Documentation/networking/l2tp.txt

   1 This brief document describes how to use the kernel's PPPoL2TP driver
   2 to provide L2TP functionality. L2TP is a protocol that tunnels one or
   3 more PPP sessions over a UDP tunnel. It is commonly used for VPNs
   4 (L2TP/IPSec) and by ISPs to tunnel subscriber PPP sessions over an IP
   5 network infrastructure.
   6
   7 Design
   8 ======
   9
  10 The PPPoL2TP driver, drivers/net/pppol2tp.c, provides a mechanism by
  11 which PPP frames carried through an L2TP session are passed through
  12 the kernel's PPP subsystem. The standard PPP daemon, pppd, handles all
  13 PPP interaction with the peer. PPP network interfaces are created for
  14 each local PPP endpoint.
  15
  16 The L2TP protocol http://www.faqs.org/rfcs/rfc2661.html defines L2TP
  17 control and data frames. L2TP control frames carry messages between
  18 L2TP clients/servers and are used to setup / teardown tunnels and
  19 sessions. An L2TP client or server is implemented in userspace and
  20 will use a regular UDP socket per tunnel. L2TP data frames carry PPP
  21 frames, which may be PPP control or PPP data. The kernel's PPP
  22 subsystem arranges for PPP control frames to be delivered to pppd,
  23 while data frames are forwarded as usual.
  24
  25 Each tunnel and session within a tunnel is assigned a unique tunnel_id
  26 and session_id. These ids are carried in the L2TP header of every
  27 control and data packet. The pppol2tp driver uses them to lookup
  28 internal tunnel and/or session contexts. Zero tunnel / session ids are
  29 treated specially - zero ids are never assigned to tunnels or sessions
  30 in the network. In the driver, the tunnel context keeps a pointer to
  31 the tunnel UDP socket. The session context keeps a pointer to the
  32 PPPoL2TP socket, as well as other data that lets the driver interface
  33 to the kernel PPP subsystem.
  34
  35 Note that the pppol2tp kernel driver handles only L2TP data frames;
  36 L2TP control frames are simply passed up to userspace in the UDP
  37 tunnel socket. The kernel handles all datapath aspects of the
  38 protocol, including data packet resequencing (if enabled).
  39
  40 There are a number of requirements on the userspace L2TP daemon in
  41 order to use the pppol2tp driver.
  42
  43 1. Use a UDP socket per tunnel.
  44
  45 2. Create a single PPPoL2TP socket per tunnel bound to a special null
  46    session id. This is used only for communicating with the driver but
  47    must remain open while the tunnel is active. Opening this tunnel
  48    management socket causes the driver to mark the tunnel socket as an
  49    L2TP UDP encapsulation socket and flags it for use by the
  50    referenced tunnel id. This hooks up the UDP receive path via
  51    udp_encap_rcv() in net/ipv4/udp.c. PPP data frames are never passed
  52    in this special PPPoX socket.
  53
  54 3. Create a PPPoL2TP socket per L2TP session. This is typically done
  55    by starting pppd with the pppol2tp plugin and appropriate
  56    arguments. A PPPoL2TP tunnel management socket (Step 2) must be
  57    created before the first PPPoL2TP session socket is created.
  58
  59 When creating PPPoL2TP sockets, the application provides information
  60 to the driver about the socket in a socket connect() call. Source and
  61 destination tunnel and session ids are provided, as well as the file
  62 descriptor of a UDP socket. See struct pppol2tp_addr in
  63 include/linux/if_ppp.h. Note that zero tunnel / session ids are
  64 treated specially. When creating the per-tunnel PPPoL2TP management
  65 socket in Step 2 above, zero source and destination session ids are
  66 specified, which tells the driver to prepare the supplied UDP file
  67 descriptor for use as an L2TP tunnel socket.
  68
  69 Userspace may control behavior of the tunnel or session using
  70 setsockopt and ioctl on the PPPoX socket. The following socket
  71 options are supported:-
  72
  73 DEBUG     - bitmask of debug message categories. See below.
  74 SENDSEQ   - 0 => don't send packets with sequence numbers
  75             1 => send packets with sequence numbers
  76 RECVSEQ   - 0 => receive packet sequence numbers are optional
  77             1 => drop receive packets without sequence numbers
  78 LNSMODE   - 0 => act as LAC.
  79             1 => act as LNS.
  80 REORDERTO - reorder timeout (in millisecs). If 0, don't try to reorder.
  81
  82 Only the DEBUG option is supported by the special tunnel management
  83 PPPoX socket.
  84
  85 In addition to the standard PPP ioctls, a PPPIOCGL2TPSTATS is provided
  86 to retrieve tunnel and session statistics from the kernel using the
  87 PPPoX socket of the appropriate tunnel or session.
  88
  89 Debugging
  90 =========
  91
  92 The driver supports a flexible debug scheme where kernel trace
  93 messages may be optionally enabled per tunnel and per session. Care is
  94 needed when debugging a live system since the messages are not
  95 rate-limited and a busy system could be swamped. Userspace uses
  96 setsockopt on the PPPoX socket to set a debug mask.
  97
  98 The following debug mask bits are available:
  99
 100 PPPOL2TP_MSG_DEBUG    verbose debug (if compiled in)
 101 PPPOL2TP_MSG_CONTROL  userspace - kernel interface
 102 PPPOL2TP_MSG_SEQ      sequence numbers handling
 103 PPPOL2TP_MSG_DATA     data packets
 104
 105 Sample Userspace Code
 106 =====================
 107
 108 1. Create tunnel management PPPoX socket
 109
 110         kernel_fd = socket(AF_PPPOX, SOCK_DGRAM, PX_PROTO_OL2TP);
 111         if (kernel_fd >= 0) {
 112                 struct sockaddr_pppol2tp sax;
 113                 struct sockaddr_in const *peer_addr;
 114
 115                 peer_addr = l2tp_tunnel_get_peer_addr(tunnel);
 116                 memset(&sax, 0, sizeof(sax));
 117                 sax.sa_family = AF_PPPOX;
 118                 sax.sa_protocol = PX_PROTO_OL2TP;
 119                 sax.pppol2tp.fd = udp_fd;       /* fd of tunnel UDP socket */
 120                 sax.pppol2tp.addr.sin_addr.s_addr = peer_addr->sin_addr.s_addr;
 121                 sax.pppol2tp.addr.sin_port = peer_addr->sin_port;
 122                 sax.pppol2tp.addr.sin_family = AF_INET;
 123                 sax.pppol2tp.s_tunnel = tunnel_id;
 124                 sax.pppol2tp.s_session = 0;     /* special case: mgmt socket */
 125                 sax.pppol2tp.d_tunnel = 0;
 126                 sax.pppol2tp.d_session = 0;     /* special case: mgmt socket */
 127
 128                 if(connect(kernel_fd, (struct sockaddr *)&sax, sizeof(sax) ) < 0 ) {
 129                         perror("connect failed");
 130                         result = -errno;
 131                         goto err;
 132                 }
 133         }
 134
 135 2. Create session PPPoX data socket
 136
 137         struct sockaddr_pppol2tp sax;
 138         int fd;
 139
 140         /* Note, the target socket must be bound already, else it will not be ready */
 141         sax.sa_family = AF_PPPOX;
 142         sax.sa_protocol = PX_PROTO_OL2TP;
 143         sax.pppol2tp.fd = tunnel_fd;
 144         sax.pppol2tp.addr.sin_addr.s_addr = addr->sin_addr.s_addr;
 145         sax.pppol2tp.addr.sin_port = addr->sin_port;
 146         sax.pppol2tp.addr.sin_family = AF_INET;
 147         sax.pppol2tp.s_tunnel  = tunnel_id;
 148         sax.pppol2tp.s_session = session_id;
 149         sax.pppol2tp.d_tunnel  = peer_tunnel_id;
 150         sax.pppol2tp.d_session = peer_session_id;
 151
 152         /* session_fd is the fd of the session's PPPoL2TP socket.
 153          * tunnel_fd is the fd of the tunnel UDP socket.
 154          */
 155         fd = connect(session_fd, (struct sockaddr *)&sax, sizeof(sax));
 156         if (fd < 0 )    {
 157                 return -errno;
 158         }
 159         return 0;
 160
 161 Miscellaneous
 162 ============
 163
 164 The PPPoL2TP driver was developed as part of the OpenL2TP project by
 165 Katalix Systems Ltd. OpenL2TP is a full-featured L2TP client / server,
 166 designed from the ground up to have the L2TP datapath in the
 167 kernel. The project also implemented the pppol2tp plugin for pppd
 168 which allows pppd to use the kernel driver. Details can be found at
 169 http://openl2tp.sourceforge.net.