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 #define FD_SETSIZE 1024
  47 #include <winsock2.h>
  48 #include <ws2tcpip.h>
  49 #include <sys/time.h>
  50 #include <sys/types.h>
  51 #include <unistd.h>
  52 #include <stdio.h>
  53 #include <string.h>
  54 #include <errno.h>
  55 #include <stdlib.h>
  56 #include <stdint.h>
  57 #include <time.h>
  58
  59
  60 #define ICMP_ECHO 8
  61 #define IPDEFTTL 64
  62 #define ICMP_TIME_EXCEEDED 11
  63
  64 /**
  65  * Must match IP given in the server.
  66  */
  67 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  68
  69 #define NAT_TRAV_PORT 22225
  70
  71 /**
  72  * IPv4 header.
  73  */
  74 struct ip_header
  75 {
  76
  77   /**
  78    * Version (4 bits) + Internet header length (4 bits)
  79    */
  80   uint8_t vers_ihl;
  81
  82   /**
  83    * Type of service
  84    */
  85   uint8_t tos;
  86
  87   /**
  88    * Total length
  89    */
  90   uint16_t pkt_len;
  91
  92   /**
  93    * Identification
  94    */
  95   uint16_t id;
  96
  97   /**
  98    * Flags (3 bits) + Fragment offset (13 bits)
  99    */
 100   uint16_t flags_frag_offset;
 101
 102   /**
 103    * Time to live
 104    */
 105   uint8_t ttl;
 106
 107   /**
 108    * Protocol
 109    */
 110   uint8_t proto;
 111
 112   /**
 113    * Header checksum
 114    */
 115   uint16_t checksum;
 116
 117   /**
 118    * Source address
 119    */
 120   uint32_t src_ip;
 121
 122   /**
 123    * Destination address
 124    */
 125   uint32_t dst_ip;
 126 };
 127
 128
 129 /**
 130  * Format of ICMP packet.
 131  */
 132 struct icmp_ttl_exceeded_header
 133 {
 134   uint8_t type;
 135
 136   uint8_t code;
 137
 138   uint16_t checksum;
 139
 140   uint32_t unused;
 141
 142   /* followed by original payload */
 143 };
 144
 145 struct icmp_echo_header
 146 {
 147   uint8_t type;
 148
 149   uint8_t code;
 150
 151   uint16_t checksum;
 152
 153   uint32_t reserved;
 154 };
 155
 156 /**
 157  * Beginning of UDP packet.
 158  */
 159 struct udp_header
 160 {
 161   uint16_t src_port;
 162
 163   uint16_t dst_port;
 164
 165   uint16_t length;
 166
 167   uint16_t crc;
 168 };
 169
 170
 171 /**
 172  * Socket we use to send our ICMP packets.
 173  */
 174 static SOCKET rawsock;
 175
 176 /**
 177  * Target "dummy" address.
 178  */
 179 static struct in_addr dummy;
 180
 181 /**
 182  * Port we are listening on (communicated to the server).
 183  */
 184 static uint16_t port;
 185
 186
 187
 188 /**
 189  * Convert IPv4 address from text to binary form.
 190  *
 191  * @param af address family
 192  * @param cp the address to print
 193  * @param buf where to write the address result
 194  * @return 1 on success
 195  */
 196 static int
 197 inet_pton (int af, const char *cp, struct in_addr *buf)
 198 {
 199   buf->s_addr = inet_addr (cp);
 200   if (buf->s_addr == INADDR_NONE)
 201   {
 202     fprintf (stderr, "Error %d handling address %s", WSAGetLastError (), cp);
 203     return 0;
 204   }
 205   return 1;
 206 }
 207
 208
 209 /**
 210  * CRC-16 for IP/ICMP headers.
 211  *
 212  * @param data what to calculate the CRC over
 213  * @param bytes number of bytes in data (must be multiple of 2)
 214  * @return the CRC 16.
 215  */
 216 static uint16_t
 217 calc_checksum (const uint16_t * data, unsigned int bytes)
 218 {
 219   uint32_t sum;
 220   unsigned int i;
 221
 222   sum = 0;
 223   for (i = 0; i < bytes / 2; i++)
 224     sum += data[i];
 225   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 226   sum = htons (0xffff - sum);
 227   return sum;
 228 }
 229
 230
 231 /**
 232  * Send an ICMP message to the target.
 233  *
 234  * @param my_ip source address
 235  * @param other target address
 236  */
 237 static void
 238 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip, const struct in_addr *other)
 239 {
 240   char packet[sizeof (struct ip_header) * 2 +
 241               sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header) +
 242               sizeof (struct udp_header)];
 243   struct ip_header ip_pkt;
 244   struct icmp_ttl_exceeded_header icmp_pkt;
 245   struct udp_header udp_pkt;
 246   struct sockaddr_in dst;
 247   size_t off;
 248   int err;
 249
 250   /* ip header: send to (known) ip address */
 251   off = 0;
 252   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 253   ip_pkt.tos = 0;
 254   ip_pkt.pkt_len = htons (sizeof (packet));
 255   ip_pkt.id = htons (256);
 256   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 257   ip_pkt.ttl = 128;
 258   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 259   ip_pkt.checksum = 0;
 260   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 261   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 262   ip_pkt.checksum =
 263       htons (calc_checksum ((uint16_t *) & ip_pkt, sizeof (struct ip_header)));
 264   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_header));
 265   off += sizeof (struct ip_header);
 266
 267   icmp_pkt.type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 268   icmp_pkt.code = 0;
 269   icmp_pkt.checksum = 0;
 270   icmp_pkt.unused = 0;
 271   memcpy (&packet[off], &icmp_pkt, sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header));
 272   off += sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header);
 273
 274   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 275   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 276   ip_pkt.tos = 0;
 277   ip_pkt.pkt_len =
 278       htons (sizeof (struct ip_header) + sizeof (struct udp_header));
 279   ip_pkt.id = htons (0);
 280   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 281   ip_pkt.ttl = 128;
 282   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 283   ip_pkt.checksum = 0;
 284   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 285   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 286   ip_pkt.checksum =
 287       htons (calc_checksum ((uint16_t *) & ip_pkt, sizeof (struct ip_header)));
 288   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_header));
 289   off += sizeof (struct ip_header);
 290
 291   /* build UDP header */
 292   udp_pkt.src_port = htons (NAT_TRAV_PORT);
 293   udp_pkt.dst_port = htons (NAT_TRAV_PORT);
 294   udp_pkt.length = htons (port);
 295   udp_pkt.crc = 0;
 296   memcpy (&packet[off], &udp_pkt, sizeof (struct udp_header));
 297   off += sizeof (struct udp_header);
 298
 299   /* no go back to calculate ICMP packet checksum */
 300   icmp_pkt.checksum =
 301       htons (calc_checksum
 302              ((uint16_t *) & packet[off],
 303               sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header) +
 304               sizeof (struct ip_header) + sizeof (struct udp_header)));
 305   memcpy (&packet[sizeof (struct ip_header)], &icmp_pkt,
 306           sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header));
 307
 308   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 309   dst.sin_family = AF_INET;
 310   dst.sin_addr = *other;
 311   err =
 312       sendto (rawsock, packet, sizeof (packet), 0, (struct sockaddr *) &dst,
 313               sizeof (dst));
 314   if (err < 0)
 315   {
 316     fprintf (stderr, "sendto failed: %s\n", strerror (errno));
 317   }
 318   else if (sizeof (packet) != (size_t) err)
 319   {
 320     fprintf (stderr, "Error: partial send of ICMP message\n");
 321   }
 322 }
 323
 324
 325 /**
 326  * Send an ICMP message to the target.
 327  *
 328  * @param my_ip source address
 329  * @param other target address
 330  */
 331 static void
 332 send_icmp (const struct in_addr *my_ip, const struct in_addr *other)
 333 {
 334   struct ip_header ip_pkt;
 335   struct icmp_ttl_exceeded_header icmp_ttl;
 336   struct icmp_echo_header icmp_echo;
 337   struct sockaddr_in dst;
 338   char packet[sizeof (struct ip_header) * 2 +
 339               sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header) +
 340               sizeof (struct icmp_echo_header)];
 341   size_t off;
 342   int err;
 343
 344   /* ip header: send to (known) ip address */
 345   off = 0;
 346   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 347   ip_pkt.tos = 0;
 348   ip_pkt.pkt_len = htons (sizeof (packet));
 349   ip_pkt.id = htons (256);
 350   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 351   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 352   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 353   ip_pkt.checksum = 0;
 354   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 355   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 356   ip_pkt.checksum =
 357       htons (calc_checksum ((uint16_t *) & ip_pkt, sizeof (struct ip_header)));
 358   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_header));
 359   off += sizeof (ip_pkt);
 360
 361   /* icmp reply: time exceeded */
 362   icmp_ttl.type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 363   icmp_ttl.code = 0;
 364   icmp_ttl.checksum = 0;
 365   icmp_ttl.unused = 0;
 366   memcpy (&packet[off], &icmp_ttl, sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header));
 367   off += sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header);
 368
 369   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 370   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 371   ip_pkt.tos = 0;
 372   ip_pkt.pkt_len =
 373       htons (sizeof (struct ip_header) + sizeof (struct icmp_echo_header));
 374   ip_pkt.id = htons (256);
 375   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 376   ip_pkt.ttl = 1;               /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 377   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 378   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 379   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 380   ip_pkt.checksum = 0;
 381   ip_pkt.checksum =
 382       htons (calc_checksum ((uint16_t *) & ip_pkt, sizeof (struct ip_header)));
 383   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_header));
 384   off += sizeof (struct ip_header);
 385
 386   icmp_echo.type = ICMP_ECHO;
 387   icmp_echo.code = 0;
 388   icmp_echo.reserved = htonl (port);
 389   icmp_echo.checksum = 0;
 390   icmp_echo.checksum =
 391       htons (calc_checksum
 392              ((uint16_t *) & icmp_echo, sizeof (struct icmp_echo_header)));
 393   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (struct icmp_echo_header));
 394
 395   /* no go back to calculate ICMP packet checksum */
 396   off = sizeof (struct ip_header);
 397   icmp_ttl.checksum =
 398       htons (calc_checksum
 399              ((uint16_t *) & packet[off],
 400               sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header) +
 401               sizeof (struct ip_header) + sizeof (struct icmp_echo_header)));
 402   memcpy (&packet[off], &icmp_ttl, sizeof (struct icmp_ttl_exceeded_header));
 403
 404   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 405   dst.sin_family = AF_INET;
 406   dst.sin_addr = *other;
 407
 408   err =
 409       sendto (rawsock, packet, sizeof (packet), 0, (struct sockaddr *) &dst,
 410               sizeof (dst));
 411
 412   if (err < 0)
 413   {
 414     fprintf (stderr, "sendto failed: %s\n", strerror (errno));
 415   }
 416   else if (sizeof (packet) != (size_t) err)
 417   {
 418     fprintf (stderr, "Error: partial send of ICMP message\n");
 419   }
 420 }
 421
 422
 423 /**
 424  * Create an ICMP raw socket.
 425  *
 426  * @return INVALID_SOCKET on error
 427  */
 428 static SOCKET
 429 make_raw_socket ()
 430 {
 431   DWORD bOptVal = TRUE;
 432   int bOptLen = sizeof (bOptVal);
 433   SOCKET ret;
 434
 435   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 436   if (INVALID_SOCKET == ret)
 437   {
 438     fprintf (stderr, "Error opening RAW socket: %s\n", strerror (errno));
 439     return INVALID_SOCKET;
 440   }
 441   if (0 !=
 442       setsockopt (ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char *) &bOptVal, bOptLen))
 443   {
 444     fprintf (stderr, "Error setting SO_BROADCAST to ON: %s\n",
 445              strerror (errno));
 446     closesocket (rawsock);
 447     return INVALID_SOCKET;
 448   }
 449
 450   if (0 != setsockopt (ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *) &bOptVal, bOptLen))
 451   {
 452     fprintf (stderr, "Error setting IP_HDRINCL to ON: %s\n", strerror (errno));
 453     closesocket (rawsock);
 454     return INVALID_SOCKET;
 455   }
 456   return ret;
 457 }
 458
 459
 460 int
 461 main (int argc, char *const *argv)
 462 {
 463   struct in_addr external;
 464   struct in_addr target;
 465   WSADATA wsaData;
 466
 467   unsigned int p;
 468
 469   if (argc != 4)
 470   {
 471     fprintf (stderr,
 472              "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 473     return 1;
 474   }
 475   if ((1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 476       (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)))
 477   {
 478     fprintf (stderr, "Error parsing IPv4 address: %s\n", strerror (errno));
 479     return 1;
 480   }
 481   if ((1 != sscanf (argv[3], "%u", &p)) || (0 == p) || (0xFFFF < p))
 482   {
 483     fprintf (stderr, "Error parsing port value `%s'\n", argv[3]);
 484     return 1;
 485   }
 486   port = (uint16_t) p;
 487
 488   if (0 != WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData))
 489   {
 490     fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 491     return 2;
 492   }
 493   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy))
 494   {
 495     fprintf (stderr, "Internal error converting dummy IP to binary.\n");
 496     return 2;
 497   }
 498   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket ()))
 499     return 3;
 500   send_icmp (&external, &target);
 501   send_icmp_udp (&external, &target);
 502   closesocket (rawsock);
 503   WSACleanup ();
 504   return 0;
 505 }
 506
 507 /* end of gnunet-helper-nat-client-windows.c */