src/nat/gnunet-helper-nat-client-windows.c

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      (C) 2010 Christian Grothoff (and other contributing authors)
   4
   5      GNUnet is free software; you can redistribute it and/or modify
   6      it under the terms of the GNU General Public License as published
   7      by the Free Software Foundation; either version 3, or (at your
   8      option) any later version.
   9
  10      GNUnet is distributed in the hope that it will be useful, but
  11      WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12      MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13      General Public License for more details.
  14
  15      You should have received a copy of the GNU General Public License
  16      along with GNUnet; see the file COPYING.  If not, write to the
  17      Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  18      Boston, MA 02111-1307, USA.
  19 */
  20
  21 /**
  22  * @file src/nat/gnunet-helper-nat-client-windows.c
  23  * @brief Tool to help bypass NATs using ICMP method; must run as
  24  *        administrator on W32
  25  *        This code is forx W32.
  26  * @author Nathan Evans
  27  *
  28  * This program will send ONE ICMP message using RAW sockets
  29  * to the IP address specified as the second argument.  Since
  30  * it uses RAW sockets, it must be installed SUID or run as 'root'.
  31  * In order to keep the security risk of the resulting SUID binary
  32  * minimal, the program ONLY opens the RAW socket with root
  33  * privileges, then drops them and only then starts to process
  34  * command line arguments.  The code also does not link against
  35  * any shared libraries (except libc) and is strictly minimal
  36  * (except for checking for errors).  The following list of people
  37  * have reviewed this code and considered it safe since the last
  38  * modification (if you reviewed it, please have your name added
  39  * to the list):
  40  *
  41  * - Christian Grothoff
  42  * - Nathan Evans
  43  */
  44 #define _GNU_SOURCE
  45
  46 #include <winsock2.h>
  47 #include <ws2tcpip.h>
  48 #include <sys/time.h>
  49 #include <sys/types.h>
  50 #include <unistd.h>
  51 #include <stdio.h>
  52 #include <string.h>
  53 #include <errno.h>
  54 #include <stdlib.h>
  55 #include <stdint.h>
  56 #include <time.h>
  57
  58
  59 #define ICMP_ECHO 8
  60 #define IPDEFTTL 64
  61 #define ICMP_TIME_EXCEEDED 11
  62
  63 /**
  64  * Must match IP given in the server.
  65  */
  66 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  67
  68 #define NAT_TRAV_PORT 22225
  69
  70 /**
  71  * IPv4 header.
  72  */
  73 struct ip_header
  74 {
  75
  76   /**
  77    * Version (4 bits) + Internet header length (4 bits)
  78    */
  79   uint8_t vers_ihl;
  80
  81   /**
  82    * Type of service
  83    */
  84   uint8_t tos;
  85
  86   /**
  87    * Total length
  88    */
  89   uint16_t pkt_len;
  90
  91   /**
  92    * Identification
  93    */
  94   uint16_t id;
  95
  96   /**
  97    * Flags (3 bits) + Fragment offset (13 bits)
  98    */
  99   uint16_t flags_frag_offset;
 100
 101   /**
 102    * Time to live
 103    */
 104   uint8_t ttl;
 105
 106   /**
 107    * Protocol
 108    */
 109   uint8_t proto;
 110
 111   /**
 112    * Header checksum
 113    */
 114   uint16_t checksum;
 115
 116   /**
 117    * Source address
 118    */
 119   uint32_t src_ip;
 120
 121   /**
 122    * Destination address
 123    */
 124   uint32_t dst_ip;
 125 };
 126
 127
 128 /**
 129  * Format of ICMP packet.
 130  */
 131 struct icmp_ttl_exceeded_header
 132 {
 133   uint8_t type;
 134
 135   uint8_t code;
 136
 137   uint16_t checksum;
 138
 139   uint32_t unused;
 140
 141   /* followed by original payload */
 142 };
 143
 144 struct icmp_echo_header
 145 {
 146   uint8_t type;
 147
 148   uint8_t code;
 149
 150   uint16_t checksum;
 151
 152   uint32_t reserved;
 153 };
 154
 155 /**
 156  * Beginning of UDP packet.
 157  */
 158 struct udp_header
 159 {
 160   uint16_t src_port;
 161
 162   uint16_t dst_port;
 163
 164   uint16_t length;
 165
 166   uint16_t crc;
 167 };
 168
 169
 170 /**
 171  * Socket we use to send our ICMP packets.
 172  */
 173 static SOCKET rawsock;
 174
 175 /**
 176  * Target "dummy" address.
 177  */
 178 static struct in_addr dummy;
 179
 180 /**
 181  * Port we are listening on (communicated to the server).
 182  */
 183 static uint16_t port;
 184
 185
 186
 187 /**
 188  * Convert IPv4 address from text to binary form.
 189  *
 190  * @param af address family
 191  * @param cp the address to print
 192  * @param buf where to write the address result
 193  * @return 1 on success
 194  */
 195 static int
 196 inet_pton (int af, const char *cp, struct in_addr *buf)
 197 {
 198   buf->s_addr = inet_addr (cp);
 199   if (buf->s_addr == INADDR_NONE)
 200   {
 201     fprintf (stderr, "Error %d handling address %s", WSAGetLastError (), cp);
 202     return 0;
 203   }
 204   return 1;
 205 }
 206
 207
 208 /**
 209  * CRC-16 for IP/ICMP headers.
 210  *
 211  * @param data what to calculate the CRC over
 212  * @param bytes number of bytes in data (must be multiple of 2)
 213  * @return the CRC 16.
 214  */
 215 static uint16_t
 216 calc_checksum (const uint16_t * data, unsigned int bytes)
 217 {
 218   uint32_t sum;
 219   unsigned int i;
 220
 221   sum = 0;
 222   for (i = 0; i < bytes / 2; i++)
 223     sum += data[i];
 224   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 225   sum = htons (0xffff - sum);
 226   return sum;
 227 }
 228
 229
 230 /**
 231  * Send an ICMP message to the target.
 232  *
 233  * @param my_ip source address
 234  * @param other target address
 235  */
 236 static void
 237 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip, const struct in_addr *other)
 238 {
 239   char packet[sizeof (struct ip_header) * 2 +
 240               sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header) +
 241               sizeof (struct udp_header)];
 242   struct ip_header ip_pkt;
 243   struct icmp_ttl_exceeded_header icmp_pkt;
 244   struct udp_header udp_pkt;
 245   struct sockaddr_in dst;
 246   size_t off;
 247   int err;
 248
 249   /* ip header: send to (known) ip address */
 250   off = 0;
 251   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 252   ip_pkt.tos = 0;
 253   ip_pkt.pkt_len = htons (sizeof (packet));
 254   ip_pkt.id = htons (256);
 255   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 256   ip_pkt.ttl = 128;
 257   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 258   ip_pkt.checksum = 0;
 259   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 260   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 261   ip_pkt.checksum = htons (calc_checksum ((uint16_t *) & ip_pkt,
 262                                           sizeof (struct ip_header)));
 263   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_header));
 264   off += sizeof (struct ip_header);
 265
 266   icmp_pkt.type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 267   icmp_pkt.code = 0;
 268   icmp_pkt.checksum = 0;
 269   icmp_pkt.unused = 0;
 270   memcpy (&packet[off], &icmp_pkt, sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header));
 271   off += sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header);
 272
 273   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 274   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 275   ip_pkt.tos = 0;
 276   ip_pkt.pkt_len = htons (sizeof (struct ip_header) +
 277                           sizeof (struct udp_header));
 278   ip_pkt.id = htons (0);
 279   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 280   ip_pkt.ttl = 128;
 281   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 282   ip_pkt.checksum = 0;
 283   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 284   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 285   ip_pkt.checksum = htons (calc_checksum ((uint16_t *) & ip_pkt,
 286                                           sizeof (struct ip_header)));
 287   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_header));
 288   off += sizeof (struct ip_header);
 289
 290   /* build UDP header */
 291   udp_pkt.src_port = htons (NAT_TRAV_PORT);
 292   udp_pkt.dst_port = htons (NAT_TRAV_PORT);
 293   udp_pkt.length = htons (port);
 294   udp_pkt.crc = 0;
 295   memcpy (&packet[off], &udp_pkt, sizeof (struct udp_header));
 296   off += sizeof (struct udp_header);
 297
 298   /* no go back to calculate ICMP packet checksum */
 299   icmp_pkt.checksum = htons (calc_checksum ((uint16_t *) & packet[off],
 300                                             sizeof (struct
 301                                                     icmp_ttl_exceeded_header) +
 302                                             sizeof (struct ip_header) +
 303                                             sizeof (struct udp_header)));
 304   memcpy (&packet[sizeof (struct ip_header)], &icmp_pkt,
 305           sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header));
 306
 307   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 308   dst.sin_family = AF_INET;
 309   dst.sin_addr = *other;
 310   err = sendto (rawsock,
 311                 packet,
 312                 sizeof (packet), 0, (struct sockaddr *) &dst, sizeof (dst));
 313   if (err < 0)
 314   {
 315     fprintf (stderr, "sendto failed: %s\n", strerror (errno));
 316   }
 317   else if (sizeof (packet) != (size_t) err)
 318   {
 319     fprintf (stderr, "Error: partial send of ICMP message\n");
 320   }
 321 }
 322
 323
 324 /**
 325  * Send an ICMP message to the target.
 326  *
 327  * @param my_ip source address
 328  * @param other target address
 329  */
 330 static void
 331 send_icmp (const struct in_addr *my_ip, const struct in_addr *other)
 332 {
 333   struct ip_header ip_pkt;
 334   struct icmp_ttl_exceeded_header icmp_ttl;
 335   struct icmp_echo_header icmp_echo;
 336   struct sockaddr_in dst;
 337   char packet[sizeof (struct ip_header) * 2 +
 338               sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header) +
 339               sizeof (struct icmp_echo_header)];
 340   size_t off;
 341   int err;
 342
 343   /* ip header: send to (known) ip address */
 344   off = 0;
 345   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 346   ip_pkt.tos = 0;
 347   ip_pkt.pkt_len = htons (sizeof (packet));
 348   ip_pkt.id = htons (256);
 349   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 350   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 351   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 352   ip_pkt.checksum = 0;
 353   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 354   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 355   ip_pkt.checksum = htons (calc_checksum ((uint16_t *) & ip_pkt,
 356                                           sizeof (struct ip_header)));
 357   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_header));
 358   off += sizeof (ip_pkt);
 359
 360   /* icmp reply: time exceeded */
 361   icmp_ttl.type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 362   icmp_ttl.code = 0;
 363   icmp_ttl.checksum = 0;
 364   icmp_ttl.unused = 0;
 365   memcpy (&packet[off], &icmp_ttl, sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header));
 366   off += sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header);
 367
 368   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 369   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 370   ip_pkt.tos = 0;
 371   ip_pkt.pkt_len =
 372       htons (sizeof (struct ip_header) + sizeof (struct icmp_echo_header));
 373   ip_pkt.id = htons (256);
 374   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 375   ip_pkt.ttl = 1;               /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 376   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 377   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 378   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 379   ip_pkt.checksum = 0;
 380   ip_pkt.checksum = htons (calc_checksum ((uint16_t *) & ip_pkt,
 381                                           sizeof (struct ip_header)));
 382   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_header));
 383   off += sizeof (struct ip_header);
 384
 385   icmp_echo.type = ICMP_ECHO;
 386   icmp_echo.code = 0;
 387   icmp_echo.reserved = htonl (port);
 388   icmp_echo.checksum = 0;
 389   icmp_echo.checksum = htons (calc_checksum ((uint16_t *) & icmp_echo,
 390                                              sizeof (struct icmp_echo_header)));
 391   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (struct icmp_echo_header));
 392
 393   /* no go back to calculate ICMP packet checksum */
 394   off = sizeof (struct ip_header);
 395   icmp_ttl.checksum = htons (calc_checksum ((uint16_t *) & packet[off],
 396                                             sizeof (struct
 397                                                     icmp_ttl_exceeded_header) +
 398                                             sizeof (struct ip_header) +
 399                                             sizeof (struct icmp_echo_header)));
 400   memcpy (&packet[off], &icmp_ttl, sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header));
 401
 402   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 403   dst.sin_family = AF_INET;
 404   dst.sin_addr = *other;
 405
 406   err = sendto (rawsock,
 407                 packet,
 408                 sizeof (packet), 0, (struct sockaddr *) &dst, sizeof (dst));
 409
 410   if (err < 0)
 411   {
 412     fprintf (stderr, "sendto failed: %s\n", strerror (errno));
 413   }
 414   else if (sizeof (packet) != (size_t) err)
 415   {
 416     fprintf (stderr, "Error: partial send of ICMP message\n");
 417   }
 418 }
 419
 420
 421 /**
 422  * Create an ICMP raw socket.
 423  *
 424  * @return INVALID_SOCKET on error
 425  */
 426 static SOCKET
 427 make_raw_socket ()
 428 {
 429   DWORD bOptVal = TRUE;
 430   int bOptLen = sizeof (bOptVal);
 431   SOCKET ret;
 432
 433   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 434   if (INVALID_SOCKET == ret)
 435   {
 436     fprintf (stderr, "Error opening RAW socket: %s\n", strerror (errno));
 437     return INVALID_SOCKET;
 438   }
 439   if (0 !=
 440       setsockopt (ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char *) &bOptVal, bOptLen))
 441   {
 442     fprintf (stderr,
 443              "Error setting SO_BROADCAST to ON: %s\n", strerror (errno));
 444     closesocket (rawsock);
 445     return INVALID_SOCKET;
 446   }
 447
 448   if (0 != setsockopt (ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *) &bOptVal, bOptLen))
 449   {
 450     fprintf (stderr, "Error setting IP_HDRINCL to ON: %s\n", strerror (errno));
 451     closesocket (rawsock);
 452     return INVALID_SOCKET;
 453   }
 454   return ret;
 455 }
 456
 457
 458 int
 459 main (int argc, char *const *argv)
 460 {
 461   struct in_addr external;
 462   struct in_addr target;
 463   WSADATA wsaData;
 464
 465   unsigned int p;
 466
 467   if (argc != 4)
 468   {
 469     fprintf (stderr,
 470              "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 471     return 1;
 472   }
 473   if ((1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 474       (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)))
 475   {
 476     fprintf (stderr, "Error parsing IPv4 address: %s\n", strerror (errno));
 477     return 1;
 478   }
 479   if ((1 != sscanf (argv[3], "%u", &p)) || (0 == p) || (0xFFFF < p))
 480   {
 481     fprintf (stderr, "Error parsing port value `%s'\n", argv[3]);
 482     return 1;
 483   }
 484   port = (uint16_t) p;
 485
 486   if (0 != WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData))
 487   {
 488     fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 489     return 2;
 490   }
 491   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy))
 492   {
 493     fprintf (stderr, "Internal error converting dummy IP to binary.\n");
 494     return 2;
 495   }
 496   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket ()))
 497     return 3;
 498   send_icmp (&external, &target);
 499   send_icmp_udp (&external, &target);
 500   closesocket (rawsock);
 501   WSACleanup ();
 502   return 0;
 503 }
 504
 505 /* end of gnunet-helper-nat-client-windows.c */