
6943 reached has this size.
6944 </Para></ListItem>
6945 </VarListEntry>
6946 <VarListEntry>
6947 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/min_adv_mss</Term>
6948 <ListItem>
6949 <Para>
6950 FIXME: fill this in
6951 </Para></ListItem>
6952 </VarListEntry>
6953 <VarListEntry>
6954 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/min_delay</Term>
6955 <ListItem>
6956 <Para>
6957 Delays for flushing the routing cache.
6958 </Para></ListItem>
6959 </VarListEntry>
6960 <VarListEntry>
6961 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/min_pmtu</Term>
6962 <ListItem>
6963 <Para>
6964 FIXME: fill this in
6965 </Para></ListItem>
6966 </VarListEntry>
6967 <VarListEntry>
6968 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/mtu_expires</Term>
6969 <ListItem>
6970 <Para>
6971 FIXME: fill this in
6972 </Para></ListItem>
6973 </VarListEntry>
6974 <VarListEntry>
6975 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/redirect_load</Term>
6976 <ListItem>
6977 <Para>
6978 Factors which  determine  if  more ICMP redirects should be sent to a specific
6979 host. No  redirects  will be sent once the load limit or the maximum number of
6980 redirects has been reached.
6981 </Para></ListItem>
6982 </VarListEntry>
6983 <VarListEntry>
6984 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/redirect_number</Term>
6985 <ListItem>
6986 <Para>
6987 See /proc/sys/net/ipv4/route/redirect_load.
6988 </Para></ListItem>
6989 </VarListEntry>
6990 <VarListEntry>
6991 <Term>/proc/sys/net/ipv4/route/redirect_silence</Term>
6992 <ListItem>
6993 <Para>
6994 Timeout for redirects. After this period redirects will be sent again, even if
6995 this has been stopped, because the load or number limit has been reached.
6996 </Para></ListItem>
6997 </VarListEntry>
6998 </VariableList>
6999 </Para>
7001 </Sect2>
7003 </Sect1>
7005 </chapter>
7007 <chapter id="lartc.adv-qdisc">
7008   <Title>Advanced &amp; less common queueing disciplines</Title>
7010 <Para>
7011 Should you find that you have needs not addressed by the queues mentioned
7012 earlier, the kernel contains some other more specialized queues mentioned here.
7013 </Para>
7015 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.bfifo-pfifo">
7016   <Title><literal>bfifo</literal>/<literal>pfifo</literal></Title>
7018 <Para>
7019 These classless queues are even simpler than pfifo_fast in that they lack
7020 the internal bands - all traffic is really equal. They have one important
7021 benefit though, they have some statistics. So even if you don't need shaping
7022 or prioritizing, you can use this qdisc to determine the backlog on your
7023 interface.
7024 </Para>
7026 <Para>
7027 pfifo has a length measured in packets, bfifo in bytes. 
7028 </Para>
7030 <Sect2>
7031 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
7033 <Para>
7034 <VariableList>
7036 <VarListEntry>
7037 <Term>limit</Term>
7038 <ListItem>
7039 <Para>
7040 Specifies the length of the queue. Measured in bytes for bfifo, in packets
7041 for pfifo. Defaults to the interface txqueuelen (see pfifo_fast chapter)
7042 packets long or txqueuelen*mtu bytes for bfifo.
7043 </Para></ListItem>
7044 </VarListEntry>
7045 </VariableList>
7046 </Para>
7048 </Sect2>
7050 </Sect1>
7052 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.csz">
7053   <Title>Clark-Shenker-Zhang algorithm (CSZ)</Title>
7055 <Para>
7056 This is so theoretical that not even Alexey (the main CBQ author) claims to
7057 understand it. From his source:
7058 </Para>
7060 <blockquote>
7061 <Para>
7062 David D. Clark, Scott Shenker and Lixia Zhang
7063 <citetitle>Supporting Real-Time Applications in an Integrated Services Packet
7064 Network: Architecture and Mechanism</citetitle>.
7065 </Para>
7067 <Para>
7068 As I understand it, the main idea is to create WFQ flows for each guaranteed
7069 service and to allocate the rest of bandwith to dummy flow-0. Flow-0
7070 comprises the predictive services and the best effort traffic; it is handled
7071 by a priority scheduler with the highest priority band allocated for
7072 predictive services, and the rest --- to the best effort packets.
7073 </Para>
7075 <Para>
7076 Note that in CSZ flows are NOT limited to their bandwidth.  It is supposed
7077 that the flow passed admission control at the edge of the QoS network and it
7078 doesn't need further shaping. Any attempt to improve the flow or to shape it
7079 to a token bucket at intermediate hops will introduce undesired delays and
7080 raise jitter.
7081 </Para>
7083 <Para>
7084 At the moment CSZ is the only scheduler that provides true guaranteed
7085 service. Another schemes (including CBQ) do not provide guaranteed delay and
7086 randomize jitter."
7087 </Para>
7089 <Para>
7090 Does not currently seem like a good candidate to use, unless you've read and
7091 understand the article mentioned.
7092 </Para>
7093 </blockquote>
7095 </Sect1>
7097 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.dsmark"
7098   xreflabel="DSMARK">
7099   <Title>DSMARK</Title>
7101   <abstract>
7102     <Para>
7103       <author><firstname>Esteve</firstname><surname>Camps</surname></author>
7104       <address><email>marvin@grn.es</email></address>
7105       This text is an extract from my thesis on
7106       <citetitle>QoS Support in Linux</citetitle>, September 2000.
7107     </Para>
7108   </abstract>
7110 <Para>Source documents:
7111 </para>
7113 <ItemizedList>
7114 <ListItem>
7115   <Para>
7116     <ULink URL="ftp://icaftp.epfl.ch/pub/linux/diffserv/misc/dsid-01.txt.gz">
7117       Draft-almesberger-wajhak-diffserv-linux-01.txt</ULink>.
7118   </Para>
7119 </ListItem>
7120 <ListItem>
7121   <Para>Examples in iproute2 distribution.
7122   </Para>
7123 </ListItem>
7124 <ListItem>
7125   <Para>
7126     <ULink URL="http://www.qosforum.com/white-papers/qosprot_v3.pdf">
7127       White Paper-QoS protocols and architectures</ULink> and
7128     <ULink URL="http://www.qosforum.com/docs/faq">
7129       IP QoS Frequently Asked Questions</ULink> both by 
7130     <citetitle>Quality of Service Forum</citetitle>.
7131   </Para>
7132 </ListItem>
7133 </ItemizedList>
7135 <Para>
7136 This chapter was written by Esteve Camps &lt;esteve@hades.udg.es&gt;.
7137 </Para>
7139 <Sect2>
7140 <Title>Introduction</Title>
7142 <Para>
7143 First of all, it would be a great idea for you to read RFCs
7144 written about this (RFC2474, RFC2475, RFC2597 and RFC2598) at 
7145 <ULink URL="http://www.ietf.org/html.charters/diffserv-charter.html">
7146   IETF DiffServ working Group web site</ULink> and
7147 <ULink URL="http://diffserv.sf.net/">
7148   Werner Almesberger web site</ULink>
7149 (he wrote the code to support Differentiated Services on Linux).
7150 </Para>
7152 </Sect2>
7154 <Sect2>
7155 <Title>What is Dsmark related to?</Title>
7157 <Para>
7158 Dsmark is a queueing discipline that offers the capabilities needed in
7159 Differentiated Services (also called DiffServ or, simply, DS). DiffServ is
7160 one of two actual QoS architectures (the other one is called Integrated
7161 Services) that is based on a value carried by packets in the DS field of the
7162 IP header.
7163 </Para>
7165 <Para>
7166 One of the first solutions in IP designed to offer some QoS level was
7167 the Type of Service field (TOS byte) in IP header. By changing that value,
7168 we could choose a high/low level of throughput, delay or reliability.
7169 But this didn't provide sufficient flexibility to the needs of new
7170 services (such as real-time applications, interactive applications and
7171 others). After this, new architectures appeared. One of these was DiffServ
7172 which kept TOS bits and renamed DS field.
7173 </Para>
7175 </Sect2>
7177 <Sect2>
7178 <Title>Differentiated Services guidelines</Title>
7180 <Para>
7181 Differentiated Services is group-oriented. I mean, we don't know anything
7182 about flows (this will be the Integrated Services purpose); we know about
7183 flow aggregations and we will apply different behaviours depending on which
7184 aggregation a packet belongs to.
7185 </Para>
7187 <Para>
7188 When a packet arrives to an edge node (entry node to a DiffServ domain)
7189 entering to a DiffServ Domain we'll have to policy, shape and/or mark those
7190 packets (marking refers to assigning a value to the DS field. It's just like the
7191 cows :-) ). This will be the mark/value that the internal/core nodes on our
7192 DiffServ Domain will look at to determine which behaviour or QoS level
7193 apply.
7194 </Para>
7196 <Para>
7197 As you can deduce, Differentiated Services involves a domain on which
7198 all DS rules will have to be applied. In fact you can think I
7199 will classify all the packets entering my domain. Once they enter my
7200 domain they will be subjected to the rules that my classification dictates
7201 and every traversed node will apply that QoS level.
7202 </Para>
7204 <Para>
7205 In fact, you can apply your own policies into your local domains, but some
7206 <Emphasis>Service Level Agreements</Emphasis> should be considered when connecting to
7207 other DS domains.
7208 </Para>
7210 <Para>
7211 At this point, you maybe have a lot of questions. DiffServ is more than I've
7212 explained. In fact, you can understand that I can not resume more than 3
7213 RFCs in just 50 lines :-).
7214 </Para>
7216 </Sect2>
7218 <Sect2>
7219 <Title>Working with Dsmark</Title>
7221 <Para>
7222 As the DiffServ bibliography specifies, we differentiate boundary nodes and
7223 interior nodes. These are two important points in the traffic path. Both
7224 types perform a classification when the packets arrive. Its result may be
7225 used in different places along the DS process before the packet is released
7226 to the network. It's just because of this that the diffserv code supplies an
7227 structure called sk_buff, including a new field called skb-&gt;tc_index
7228 where we'll store the result of initial classification that may be used in
7229 several points in DS treatment.
7230 </Para>
7232 <Para>
7233 The skb-&gt;tc_index value will be initially set by the DSMARK qdisc,
7234 retrieving it from the DS field in IP header of every received packet.
7235 Besides, cls_tcindex classifier will read all or part of skb-&gt;tcindex
7236 value and use it to select classes.
7237 </Para>
7239 <Para>
7240 But, first of all, take a look at DSMARK qdisc command and its parameters:
7242 <Screen>
7243 ... dsmark indices INDICES [ default_index DEFAULT_INDEX ] [ set_tc_index ]
7244 </Screen>
7246 What do these parameters mean?
7248 <ItemizedList>
7249 <ListItem>
7251 <Para>
7252 <Emphasis remap="bf">indices</Emphasis>: size of table of (mask,value) pairs. Maximum value is 2&circ;n, where n&gt;=0.
7253 </Para>
7254 </ListItem>
7255 <ListItem>
7257 <Para>
7258 <Emphasis remap="bf">Default_index</Emphasis>: the default table entry index if classifier finds no match.
7259 </Para>
7260 </ListItem>
7261 <ListItem>
7263 <Para>
7264 <Emphasis remap="bf">Set_tc_index</Emphasis>: instructs dsmark discipline to retrieve the DS field and store it onto skb-&gt;tc_index.
7265 </Para>
7266 </ListItem>
7268 </ItemizedList>
7270 Let's see the DSMARK process.
7271 </Para>
7273 </Sect2>
7275 <Sect2>
7276 <Title>How SCH_DSMARK works.</Title>
7278 <Para>
7279 This qdisc will apply the next steps:
7281 <ItemizedList>
7282 <ListItem>
7284 <Para>
7285 If we have declared set_tc_index option in qdisc command, DS field is retrieved and stored onto
7286 skb-&gt;tc_index variable.
7287 </Para>
7288 </ListItem>
7289 <ListItem>
7291 <Para>
7292 Classifier is invoked. The classifier will be executed and it will return a class ID that will be stored in
7293 skb-&gt;tc_index variable.If no filter matches are found, we consider the default_index option to be the
7294 classId to store. If neither set_tc_index nor default_index has been declared results may be
7295 unpredictable.
7296 </Para>
7297 </ListItem>
7298 <ListItem>
7300 <Para>
7301 After been sent to internal qdiscs where you can reuse the result of the filter, the classid returned by
7302 the internal qdisc is stored into skb-&gt;tc_index. We will use this value in the future to index a mask-
7303 value table. The final result to assign to the packet will be that resulting from next operation:
7305 <Screen>
7306 New_Ds_field = ( Old_DS_field &#38; mask ) | value
7307 </Screen>
7310 </Para>
7311 </ListItem>
7312 <ListItem>
7314 <Para>
7315 Thus, new value will result from "anding" ds_field and mask values and next, this result "ORed" with
7316 value parameter. See next diagram to understand all this process:
7317 </Para>
7318 </ListItem>
7320 </ItemizedList>
7323 <Screen>
7324                          skb-&gt;ihp-&gt;tos
7325 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - &gt;
7326      |                                                       |     ^
7327      | -- If you declare set_tc_index, we set DS             |     |  &lt;-----May change
7328      |    value into skb-&gt;tc_index variable                  |     |O       DS field
7329      |                                                      A|     |R
7330    +-|-+      +------+    +---+-+    Internal   +-+     +---N|-----|----+
7331    | | |      | tc   |---&gt;|   | |--&gt;  . . .  --&gt;| |     |   D|     |    |
7332    | | |-----&gt;|index |---&gt;|   | |     Qdisc     | |----&gt;|    v     |    |
7333    | | |      |filter|---&gt;| | | +---------------+ |   ----&gt;(mask,value) |
7334 --&gt;| O |      +------+    +-|-+--------------^----+  /  |  (.  ,  .)    |
7335    | | |          ^         |                |       |  |  (.  ,  .)    |
7336    | | +----------|---------|----------------|-------|--+  (.  ,  .)    |
7337    | | sch_dsmark |         |                |       |                  |
7338    +-|------------|---------|----------------|-------|------------------+
7339      |            |         | &lt;- tc_index -&gt; |       |
7340      |            |(read)   |    may change  |       |  &lt;--------------Index to the
7341      |            |         |                |       |                    (mask,value)
7342      v            |         v                v       |                    pairs table
7343 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -&gt;
7344                          skb-&gt;tc_index
7345 </Screen>
7347 </Para>
7349 <Para>
7350 How to do marking? Just change the mask and value of the class you want to remark. See next line of code:
7352 <Screen>
7353 tc class change dev eth0 classid 1:1 dsmark mask 0x3 value 0xb8
7354 </Screen>
7356 This changes the (mask,value) pair in hash table, to remark packets belonging to class 1:1.You have to "change" this values
7357 because of default values that (mask,value) gets initially (see table below).
7358 </Para>
7360 <Para>
7361 Now, we'll explain how TC_INDEX filter works and how fits into this. Besides, TCINDEX filter can be
7362 used in other configurations rather than those including DS services.
7363 </Para>
7365 </Sect2>
7367 <Sect2>
7368 <Title>TC_INDEX Filter</Title>
7370 <Para>
7371 This is the basic command to declare a TC_INDEX filter:
7373 <Screen>
7374 ... tcindex [ hash SIZE ] [ mask MASK ] [ shift SHIFT ]
7375             [ pass_on | fall_through ]
7376             [ classid CLASSID ] [ police POLICE_SPEC ]
7377 </Screen>
7379 Next, we show the example used to explain TC_INDEX operation mode. Pay attention to bolded words:
7382 tc qdisc add dev eth0 handle 1:0 root dsmark indices 64 <Emphasis remap="bf">set_tc_index</Emphasis>
7384 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 tcindex <Emphasis remap="bf">mask 0xfc  shift 2</Emphasis>
7386 tc qdisc add dev eth0 parent 1:0 handle 2:0 cbq bandwidth 10Mbit cell 8 avpkt 1000 mpu 64
7388 &num; EF traffic class
7390 tc class add dev eth0 parent 2:0 classid 2:1 cbq bandwidth 10Mbit rate 1500Kbit avpkt 1000 prio 1 bounded isolated allot 1514 weight 1 maxburst 10
7392 &num; Packet fifo qdisc for EF traffic
7394 tc qdisc add dev eth0 parent 2:1 pfifo limit 5
7396 tc filter add dev eth0 parent 2:0 protocol ip prio 1 <Emphasis remap="bf">handle 0x2e</Emphasis> tcindex <Emphasis remap="bf">classid 2:1 pass_on</Emphasis>
7400 (This code is not complete. It's just an extract from EFCBQ example included in iproute2 distribution).
7401 </Para>
7403 <Para>
7404 First of all, suppose we receive a packet marked as EF .  If you read RFC2598, you'll see that DSCP
7405 recommended value for EF traffic is 101110. This means that DS field will be 10111000 (remember that
7406 less significant bits in TOS byte are not used in DS) or 0xb8 in hexadecimal codification.
7407 </Para>
7409 <Para>
7411 <Screen>
7412               TC INDEX
7413               FILTER
7414    +---+      +-------+    +---+-+    +------+                +-+    +-------+
7415    |   |      |       |    |   | |    |FILTER|  +-+    +-+    | |    |       |
7416    |   |-----&gt;| MASK  | -&gt; |   | | -&gt; |HANDLE|-&gt;| |    | | -&gt; | | -&gt; |       |
7417    |   |  .   | =0xfc |    |   | |    |0x2E  |  | +----+ |    | |    |       |
7418    |   |  .   |       |    |   | |    +------+  +--------+    | |    |       |
7419    |   |  .   |       |    |   | |                            | |    |       |
7420 --&gt;|   |  .   | SHIFT |    |   | |                            | |    |       |--&gt;
7421    |   |  .   | =2    |    |   | +----------------------------+ |    |       |
7422    |   |      |       |    |   |       CBQ 2:0                  |    |       |
7423    |   |      +-------+    +---+--------------------------------+    |       |
7424    |   |                                                             |       |
7425    |   +-------------------------------------------------------------+       |
7426    |                          DSMARK 1:0                                     |
7427    +-------------------------------------------------------------------------+
7429 </Screen>
7431 </Para>
7433 <Para>
7434 The packet arrives, then, set with 0xb8 value at DS field. As we explained before, dsmark qdisc identified
7435 by 1:0 id in the example, retrieves DS field and store it in skb-&gt;tc_index variable.
7436 Next step in the example will correspond to the filter associated to this qdisc (second line in the example).
7437 This will perform next operations:
7439 <Screen>
7440 Value1 = skb-&#62;tc_index &#38; MASK
7441 Key = Value1 &#62;&#62; SHIFT
7442 </Screen>
7444 </Para>
7446 <Para>
7447 In the example, MASK=0xFC i SHIFT=2.
7449 <Screen>
7450 Value1 = 10111000 &#38; 11111100 = 10111000
7451 Key = 10111000 &#62;&#62; 2 = 00101110 -&#62; 0x2E in hexadecimal
7452 </Screen>
7454 </Para>
7456 <Para>
7457 The returned value will correspond to a qdisc internal filter handle (in the example, identifier 2:0). If a
7458 filter with this id exists, policing and metering conditions will be verified (in case that filter includes this)
7459 and the classid will be returned (in our example, classid 2:1) and stored in skb-&gt;tc_index variable.
7460 </Para>
7462 <Para>
7463 But if any filter with that identifier is found, the result will depend on fall_through flag declaration. If so,
7464 value key is returned as classid. If not, an error is returned and process continues with the rest filters. Be
7465 careful if you use fall_through flag; this can be done if a simple relation exists between values
7467 of skb-&gt;tc_index variable and class id's.
7468 </Para>
7470 <Para>
7471 The latest parameters to comment on are hash and pass_on. The first one
7472 relates to hash table size. Pass_on will be used to indicate that if no classid
7473 equal to the result of this filter is found, try next filter.
7474 The default action is fall_through (look at next table).
7475 </Para>
7477 <Para>
7478 Finally, let's see which possible values can be set to all this TCINDEX parameters:
7480 <Screen>
7481 TC Name                 Value           Default
7482 -----------------------------------------------------------------
7483 Hash                    1...0x10000     Implementation dependent
7484 Mask                    0...0xffff      0xffff
7485 Shift                   0...15          0
7486 Fall through / Pass_on  Flag            Fall_through
7487 Classid                 Major:minor     None
7488 Police                  .....           None
7489 </Screen>
7491 </Para>
7493 <Para>
7494 This kind of filter is very powerful. It's necessary to explore all possibilities. Besides, this filter is not only used in DiffServ configurations.
7495 You can use it as any other kind of filter.
7496 </Para>
7498 <Para>
7499 I recommend you to look at all DiffServ examples included in iproute2 distribution. I promise I will try to
7500 complement this text as soon as I can. Besides, all I have explained is the result of a lot of tests.
7501 I would thank you tell me if I'm wrong in any point.
7502 </Para>
7504 </Sect2>
7506 </Sect1>
7508 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.ingress">
7509   <Title>Ingress qdisc</Title>
7511 <Para>
7512 All qdiscs discussed so far are egress qdiscs. Each interface however can
7513 also have an ingress qdisc which is not used to send packets
7514 out to the network adaptor. Instead, it allows you to apply tc filters to
7515 packets coming in over the interface, regardless of whether they have a local
7516 destination or are to be forwarded.
7517 </Para>
7519 <Para>
7520 As the tc filters contain a full Token Bucket Filter implementation, and are
7521 also able to match on the kernel flow estimator, there is a lot of
7522 functionality available. This effectively allows you to police incoming
7523 traffic, before it even enters the IP stack.
7524 </Para>
7526 <Sect2>
7527 <Title>Parameters &amp; usage</Title>
7529 <Para>
7530 The ingress qdisc itself does not require any parameters. It differs from
7531 other qdiscs in that it does not occupy the root of a device. Attach it like
7532 this:
7534 <Screen>
7535 # tc qdisc add dev eth0 ingress
7536 </Screen>
7538 This allows you to have other, sending, qdiscs on your device besides the
7539 ingress qdisc. 
7540 </Para>
7542 <Para>
7543 For a contrived example how the ingress qdisc could be used, see the
7544 Cookbook.
7545 </Para>
7547 </Sect2>
7549 </Sect1>
7551 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.red">
7552   <Title>Random Early Detection (RED)</Title>
7554 <Para>
7555 This section is meant as an introduction to backbone routing, which often
7556 involves &gt;100 megabit bandwidths, which requires a different approach than
7557 your ADSL modem at home.
7558 </Para>
7560 <Para>
7561 The normal behaviour of router queues on the Internet is called tail-drop.
7562 Tail-drop works by queueing up to a certain amount, then dropping all traffic
7563 that 'spills over'. This is very unfair, and also leads to retransmit 
7564 synchronization. When retransmit synchronization occurs, the sudden burst
7565 of drops from a router that has reached its fill will cause a delayed burst
7566 of retransmits, which will over fill the congested router again. 
7567 </Para>
7569 <Para>
7570 In order to cope with transient congestion on links, backbone routers will
7571 often implement large queues. Unfortunately, while these queues are good for
7572 throughput, they can substantially increase latency and cause TCP
7573 connections to behave very burstily during congestion.
7574 </Para>
7576 <Para>
7577 These issues with tail-drop are becoming increasingly troublesome on the
7578 Internet because the use of network unfriendly applications is increasing.
7579 The Linux kernel offers us RED, short for Random Early Detect, also called
7580 Random Early Drop, as that is how it works.
7581 </Para>
7583 <Para>
7584 RED isn't a cure-all for this, applications which inappropriately fail to 
7585 implement exponential backoff still get an unfair share of the bandwidth,
7586 however, with RED they do not cause as much harm to the throughput and
7587 latency of other connections.
7588 </Para>
7590 <Para>
7591 RED statistically drops packets from flows before it reaches its hard
7592 limit. This causes a congested backbone link to slow more gracefully, and
7593 prevents retransmit synchronization. This also helps TCP find its 'fair'
7594 speed faster by allowing some packets to get dropped sooner keeping queue
7595 sizes low and latency under control. The probability of a packet being
7596 dropped from a particular connection is proportional to its bandwidth usage
7597 rather than the number of packets it transmits. 
7598 </Para>
7600 <Para>
7601 RED is a good queue for backbones, where you can't afford the 
7602 complexity of per-session state tracking needed by fairness queueing.
7603 </Para>
7605 <Para>
7606 In order to use RED, you must decide on three parameters: Min, Max, and
7607 burst. Min sets the minimum queue size in bytes before dropping will begin,
7608 Max is a soft maximum that the algorithm will attempt to stay under, and
7609 burst sets the maximum number of packets that can 'burst through'.
7610 </Para>
7612 <Para>
7613 You should set the min by calculating that highest acceptable base queueing 
7614 latency you wish, and multiply it by your bandwidth. For instance, on my 
7615 64kbit/s ISDN link, I might want a base queueing latency of 200ms so I set
7616 min to 1600 bytes. Setting min too small will degrade throughput and too
7617 large will degrade latency. Setting a small min is not a replacement for
7618 reducing the MTU on a slow link to improve interactive response.
7619 </Para>
7621 <Para>
7622 You should make max at least twice min to prevent synchronization. On slow
7623 links with small Min's it might be wise to make max perhaps four or
7624 more times large then min.
7625 </Para>
7627 <Para>
7628 Burst controls how the RED algorithm responds to bursts. Burst must be set
7629 larger then min/avpkt. Experimentally, I've found (min+min+max)/(3*avpkt) to
7630 work ok.
7631 </Para>
7633 <Para>
7634 Additionally, you need to set limit and avpkt. Limit is a safety value, after
7635 there are limit bytes in the queue, RED 'turns into' tail-drop. I typical set
7636 limit to eight times max. Avpkt should be your average packet size. 1000
7637 works OK on high speed Internet links with a 1500byte MTU. 
7638 </Para>
7640 <Para>
7641 Read <ULink
7642 URL="http://www.aciri.org/floyd/papers/red/red.html"
7643 >the paper on RED queueing</ULink
7644 > by Sally Floyd and Van Jacobson for technical
7645 information.
7646 </Para>
7648 </Sect1>
7650 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.gred">
7651 <Title>Generic Random Early Detection</Title>
7653 <Para>
7654 Not a lot is known about GRED. It looks like GRED with several internal
7655 queues, whereby the internal queue is chosen based on the Diffserv tcindex
7656 field. According to a slide found
7657 <ULink URL="http://www.davin.ottawa.on.ca/ols/img22.htm">here</ULink>,
7658 it contains the capabilities of Cisco's 'Distributed Weighted RED', as well 
7659 as Dave Clark's RIO.
7660 </Para>
7662 <Para>
7663 Each virtual queue can have its own Drop Parameters specified.
7664 </Para>
7666 <Para>
7667 FIXME: get Jamal or Werner to tell us more
7668 </Para>
7670 </Sect1>
7672 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.vc-atm">
7673   <Title>VC/ATM emulation</Title>
7675 <Para>
7676 This is quite a major effort by Werner Almesberger to allow you to build
7677 Virtual Circuits over TCP/IP sockets. A Virtual Circuit is a concept from
7678 ATM network theory. 
7679 </Para>
7681 <Para>
7682 For more information, see the <ULink
7683 URL="http://linux-atm.sourceforge.net/"
7684 >ATM on Linux homepage</ULink
7685 >. 
7686 </Para>
7688 </Sect1>
7690 <Sect1 id="lartc.adv-qdisc.wrr">
7691   <Title>Weighted Round Robin (WRR)</Title>
7693 <Para>
7694 This qdisc is not included in the standard kernels but can be downloaded from 
7695 <ULink URL="http://wipl-wrr.dkik.dk/wrr/">here</ULink>. 
7696 Currently the qdisc is only tested with Linux 2.2 kernels but it will 
7697 probably work with 2.4/2.5 kernels too.
7698 </Para>
7700 <Para>
7701 The WRR qdisc distributes bandwidth between its classes using the weighted 
7702 round robin scheme. That is, like the CBQ qdisc it contains classes 
7703 into which arbitrary qdiscs can be plugged. All classes which have sufficient 
7704 demand will get bandwidth proportional to the weights associated with the classes.
7705 The weights can be set manually using the <Literal remap="tt">tc</Literal> program. But they
7706 can also be made automatically decreasing for classes transferring much data.
7707 </Para>
7709 <Para>
7710 The qdisc has a built-in classifier which assigns packets coming from or 
7711 sent to different machines to different classes. Either the MAC or IP and 
7712 either source or destination addresses can be used. The MAC address can only 
7713 be used when the Linux box is acting as an ethernet bridge, however. The 
7714 classes are automatically assigned to machines based on the packets seen.
7715 </Para>
7717 <Para>
7718 The qdisc can be very useful at sites such as dorms where a lot of unrelated 
7719 individuals share an Internet connection. A set of scripts setting up a 
7720 relevant behavior for such a site is a central part of the WRR distribution.
7721 </Para>
7723 </Sect1>
7725 </chapter>
7727 <chapter id="lartc.cookbook"
7728   xreflabel="Cookbook">
7729   <Title>Cookbook</Title>
7731 <Para>
7732 This section contains 'cookbook' entries which may help you solve problems.
7733 A cookbook is no replacement for understanding however, so try and comprehend
7734 what is going on. 
7735 </Para>
7737 <Sect1 id="lartc.cookbook.sla">
7738 <Title>Running multiple sites with different SLAs</Title>
7740 <Para>
7741 You can do this in several ways. Apache has some support for this with a
7742 module, but we'll show how Linux can do this for you, and do so for other
7743 services as well. These commands are stolen from a presentation by Jamal
7744 Hadi that's referenced below.
7745 </Para>
7747 <Para>
7748 Let's say we have two customers, with http, ftp and streaming audio, and we
7749 want to sell them a limited amount of bandwidth. We do so on the server itself.
7750 </Para>
7752 <Para>
7753 Customer A should have at most 2 megabits, customer B has paid for 5
7754 megabits. We separate our customers by creating virtual IP addresses on our
7755 server.
7756 </Para>
7758 <Para>
7760 <Screen>
7761 # ip address add 188.177.166.1 dev eth0
7762 # ip address add 188.177.166.2 dev eth0
7763 </Screen>
7765 </Para>
7767 <Para>
7768 It is up to you to attach the different servers to the right IP address. All
7769 popular daemons have support for this.
7770 </Para>
7772 <Para>
7773 We first attach a CBQ qdisc to eth0:
7775 <Screen>
7776 # tc qdisc add dev eth0 root handle 1: cbq bandwidth 10Mbit cell 8 avpkt 1000 \
7777   mpu 64
7778 </Screen>
7780 </Para>
7782 <Para>
7783 We then create classes for our customers:
7784 </Para>
7786 <Para>
7788 <Screen>
7789 # tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:1 cbq bandwidth 10Mbit rate \
7790   2MBit avpkt 1000 prio 5 bounded isolated allot 1514 weight 1 maxburst 21
7791 # tc class add dev eth0 parent 1:0 classid 1:2 cbq bandwidth 10Mbit rate \
7792   5Mbit avpkt 1000 prio 5 bounded isolated allot 1514 weight 1 maxburst 21
7793 </Screen>
7795 </Para>
7797 <Para>
7798 Then we add filters for our two classes:
7800 <Screen>
7801 ##FIXME: Why this line, what does it do?, what is a divisor?:
7802 ##FIXME: A divisor has something to do with a hash table, and the number of
7803 ##       buckets - ahu
7804 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 5 handle 1: u32 divisor 1
7805 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 u32 match ip src 188.177.166.1
7806   flowid 1:1
7807 # tc filter add dev eth0 parent 1:0 prio 5 u32 match ip src 188.177.166.2
7808   flowid 1:2
7809 </Screen>
7811 </Para>
7813 <Para>
7814 And we're done.
7815 </Para>
7817 <Para>
7818 FIXME: why no token bucket filter? is there a default pfifo_fast fallback
7819 somewhere?
7820 </Para>
7822 </Sect1>
7824 <Sect1 id="lartc.cookbook.synflood-protect"
7825   xreflabel="Protecting your host from SYN floods">
7826   <Title>Protecting your host from SYN floods</Title>
7828 <Para>
7829 From Alexey's iproute documentation, adapted to netfilter and with more
7830 plausible paths. If you use this, take care to adjust the numbers to
7831 reasonable values for your system.
7832 </Para>
7834 <Para>
7835 If you want to protect an entire network, skip this script, which is best
7836 suited for a single host.
7837 </Para>
7839 <Para>
7840 It appears that you need the very latest version of the iproute2 tools to
7841 get this to work with 2.4.0.
7842 </Para>
7844 <Para>
7846 <Screen>
7847 #! /bin/sh -x
7849 # sample script on using the ingress capabilities
7850 # this script shows how one can rate limit incoming SYNs
7851 # Useful for TCP-SYN attack protection. You can use
7852 # IPchains to have more powerful additions to the SYN (eg 
7853 # in addition the subnet)
7855 #path to various utilities;
7856 #change to reflect yours.
7858 TC=/sbin/tc
7859 IP=/sbin/ip
7860 IPTABLES=/sbin/iptables
7861 INDEV=eth2
7863 # tag all incoming SYN packets through $INDEV as mark value 1
7864 ############################################################ 
7865 $iptables -A PREROUTING -i $INDEV -t mangle -p tcp --syn \
7866   -j MARK --set-mark 1
7867 ############################################################ 
7869 # install the ingress qdisc on the ingress interface
7870 ############################################################ 
7871 $TC qdisc add dev $INDEV handle ffff: ingress
7872 ############################################################ 
7876 # SYN packets are 40 bytes (320 bits) so three SYNs equals
7877 # 960 bits (approximately 1kbit); so we rate limit below
7878 # the incoming SYNs to 3/sec (not very useful really; but
7879 #serves to show the point - JHS
7880 ############################################################ 
7881 $TC filter add dev $INDEV parent ffff: protocol ip prio 50 handle 1 fw \
7882 police rate 1kbit burst 40 mtu 9k drop flowid :1
7883 ############################################################ 
7887 echo "---- qdisc parameters Ingress  ----------"
7888 $TC qdisc ls dev $INDEV
7889 echo "---- Class parameters Ingress  ----------"
7890 $TC class ls dev $INDEV
7891 echo "---- filter parameters Ingress ----------"
7892 $TC filter ls dev $INDEV parent ffff:
7894 #deleting the ingress qdisc
7895 #$TC qdisc del $INDEV ingress
7896 </Screen>
7898 </Para>
7900 </Sect1>
7902 <Sect1 id="lartc.cookbook.icmp-ratelimit">
7903   <Title>Rate limit ICMP to prevent dDoS</Title>
7905 <Para>
7906 Recently, distributed denial of service attacks have become a major nuisance
7907 on the Internet. By properly filtering and rate limiting your network, you can
7908 both prevent becoming a casualty or the cause of these attacks.
7909 </Para>
7911 <Para>
7912 You should filter your networks so that you do not allow non-local IP source
7913 addressed packets to leave your network. This stops people from anonymously
7914 sending junk to the Internet. 
7915 </Para>
7917 <Para>
7918 Rate limiting goes much as shown earlier. To refresh your memory, our
7919 ASCIIgram again:
7920 </Para>
7922 <Para>
7924 <Screen>
7925 [The Internet] ---&#60;E3, T3, whatever&#62;--- [Linux router] --- [Office+ISP]
7926                                       eth1          eth0
7927 </Screen>
7929 </Para>
7931 <Para>
7932 We first set up the prerequisite parts:
7933 </Para>
7935 <Para>
7937 <Screen>
7938 # tc qdisc add dev eth0 root handle 10: cbq bandwidth 10Mbit avpkt 1000
7939 # tc class add dev eth0 parent 10:0 classid 10:1 cbq bandwidth 10Mbit rate \
7940   10Mbit allot 1514 prio 5 maxburst 20 avpkt 1000
7941 </Screen>
7943 </Para>
7945 <Para>
7946 If you have 100Mbit, or more, interfaces, adjust these numbers. Now you need
7947 to determine how much ICMP traffic you want to allow. You can perform
7948 measurements with tcpdump, by having it write to a file for a while, and
7949 seeing how much ICMP passes your network. Do not forget to raise the
7950 snapshot length!
7951 </Para>
7953 <Para>
7954 If measurement is impractical, you might want to choose 5% of your available
7955 bandwidth. Let's set up our class:
7957 <Screen>
7958 # tc class add dev eth0 parent 10:1 classid 10:100 cbq bandwidth 10Mbit rate \
7959   100Kbit allot 1514 weight 800Kbit prio 5 maxburst 20 avpkt 250 \
7960   bounded
7961 </Screen>
7963 </Para>
7965 <Para>
7966 This limits at 100Kbit. Now we need a filter to assign ICMP traffic to this
7967 class:
7969 <Screen>
7970 # tc filter add dev eth0 parent 10:0 protocol ip prio 100 u32 match ip
7971   protocol 1 0xFF flowid 10:100
7973 </Screen>
7975 </Para>
7977 </Sect1>
7979 <Sect1 id="lartc.cookbook.interactive-prio">
7980 <Title>Prioritizing interactive traffic</Title>
7982 <Para>
7983 If lots of data is coming down your link, or going up for that matter, and
7984 you are trying to do some maintenance via telnet or ssh, this may not go too
7985 well. Other packets are blocking your keystrokes. Wouldn't it be great if
7986 there were a way for your interactive packets to sneak past the bulk
7987 traffic? Linux can do this for you!
7988 </Para>
7990 <Para>
7991 As before, we need to handle traffic going both ways. Evidently, this works
7992 best if there are Linux boxes on both ends of your link, although other
7993 UNIX's are able to do this. Consult your local Solaris/BSD guru for this.
7994 </Para>
7996 <Para>
7997 The standard pfifo_fast scheduler has 3 different 'bands'. Traffic in band 0
7998 is transmitted first, after which traffic in band 1 and 2 gets considered.
7999 It is vital that our interactive traffic be in band 0!
8000 </Para>
8002 <Para>
8003 We blatantly adapt from the (soon to be obsolete) ipchains HOWTO:
8004 </Para>
8006 <Para>
8007 There are four seldom-used bits in the IP header, called the Type of Service
8008 (TOS) bits. They effect the way packets are treated; the four bits are
8009 "Minimum Delay", "Maximum Throughput", "Maximum Reliability" and "Minimum
8010 Cost". Only one of these bits is allowed to be set. Rob van Nieuwkerk, the
8011 author of the ipchains TOS-mangling code, puts it as follows:
8012 </Para>
8014 <Para>
8016 <Screen>
8017 Especially the "Minimum Delay" is important for me. I switch it on for
8018 "interactive" packets in my upstream (Linux) router. I'm
8019 behind a 33k6 modem link. Linux prioritizes packets in 3 queues. This
8020 way I get acceptable interactive performance while doing bulk
8021 downloads at the same time. 
8022 </Screen>
8024 </Para>
8026 <Para>
8027 The most common use is to set telnet &#38; ftp control connections to "Minimum
8028 Delay" and FTP data to "Maximum Throughput". This would be
8029 done as follows, on your upstream router:
8030 </Para>
8032 <Para>
8034 <Screen>
8035 # iptables -A PREROUTING -t mangle -p tcp --sport telnet \
8036   -j TOS --set-tos Minimize-Delay
8037 # iptables -A PREROUTING -t mangle -p tcp --sport ftp \
8038   -j TOS --set-tos Minimize-Delay
8039 # iptables -A PREROUTING -t mangle -p tcp --sport ftp-data \
8040   -j TOS --set-tos Maximize-Throughput
8041 </Screen>
8043 </Para>
8045 <Para>
8046 Now, this only works for data going from your telnet foreign host to your
8047 local computer. The other way around appears to be done for you, ie, telnet,
8048 ssh &#38; friends all set the TOS field on outgoing packets automatically.
8049 </Para>
8051 <Para>
8052 Should you have an application that does not do this, you can always do it 
8053 with netfilter. On your local box:
8054 </Para>
8056 <Para>
8058 <Screen>
8059 # iptables -A OUTPUT -t mangle -p tcp --dport telnet \
8060   -j TOS --set-tos Minimize-Delay
8061 # iptables -A OUTPUT -t mangle -p tcp --dport ftp \
8062   -j TOS --set-tos Minimize-Delay
8063 # iptables -A OUTPUT -t mangle -p tcp --dport ftp-data \
8064   -j TOS --set-tos Maximize-Throughput
8065 </Screen>
8067 </Para>
8069     </Sect1>
8071     <Sect1 id="lartc.cookbook.squid">
8072       <Title>Transparent web-caching using <application>netfilter</application>,
8073         <application>iproute2</application>, <application>ipchains</application> and 
8074         <application>squid</application></Title>
8075       
8076       <Para>
8077         This section was sent in by reader Ram Narula from Internet for Education
8078         (Thailand).
8079       </Para>
8080       
8081       <Para>
8082         The regular technique in accomplishing this in Linux
8083         is probably with use of ipchains AFTER making sure
8084         that the "outgoing" port 80(web) traffic gets routed through
8085         the server running squid.
8086       </Para>
8088       <Para>
8089         There are 3 common methods to make sure "outgoing"
8090         port 80 traffic gets routed to the server running squid
8091         and 4th one is being introduced here.
8092       </Para>
8093       
8094       <Para>
8095         <VariableList>
8096           <VarListEntry>
8097             <Term>Making the gateway router do it.</Term>
8098             <ListItem>
8099               <Para>
8100                 If you can tell your gateway router to 
8101                 match packets that has outgoing destination port
8102                 of 80 to be sent to the IP address of squid server.
8103               </Para>
8104               
8105               <Para>
8106                 BUT
8107               </Para>
8109               <Para>
8110                 This would put additional load on the router and
8111                 some commercial routers might not even support this.
8112               </Para>
8113             </ListItem>
8114           </VarListEntry>
8115           <VarListEntry>
8116             <Term>Using a Layer 4 switch.</Term>
8117             <ListItem>
8118               <Para>
8119                 Layer 4 switches can handle this without any problem.
8120               </Para>
8121               
8122               <Para>
8123                 BUT
8124               </Para>
8125               
8126               <Para>
8127                 The cost for this equipment is usually very high. Typical
8128                 layer 4 switch would normally cost more than
8129                 a typical router+good linux server.
8130               </Para>
8131             </ListItem>
8132           </VarListEntry>
8133           <VarListEntry>
8134             <Term>Using cache server as network's gateway.</Term>
8135             <ListItem>
8136               <Para>
8137                 You can force ALL traffic through cache server.
8138               </Para>
8139               <Para>
8140                 BUT
8141               </Para>
8142               <Para>
8143                 This is quite risky because Squid does utilize lots of CPU power which might
8144                 result in slower over-all network performance or the server itself might crash and no one on the
8145                 network will be able to access the Internet if that occurs.
8146               </Para>
8147             </ListItem>
8148           </VarListEntry>
8149           <VarListEntry>
8150             <Term>Linux+NetFilter router.</Term>
8151             <ListItem>
8152               <Para>
8153                 By using NetFilter another technique can be implemented
8154                 which is using NetFilter for "mark"ing the packets
8155                 with destination port 80 and using iproute2 to
8156                 route the "mark"ed packets to the Squid server.
8157               </Para>
8158             </ListItem>
8159           </VarListEntry>
8160         </VariableList>
8161         <Screen>
8162 |----------------|
8163 | Implementation |
8164 |----------------|
8166  Addresses used
8167  10.0.0.1 naret (NetFilter server)
8168  10.0.0.2 silom (Squid server)
8169  10.0.0.3 donmuang (Router connected to the Internet)
8170  10.0.0.4 kaosarn (other server on network)
8171  10.0.0.5 RAS
8172  10.0.0.0/24 main network
8173  10.0.0.0/19 total network
8175 |---------------|
8176 |Network diagram|
8177 |---------------|
8179 Internet
8181 donmuang
8183 ------------hub/switch----------
8184 |        |             |       |
8185 naret   silom        kaosarn  RAS etc.
8186         </Screen>
8188         First, make all traffic pass through naret by making sure it is the default gateway except for silom.
8189         Silom's default gateway has to be donmuang (10.0.0.3) or this would create web traffic loop.
8190       </Para>
8191       <Para>
8192         (all servers on my network had 10.0.0.1 as the default gateway  which was the former IP address of donmuang router so what I did
8193         was changed the IP address of donmuang to 10.0.0.3 and gave naret ip address of 10.0.0.1)
8194       </Para>
8195       <Para>
8196         <Screen>
8197 Silom
8198 -----
8199 -setup squid and ipchains 
8200         </Screen>
8201       </Para>
8202       <Para>
8203         Setup Squid server on silom, make sure it does support  transparent caching/proxying, the default port is usually
8204         3128, so all traffic for port 80 has to be redirected to port 3128 locally. This can be done by using ipchains with the following:
8205       </Para>
8206       <Para>
8207         <Screen>
8208 silom# ipchains -N allow1
8209 silom# ipchains -A allow1 -p TCP -s 10.0.0.0/19 -d 0/0 80 -j REDIRECT 3128
8210 silom# ipchains -I input -j allow1
8211         </Screen>
8212       </Para>
8213       <Para>
8214 Or, in netfilter lingo:
8215         <Screen>
8216 silom# iptables -t nat -A PREROUTING -i eth0 -p tcp --dport 80 -j REDIRECT --to-port 3128
8217         </Screen>
8218       </Para>
8219       <Para>
8220         (note: you might have other entries as well)
8221       </Para>
8222       <Para>
8223         For more information on setting Squid server please refer to Squid FAQ page on <ULink
8224           URL="http://squid.nlanr.net">http://squid.nlanr.net</ULink>).
8225       </Para>
8226       <Para>
8227         Make sure ip forwarding is enabled on this server and the default gateway for this server is donmuang router (NOT naret).
8228       </Para>
8229       <Para>
8230         <Screen>
8231 Naret
8232 -----
8233 -setup iptables and iproute2
8234 -disable icmp REDIRECT messages (if needed)
8235         </Screen>
8236       </Para>
8237       <Para>
8238         <OrderedList>
8239           <ListItem>
8240             <Para>
8241               "Mark" packets of destination port 80 with value 2
8242               <Screen>
8243 naret# iptables -A PREROUTING -i eth0 -t mangle -p tcp --dport 80 \
8244  -j MARK --set-mark 2
8245               </Screen>
8246             </Para>
8247           </ListItem>
8248           <ListItem>
8249             <Para>
8250               Setup iproute2 so it will route packets with "mark" 2 to silom
8251               <Screen>
8252 naret# echo 202 www.out &#62;&#62; /etc/iproute2/rt_tables
8253 naret# ip rule add fwmark 2 table www.out
8254 naret# ip route add default via 10.0.0.2 dev eth0 table www.out
8255 naret# ip route flush cache
8256               </Screen>
8257             </para>
8258             <Para>
8259               If donmuang and naret is on the same subnet then naret should not send out icmp REDIRECT messages.
8260               In this case it is, so icmp REDIRECTs has to be disabled by:
8261               <Screen>
8262 naret# echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/all/send_redirects
8263 naret# echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/default/send_redirects
8264 naret# echo 0 &#62; /proc/sys/net/ipv4/conf/eth0/send_redirects
8265               </Screen>
8266             </Para>
8267           </ListItem>
8268         </OrderedList>
8269       </Para>
8270       <Para>
8271         The setup is complete, check the configuration
8272       </Para>
8273       <Para>
8274         <Screen>
8275 On naret:
8277 naret# iptables -t mangle -L
8278 Chain PREROUTING (policy ACCEPT)
8279 target     prot opt source               destination         
8280 MARK       tcp  --  anywhere             anywhere           tcp dpt:www MARK set 0x2 
8282 Chain OUTPUT (policy ACCEPT)
8283 target     prot opt source               destination         
8285 naret# ip rule ls
8286 0:      from all lookup local 
8287 32765:  from all fwmark        2 lookup www.out 
8288 32766:  from all lookup main 
8289 32767:  from all lookup default 
8291 naret# ip route list table www.out
8292 default via 203.114.224.8 dev eth0 
8294 naret# ip route   
8295 10.0.0.1 dev eth0  scope link 
8296 10.0.0.0/24 dev eth0  proto kernel  scope link  src 10.0.0.1
8297 127.0.0.0/8 dev lo  scope link 
8298 default via 10.0.0.3 dev eth0 
8300 (make sure silom belongs to one of the above lines, in this case
8301 it's the line with 10.0.0.0/24)
8303 |------|
8304 |-DONE-|
8305 |------|
8306         </Screen>
8307       </Para>
8308       <Sect2>
8309 <Title>Traffic flow diagram after implementation</Title>
8311 <Screen width="80">
8313 |-----------------------------------------|
8314 |Traffic flow diagram after implementation|
8315 |-----------------------------------------|
8317 INTERNET
8321 -----------------donmuang router---------------------
8322 /\                                      /\         ||
8323 ||                                      ||         ||
8324 ||                                      \/         ||
8325 naret                                  silom       ||
8326 *destination port 80 traffic=========&#62;(cache)      ||
8327 /\                                      ||         ||
8328 ||                                      \/         \/
8329 \\===================================kaosarn, RAS, etc.
8331 </Screen>
8333 <Para>
8334 Note that the network is asymmetric as there is one extra hop on 
8335 general outgoing path.
8336 </Para>
8338 <Para>
8340 <Screen>
8341 Here is run down for packet traversing the network from kaosarn
8342 to and from the Internet.
8344 For web/http traffic:
8345 kaosarn http request-&#62;naret-&#62;silom-&#62;donmuang-&#62;internet
8346 http replies from Internet-&#62;donmuang-&#62;silom-&#62;kaosarn
8348 For non-web/http requests(eg. telnet):
8349 kaosarn outgoing data-&#62;naret-&#62;donmuang-&#62;internet
8350 incoming data from Internet-&#62;donmuang-&#62;kaosarn
8351 </Screen>
8353 </Para>
8355 </Sect2>
8357 </Sect1>
8359 <Sect1 id="lartc.cookbook.mtu-discovery">
8360 <Title>Circumventing Path MTU Discovery issues with per route MTU settings</Title>
8362 <Para>
8363 For sending bulk data, the Internet generally works better when using larger
8364 packets. Each packet implies a routing decision, when sending a 1 megabyte
8365 file, this can either mean around 700 packets when using packets that are as
8366 large as possible, or 4000 if using the smallest default.
8367 </Para>
8369 <Para>
8370 However, not all parts of the Internet support full 1460 bytes of payload
8371 per packet. It is therefore necessary to try and find the largest packet
8372 that will 'fit', in order to optimize a connection.
8373 </Para>
8375 <Para>
8376 This process is called 'Path MTU Discovery', where MTU stands for 'Maximum
8377 Transfer Unit.' 
8378 </Para>
8380 <Para>
8381 When a router encounters a packet that's too big too send in one piece, AND
8382 it has been flagged with the "Don't Fragment" bit, it returns an ICMP
8383 message stating that it was forced to drop a packet because of this. The
8384 sending host acts on this hint by sending smaller packets, and by iterating
8385 it can find the optimum packet size for a connection over a certain path.
8386 </Para>
8388 <Para>
8389 This used to work well until the Internet was discovered by hooligans who do
8390 their best to disrupt communications. This in turn lead administrators to
8391 either block or shape ICMP traffic in a misguided attempt to improve
8392 security or robustness of their Internet service.
8393 </Para>
8395 <Para>
8396 What has happened now is that Path MTU Discovery is working less and less
8397 well and fails for certain routes, which leads to strange TCP/IP sessions
8398 which die after a while.
8399 </Para>
8401 <Para>
8402 Although I have no proof for this, two sites who I used to have this problem
8403 with both run Alteon Acedirectors before the affected systems - perhaps
8404 somebody more knowledgeable can provide clues as to why this happens.
8405 </Para>
8407 <Sect2>
8408 <Title>Solution</Title>
8410 <Para>
8411 When you encounter sites that suffer from this problem, you can disable Path
8412 MTU discovery by setting it manually. Koos van den Hout, slightly edited,
8413 writes:
8414 </Para>
8416 <blockquote>
8417 <Para>
8418 The following problem: I set the mtu/mru of my leased line running ppp to
8419 296 because it's only 33k6 and I cannot influence the queueing on the
8420 other side. At 296, the response to a key press is within a reasonable
8421 time frame.
8422 </Para>
8424 <Para>
8425 And, on my side I have a masqrouter running (of course) Linux.
8426 </Para>
8428 <Para>
8429 Recently I split 'server' and 'router' so most applications are run on a
8430 different machine than the routing happens on.
8431 </Para>
8433 <Para>
8434 I then had trouble logging into irc. Big panic! Some digging did find
8435 out that I got connected to irc, even showed up as 'connected' on irc
8436 but I did not receive the motd from irc. I checked what could be wrong
8437 and noted that I already had some previous trouble reaching certain
8438 websites related to the MTU, since I had no trouble reaching them when
8439 the MTU was 1500, the problem just showed when the MTU was set to 296.
8440 Since irc servers block about every kind of traffic not needed for their
8441 immediate operation, they also block icmp. 
8442 </Para>
8444 <Para>
8445 I managed to convince the operators of a webserver that this was the cause
8446 of a problem, but the irc server operators were not going to fix this.
8447 </Para>
8449 <Para>
8450 So, I had to make sure outgoing masqueraded traffic started with the lower
8451 mtu of the outside link. But I want local ethernet traffic to have the
8452 normal mtu (for things like nfs traffic).
8453 </Para>
8455 <Para>Solution:
8456 </Para>
8458 <Screen width="80">
8459 ip route add default via 10.0.0.1 mtu 296
8460 </Screen>
8462 <Para>
8463 (10.0.0.1 being the default gateway, the inside address of the
8464 masquerading router)
8465 </Para>
8466 </blockquote>
8468 <Para>
8469 In general, it is possible to override PMTU Discovery by setting specific
8470 routes. For example, if only a certain subnet is giving problems, this
8471 should help:
8472 </Para>
8474 <Screen width="80">
8475 ip route add 195.96.96.0/24 via 10.0.0.1 mtu 1000
8476 </Screen>
8478 </Sect2>
8480 </Sect1>
8482 <Sect1 id="lartc.cookbook.mtu-mss">
8483   <Title>Circumventing Path MTU Discovery issues with MSS Clamping
8484   (for ADSL, cable, PPPoE &amp; PPtP users)</Title>
8486 <Para>
8487 As explained above, Path MTU Discovery doesn't work as well as it should
8488 anymore. If you know for a fact that a hop somewhere in your network has a
8489 limited (&lt;1500) MTU, you cannot rely on PMTU Discovery finding this out.
8490 </Para>
8492 <Para>
8493 Besides MTU, there is yet another way to set the maximum packet size, the so
8494 called Maximum Segment Size. This is a field in the TCP Options part of a
8495 SYN packet.
8496 </Para>
8498 <Para>
8499 Recent Linux kernels, and a few PPPoE drivers (notably, the excellent
8500 Roaring Penguin one), feature the possibility to 'clamp the MSS'. 
8501 </Para>
8503 <Para>
8504 The good thing about this is that by setting the MSS value, you are telling
8505 the remote side unequivocally 'do not ever try to send me packets bigger
8506 than this value'. No ICMP traffic is needed to get this to work.
8507 </Para>
8509 <Para>
8510 The bad thing is that it's an obvious hack - it breaks 'end to end' by
8511 modifying packets. Having said that, we use this trick in many places and it
8512 works like a charm.
8513 </Para>
8515 <Para>
8516 In order for this to work you need at least iptables-1.2.1a and Linux 2.4.3
8517 or higher. The basic command line is:
8519 <Screen>
8520 # iptables -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS  --clamp-mss-to-pmtu
8521 </Screen>
8523 </Para>
8525 <Para>
8526 This calculates the proper MSS for your link. If you are feeling brave, or
8527 think that you know best, you can also do something like this:
8528 </Para>
8530 <Para>
8532 <Screen>
8533 # iptables -A FORWARD -p tcp --tcp-flags SYN,RST SYN -j TCPMSS --set-mss 128
8534 </Screen>
8536 </Para>
8538 <Para>
8539 This sets the MSS of passing SYN packets to 128. Use this if you have VoIP
8540 with tiny packets, and huge http packets which are causing chopping in your
8541 voice calls.
8542 </Para>
8544 </Sect1>
8546 <Sect1 id="lartc.cookbook.ultimate-tc">
8547 <Title>The Ultimate Traffic Conditioner: Low Latency, Fast Up &amp; Downloads</Title>
8549 <Para>
8550 Note: This script has recently been upgraded and previously only worked for
8551 Linux clients in your network! So you might want to update if you have
8552 Windows machines or Macs in your network and noticed that they were not able
8553 to download faster while others were uploading.
8554 </Para>
8556 <Para>
8557 I attempted to create the holy grail:
8558 <VariableList>
8560 <VarListEntry>
8561 <Term>Maintain low latency for interactive traffic at all times</Term>
8562 <ListItem>
8563 <Para>
8564 This means that downloading or uploading files should not disturb SSH or
8565 even telnet. These are the most important things, even 200ms latency is
8566 sluggish to work over.
8567 </Para></ListItem>
8568 </VarListEntry>
8569 <VarListEntry>
8570 <Term>Allow 'surfing' at reasonable speeds while up or downloading</Term>
8571 <ListItem>
8572 <Para>
8573 Even though http is 'bulk' traffic, other traffic should not drown it out 
8574 too much.
8575 </Para></ListItem>
8576 </VarListEntry>
8577 <VarListEntry>
8578 <Term>Make sure uploads don't harm downloads, and the other way around</Term>
8579 <ListItem>
8580 <Para>
8581 This is a much observed phenomenon where upstream traffic simply destroys
8582 download speed.
8583 </Para></ListItem>
8584 </VarListEntry>
8585 </VariableList>
8586 It turns out that all this is possible, at the cost of a tiny bit of
8587 bandwidth. The reason that uploads, downloads and ssh hurt each other is the
8588 presence of large queues in many domestic access devices like cable or DSL
8589 modems.
8590 </Para>
8592 <Para>
8593 The next section explains in depth what causes the delays, and how we can
8594 fix them. You can safely skip it and head straight for the script if you
8595 don't care how the magic is performed.
8596 </Para>
8598 <Sect2>
8599 <Title>Why it doesn't work well by default</Title>
8601 <Para>
8602 ISPs know that they are benchmarked solely on how fast people can download.
8603 Besides available bandwidth, download speed is influenced heavily by packet
8604 loss, which seriously hampers TCP/IP performance. Large queues can help
8605 prevent packet loss, and speed up downloads. So ISPs configure large queues.
8606 </Para>
8608 <Para>
8609 These large queues however damage interactivity. A keystroke must first
8610 travel the upstream queue, which may be seconds (!) long and go to your
8611 remote host. It is then displayed, which leads to a packet coming back, which
8612 must then traverse the downstream queue, located at your ISP, before it
8613 appears on your screen.
8614 </Para>
8616 <Para>
8617 This HOWTO teaches you how to mangle and process the queue in many ways, but
8618 sadly, not all queues are accessible to us. The queue over at the ISP is
8619 completely off-limits, whereas the upstream queue probably lives inside your
8620 cable modem or DSL device. You may or may not be able to configure it. Most
8621 probably not.
8622 </Para>
8624 <Para>
8625 So, what next? As we can't control either of those queues, they must be
8626 eliminated, and moved to your Linux router. Luckily this is possible.
8627 </Para>
8629 <Para>
8630 <VariableList>
8632 <VarListEntry>
8633 <Term>Limit upload speed</Term>
8634 <ListItem>
8635 <Para>
8636 By limiting our upload speed to slightly less than the truly available rate,
8637 no queues are built up in our modem. The queue is now moved to Linux.
8638 </Para></ListItem>
8639 </VarListEntry>
8640 <VarListEntry>
8641 <Term>Limit download speed</Term>
8642 <ListItem>
8643 <Para>
8644 This is slightly trickier as we can't really influence how fast the internet
8645 ships us data. We can however drop packets that are coming in too fast,
8646 which causes TCP/IP to slow down to just the rate we want. Because we don't 
8647 want to drop traffic unnecessarily, we configure a 'burst' size we allow at
8648 higher speed.
8649 </Para></ListItem>
8650 </VarListEntry>
8651 </VariableList>
8652 </Para>
8654 <Para>
8655 Now, once we have done this, we have eliminated the downstream queue totally
8656 (except for short bursts), and gain the ability to manage the upstream queue
8657 with all the power Linux offers.
8658 </Para>
8660 <Para>
8661 What remains to be done is to make sure interactive traffic jumps to the
8662 front of the upstream queue. To make sure that uploads don't hurt downloads,
8663 we also move ACK packets to the front of the queue. This is what normally
8664 causes the huge slowdown observed when generating bulk traffic both ways.
8665 The ACKnowledgements for downstream traffic must compete with upstream
8666 traffic, and get delayed in the process.
8667 </Para>
8669 <Para>
8670 If we do all this we get the following measurements using an excellent ADSL
8671 connection from xs4all in the Netherlands:
8672 </Para>
8674 <Para>
8676 <Screen>
8677 Baseline latency:
8678 round-trip min/avg/max = 14.4/17.1/21.7 ms
8680 Without traffic conditioner, while downloading:
8681 round-trip min/avg/max = 560.9/573.6/586.4 ms
8683 Without traffic conditioner, while uploading:
8684 round-trip min/avg/max = 2041.4/2332.1/2427.6 ms
8686 With conditioner, during 220kbit/s upload:
8687 round-trip min/avg/max = 15.7/51.8/79.9 ms
8689 With conditioner, during 850kbit/s download:
8690 round-trip min/avg/max = 20.4/46.9/74.0 ms
8692 When uploading, downloads proceed at ~80% of the available speed. Uploads
8693 at around 90%. Latency then jumps to 850 ms, still figuring out why.
8694 </Screen>
8696 </Para>
8698 <Para>
8699 What you can expect from this script depends a lot on your actual uplink
8700 speed. When uploading at full speed, there will always be a single packet
8701 ahead of your keystroke. That is the lower limit to the latency you can
8702 achieve - divide your MTU by your upstream speed to calculate. Typical
8703 values will be somewhat higher than that. Lower your MTU for better effects!
8704 </Para>
8706 <Para>
8707 Next, two versions of this script, one with Devik's excellent HTB, the other
8708 with CBQ which is in each Linux kernel, unlike HTB. Both are tested and work
8709 well.
8710 </Para>
8712 </Sect2>
8714 <Sect2>
8715 <Title>The actual script (CBQ)</Title>
8717 <Para>
8718 Works on all kernels. Within the CBQ
8719 qdisc we place two Stochastic Fairness Queues that make sure that multiple
8720 bulk streams don't drown each other out.
8721 </Para>
8723 <Para>
8724 Downstream traffic is policed using a tc filter containing a Token Bucket
8725 Filter.
8726 </Para>
8728 <Para>
8729 You might improve on this script by adding 'bounded' to the line that starts
8730 with 'tc class add .. classid 1:20'. If you lowered your MTU, also lower the
8731 allot &amp; avpkt numbers!
8732 </Para>
8734 <Para>
8736 <Screen>
8737 #!/bin/bash 
8739 # The Ultimate Setup For Your Internet Connection At Home
8742 # Set the following values to somewhat less than your actual download
8743 # and uplink speed. In kilobits
8744 DOWNLINK=800
8745 UPLINK=220
8746 DEV=ppp0
8748 # clean existing down- and uplink qdiscs, hide errors
8749 tc qdisc del dev $DEV root    2&#62; /dev/null &#62; /dev/null
8750 tc qdisc del dev $DEV ingress 2&#62; /dev/null &#62; /dev/null
8752 ###### uplink
8754 # install root CBQ
8756 tc qdisc add dev $DEV root handle 1: cbq avpkt 1000 bandwidth 10mbit 
8758 # shape everything at $UPLINK speed - this prevents huge queues in your
8759 # DSL modem which destroy latency:
8760 # main class
8762 tc class add dev $DEV parent 1: classid 1:1 cbq rate ${UPLINK}kbit \
8763 allot 1500 prio 5 bounded isolated 
8765 # high prio class 1:10:
8767 tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:10 cbq rate ${UPLINK}kbit \
8768    allot 1600 prio 1 avpkt 1000
8770 # bulk and default class 1:20 - gets slightly less traffic, 
8771 #  and a lower priority:
8773 tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:20 cbq rate $[9*$UPLINK/10]kbit \
8774    allot 1600 prio 2 avpkt 1000
8776 # both get Stochastic Fairness:
8777 tc qdisc add dev $DEV parent 1:10 handle 10: sfq perturb 10
8778 tc qdisc add dev $DEV parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10
8780 # start filters
8781 # TOS Minimum Delay (ssh, NOT scp) in 1:10:
8782 tc filter add dev $DEV parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
8783       match ip tos 0x10 0xff  flowid 1:10
8785 # ICMP (ip protocol 1) in the interactive class 1:10 so we 
8786 # can do measurements &#38; impress our friends:
8787 tc filter add dev $DEV parent 1:0 protocol ip prio 11 u32 \
8788         match ip protocol 1 0xff flowid 1:10
8790 # To speed up downloads while an upload is going on, put ACK packets in
8791 # the interactive class:
8793 tc filter add dev $DEV parent 1: protocol ip prio 12 u32 \
8794    match ip protocol 6 0xff \
8795    match u8 0x05 0x0f at 0 \
8796    match u16 0x0000 0xffc0 at 2 \
8797    match u8 0x10 0xff at 33 \
8798    flowid 1:10
8800 # rest is 'non-interactive' ie 'bulk' and ends up in 1:20
8802 tc filter add dev $DEV parent 1: protocol ip prio 13 u32 \
8803    match ip dst 0.0.0.0/0 flowid 1:20
8805 ########## downlink #############
8806 # slow downloads down to somewhat less than the real speed  to prevent 
8807 # queuing at our ISP. Tune to see how high you can set it.
8808 # ISPs tend to have *huge* queues to make sure big downloads are fast
8810 # attach ingress policer:
8812 tc qdisc add dev $DEV handle ffff: ingress
8814 # filter *everything* to it (0.0.0.0/0), drop everything that's
8815 # coming in too fast:
8817 tc filter add dev $DEV parent ffff: protocol ip prio 50 u32 match ip src \
8818    0.0.0.0/0 police rate ${DOWNLINK}kbit burst 10k drop flowid :1
8819 </Screen>
8821 If you want this script to be run by ppp on connect, copy it to
8822 /etc/ppp/ip-up.d.
8823 </Para>
8825 <Para>
8826 If the last two lines give an error, update your tc tool to a newer version!
8827 </Para>
8829 </Sect2>
8831 <Sect2>
8832 <Title>The actual script (HTB)</Title>
8834 <Para>
8835 The following script achieves all goals using the wonderful HTB queue, see
8836 the relevant chapter. Well worth patching your kernel for! 
8838 <Screen>
8839 #!/bin/bash
8841 # The Ultimate Setup For Your Internet Connection At Home
8844 # Set the following values to somewhat less than your actual download
8845 # and uplink speed. In kilobits
8846 DOWNLINK=800
8847 UPLINK=220
8848 DEV=ppp0
8850 # clean existing down- and uplink qdiscs, hide errors
8851 tc qdisc del dev $DEV root    2&#62; /dev/null &#62; /dev/null
8852 tc qdisc del dev $DEV ingress 2&#62; /dev/null &#62; /dev/null
8854 ###### uplink
8856 # install root HTB, point default traffic to 1:20:
8858 tc qdisc add dev $DEV root handle 1: htb default 20
8860 # shape everything at $UPLINK speed - this prevents huge queues in your
8861 # DSL modem which destroy latency:
8863 tc class add dev $DEV parent 1: classid 1:1 htb rate ${UPLINK}kbit burst 6k
8865 # high prio class 1:10:
8867 tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:10 htb rate ${UPLINK}kbit \
8868    burst 6k prio 1
8870 # bulk &#38; default class 1:20 - gets slightly less traffic, 
8871 # and a lower priority:
8873 tc class add dev $DEV parent 1:1 classid 1:20 htb rate $[9*$UPLINK/10]kbit \
8874    burst 6k prio 2
8876 # both get Stochastic Fairness:
8877 tc qdisc add dev $DEV parent 1:10 handle 10: sfq perturb 10
8878 tc qdisc add dev $DEV parent 1:20 handle 20: sfq perturb 10
8880 # TOS Minimum Delay (ssh, NOT scp) in 1:10:
8881 tc filter add dev $DEV parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
8882       match ip tos 0x10 0xff  flowid 1:10
8884 # ICMP (ip protocol 1) in the interactive class 1:10 so we 
8885 # can do measurements &#38; impress our friends:
8886 tc filter add dev $DEV parent 1:0 protocol ip prio 10 u32 \
8887         match ip protocol 1 0xff flowid 1:10
8889 # To speed up downloads while an upload is going on, put ACK packets in
8890 # the interactive class:
8892 tc filter add dev $DEV parent 1: protocol ip prio 10 u32 \
8893    match ip protocol 6 0xff \
8894    match u8 0x05 0x0f at 0 \
8895    match u16 0x0000 0xffc0 at 2 \
8896    match u8 0x10 0xff at 33 \
8897    flowid 1:10
8899 # rest is 'non-interactive' ie 'bulk' and ends up in 1:20
8902 ########## downlink #############
8903 # slow downloads down to somewhat less than the real speed  to prevent 
8904 # queuing at our ISP. Tune to see how high you can set it.
8905 # ISPs tend to have *huge* queues to make sure big downloads are fast
8907 # attach ingress policer:
8909 tc qdisc add dev $DEV handle ffff: ingress
8911 # filter *everything* to it (0.0.0.0/0), drop everything that's
8912 # coming in too fast:
8914 tc filter add dev $DEV parent ffff: protocol ip prio 50 u32 match ip src \
8915    0.0.0.0/0 police rate ${DOWNLINK}kbit burst 10k drop flowid :1
8916 </Screen>
8918 </Para>
8920 <Para>
8921 If you want this script to be run by ppp on connect, copy it to
8922 /etc/ppp/ip-up.d.
8923 </Para>
8925 <Para>
8926 If the last two lines give an error, update your tc tool to a newer version!
8927 </Para>
8929 </Sect2>
8931     </Sect1>
8932     <sect1 id="lartc.ratelimit.single"><title>Rate limiting a single host or netmask</title>
8933       <para>
8934         Although this is described in stupendous details elsewhere and in our manpages, this question gets asked a lot and 
8935         happily there is a simple answer that does not need full comprehension of traffic control.
8936       </para>
8937       <para>
8938         This three line script does the trick:
8939       </para>
8940       <para>
8941         <screen>
8942           tc qdisc add dev $DEV root handle 1: cbq avpkt 1000 bandwidth 10mbit 
8944           tc class add dev $DEV parent 1: classid 1:1 cbq rate 512kbit \
8945           allot 1500 prio 5 bounded isolated 
8947           tc filter add dev $DEV parent 1: protocol ip prio 16 u32 \
8948           match ip dst 195.96.96.97 flowid 1:1
8949         </screen>
8950       </para>
8951       <para>
8952         The first line installs a class based queue on your interface, and tells the kernel that for calculations,
8953         it can be assumed to be a 10mbit interface. If you get this wrong, no real harm is done. But getting it right will 
8954         make everything more precise.
8955       </para>
8956       <para>
8957         The second line creates a 512kbit class with some reasonable defaults. For details, see the cbq manpages and
8958         <xref linkend="lartc.qdisc">.
8959       </para>
8960       <para>
8961         The last line tells which traffic should go to the shaped class. Traffic not matched by this rule is NOT shaped. To make more 
8962         complicated matches (subnets, source ports, destination ports), see <xref linkend="lartc.filtering.simple">.
8963       </para>
8964       <para>
8965         If you changed anything and want to reload the script, execute 'tc qdisc del dev $DEV root' to clean up your existing
8966         configuration.
8967       </para>
8968       <para>
8969         The script can further be improved by adding a last optional line 'tc qdisc add dev $DEV parent 1:1 sfq perturb 10'. See 
8970         <xref linkend="lartc.sfq"> for details on what this does.
8971       </para>
8972     </sect1>
8973         
8974         <sect1 id="lartc.cookbook.fullnat.intro"><title>Example of a full nat solution with QoS</title>
8975                 <para>
8976                         I'm Pedro Larroy
8977 <address><email>piotr%member.fsf.org</email></address>. Here I'm describing a common set up where we have lots of users in a private network connected to the Internet trough a Linux router with a public ip address that is doing network address translation (NAT). I use this QoS setup to give access to the Internet to 198 users in a university dorm, in which I live and I'm netadmin of. The users here do heavy use of peer to peer programs, so proper traffic control is a must. I hope this serves as a practical example for all interested lartc readers.
8978                 </para>
8980                 <para>
8981                         At first I make a practical approach with step by step configuration, and in the end I explain how to make the process automatic at bootime. The network to which this example applies is a private LAN connected to the Internet through a Linux router which has one public ip address. Extending it to several public ip address should be very easy, a couple of iptables rules should be added.
8982                         In order to get things working we need:
8983                         <VariableList>
8984                                 <VarListEntry>
8985                                         <Term>Linux 2.4.18 or higher kernel version installed</Term>
8986                                         <ListItem>
8987                                         <Para>
8988                                         If you use 2.4.18 you will have to apply HTB patch available here.
8989                                         </Para></ListItem>
8990                                 </VarListEntry>
8992                                 <VarListEntry>
8993                                         <Term>iproute</Term>
8994                                         <ListItem>
8995                                         <Para>
8996                                         Also ensure the "tc" binary is HTB ready, a precompiled binary is distributed with HTB.
8997                                         </Para></ListItem>
8998                                 </VarListEntry>
9000                                 <VarListEntry>
9001                                         <Term>iptables</Term>
9002                                         <ListItem>
9003                                         <Para>
9004                                         </Para></ListItem>
9005                                 </VarListEntry>
9006                         </VariableList>
9008                 </para>
9011         <sect2>
9012         <Title>Let's begin optimizing that scarce bandwidth</Title>
9013                 <para>
9014                         First we set up some qdiscs in which we will classify the traffic. We create a htb qdisc with 6 classes with ascending priority. Then we have classes that will always get allocated rate, but can use the unused bandwidth that other classes don't need. Recall that classes with higher priority ( i.e with a lower prio number ) will get excess of bandwith allocated first. Our connection is 2Mb down 300kbits/s up Adsl. I use 240kbit/s as ceil rate just because it's the higher I can set it before latency starts to grow, due to buffer filling in whatever place between us and remote hosts. This parameter should be timed experimentally, raising it and lowering while observing latency between some near hosts.
9015                 </para>
9016                 <para>
9017                         Adjust CEIL to 75% of your upstream bandwith limit by now, and where I use eth0, you should use the interface which has a public Internet address. To begin our example execute the following in a root shell:
9018                         <Screen>
9019 CEIL=240
9020 tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb default 15
9021 tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate ${CEIL}kbit ceil ${CEIL}kbit
9022 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 80kbit ceil 80kbit prio 0
9023 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:11 htb rate 80kbit ceil ${CEIL}kbit prio 1
9024 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:12 htb rate 20kbit ceil ${CEIL}kbit prio 2
9025 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:13 htb rate 20kbit ceil ${CEIL}kbit prio 2
9026 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:14 htb rate 10kbit ceil ${CEIL}kbit prio 3
9027 tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:15 htb rate 30kbit ceil ${CEIL}kbit prio 3
9028 tc qdisc add dev eth0 parent 1:12 handle 120: sfq perturb 10
9029 tc qdisc add dev eth0 parent 1:13 handle 130: sfq perturb 10
9030 tc qdisc add dev eth0 parent 1:14 handle 140: sfq perturb 10
9031 tc qdisc add dev eth0 parent 1:15 handle 150: sfq perturb 10
9032                         </Screen>
9033                         We have just created a htb tree with one level depth. Something like this:
9035                         <Screen>
9036 +---------+
9037 | root 1: |
9038 +---------+
9039      |
9040 +---------------------------------------+
9041 | class 1:1                             |
9042 +---------------------------------------+
9043   |      |      |      |      |      |      
9044 +----+ +----+ +----+ +----+ +----+ +----+
9045 |1:10| |1:11| |1:12| |1:13| |1:14| |1:15| 
9046 +----+ +----+ +----+ +----+ +----+ +----+ 
9047                         </Screen>
9048                         <VariableList>
9049                                 <VarListEntry>
9050                                         <Term>classid 1:10 htb rate 80kbit ceil 80kbit prio 0</Term>
9051                                         <ListItem>
9052                                         <Para>
9053                                         This is the higher priority class. The packets in this class will have the lowest delay and would get the excess of bandwith first so it's a good idea to limit the ceil rate to this class. We will send through this class the following packets that benefit from low delay, such as interactive traffic: <emphasis>ssh, telnet, dns, quake3, irc, and packets with the SYN flag</emphasis>.
9054                                         </Para>
9055                                         </ListItem>
9056                                 </VarListEntry>
9058                                 <VarListEntry>
9059                                         <Term>classid 1:11 htb rate 80kbit ceil ${CEIL}kbit prio 1</Term>
9060                                         <ListItem>
9061                                         <Para>
9062                                         Here we have the first class in which we can start to put bulk traffic. In my example I have traffic from the local web server and requests for web pages: source port 80, and destination port 80 respectively.
9063                                         </Para></ListItem>
9064                                 </VarListEntry>
9066                                 <VarListEntry>
9067                                         <Term>classid 1:12 htb rate 20kbit ceil ${CEIL}kbit prio 2</Term>
9068                                         <ListItem>
9069                                         <Para>
9070                                         In this class I will put traffic with Maximize-Throughput TOS bit set and the rest of the traffic that goes from <emphasis>local processes</emphasis> on the router to the Internet. So the following classes will only have traffic that is <quote>routed through</quote> the box.
9071                                         </Para></ListItem>
9072                                 </VarListEntry>
9073                                 
9074                                 <VarListEntry>
9075                                         <Term>classid 1:13 htb rate 20kbit ceil ${CEIL}kbit prio 2</Term>
9076                                         <ListItem>
9077                                         <Para>
9078                                         This class is for the traffic of other NATed machines that need higher priority in their bulk traffic.
9079                                         </Para></ListItem>
9080                                 </VarListEntry>
9083                                 <VarListEntry>
9084                                         <Term>classid 1:14 htb rate 10kbit ceil ${CEIL}kbit prio 3</Term>
9085                                         <ListItem>
9086                                         <Para>
9087                                         Here goes mail traffic (SMTP,pop3...) and packets with Minimize-Cost TOS bit set.
9088                                         </Para></ListItem>
9089                                 </VarListEntry>
9091                                 <VarListEntry>
9092                                         <Term>classid 1:15 htb rate 30kbit ceil ${CEIL}kbit prio 3</Term>
9093                                         <ListItem>
9094                                         <Para>
9095                                         And finally here we have bulk traffic from the NATed machines behind the router. All kazaa, edonkey, and others will go here, in order to not interfere with other services.
9096                                         </Para></ListItem>
9097                                 </VarListEntry>
9099                         </VariableList>
9104                 </para>
9105         </sect2>
9106         
9107         <sect2>
9108         <Title>Classifying packets</Title>
9109                 <para>
9110                         We have created the qdisc setup but no packet classification has been made, so now all outgoing packets are going out in class 1:15 ( because we used: tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb <emphasis>default 15</emphasis> ). Now we need to tell which packets go where. This is the most important part.
9111                 </para>
9113                 <para>
9114                         Now we set the filters so we can classify the packets with iptables. I really prefer to do it with iptables, because they are very flexible and you have packet count for each rule. Also with the RETURN target packets don't need to traverse all rules. We execute the following commands:
9115                         <Screen>
9116 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 1 handle 1 fw classid 1:10
9117 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 2 handle 2 fw classid 1:11
9118 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 3 handle 3 fw classid 1:12
9119 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 4 handle 4 fw classid 1:13
9120 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 5 handle 5 fw classid 1:14
9121 tc filter add dev eth0 parent 1:0 protocol ip prio 6 handle 6 fw classid 1:15
9122                         </Screen>
9123                         We have just told the kernel that packets that has a specific FWMARK value ( hanlde x fw ) go in the specified class ( classid x:x). Next you will see how to mark packets with iptables. 
9124                 </para>
9125                 
9126                 <para>
9127                         First you have to understand how packet traverse the filters with iptables:
9128                         <Screen>
9129         +------------+                +---------+               +-------------+
9130 Packet -| PREROUTING |--- routing-----| FORWARD |-------+-------| POSTROUTING |- Packets
9131 input   +------------+    decision    +-­-------+       |       +-------------+    out
9132                              |                          |
9133                         +-------+                    +--------+   
9134                         | INPUT |---- Local process -| OUTPUT |
9135                         +-------+                    +--------+
9137                         </Screen>
9138                         I assume you have all your tables creak and with default policy ACCEPT ( -P ACCEPT ) if you haven't poked with iptables yet, It should be ok by default. Ours private network is a class B with address 172.17.0.0/16 and public ip is 212.170.21.172
9139                 </para>
9141                 <para>
9142                         Next we instruct the kernel to <emphasis>actually do NAT</emphasis>, so clients in the private network can start talking to the outside. 
9144                         <Screen>
9145 echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
9146 iptables -t nat -A POSTROUTING -s 172.17.0.0/255.255.0.0 -o eth0 -j SNAT --to-source 212.170.21.172
9147                         </Screen>
9148                         
9149                         Now check that packets are flowing through 1:15:
9150                         
9151                         <Screen>
9152 tc -s class show dev eth0
9153                         </Screen>
9154                         
9155                 </para>
9157                 <para>
9158                         You can start marking packets adding rules to the PREROUTING chain in the mangle table.
9159                         
9160                         <Screen>
9161 iptables -t mangle -A PREROUTING -p icmp -j MARK --set-mark 0x1
9162 iptables -t mangle -A PREROUTING -p icmp -j RETURN
9163                         </Screen>
9164                         
9165                         Now you should be able to see packet count increasing when pinging from machines within the private network to some site on the Internet. Check packet count increasing in 1:10
9166                         <Screen>
9167 tc -s class show dev eth0
9168                         </Screen>
9169                         We have done a -j RETURN so packets don't traverse all rules. Icmp packets won't match other rules below RETURN. Keep that in mind.
9170                         Now we can start adding more rules, lets do proper TOS handling:
9171                         
9172                         <Screen>
9173 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Minimize-Delay -j MARK --set-mark 0x1
9174 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Minimize-Delay -j RETURN
9175 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Minimize-Cost -j MARK --set-mark 0x5
9176 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Minimize-Cost -j RETURN
9177 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Maximize-Throughput -j MARK --set-mark 0x6
9178 iptables -t mangle -A PREROUTING -m tos --tos Maximize-Throughput -j RETURN
9179                         </Screen>
9181                         Now prioritize ssh packets:
9182                         <Screen>
9183 iptables -t mangle -A PREROUTING -p tcp -m tcp --sport 22 -j MARK --set-mark 0x1
9184 iptables -t mangle -A PREROUTING -p tcp -m tcp --sport 22 -j RETURN
9185                         </Screen>
9186                         A good idea is to prioritize packets to begin tcp connections, those with SYN flag set:
9187                         <Screen>
9188 iptables -t mangle -I PREROUTING -p tcp -m tcp --tcp-flags SYN,RST,ACK SYN -j MARK --set-mark 0x1
9189 iptables -t mangle -I PREROUTING -p tcp -m tcp --tcp-flags SYN,RST,ACK SYN -j RETURN
9190                         </Screen>
9191                         And so on.
9192                         
9193                         When we are done adding rules to PREROUTING in mangle, we terminate the PREROUTING table with:
9194                         <Screen>
9195 iptables -t mangle -A PREROUTING -j MARK --set-mark 0x6
9196                         </Screen>
9197                         So previously unmarked traffic goes in 1:15. In fact this last step is unnecessary since default class was 1:15, but I will mark them in order to be consistent with the whole setup, and furthermore it's useful to see the counter in that rule.
9198                 </para>
9199                 
9200                 <para>
9201                         It will be a good idea to do the same in the OUTPUT rule, so repeat those commands with -A OUTPUT instead of PREROUTING. ( s/PREROUTING/OUTPUT/ ). Then traffic generated locally (on the Linux router) will also be classified. I finish OUTPUT chain with -j MARK --set-mark 0x3 so local traffic has higher priority. 
9202                 </para>
9204         </sect2>
9205                 
9206         <sect2>
9207         <Title>Improving our setup</Title>
9208                 <para>
9209                         Now we have all our setup working. Take time looking at the graphs, and watching where your bandwith is spent and how do you want it. Doing that for lots of hours, I finally got the Internet connection working really well. Otherwise continuous timeouts and nearly zero allotment of bandwith to newly created tcp connections will occur.
9210                 </para>
9211                 <para>
9212                         If you find that some classes are full most of the time it would be a good idea to attach another queueing discipline to them so bandwith sharing is more fair:
9213                         <Screen>
9214 tc qdisc add dev eth0 parent 1:13 handle 130: sfq perturb 10
9215 tc qdisc add dev eth0 parent 1:14 handle 140: sfq perturb 10
9216 tc qdisc add dev eth0 parent 1:15 handle 150: sfq perturb 10
9217                         </Screen>
9218                 </para>
9220         </sect2>
9221         <sect2>
9222         <Title>Making all of the above start at boot</Title>
9223                 <para>
9224                         It sure can be done in many ways. In mine, I have a shell script in /etc/init.d/packetfilter that accepts [start | stop | stop-tables | start-tables | reload-tables] it configures qdiscs and loads needed kernel modules, so it behaves much like a daemon. The same script loads iptables rules from /etc/network/iptables-rules which can be saved with iptables-save and restored with iptables-restore. 
9225                         
9226                 </para>
9227         
9228         </sect2>
9229         </sect1>
9231 </chapter>
9235 <chapter id="lartc.bridging">
9236   <Title>Building bridges, and pseudo-bridges with Proxy ARP</Title>
9238 <Para>
9239 Bridges are devices which can be installed in a network without any
9240 reconfiguration. A network switch is basically a many-port bridge. A bridge
9241 is often a 2-port switch. Linux does however support multiple interfaces in
9242 a bridge, making it a true switch.
9243 </Para>
9245 <Para>
9246 Bridges are often deployed when confronted with a broken network that needs
9247 to be fixed without any alterations. Because the bridge is a layer-2 device,
9248 one layer below IP, routers and servers are not aware of its existence.
9249 This means that you can transparently block or modify certain packets, or do
9250 shaping.
9251 </Para>
9253 <Para>
9254 Another good thing is that a bridge can often be replaced by a cross cable
9255 or a hub, should it break down.
9256 </Para>
9258 <Para>
9259 The bad news is that a bridge can cause great confusion unless it is very
9260 well documented. It does not appear in traceroutes, but somehow packets
9261 disappear or get changed from point A to point B ('this network is
9262 HAUNTED!'). You should also wonder if an organization that 'does not want to
9263 change anything' is doing the right thing.
9264 </Para>
9266 <Para>
9267 The Linux 2.4/2.5 bridge is documented on
9268 <ULink URL=" http://bridge.sourceforge.net/">this page</ULink>.
9269 </Para>
9271 <Sect1 id="lartc.bridging.iptables">
9272   <Title>State of bridging and iptables</Title>
9274 <Para>
9275 As of Linux 2.4.20, bridging and iptables do not 'see' each other without
9276 help. If you bridge packets from eth0 to eth1, they do not 'pass' by
9277 iptables. This means that you cannot do filtering, or NAT or mangling or
9278 whatever. In Linux 2.5.45 and higher, this is fixed.
9279 </Para>
9280 <para>
9281 You may also see 'ebtables' mentioned which is yet another project - it
9282 allows you to do wild things as MACNAT and 'brouting'. It is truly scary.
9283 </para>
9284 </Sect1>
9286 <Sect1 id="lartc.bridging.shaping">
9287   <Title>Bridging and shaping</Title>
9289 <Para>
9290 This does work as advertised. Be sure to figure out which side each
9291 interface is on, otherwise you might be shaping outbound traffic in your
9292 internal interface, which won't work. Use tcpdump if needed.
9293 </Para>
9295 </Sect1>
9297 <Sect1 id="lartc.bridging.proxy-arp">
9298   <Title>Pseudo-bridges with Proxy-ARP</Title>
9300 <Para>
9301 If you just want to implement a Pseudo-bridge, skip down a few sections 
9302 to 'Implementing it', but it is wise to read a bit about how it works in
9303 practice.
9304 </Para>
9306 <Para>
9307 A Pseudo-bridge works a bit differently. By default, a bridge passes packets
9308 unaltered from one interface to the other. It only looks at the hardware
9309 address of packets to determine what goes where. This in turn means that you
9310 can bridge traffic that Linux does not understand, as long as it has an
9311 hardware address it does.
9312 </Para>
9314 <Para>
9315 A 'Pseudo-bridge' works differently and looks more like a hidden router than
9316 a bridge, but like a bridge, it has little impact on network design.
9317 </Para>
9319 <Para>
9320 An advantage of the fact that it is not a bridge lies in the fact that
9321 packets really pass through the kernel, and can be filtered, changed,
9322 redirected or rerouted. 
9323 </Para>
9325 <Para>
9326 A real bridge can also be made to perform these feats, but it needs special
9327 code, like the Ethernet Frame Diverter, or the above mentioned patch.
9328 </Para>
9330 <Para>
9331 Another advantage of a pseudo-bridge is that it does not pass packets it
9332 does not understand - thus cleaning your network of a lot of cruft. In cases
9333 where you need this cruft (like SAP packets, or Netbeui), use a real bridge.
9334 </Para>
9336 <Sect2>
9337 <Title>ARP &amp; Proxy-ARP</Title>
9339 <Para>
9340 When a host wants to talk to another host on the same physical network
9341 segment, it sends out an Address Resolution Protocol packet, which, somewhat
9342 simplified, reads like this 'who has 10.0.0.1, tell 10.0.0.7'. In response
9343 to this, 10.0.0.1 replies with a short 'here' packet.
9344 </Para>
9346 <Para>
9347 10.0.0.7 then sends packets to the hardware address mentioned in the 'here' 
9348 packet. It caches this hardware address for a relatively long time, and
9349 after the cache expires, it re-asks the question.
9350 </Para>
9352 <Para>
9353 When building a Pseudo-bridge, we instruct the bridge to reply to these ARP
9354 packets, which causes the hosts in the network to send its packets to the
9355 bridge. The bridge then processes these packets, and sends them to the
9356 relevant interface.
9357 </Para>
9359 <Para>
9360 So, in short, whenever a host on one side of the bridge asks for the
9361 hardware address of a host on the other, the bridge replies with a packet
9362 that says 'hand it to me'.
9363 </Para>
9365 <Para>
9366 This way, all data traffic gets transmitted to the right place, and always
9367 passes through the bridge.
9368 </Para>
9370 </Sect2>
9372 <Sect2>
9373 <Title>Implementing it</Title>
9375 <Para>
9376 In the bad old days, it used to be possible to instruct the Linux Kernel to
9377 perform 'proxy-ARP' for just any subnet. So, to configure a pseudo-bridge,
9378 you would have to specify both the proper routes to both sides of the bridge
9379 AND create matching proxy-ARP rules. This is bad in that it requires a lot
9380 of typing, but also because it easily allows you to make mistakes which make
9381 your bridge respond to ARP queries for networks it does not know how to
9382 route.
9383 </Para>
9385 <Para>
9386 With Linux 2.4/2.5 (and possibly 2.2), this possibility has been withdrawn and
9387 has been replaced by a flag in the /proc directory, called 'proxy_arp'. The
9388 procedure for building a pseudo-bridge is then:
9389 </Para>
9391 <Para>
9393 <OrderedList>
9394 <ListItem>
9396 <Para>
9397 Assign an IP address to both interfaces, the 'left' and the 'right'
9399 </Para>
9400 </ListItem>
9401 <ListItem>
9403 <Para>
9404 Create routes so your machine knows which hosts reside on the left,
9405 and which on the right
9406 </Para>
9407 </ListItem>
9408 <ListItem>
9410 <Para>
9411 Turn on proxy-ARP on both interfaces, echo 1 &#62;
9412 /proc/sys/net/ipv4/conf/ethL/proxy_arp, echo 1 &#62;
9413 /proc/sys/net/ipv4/conf/ethR/proxy_arp, where L and R stand for the numbers
9414 of your interfaces on the left and on the right side
9415 </Para>
9416 </ListItem>
9418 </OrderedList>
9420 </Para>
9422 <Para>
9423 Also, do not forget to turn on the ip_forwarding flag! When converting from
9424 a true bridge, you may find that this flag was turned off as it is not
9425 needed when bridging.
9426 </Para>
9428 <Para>
9429 Another thing you might note when converting is that you need to clear the
9430 arp cache of computers in the network - the arp cache might contain old
9431 pre-bridge hardware addresses which are no longer correct.
9432 </Para>
9434 <Para>
9435 On a Cisco, this is done using the command 'clear arp-cache', under
9436 Linux, use 'arp -d ip.address'. You can also wait for the cache to expire
9437 manually, which can take rather long.
9438 </Para>
9439 <para>
9440 You can speed this up using the wonderful 'arping' tool, which on many
9441 distributions is part of the 'iputils' package. Using 'arping' you can send
9442 out unsolicited ARP messages so as to update remote arp caches. 
9443 </para>
9444 <para>
9445 This is a very powerful technique that is also used by 'black hats' to
9446 subvert your routing!
9447 </para>
9448 <note>
9449 <para>
9450 On Linux 2.4, you may need to execute 
9451 'echo 1 &gt; /proc/sys/net/ipv4/ip_nonlocal_bind' before being able to send
9452 out unsolicited ARP messages!
9453 </para>
9454 </note>
9455 <Para>
9456 You may also discover that your network was misconfigured if you are/were of
9457 the habit of specifying routes without netmasks. To explain, some versions
9458 of route may have guessed your netmask right in the past, or guessed wrong
9459 without you noticing. When doing surgical routing like described above, it
9460 is *vital* that you check your netmasks! 
9461 </Para>
9463 </Sect2>
9465 </Sect1>
9467 </chapter>
9469 <chapter id="lartc.dynamic-routing">
9470 <Title>Dynamic routing - OSPF and BGP</Title>
9472 <Para>
9473 Once your network starts to get really big, or you start to consider 'the
9474 internet' as your network, you need tools which dynamically route your data.
9475 Sites are often connected to each other with multiple links, and more are
9476 popping up all the time. 
9477 </Para>
9479 <Para>
9480 The Internet has mostly standardized on OSPF (RFC 2328) and BGP4 (RFC 1771).
9481 Linux supports both, by way of <application>gated</application> and 
9482 <application>zebra</application>
9483 </Para>
9485 <Para>
9486 While currently not within the scope of this document, we would like to
9487 point you to the definitive works:
9488 </Para>
9490 <Para>
9491 Overview:
9492 </Para>
9494 <Para>
9495 Cisco Systems
9496 <ULink
9497 URL="http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/idg4/nd2003.htm"
9498 >Designing large-scale IP Internetworks</ULink
9500 </Para>
9502 <Para>
9503 For OSPF:
9504 </Para>
9506 <Para>
9507 Moy, John T.
9508 "OSPF.  The anatomy of an Internet routing protocol"
9509 Addison Wesley. Reading, MA. 1998.
9510 </Para>
9512 <Para>
9513 Halabi has also written a good guide to OSPF routing design, but this
9514 appears to have been dropped from the Cisco web site.
9515 </Para>
9517 <Para>
9518 For BGP:
9519 </Para>
9521 <Para>
9522 Halabi, Bassam
9523 "Internet routing architectures"
9524 Cisco Press (New Riders Publishing). Indianapolis, IN. 1997.
9525 </Para>
9527 <Para>
9528 also
9529 </Para>
9531 <Para>
9532 Cisco Systems
9533 </Para>
9535 <Para>
9536 <ULink
9537 URL="http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ics/icsbgp4.htm"
9538 >Using the Border Gateway Protocol for interdomain routing</ULink
9540 </Para>
9542 <Para>
9543 Although the examples are Cisco-specific, they are remarkably similar
9544 to the configuration language in Zebra :-)
9545 </Para>
9547 <Sect1 id="lartc.dynamic-routing.ospf">
9548         <sect1info>
9549                 <author>
9550                 <FirstName>Pedro</FirstName><Surname>Larroy Tovar</Surname>
9551                 <affiliation>
9552                 <address>
9553                 <email>piotr%member.fsf.org</email>
9554                 </address>
9555                 </affiliation>
9556                 </author>
9557         </sect1info><Title>Setting up OSPF with Zebra</Title>
9559         <para>
9560                 Please, let <ulink url="mailto:piotr%member.fsf.org">me</ulink> know if any of the following information is not accurate or if you have any suggestions.
9561                 <ulink url="http://www.zebra.org">Zebra</ulink> is a great dynamic routing software written by Kunihiro Ishiguro, Toshiaki Takada and Yasuhiro Ohara. With Zebra, setting up OSPF is fast an simple, but in practice there's a lot of parameters to tune if you have very specific needs. OSPF stands for Open Shortest Path First, and some of its principal features are:
9562                 <VariableList>
9563                         <VarListEntry>
9564                                 <Term>Hierachical</Term>
9565                                 <ListItem>
9566                                 <Para>
9567                                 Networks are grouped by <emphasis>areas</emphasis>, which are interconnected by a <emphasis>backbone area</emphasis> which will be designated as <emphasis>area 0</emphasis>. All traffic goes through area 0, and all the routers in area 0 have routing information about all the other areas.
9568                                 </Para>
9569                                 </ListItem>
9570                         </VarListEntry>
9572                         <VarListEntry>
9573                                 <Term>Short convergence</Term>
9574                                 <ListItem>
9575                                 <Para>
9576                                 Routes are propagated very fast, compared with RIP, for example.
9577                                 </Para></ListItem>
9578                         </VarListEntry>
9579                         
9580                         <VarListEntry>
9581                                 <Term>Bandwith efficient</Term>
9582                                 <ListItem>
9583                                 <Para>
9584                                 Uses multicasting instead of broadcasting, so it doesn't flood other hosts with routing information that may not be of interest for them, thus reducing network overhead. Also, <emphasis>Internal Routers</emphasis> (those which only have interfaces in one area) Don't have routing information about other areas. Routers with interfaces in more than one area are called <emphasis>Area Border Routers</emphasis>, and hold topological information about the areas they are connected to.
9585                                 </Para></ListItem>
9586                         </VarListEntry>
9588                         <VarListEntry>
9589                                 <Term>Cpu intensive</Term>
9590                                 <ListItem>
9591                                 <Para>
9592                                 OSPF is based on Dijkstra's <ulink url="http://www.soi.wide.ad.jp/class/99007/slides/13/07.html">Shortest Path First algorithm</ulink>, which is expensive compared to other routing algorithms. But really is not that bad, since the Shortest Path is only calculed for each area, also for small to medium sized networks this won't be an issue, and you won't even notice.
9593                                 </Para></ListItem>
9594                         </VarListEntry>
9595                         
9596                         <VarListEntry>
9597                                 <Term>Link state</Term>
9598                                 <ListItem>
9599                                 <Para>
9600                                 OSPF counts with the special characteristics of networks and interfaces, such as bandwith, link failures, and monetary cost.
9601                                 </Para></ListItem>
9602                         </VarListEntry>
9603                         
9604                         <VarListEntry>
9605                                 <Term>Open protocol and GPLed software</Term>
9606                                 <ListItem>
9607                                 <Para>
9608                                 OSPF is an open protocol, and Zebra is GPL software, which has obvious advantages over propietary software and protocols.
9609                                 </Para></ListItem>
9610                         </VarListEntry>
9612                 </VariableList>
9613   </para>
9614   
9615         <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.ospf.prereq">
9616         <Title>Prerequisites</Title>
9617                 <para>
9619                         <VariableList>
9620                                 
9621                                 <VarListEntry>
9622                                         <Term>Linux Kernel:</Term>
9623                                         <ListItem>
9624                                         <Para>
9625                                         Compiled with CONFIG_NETLINK_DEV and CONFIG_IP_MULTICAST (I am not sure if anything more is also needed).
9626                                         </Para></ListItem>
9627                                 </VarListEntry>
9628                                 
9629                                 <VarListEntry>
9630                                         <Term>Iproute</Term>
9631                                         <ListItem>
9632                                         <Para>
9633                                         </Para></ListItem>
9634                                 </VarListEntry>
9635                                 
9636                                 <VarListEntry>
9637                                         <Term>Zebra</Term>
9638                                         <ListItem>
9639                                         <Para>
9640                                         Get it with your favorite package manager or from <ulink url="http://www.zebra.org">http://www.zebra.org</ulink>.
9641                                         </Para></ListItem>
9642                                 </VarListEntry>
9643                         </VariableList>
9644                 </para>
9645         </sect2>  
9646         <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.ospf.zebracfg">
9647         <Title>Configuring Zebra</Title>
9648                 <para>
9649                         Let's take this network as an example:
9650                         <screen>
9651 ----------------------------------------------------
9652 | 192.168.0.0/24                                   |
9653 |                                                  |
9654 |      Area 0    100BaseTX Switched                |
9655 |     Backbone     Ethernet                        |
9656 ----------------------------------------------------
9657   |           |                |              |
9658   |           |                |              |
9659   |eth1       |eth1            |eth0          |
9660   |100BaseTX  |100BaseTX       |100BaseTX     |100BaseTX
9661   |.1         |.2              |.253          |
9662  ---------   ------------   -----------      ----------------
9663  |R Omega|   |R Atlantis|   |R Legolas|      |R Frodo       |
9664  ---------   ------------   -----------      ----------------
9665   |eth0         |eth0             |             |          |
9666   |             |                 |             |          |
9667   |2MbDSL/ATM   |100BaseTX        |10BaseT      |10BaseT   |10BaseT
9668 ------------   ------------------------------------       -------------------------------
9669 | Internet |   | 172.17.0.0/16        Area 1      |       |  192.168.1.0/24 wlan  Area 2|
9670 ------------   |         Student network (dorm)   |       |       barcelonawireless     |
9671                ------------------------------------       -------------------------------
9672                         </screen>
9673                         Don't be afraid by this diagram, zebra does most of the work automatically, so it won't take any work to put all the routes up with zebra. It would be painful to mantain all those routes by hand in a day to day basis. The most important thing you must have clear, is the network topology. And take special care with Area 0, since it's the most important.
9674                         First configure zebra, editing zebra.conf and adapt it to your needs:
9675                         <screen>
9676 hostname omega
9677 password xxx 
9678 enable password xxx
9680 ! Interface's description.
9682 !interface lo
9683 ! description test of desc.
9685 interface eth1
9686 multicast
9688 ! Static default route
9690 ip route 0.0.0.0/0 212.170.21.129
9692 log file /var/log/zebra/zebra.log
9693                         </screen>
9694                         In Debian, I will also had to edit /etc/zebra/daemons so they start at boot:
9695                         <screen>
9696 zebra=yes
9697 ospfd=yes
9698                         </screen>
9699                         Now we have to edit ospfd.conf if you are still runnig IPV4 or ospf6d.conf if you run IPV6. My ospfd.conf looks like:
9700                         <screen>
9701 hostname omega
9702 password xxx
9703 enable password xxx
9705 router ospf
9706   network 192.168.0.0/24 area 0
9707   network 172.17.0.0/16 area 1
9709 ! log stdout
9710 log file /var/log/zebra/ospfd.log
9711                         </screen>
9712                         Here we instruct ospf about our network topology.
9713                 </para>
9714         </sect2>
9715         
9716         <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.ospf.running">
9717         <Title>Running Zebra</Title>
9718                 <para>
9719                         Now, we have to start Zebra; either by hand by typing "zebra -d" or with some script like "/etc/init.d/zebra start". Then carefully watching the ospdfd logs we should see something like:
9720                         <screen>
9721 2002/12/13 22:46:24 OSPF: interface 192.168.0.1 join AllSPFRouters Multicast group.
9722 2002/12/13 22:46:34 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
9723 2002/12/13 22:46:44 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5
9724 2002/12/13 22:46:54 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
9725 2002/12/13 22:47:04 OSPF: SMUX_CLOSE with reason: 5   
9726 2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[1st]: Backup 192.168.0.1
9727 2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[1st]: DR     192.168.0.1
9728 2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[2nd]: Backup 0.0.0.0
9729 2002/12/13 22:47:04 OSPF: DR-Election[2nd]: DR     192.168.0.1
9730 2002/12/13 22:47:04 OSPF: interface 192.168.0.1 join AllDRouters Multicast group.
9731 2002/12/13 22:47:06 OSPF: DR-Election[1st]: Backup 192.168.0.2
9732 2002/12/13 22:47:06 OSPF: DR-Election[1st]: DR     192.168.0.1
9733 2002/12/13 22:47:06 OSPF: Packet[DD]: Negotiation done (Slave).
9734 2002/12/13 22:47:06 OSPF: nsm_change_status(): scheduling new router-LSA origination
9735 2002/12/13 22:47:11 OSPF: ospf_intra_add_router: Start
9736                         </screen>
9737                         Ignore the SMUX_CLOSE message by now, since it's about SNMP. We can see that 192.168.0.1 is the <emphasis>Designated Router</emphasis> and 192.168.0.2 is the <emphasis>Backup Designated Router</emphasis>
9738                 </para>
9740                 <para>
9741                         We can also interact with the zebra or the ospfd interface by executing:
9742                         <screen>
9743 <prompt>$ </prompt>telnet localhost zebra
9744 <prompt>$ </prompt>telnet localhost ospfd
9745                         </screen>
9747                         Let's see how to view if the routes are propagating, log into zebra and type:
9748                         
9749                         <screen>
9750 root@atlantis:~# telnet localhost zebra
9751 Trying 127.0.0.1...
9752 Connected to atlantis.
9753 Escape character is '^]'.
9755 Hello, this is zebra (version 0.92a).
9756 Copyright 1996-2001 Kunihiro Ishiguro.
9758 User Access Verification
9760 Password: 
9761 atlantis&gt; show ip route
9762 Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
9763        B - BGP, &gt; - selected route, * - FIB route
9765 K>* 0.0.0.0/0 via 192.168.0.1, eth1
9766 C>* 127.0.0.0/8 is directly connected, lo
9767 O   172.17.0.0/16 [110/10] is directly connected, eth0, 06:21:53
9768 C>* 172.17.0.0/16 is directly connected, eth0
9769 O   192.168.0.0/24 [110/10] is directly connected, eth1, 06:21:53
9770 C>* 192.168.0.0/24 is directly connected, eth1
9771 atlantis&gt; show ip ospf border-routers
9772 ============ OSPF router routing table =============
9773 R    192.168.0.253         [10] area: (0.0.0.0), ABR
9774                            via 192.168.0.253, eth1
9775                                  [10] area: (0.0.0.1), ABR
9776                            via 172.17.0.2, eth0
9777                         </screen>
9778                         Or with iproute directly:
9779                         <screen>
9780 root@omega:~# ip route
9781 212.170.21.128/26 dev eth0  proto kernel  scope link  src 212.170.21.172 
9782 192.168.0.0/24 dev eth1  proto kernel  scope link  src 192.168.0.1 
9783 172.17.0.0/16 via 192.168.0.2 dev eth1  proto zebra  metric 20 
9784 default via 212.170.21.129 dev eth0  proto zebra 
9785 root@omega:~# 
9786                         </screen>
9787                         We can see the zebra routes, that weren't there before. It's really nice to see routes appearing just a few seconds after you start zebra and ospfd. You can check connectivity to other hosts with ping. Zebra routes are automatic, you can just add another router to the network, configure zebra, and voila!
9788                 </para>
9789                 
9790                 <para>
9791                         Hint: You can use:
9792                         <screen>
9793 tcpdump -i eth1 ip[9] == 89
9794                         </screen>
9795                         To capture OSPF packets for analisys. OSPF ip protocol number is 89, and the protocol field is the 9th octet on the ip header.
9796                 </para>
9797                 
9798                 <para>
9799                         OSPF has a lot of tunable parameters, specially for large networks. In further ampliations of the howto we will show some methodologies for fine tunning OSPF.
9800                 </para>
9801         </sect2>
9802 </Sect1>  
9804 <Sect1 id="lartc.dynamic-routing.bgp">
9805 <Title>Setting up BGP4 with Zebra</Title>
9807 <para>
9808 The Border Gateway Protocol Version 4 (BGP4) is a dynamic routing
9809 protocol described in RFC 1771. It allows the distribution of
9810 reachability information, i.e. routing tables, to other BGP4
9811 enabled nodes. It can either be used as EGP or IGP, in EGP mode
9812 each node must have its own Autonomous System (AS) number.
9813 BGP4 supports Classless Inter Domain Routing (CIDR) and route
9814 aggregation (merge multiple routes into one).
9815 </para>
9817 <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.bgp.netmap">
9818 <Title>Network Map (Example)</Title>
9820 <para>
9821 The following network map is used for further examples. AS 1 and 50
9822 have more neighbors but we only need to configure 1 and 50 as our
9823 neighbor. The nodes itself communicate over tunnels in this example
9824 but that is not a must.
9825 </para>
9827 <para>
9828 Note: The AS numbers used in this example are reserved, please
9829 get your own AS from RIPE if you set up official peerings.
9830 </para>
9832 <screen>
9833           --------------------
9834           | 192.168.23.12/24 |
9835           |    AS: 23        |
9836           --------------------
9837             /             \
9838            /               \
9839           /                 \
9840 ------------------       ------------------
9841 | 192.168.1.1/24 |-------| 10.10.1.1/16   |
9842 |    AS: 1       |       |    AS: 50      |
9843 ------------------       ------------------
9844 </screen>
9846 </Sect2>
9848 <Sect2 id="lartc.dynamic-routing.bgp.config">
9849 <Title>Configuration (Example)</Title>
9851 <para>
9852 The following configuration is written for node 192.168.23.12/24,
9853 it is easy to adapt it for the other nodes.
9854 </para>
9856 <para>
9857 It starts with some general stuff like hostname, passwords and
9858 debug switches:
9859 </para>
9861 <screen>
9862 ! hostname
9863 hostname anakin
9865 ! login password
9866 password xxx
9868 ! enable password (super user mode)
9869 enable password xxx
9871 ! path to logfile
9872 log file /var/log/zebra/bgpd.log
9874 ! debugging: be verbose (can be removed afterwards)
9875 debug bgp events
9876 debug bgp filters
9877 debug bgp fsm
9878 debug bgp keepalives
9879 debug bgp updates
9880 </screen>
9882 <para>
9883 Access list, used to limit the redistribution to 
9884 private networks (RFC 1918).
9885 </para>
9887 <screen>
9888 ! RFC 1918 networks
9889 access-list local_nets permit 192.168.0.0/16
9890 access-list local_nets permit 172.16.0.0/12
9891 access-list local_nets permit 10.0.0.0/8
9892 access-list local_nets deny any
9893 </screen>
9895 <para>
9896 Next step is to do the per AS configuration:
9897 </para>
9899 <screen>
9900 ! Own AS number
9901 router bgp 23
9903     ! IP address of the router
9904     bgp router-id 192.168.23.12
9906     ! announce our own network to other neighbors
9907     network 192.168.23.0/24
9909     ! advertise all connected routes (= directly attached interfaces)
9910     redistribute connected
9912     ! advertise kernel routes (= manually inserted routes)
9913     redistribute kernel
9914 </screen>
9916 <para>
9917 Every 'router bgp' block contains a list of neighbors to which
9918 the router is connected to:
9919 </para>
9921 <screen>
9922     neighbor 192.168.1.1 remote-as 1
9923     neighbor 192.168.1.1 distribute-list local_nets in
9924     neighbor 10.10.1.1   remote-as 50
9925     neighbor 10.10.1.1   distribute-list local_nets in
9926 </screen>
9928 </Sect2>
9930 <Sect2>
9931 <Title>Checking Configuration</Title>
9933 <para>
9934 Note: vtysh is a multiplexer an connects all the Zebra interfaces
9935 together.
9936 </para>
9938 <screen>
9939 anakin# sh ip bgp summary 
9940 BGP router identifier 192.168.23.12, local AS number 23
9941 2 BGP AS-PATH entries
9942 0 BGP community entries
9944 Neighbor        V    AS MsgRcvd MsgSent   TblVer  InQ OutQ Up/Down  State/PfxRcd
9945 10.10.0.1       4    50      35      40        0    0    0 00:28:40        1
9946 192.168.1.1     4     1   27574   27644        0    0    0 03:26:04       14
9948 Total number of neighbors 2
9949 anakin#
9950 anakin# sh ip bgp neighbors 10.10.0.1
9951 BGP neighbor is 10.10.0.1, remote AS 50, local AS 23, external link
9952   BGP version 4, remote router ID 10.10.0.1
9953   BGP state = Established, up for 00:29:01
9954   ....
9955 anakin#
9956 </screen>
9958 <para>
9959 Let's see which routes we got from our neigbors:
9960 </para>
9962 <screen>
9963 anakin# sh ip ro bgp 
9964 Codes: K - kernel route, C - connected, S - static, R - RIP, O - OSPF,
9965        B - BGP, > - selected route, * - FIB route
9967 B>* 172.16.0.0/14 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 2d10h19m
9968 B>* 172.30.0.0/16 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 10:09:24
9969 B>* 192.168.5.10/32 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 2d10h27m
9970 B>* 192.168.5.26/32 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 10:09:24
9971 B>* 192.168.5.36/32 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 2d10h19m
9972 B>* 192.168.17.0/24 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 3d05h07m
9973 B>* 192.168.17.1/32 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 3d05h07m
9974 B>* 192.168.32.0/24 [20/0] via 192.168.1.1, tun0, 2d10h27m
9975 anakin#
9976 </screen>
9978 </Sect2>
9980 </Sect1>
9982 </chapter>
9985 <chapter id="lartc.other"
9986   xreflabel="Other possibilities">
9987   <Title>Other possibilities</Title>
9989 <Para>
9990 This chapter is a list of projects having to do with advanced Linux routing
9991 &amp; traffic shaping. Some of these links may deserve chapters of their
9992 own, some are documented very well of themselves, and don't need more HOWTO.
9993 </Para>
9995 <Para>
9996 <VariableList>
9998 <VarListEntry>
9999 <Term>802.1Q VLAN Implementation for Linux <ULink
10000 URL="http://scry.wanfear.com/~greear/vlan.html"
10001 >(site)</ULink
10002 ></Term>
10003 <ListItem>
10004 <Para>
10005 VLANs are a very cool way to segregate your
10006 networks in a more virtual than physical way. Good information on VLANs can
10007 be found <ULink
10008 URL="ftp://ftp.netlab.ohio-state.edu/pub/jain/courses/cis788-97/virtual_lans/index.htm"
10009 >here</ULink
10010 >. With this implementation, you can have your Linux box talk
10011 VLANs with machines like Cisco Catalyst, 3Com: &lcub;Corebuilder, Netbuilder II,
10012 SuperStack II switch 630&rcub;, Extreme Ntwks Summit 48, Foundry: &lcub;ServerIronXL,
10013 FastIron&rcub;.
10014 </Para>
10016 <Para>
10017 A great HOWTO about VLANs can be found <ULink
10018 URL="http://scry.wanfear.com/~greear/vlan/cisco_howto.html"
10019 >here</ULink
10021 </Para>
10023 <Para>
10024 Update: has been included in the kernel as of 2.4.14 (perhaps 13).
10025 </Para></ListItem>
10026 </VarListEntry>
10027 <VarListEntry>
10028 <Term>Alternate 802.1Q VLAN Implementation for Linux <ULink
10029 URL="http://vlan.sourceforge.net "
10030 >(site)</ULink
10031 ></Term>
10032 <ListItem>
10033 <Para>
10034 Alternative VLAN implementation for linux. This project was started out of
10035 disagreement with the 'established' VLAN project's architecture and coding
10036 style, resulting in a cleaner overall design.
10037 </Para></ListItem>
10038 </VarListEntry>
10039 <VarListEntry>
10040 <Term>Linux Virtual Server <ULink
10041 URL="http://www.LinuxVirtualServer.org/"
10042 >(site)</ULink
10043 ></Term>
10044 <ListItem>
10045 <Para>
10046 These people are brilliant. The Linux Virtual Server is a highly scalable and
10047 highly available server built on a cluster of real servers, with the load
10048 balancer running on the Linux operating system. The architecture of the
10049 cluster is transparent to end users. End users only see a single virtual
10050 server.
10051 </Para>
10053 <Para>
10054 In short whatever you need to load balance, at whatever level of traffic, LVS
10055 will have a way of doing it. Some of their techniques are positively evil!
10056 For example, they let several machines have the same IP address on a
10057 segment, but turn off ARP on them. Only the LVS machine does ARP - it then
10058 decides which of the backend hosts should handle an incoming packet, and
10059 sends it directly to the right MAC address of the backend server. Outgoing
10060 traffic will flow directly to the router, and not via the LVS machine, which
10061 does therefor not need to see your 5Gbit/s of content flowing to the world,
10062 and cannot be a bottleneck.
10063 </Para>
10065 <Para>
10066 The LVS is implemented as a kernel patch in Linux 2.0 and 2.2, but as a
10067 Netfilter module in 2.4/2.5, so it does not need kernel patches! Their 2.4
10068 support is still in early development, so beat on it and give feedback or
10069 send patches.
10070 </Para></ListItem>
10071 </VarListEntry>
10072 <VarListEntry>
10073 <Term>CBQ.init <ULink
10074 URL="ftp://ftp.equinox.gu.net/pub/linux/cbq/"
10075 >(site)</ULink
10076 ></Term>
10077 <ListItem>
10078 <Para>
10079 Configuring CBQ can be a bit daunting, especially if all you want to do is
10080 shape some computers behind a router. CBQ.init can help you configure Linux
10081 with a simplified syntax.
10082 </Para>
10084 <Para>
10085 For example, if you want all computers in your 192.168.1.0/24 subnet
10086 (on 10mbit eth1) to be limited to 28kbit/s download speed, put
10087 this in the CBQ.init configuration file:
10088 </Para>
10090 <Para>
10092 <Screen>
10093 DEVICE=eth1,10Mbit,1Mbit
10094 RATE=28Kbit
10095 WEIGHT=2Kbit
10096 PRIO=5
10097 RULE=192.168.1.0/24
10098 </Screen>
10100 </Para>
10102 <Para>
10103 By all means use this program if the 'how and why' don't interest you.
10104 We're using CBQ.init in production and it works very well. It can even do
10105 some more advanced things, like time dependent shaping. The documentation is
10106 embedded in the script, which explains why you can't find a README.
10107 </Para></ListItem>
10108 </VarListEntry>
10109 <VarListEntry>
10110 <Term>Chronox easy shaping scripts <ULink
10111 URL="http://www.chronox.de"
10112 >(site)</ULink
10113 ></Term>
10114 <ListItem>
10115 <Para>
10116 Stephan Mueller (smueller@chronox.de) wrote two useful scripts, 'limit.conn'
10117 and 'shaper'. The first one allows you to easily throttle a single download
10118 session, like this:
10119 </Para>
10121 <Para>
10123 <Screen>
10124 # limit.conn -s SERVERIP -p SERVERPORT -l LIMIT
10125 </Screen>
10127 </Para>
10129 <Para>
10130 It works on Linux 2.2 and 2.4/2.5.
10131 </Para>
10133 <Para>
10134 The second script is more complicated, and can be used to make lots of
10135 different queues based on iptables rules, which are used to mark packets
10136 which are then shaped.
10137 </Para></ListItem>
10138 </VarListEntry>
10140 <VarListEntry>
10141 <Term>Virtual Router
10142 Redundancy Protocol implementation (
10143 <ULink URL="http://off.net/~jme/vrrpd/">site1</ULink>,
10144 <ULink URL="http://www.imagestream.com/VRRP.html">site2</ULink>
10145 )</Term>
10146 <ListItem>
10147 <Para>
10148 This is purely for redundancy. Two machines with their own IP address and
10149 MAC Address together create a third IP Address and MAC Address, which is
10150 virtual. Originally intended purely for routers, which need constant MAC
10151 addresses, it also works for other servers.
10152 </Para>
10154 <Para>
10155 The beauty of this approach is the incredibly easy configuration. No kernel
10156 compiling or patching required, all userspace.
10157 </Para>
10159 <Para>
10160 Just run this on all machines participating in a service:
10162 <Screen>
10163 # vrrpd -i eth0 -v 50 10.0.0.22
10164 </Screen>
10166 </Para>
10168 <Para>
10169 And you are in business! 10.0.0.22 is now carried by one of your servers,
10170 probably the first one to run the vrrp daemon. Now disconnect that computer
10171 from the network and very rapidly one of the other computers will assume the
10172 10.0.0.22 address, as well as the MAC address.
10173 </Para>
10175 <Para>
10176 I tried this over here and had it up and running in 1 minute. For some
10177 strange reason it decided to drop my default gateway, but the -n flag
10178 prevented that.
10179 </Para>
10181 <Para>
10182 This is a 'live' fail over:
10183 </Para>
10185 <Para>
10187 <Screen>
10188 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=3 ttl=255 time=0.2 ms
10189 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=4 ttl=255 time=0.2 ms
10190 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=5 ttl=255 time=16.8 ms
10191 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=6 ttl=255 time=1.8 ms
10192 64 bytes from 10.0.0.22: icmp_seq=7 ttl=255 time=1.7 ms
10193 </Screen>
10195 </Para>
10197 <Para>
10198 Not *one* ping packet was lost! Just after packet 4, I disconnected my P200
10199 from the network, and my 486 took over, which you can see from the higher
10200 latency.
10201 </Para></ListItem>
10202 </VarListEntry>
10205 <VarListEntry>
10206 <Term>tc-config
10207 <ULink URL="http://slava.local.nsys.by/projects/tc_config/">(site)</ULink>
10208 </Term>
10209 <ListItem>
10210 <Para>
10211 tc_config is set of scripts for linux 2.4+ traffic control
10212 configuration on RedHat systems and (hopefully) derivatives.
10213 (linux 2.2.X with ipchains is obsotete).
10214 Uses cbq qdisc as root one, and sfq qdisc at leafs.
10215 </Para>
10216 <Para>
10217 Includes snmp_pass utility for getting stats on traffic control via snmp.
10218 Write
10219 </Para>
10220 </ListItem>
10221 </VarListEntry>
10223 </VariableList>
10224 </Para>
10226 </chapter>
10228 <chapter id="lartc.further">
10229   <Title>Further reading</Title>
10231 <Para>
10232 <VariableList>
10234 <VarListEntry>
10235 <Term><ULink
10236 URL="http://snafu.freedom.org/linux2.2/iproute-notes.html"
10237 >http://snafu.freedom.org/linux2.2/iproute-notes.html</ULink
10238 ></Term>
10239 <ListItem>
10240 <Para>
10241 Contains lots of technical information, comments from the kernel
10242 </Para></ListItem>
10243 </VarListEntry>
10244 <VarListEntry>
10245 <Term><ULink
10246 URL="http://www.davin.ottawa.on.ca/ols/"
10247 >http://www.davin.ottawa.on.ca/ols/</ULink
10248 ></Term>
10249 <ListItem>
10250 <Para>
10251 Slides by Jamal Hadi Salim, one of the authors of Linux traffic control
10252 </Para></ListItem>
10253 </VarListEntry>
10254 <VarListEntry>
10255 <Term><ULink
10256 URL="http://defiant.coinet.com/iproute2/ip-cref/"
10257 >http://defiant.coinet.com/iproute2/ip-cref/</ULink
10258 ></Term>
10259 <ListItem>
10260 <Para>
10261 HTML version of Alexeys LaTeX documentation - explains part of iproute2 in
10262 great detail
10263 </Para></ListItem>
10264 </VarListEntry>
10265 <VarListEntry>
10266 <Term><ULink
10267 URL="http://www.aciri.org/floyd/cbq.html"
10268 >http://www.aciri.org/floyd/cbq.html</ULink
10269 ></Term>
10270 <ListItem>
10271 <Para>
10272 Sally Floyd has a good page on CBQ, including her original papers. None of
10273 it is Linux specific, but it does a fair job discussing the theory and uses
10274 of CBQ.
10275 Very technical stuff, but good reading for those so inclined. 
10276 </Para></ListItem>
10277 </VarListEntry>
10278 <VarListEntry>
10279 <Term>Differentiated Services on Linux</Term>
10280 <ListItem>
10281 <Para>
10282 This <ULink
10283 URL="ftp://icaftp.epfl.ch/pub/linux/diffserv/misc/dsid-01.txt.gz"
10284 >document</ULink
10285 > by Werner Almesberger, Jamal Hadi Salim and Alexey
10286 Kuznetsov describes DiffServ facilities in the Linux kernel, amongst which
10287 are TBF, GRED, the DSMARK qdisc and the tcindex classifier.
10288 </Para></ListItem>
10289 </VarListEntry>
10290 <VarListEntry>
10291 <Term><ULink
10292 URL="http://ceti.pl/~kravietz/cbq/NET4_tc.html"
10293 >http://ceti.pl/~kravietz/cbq/NET4_tc.html</ULink
10294 ></Term>
10295 <ListItem>
10296 <Para>
10297 Yet another HOWTO, this time in Polish! You can copy/paste command lines
10298 however, they work just the same in every language. The author is
10299 cooperating with us and may soon author sections of this HOWTO.
10300 </Para></ListItem>
10301 </VarListEntry>
10302 <VarListEntry>
10303 <Term><ULink
10304 URL="http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/product/software/ios111/cc111/car.htm"
10305 >IOS Committed Access Rate</ULink
10306 ></Term>
10307 <ListItem>
10308 <Para>
10309 <Anchor id="CAR">
10310 From the helpful folks of Cisco who have the laudable habit of putting
10311 their documentation online. Cisco syntax is different but the concepts are
10312 the same, except that we can do more and do it without routers the price of
10313 cars :-)
10314 </Para></ListItem>
10315 </VarListEntry>
10316 <VarListEntry>
10317 <Term>Docum experimental site<ULink
10318 URL="http://www.docum.org"
10319 >(site)</ULink
10320 ></Term>
10321 <ListItem>
10322 <Para>
10323 Stef Coene is busy convincing his boss to sell Linux support, and so he is
10324 experimenting a lot, especially with managing bandwidth. His site has a lot
10325 of practical information, examples, tests and also points out some CBQ/tc bugs. 
10326 </Para>
10327 </ListItem>
10328 </VarListEntry>
10330 <VarListEntry>
10331 <Term>TCP/IP Illustrated, volume 1, W. Richard Stevens, ISBN 0-201-63346-9</Term>
10332 <ListItem>
10333 <Para>
10334 Required reading if you truly want to understand TCP/IP. Entertaining as
10335 well.
10336 </Para>
10337 </ListItem>
10338 </VarListEntry>
10340 <VarListEntry>
10341 <Term>Policy Routing Using Linux, Matthew G. Marsh, ISBN 0-672-32052-5</Term>
10342 <ListItem>
10343 <Para>
10344 A introduction to policy routing with lots of examples.
10345 </Para>
10346 </ListItem>
10347 </VarListEntry>
10349 </VariableList> 
10350 </Para>
10352 </chapter>
10354 <chapter id="lartc.ack">
10355 <Title>Acknowledgements </Title>
10357 <Para>
10359 It is our goal to list everybody who has contributed to this HOWTO, or
10360 helped us demystify how things work. While there are currently no plans
10361 for a Netfilter type scoreboard, we do like to recognize the people who are
10362 helping.
10363 </Para>
10365 <Para>
10367 <ItemizedList spacing="compact">
10368 <ListItem>
10370    <Para>
10371    <author><firstname>Junk</firstname><surname>Alins</surname></author>
10372    <address><email>juanjo@mat.upc.es</email></address>
10373    </Para>
10374   </ListItem>
10375   <ListItem>
10376    <Para>
10377    <author><firstname>Joe</firstname><surname>Van Andel</surname></author>
10378    </Para>
10379   </ListItem>
10381   <ListItem>
10382    <Para>
10383    <author><firstname>Michael</firstname><othername>T.</othername>
10384      <surname>Babcock</surname></author>
10385    <address><email>mbabcock@fibrespeed.net</email></address>
10386    </Para>
10387   </ListItem>
10390   <ListItem>
10391    <Para>
10392    <author><firstname>Christopher</firstname>
10393      <surname>Barton</surname></author>
10394    <address><email>cpbarton%uiuc.edu</email></address>
10395    </Para>
10396   </ListItem>
10399   <ListItem>
10400    <Para>
10401    <author><firstname>Ard</firstname><surname>van Breemen</surname></author>
10402    <address><email>ard%kwaak.net</email></address>
10403   </Para>
10404   </ListItem>
10405   <ListItem>
10406    <Para>
10407    <author><firstname>Ron</firstname><surname>Brinker</surname></author>
10408    <address><email>service%emcis.com</email></address>
10409    </Para>
10410   </ListItem>
10411   <ListItem>
10412    <Para>
10413    <author><firstname>?ukasz</firstname><surname>Bromirski</surname></author>
10414    <address><email>l.bromirski@mr0vka.eu.org</email></address>
10415    </Para>
10416   </ListItem>
10417   <ListItem>
10418    <Para>
10419    <author><firstname>Lennert</firstname><surname>Buytenhek</surname></author>
10420    <address><email>buytenh@gnu.org</email></address>
10421    </Para>
10422   </ListItem>
10423   <ListItem>
10424    <Para>
10425    <author><firstname>Esteve</firstname><surname>Camps</surname></author>
10426    <address><email>esteve@hades.udg.es</email></address>
10427    </Para>
10428   </ListItem>
10430   <ListItem>
10431    <Para>
10432    <author><firstname>Ricardo Javier</firstname><surname>Cardenes</surname></author>
10433    <address><email>ricardo%conysis.com</email></address>
10434    </Para>
10435   </ListItem>
10437   <ListItem>
10438    <Para>
10439    <author><firstname>Stef</firstname><surname>Coene</surname></author>
10440    <address><email>stef.coene@docum.org</email></address>
10441    </Para>
10442   </ListItem>
10443   <ListItem>
10444    <Para>
10445    <author><firstname>Don</firstname><surname>Cohen</surname></author>
10446    <address><email>don-lartc%isis.cs3-inc.com</email></address>
10447    </Para>
10448   </ListItem>
10449   <ListItem>
10450    <Para>
10451    <author><firstname>Jonathan</firstname><surname>Corbet</surname></author>
10452    <address><email>lwn%lwn.net</email></address>
10453    </Para>
10454   </ListItem>
10455   <ListItem>
10456    <Para>
10457    <author><firstname>Gerry</firstname><surname>Creager</surname>
10458      <othername>N5JXS</othername></author>
10459    <address><email>gerry%cs.tamu.edu</email></address>
10460    </Para>
10461   </ListItem>
10462   <ListItem>
10463    <Para>
10464    <author><firstname>Marco</firstname><surname>Davids</surname></author>
10465    <address><email>marco@sara.nl</email></address>
10466    </Para>
10467   </ListItem>
10468   <ListItem>
10469    <Para>
10470    <author><firstname>Jonathan</firstname><surname>Day</surname></author>
10471    <address><email>jd9812@my-deja.com</email></address>
10472    </Para>
10473   </ListItem>
10474   <ListItem>
10475    <Para>
10476    <author><firstname>Martin</firstname><surname>Devera</surname>
10477      <othername>aka devik</othername></author>
10478    <address><email>devik@cdi.cz</email></address>
10479   </Para>
10480   </ListItem>
10482   <ListItem>
10483    <Para>
10484    <author><firstname>Hannes</firstname><surname>Ebner</surname>
10485      </author>
10486    <address><email>he%fli4l.de</email></address>
10487   </Para>
10488   </ListItem>
10490   <ListItem>
10491    <Para>
10492    <author><firstname>Derek</firstname><surname>Fawcus</surname>
10493      </author>
10494    <address><email>dfawcus%cisco.com</email></address>
10495   </Para>
10496   </ListItem>
10498   <ListItem>
10499    <Para>
10500    <author><firstname>David</firstname><surname>Fries</surname>
10501      </author>
10502    <address><email>dfries%mail.win.org</email></address>
10503   </Para>
10504   </ListItem>
10507   <ListItem>
10508    <Para>
10509    <author><firstname>Stephan</firstname><othername>"Kobold"</othername>
10510      <surname>Gehring</surname></author>
10511    <address><email>Stephan.Gehring@bechtle.de</email></address>
10512   </Para>
10513   </ListItem>
10514   <ListItem>
10515    <Para>
10516    <author><firstname>Jacek</firstname><surname>Glinkowski</surname></author>
10517    <address><email>jglinkow%hns.com</email></address>
10518   </Para>
10519   </ListItem>
10521   <ListItem>
10522    <Para>
10523    <author><firstname>Andrea</firstname><surname>Glorioso</surname></author>
10524    <address><email>sama%perchetopi.org</email></address>
10525   </Para>
10526   </ListItem>
10528   <ListItem>
10529    <Para>
10530    <author><firstname>Thomas</firstname><surname>Graf</surname></author>
10531    <address><email>tgraf%suug.ch</email></address>
10532   </Para>
10533   </ListItem>
10536   <ListItem>
10537    <Para>
10538    <author><firstname>Sandy</firstname><surname>Harris</surname></author>
10539    <address><email>sandy%storm.ca</email></address>
10540   </Para>
10541   </ListItem>
10542   <ListItem>
10543    <Para>
10544    <author><firstname>Nadeem</firstname><surname>Hasan</surname></author>
10545    <address><email>nhasan@usa.net</email></address>
10546    </Para>
10547   </ListItem>
10548   <ListItem>
10549    <Para>
10550    <author><firstname>Erik</firstname><surname>Hensema</surname></author>
10551    <address><email>erik%hensema.xs4all.nl</email></address>
10552    </Para>
10553   </ListItem>
10554   <ListItem>
10555    <Para>
10556    <author><firstname>Vik</firstname><surname>Heyndrickx</surname></author>
10557    <address><email>vik.heyndrickx@edchq.com</email></address>
10558    </Para>
10559   </ListItem>
10560   <ListItem>
10561    <Para>
10562    <author><firstname>Spauldo</firstname><surname>Da Hippie</surname></author>
10563    <address><email>spauldo%usa.net</email></address>
10564    </Para>
10565   </ListItem>
10566   <ListItem>
10567    <Para>
10568    <author><firstname>Koos</firstname><surname>van den Hout</surname></author>
10569    <address><email>koos@kzdoos.xs4all.nl</email></address>
10570    </Para>
10571   </ListItem>
10572   <ListItem>
10574 <Para>
10575 Stefan Huelbrock &lt;shuelbrock%datasystems.de&gt;
10576 </Para>
10577 </ListItem>
10578 <ListItem>
10580 <Para>
10581 Alexander W. Janssen &lt;yalla%ynfonatic.de&gt;
10582 </Para>
10583 </ListItem>
10584 <ListItem>
10586 <para>
10587 Andreas Jellinghaus &lt;aj%dungeon.inka.de&gt;
10588 </para>
10589 </listitem>
10591 <listitem>
10592 <Para>
10593 Gareth John &lt;gdjohn%zepler.org&gt;
10594 </Para>
10595 </ListItem>
10597   <ListItem>
10598    <Para>
10599    <author><firstname>Dave</firstname><surname>Johnson</surname></author>
10600    <address><email>dj@www.uk.linux.org</email></address>
10601    </Para>
10602   </ListItem>
10605 <ListItem>
10607 <Para>
10608 Martin Josefsson &lt;gandalf%wlug.westbo.se&gt;
10609 </Para>
10610 </ListItem>
10612 <ListItem>
10613 <Para>
10614 Andi Kleen &lt;ak%suse.de&gt;
10615 </Para>
10616 </ListItem>
10618 <ListItem>
10619 <Para>
10620 Andreas J. Koenig &lt;andreas.koenig%anima.de&gt;
10621 </Para>
10622 </ListItem>
10624 <ListItem>
10625 <Para>
10626 Pawel Krawczyk &lt;kravietz%alfa.ceti.pl&gt;
10627 </Para>
10628 </ListItem>
10630 <ListItem>
10631 <Para>
10632 Amit Kucheria &lt;amitk@ittc.ku.edu&gt;
10633 </Para>
10634 </ListItem>
10635   
10636 <ListItem>
10637 <Para>
10638 <author><firstname>Pedro</firstname><surname>Larroy</surname></author>
10639 <address><email>piotr%member.fsf.org</email></address>
10640 <ItemizedList>
10641 <ListItem>
10642 <para>
10643 Chapter 15, section 10: Example of a full nat solution with QoS
10644 </para>
10645 </ListItem>
10647 <ListItem>
10648 <para>
10649 Chapter 17, section 1: Setting up OSPF with Zebra
10650 </para>
10651 </ListItem>
10652 </ItemizedList>
10653 </Para>
10654 </ListItem>
10656 <ListItem>
10657 <Para>
10658 Edmund Lau &lt;edlau%ucf.ics.uci.edu&gt;
10659 </Para>
10660 </ListItem>
10662 <ListItem>
10663 <Para>
10664 Philippe Latu &lt;philippe.latu%linux-france.org&gt;
10665 </Para>
10666 </ListItem>
10668 <ListItem>
10669 <Para>
10670 Arthur van Leeuwen &lt;arthurvl%sci.kun.nl&gt;
10671 </Para>
10672 </ListItem>
10674 <ListItem>
10675 <Para>
10676 <author><firstname>Jose Luis Domingo</firstname><surname>Lopez</surname>
10677  </author>
10678 <address><email>jdomingo@24x7linux.com</email></address>
10679 </Para>
10680 </ListItem>
10682 <ListItem>
10683 <Para>
10684 <author><firstname>Robert</firstname><surname>Lowe</surname>
10685  </author>
10686 <address><email>robert.h.lowe@lawrence.edu</email></address>
10687 </Para>
10688 </ListItem>
10690 <ListItem>
10691 <Para>
10692 Jason Lunz &lt;j@cc.gatech.edu&gt;
10693 </Para>
10694 </ListItem>
10696 <ListItem>
10697 <Para>
10698 Stuart Lynne &lt;sl@fireplug.net&gt;
10699 </Para>
10700 </ListItem>
10702 <ListItem>
10703 <Para>
10704 Alexey Mahotkin &lt;alexm@formulabez.ru&gt;
10705 </Para>
10706 </ListItem>
10707 <ListItem>
10709 <Para>
10710 Predrag Malicevic &lt;pmalic@ieee.org&gt;
10711 </Para>
10712 </ListItem>
10713 <listitem>
10714 <para>
10715 Patrick McHardy &lt;kaber@trash.net&gt;
10716 </para>
10717 </ListItem>
10719 <ListItem>
10722 <Para>
10723 Andreas Mohr &lt;andi%lisas.de&gt;
10724 </Para>
10725 </ListItem>
10727 <listitem>
10728 <para>James Morris &lt;jmorris@intercode.com.au&gt;
10729 </para></listitem>
10732 <ListItem>
10733 <Para>
10734 Andrew Morton &lt;akpm%zip.com.au&gt;
10735 </Para>
10736 </ListItem>
10738 <ListItem>
10739 <Para>
10740 Wim van der Most 
10741 </Para>
10742 </ListItem>
10743 <ListItem>
10745 <Para>
10746 Stephan Mueller &lt;smueller@chronox.de&gt;
10747 </Para>
10748 </ListItem>
10749 <ListItem>
10751 <Para>
10752 Togan Muftuoglu &lt;toganm%yahoo.com&gt;
10753 </Para>
10754 </ListItem>
10755 <ListItem>
10758 <Para>
10759 Chris Murray &lt;cmurray@stargate.ca&gt;
10760 </Para>
10761 </ListItem>
10762 <ListItem>
10764 <Para>
10765 Patrick Nagelschmidt &lt;dto%gmx.net&gt;
10766 </Para>
10767 </ListItem>
10768 <ListItem>
10770 <Para>
10771 Ram Narula &lt;ram@princess1.net&gt;
10772 </Para>
10773 </ListItem>
10774 <ListItem>
10776 <Para>
10777 Jorge Novo &lt;jnovo@educanet.net&gt;
10778 </Para>
10779 </ListItem>
10780 <ListItem>
10782 <Para>
10783 Patrik &lt;ph@kurd.nu&gt;
10784 </Para>
10785 </ListItem>
10787 <listitem><para>P?l Osgy?ny &lt;oplab%westel900.net&gt;</para></listitem>
10789 <ListItem>
10791 <Para>
10792 Lutz Pre&szlig;ler &lt;Lutz.Pressler%SerNet.DE&gt;
10793 </Para>
10794 </ListItem>
10795 <ListItem>
10797 <Para>
10798 Jason Pyeron &lt;jason%pyeron.com&gt;
10799 </Para>
10800 </ListItem>
10802 <ListItem>
10803 <Para>
10804 Rod Roark &lt;rod%sunsetsystems.com&gt;
10805 </Para>
10806 </ListItem>
10808 <ListItem>
10809 <Para>
10810 Pavel Roskin &lt;proski@gnu.org&gt;
10811 </Para>
10812 </ListItem>
10815 <ListItem>
10816 <Para>
10817 Rusty Russell &lt;rusty%rustcorp.com.au&gt;
10818 </Para>
10819 </ListItem>
10821 <ListItem>
10822 <Para>
10823 Mihai RUSU &lt;dizzy%roedu.net&gt;
10824 </Para>
10825 </ListItem>
10827 <ListItem>
10828 <Para>
10829 Rob Pitman &lt;rob%pitman.co.za&gt;
10830 </Para>
10831 </ListItem>
10834 <ListItem>
10836 <Para>
10837 Jamal Hadi Salim &lt;hadi%cyberus.ca&gt;
10838 </Para>
10839 </ListItem>
10841 <ListItem>
10842 <Para>
10843 Ren? Serral &lt;rserral%ac.upc.es&gt; 
10844 </Para>
10845 </ListItem>
10848 <ListItem>
10849 <Para>
10850 David Sauer &lt;davids%penguin.cz&gt;
10851 </Para>
10852 </ListItem>
10853 <ListItem>
10855 <Para>
10856 Sheharyar Suleman Shaikh &lt;sss23@drexel.edu&gt;
10857 </Para>
10858 </ListItem>
10859 <ListItem>
10861 <Para>
10862 Stewart Shields &lt;MourningBlade%bigfoot.com&gt;
10863 </Para>
10864 </ListItem>
10865 <ListItem>
10867 <Para>
10868 Nick Silberstein &lt;nhsilber%yahoo.com&gt;
10869 </Para>
10870 </ListItem>
10871 <ListItem>
10873 <Para>
10874 Konrads Smelkov &lt;konrads@interbaltika.com&gt;
10875 </Para>
10876 </ListItem>
10877 <ListItem>
10879 <Para>
10880 <author><firstname>William</firstname><surname>Stearns</surname></author>
10881 <address><email>wstearns@pobox.com</email></address>
10882 </Para>
10883 </ListItem>
10885 <ListItem>
10886 <Para>
10887 Andreas Steinmetz &lt;ast%domdv.de&gt;
10888 </Para>
10889 </ListItem>
10891 <ListItem>
10892 <Para>
10893 Matthew Strait &lt;straitm%mathcs.carleton.edu&gt;
10894 </Para>
10895 </ListItem>
10897 <ListItem>
10898 <Para>
10899 Jason Tackaberry &lt;tack@linux.com&gt;
10900 </Para>
10901 </ListItem>
10902 <ListItem>
10904 <Para>
10905 Charles Tassell &lt;ctassell%isn.net&gt;
10906 </Para>
10907 </ListItem>
10908 <ListItem>
10910 <Para>
10911 Glen Turner &lt;glen.turner%aarnet.edu.au&gt;
10912 </Para>
10913 </ListItem>
10915 <ListItem>
10916 <Para>
10917 Tea Sponsor: Eric Veldhuyzen &lt;eric%terra.nu&gt; 
10918 </Para>
10919 </ListItem>
10921 <listitem>
10922 <para>
10923 Thomas Walpuski &lt;thomas%bender.thinknerd.de&gt;
10924 </para>
10925 </listitem>
10928 <ListItem>
10929 <Para>
10930 Song Wang &lt;wsong@ece.uci.edu&gt;
10931 </Para>
10932 </ListItem>
10934 <ListItem>
10935 <Para>
10936 Frank v Waveren &lt;fvw@var.cx&gt;
10937 </Para>
10938 </ListItem>
10941   <ListItem>
10942    <Para>
10943    <author><firstname>Chris</firstname><surname>Wilson</surname></author>
10944    <address><email>chris@netservers.co.uk</email></address>
10945    </Para>
10946   </ListItem>
10948   <ListItem>
10949    <Para>
10950    <author><firstname>Lazar</firstname><surname>Yanackiev</surname></author>
10951    <address><email>Lyanackiev%gmx.net</email></address>
10952    </Para>
10953   </ListItem>
10956 </ItemizedList>
10958 </Para>
10960 </chapter>
10962 </Book>