From 48919f708b6a806da9dbf7e7a9ac6f9035039e7c Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Mike O'Driscoll Date: Thu, 14 May 2026 09:11:24 -0400 Subject: [PATCH] util/linuxfw: fix nftables endianness and add connmark conditional check (#19725) Fix the following issues: 1. Endianness Bug: The nftables runner used hardcoded big-endian byte arrays for firewall mark values (0xff0000, etc.), breaking bitwise operations on little-endian systems (all x86/x64, ARM). This caused connmark save/restore rules to silently fail. Fixed by using binary.NativeEndian to generate correct byte order for the host system. 2. Connmark Restore Conditional Check: The connmark restore mechanism unconditionally overwrote packet marks, even when Tailscale hadn't set any mark bits in conntrack. This destroyed mark bits set by other systems (VPNs, policy routing, vendor flags), breaking coexistence. Fixed by adding a conditional check to only restore when (ct mark & 0xff0000) != 0, preventing the worst case of wiping all marks to zero. Changes: - util/linuxfw/linuxfw.go: Added nativeEndianUint32() helper and updated all mask functions to use native byte order instead of hardcoded bytes - util/linuxfw/nftables_runner.go: Added conditional check in makeConnmarkRestoreExprs() to only restore when ct mark has Tailscale bits set; added detailed comment about bit preservation limitations - util/linuxfw/iptables_runner.go: Added conditional check using -m connmark ! --mark to match nftables behavior - Tests updated: Fixed byte-level regression tests to expect little-endian byte sequences and verify the new conditional check Note: Perfect bit preservation in nftables remains challenging due to nftables expression VM limitations. The current implementation prevents the critical case of wiping marks with zero. Updates #3310 Fixes #11803 Related to #8555 Signed-off-by: Mike O'Driscoll --- util/linuxfw/iptables_runner.go | 6 ++++++ util/linuxfw/iptables_runner_test.go | 2 ++ util/linuxfw/linuxfw.go | 22 ++++++++++++++------ util/linuxfw/nftables_runner.go | 30 ++++++++++++++++++++++++---- util/linuxfw/nftables_runner_test.go | 10 +++++----- 5 files changed, 55 insertions(+), 15 deletions(-) diff --git a/util/linuxfw/iptables_runner.go b/util/linuxfw/iptables_runner.go index ace23a235..868114ac8 100644 --- a/util/linuxfw/iptables_runner.go +++ b/util/linuxfw/iptables_runner.go @@ -536,10 +536,14 @@ func (i *iptablesRunner) AddConnmarkSaveRule() error { // mangle/PREROUTING: Restore mark from conntrack for ESTABLISHED/RELATED connections // This runs BEFORE routing decision and rp_filter check + // The connmark check ensures we only restore when Tailscale has marked the connection, + // preventing us from wiping mark bits set by other systems when ct mark is zero. for _, ipt := range i.getTables() { args := []string{ "-m", "conntrack", "--ctstate", "ESTABLISHED,RELATED", + "-m", "connmark", + "!", "--mark", "0x0/" + fwmarkMask, // Only restore if ct mark has Tailscale bits set "-j", "CONNMARK", "--restore-mark", "--nfmask", fwmarkMask, @@ -577,6 +581,8 @@ func (i *iptablesRunner) DelConnmarkSaveRule() error { args := []string{ "-m", "conntrack", "--ctstate", "ESTABLISHED,RELATED", + "-m", "connmark", + "!", "--mark", "0x0/" + fwmarkMask, "-j", "CONNMARK", "--restore-mark", "--nfmask", fwmarkMask, diff --git a/util/linuxfw/iptables_runner_test.go b/util/linuxfw/iptables_runner_test.go index b5a13fdba..5bf624ef4 100644 --- a/util/linuxfw/iptables_runner_test.go +++ b/util/linuxfw/iptables_runner_test.go @@ -367,6 +367,8 @@ func TestAddAndDelConnmarkSaveRule(t *testing.T) { preroutingArgs := []string{ "-m", "conntrack", "--ctstate", "ESTABLISHED,RELATED", + "-m", "connmark", + "!", "--mark", "0x0/0xff0000", "-j", "CONNMARK", "--restore-mark", "--nfmask", "0xff0000", diff --git a/util/linuxfw/linuxfw.go b/util/linuxfw/linuxfw.go index ed130a2b1..eb2da1896 100644 --- a/util/linuxfw/linuxfw.go +++ b/util/linuxfw/linuxfw.go @@ -7,6 +7,7 @@ package linuxfw import ( + "encoding/binary" "errors" "fmt" "os" @@ -86,19 +87,28 @@ const ( bypassMarkNum = tsconst.LinuxBypassMarkNum ) -// getTailscaleFwmarkMaskNeg returns the negation of TailscaleFwmarkMask in bytes. +// getTailscaleFwmarkMaskNeg returns the negation of TailscaleFwmarkMask +// in native byte order. func getTailscaleFwmarkMaskNeg() []byte { - return []byte{0xff, 0x00, 0xff, 0xff} + return nativeEndianUint32(^uint32(fwmarkMaskNum)) } -// getTailscaleFwmarkMask returns the TailscaleFwmarkMask in bytes. +// getTailscaleFwmarkMask returns the TailscaleFwmarkMask in native byte order. func getTailscaleFwmarkMask() []byte { - return []byte{0x00, 0xff, 0x00, 0x00} + return nativeEndianUint32(fwmarkMaskNum) } -// getTailscaleSubnetRouteMark returns the TailscaleSubnetRouteMark in bytes. +// getTailscaleSubnetRouteMark returns the TailscaleSubnetRouteMark +// in native byte order. func getTailscaleSubnetRouteMark() []byte { - return []byte{0x00, 0x04, 0x00, 0x00} + return nativeEndianUint32(subnetRouteMarkNum) +} + +// nativeEndianUint32 returns v as a 4-byte slice in the host's native byte order. +func nativeEndianUint32(v uint32) []byte { + b := make([]byte, 4) + binary.NativeEndian.PutUint32(b, v) + return b } // checkIPv6ForTest can be set in tests. diff --git a/util/linuxfw/nftables_runner.go b/util/linuxfw/nftables_runner.go index b31be8bae..639a044de 100644 --- a/util/linuxfw/nftables_runner.go +++ b/util/linuxfw/nftables_runner.go @@ -1917,9 +1917,7 @@ func (n *nftablesRunner) DelSNATRule() error { } func nativeUint32(v uint32) []byte { - b := make([]byte, 4) - binary.NativeEndian.PutUint32(b, v) - return b + return nativeEndianUint32(v) } func makeStatefulRuleExprs(tunname string) []expr.Any { @@ -2106,6 +2104,24 @@ func (n *nftablesRunner) DelStatefulRule(tunname string) error { // makeConnmarkRestoreExprs creates nftables expressions to restore mark from conntrack. // Implements: ct state established,related ct mark & 0xff0000 != 0 meta mark set ct mark & 0xff0000 +// +// LIMITATION: Unlike iptables CONNMARK --restore-mark with --nfmask, this implementation +// overwrites non-Tailscale bits in the packet mark rather than merging them. This is a +// fundamental limitation of the Linux kernel's nftables expression VM (not the Go library). +// +// The nftables Bitwise expression only supports: (register & CONSTANT_MASK) ^ CONSTANT_XOR. +// It cannot perform register-to-register operations needed for perfect bit preservation: +// +// meta mark = (meta mark & ~0xff0000) | (ct mark & 0xff0000) +// ^^^^^ ^^^^^^^ +// needs meta mark and ct mark combined +// +// In contrast, iptables CONNMARK is a specialized kernel module with custom C code that +// can atomically merge marks from different sources. +// +// The conditional check (ct mark & 0xff0000 != 0) prevents the worst case of wiping all +// mark bits to zero. Perfect bit preservation would require kernel +// changes to add register-to-register bitwise operations to nftables. func makeConnmarkRestoreExprs() []expr.Any { return []expr.Any{ // Load conntrack state into register 1 @@ -2141,7 +2157,13 @@ func makeConnmarkRestoreExprs() []expr.Any { Mask: getTailscaleFwmarkMask(), Xor: []byte{0x00, 0x00, 0x00, 0x00}, }, - // Set packet mark from register 1 + // Check if masked ct mark is non-zero (critical: prevents wiping marks with 0) + &expr.Cmp{ + Op: expr.CmpOpNeq, + Register: 1, + Data: []byte{0, 0, 0, 0}, + }, + // Set packet mark from register 1 (contains ct mark & 0xff0000) &expr.Meta{ Key: expr.MetaKeyMARK, SourceRegister: true, diff --git a/util/linuxfw/nftables_runner_test.go b/util/linuxfw/nftables_runner_test.go index 65df7718e..5aa418378 100644 --- a/util/linuxfw/nftables_runner_test.go +++ b/util/linuxfw/nftables_runner_test.go @@ -298,7 +298,7 @@ func TestAddSetSubnetRouteMarkRule(t *testing.T) { // nft add chain ip ts-filter-test ts-forward-test { type filter hook forward priority 0\; 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