Entendiendo iptables hashlimit

Cuando nos proponemos limitar el ancho de banda o las conexiones a o desde Internet, hay algunas opciones a tener en cuenta. De forma general, todo el mundo te recomienda leer el lartc y tienen razón. Es bastante complicado hacerlo bien y algunos han hecho herramientas como Wondershaper. Esta ha quedado obsoleta ([1]) y no funciona correctamente. Otra alternativa es echar mano de IPtables y su extensión hashlimit.

Antes de empezar, voy a suponer un caso real sobre el que voy a explicar las alternativas: Tenemos un aula con unos 25 pcs y algunos móviles conectados por Wifi. Todos pasan por un Ubuntu server que hace de router. La conexión al exterior es relativamente buena, pero si algunos alumnos usan mucho el youtube o otros servicios de streaming, comienza a ir lento. Nos proponemos limitar el ancho de banda de la forma más respetuosa posible y sin dañar a los que quieren trabajar.

Iptables tiene una extensión llamada hashlimit. Esta es parecida a otra llamada limit. La diferencia es que hashlimit directamente puede trabajar con múltiples IPs de origen y de destino y limit es para toda la tarjeta de red.

El funcionamiento es el siguiente:

1. Hashlimit registra cada conexión entre ips de origen y de destino.
2. Si esta supera el límite de conexiones por segundo o de velocidad, ejecuta la regla. (Posiblemente DROP)
3. Cuando pasa un tiempo, permite de nuevo conectar, pero si se supera la velocidad, vuelve a cortar.

Aquí hay un problema: Muchas conexiones pueden ir muy rápido pero no ser muy pesadas. Podríamos estar cortando conexiones sin parar sólo por la velocidad de la red o del servidor remoto.

Para solucionar este problema, hashlimit cuenta con la opció --hashlimit-burst que permite una conexión rápida durante una cantidad máxima de datos.

Entorno de pruebas

Para probar el funcionamiento voy a usar containers LXD. Estos serian los comandos para crear un container que hace de cortafuegos y uno que se conecta a través de él a Internet:

# lxc launch ubuntu:16.04 firewall
# lxc launch ubuntu:16.04 cliente
# lxc profile create clientes
# lxc profile apply cliente clientes
# echo -e "\n\nauto switch1\niface switch1 inet static\naddress 192.168.99.1\nnetmask 255.255.255.0\nbridge-ports none" >> /etc/network/interfaces
# brctl addbr switch1
# lxc config device add cliente eth1 nic nictype=bridged parent=switch1 name=eth1
# lxc config device add firewall eth1 nic nictype=bridged parent=switch1 name=eth1
# lxc exec cliente -- bash -c 'echo -e "\n\nauto eth1\niface eth1 inet static\naddress 10.20.30.1\nnetmask 255.255.255.0\ngateway 10.20.30.254" >> /etc/network/interfaces'
# lxc exec firewall -- bash -c 'echo -e "\n\nauto eth1\niface eth1 inet static\naddress 10.20.30.254\nnetmask 255.255.255.0" >> /etc/network/interfaces'
# lxc exec cliente -- ifdown eth1
# lxc exec cliente -- ifup eth1
# lxc exec firewall -- ifdown eth1
# lxc exec firewall -- ifup eth1
# lxc exec firewall -- sed -i 's/#net.ipv4.ip_forward=1/net.ipv4.ip_forward=1/' /etc/sysctl.conf
# lxc exec firewall -- apt update
# lxc exec firewall -- iptables -A FORWARD -j ACCEPT
# lxc exec firewall -- iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE
# lxc exec firewall -- apt install iptables-persistent
# lxc exec firewall -- bash -c 'iptables-save > /etc/iptables/rules.v4'
# lxc exec firewall -- reboot

Ejemplos con velocidad

Vamos a analizar esta regla:

# iptables -A FORWARD -m hashlimit --hashlimit-above 3000kb/s --hashlimit-burst 5mb --hashlimit-mode srcip,dstip --hashlimit-name bwlimit -j DROP

Aquí estamos permitiendo conexiones a velocidades menores de 3000kb/s. Si se detecta una descarga a más velocidad, enviará sus paquetes al DROP. Pero no corta la conexión, ya que después de un poco de tiempo, vuelve a permitirla. Se reanuda y si vuelve a esa velocidad volverá a eliminar los paquetes.

Pero si las descargas son menores a 5mb no se aplica la regla, ya que tiene un hashlimit-burst de 5mb. Esto permite que funcione correctamente en webs poco pesadas.

El funcionamiento en detalle se puede analizar observando el fichero /proc/net/ipt_hashlimit/bwlimit en él se detallan todas las conexiones detectadas. Vamos a fijarnos en esta línea. Ha aparecido mientras se descargaba un archivo de la 10.20.2.2:

45 192.168.9.100:0->10.20.2.2:0 4194304000 2 65534

El primer número es un contador de 60 segundos hacia atrás. Cuando se produce una conexión a esa velocidad se registra. Si esa conexión se acaba, el contador va hacia atrás hasta que es 0 y desaparece. Mientras existe el contador, los paquetes a más velocidad que superen el burst se eliminarán. Mientras continue la conexión y se supere el límite, el contador se refrescará a 60. Después de las IP, va un número que és el número máximo de bytes permitidos antes de empezar a hacer DROP, es decir: el burst. En este caso es de 4mb.

Enlaces

http://poorlydocumented.com/2017/08/understanding-iptables-hashlimit-module/

http://tlfabian.blogspot.com.es/2014/06/how-does-iptables-hashlimit-module-work.html

https://unix.stackexchange.com/questions/215903/what-do-the-fields-in-proc-net-ipt-hashlimit-file-mean