src/nat/nat_test.c

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      (C) 2011 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 nat/nat_test.c
  23  * @brief functions to test if the NAT configuration is successful at achieving NAT traversal (with the help of a gnunet-nat-server)
  24  * @author Christian Grothoff
  25  */
  26 #include "platform.h"
  27 #include "gnunet_util_lib.h"
  28 #include "gnunet_nat_lib.h"
  29 #include "nat.h"
  30
  31 #define LOG(kind,...) GNUNET_log_from (kind, "nat", __VA_ARGS__)
  32
  33 #define NAT_SERVER_TIMEOUT GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS, 30)
  34
  35 /**
  36  * Entry we keep for each incoming connection.
  37  */
  38 struct NatActivity
  39 {
  40   /**
  41    * This is a doubly-linked list.
  42    */
  43   struct NatActivity *next;
  44
  45   /**
  46    * This is a doubly-linked list.
  47    */
  48   struct NatActivity *prev;
  49
  50   /**
  51    * Socket of the incoming connection.
  52    */
  53   struct GNUNET_NETWORK_Handle *sock;
  54
  55   /**
  56    * Handle of the master context.
  57    */
  58   struct GNUNET_NAT_Test *h;
  59
  60   /**
  61    * Task reading from the incoming connection.
  62    */
  63   GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier rtask;
  64 };
  65
  66
  67 /**
  68  * Entry we keep for each connection to the gnunet-nat-service.
  69  */
  70 struct ClientActivity
  71 {
  72   /**
  73    * This is a doubly-linked list.
  74    */
  75   struct ClientActivity *next;
  76
  77   /**
  78    * This is a doubly-linked list.
  79    */
  80   struct ClientActivity *prev;
  81
  82   /**
  83    * Socket of the incoming connection.
  84    */
  85   struct GNUNET_CLIENT_Connection *client;
  86
  87 };
  88
  89
  90 /**
  91  * Handle to a NAT test.
  92  */
  93 struct GNUNET_NAT_Test
  94 {
  95
  96   /**
  97    * Configuration used
  98    */
  99   const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *cfg;
 100
 101   /**
 102    * Function to call with success report
 103    */
 104   GNUNET_NAT_TestCallback report;
 105
 106   /**
 107    * Closure for @e report.
 108    */
 109   void *report_cls;
 110
 111   /**
 112    * Handle to NAT traversal in use
 113    */
 114   struct GNUNET_NAT_Handle *nat;
 115
 116   /**
 117    * Handle to listen socket, or NULL
 118    */
 119   struct GNUNET_NETWORK_Handle *lsock;
 120
 121   /**
 122    * Head of list of nat activities.
 123    */
 124   struct NatActivity *na_head;
 125
 126   /**
 127    * Tail of list of nat activities.
 128    */
 129   struct NatActivity *na_tail;
 130
 131   /**
 132    * Head of list of client activities.
 133    */
 134   struct ClientActivity *ca_head;
 135
 136   /**
 137    * Tail of list of client activities.
 138    */
 139   struct ClientActivity *ca_tail;
 140
 141   /**
 142    * Identity of task for the listen socket (if any)
 143    */
 144   GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier ltask;
 145
 146   /**
 147    * Task identifier for the timeout (if any)
 148    */
 149   GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier ttask;
 150
 151   /**
 152    * GNUNET_YES if we're testing TCP
 153    */
 154   int is_tcp;
 155
 156   /**
 157    * Data that should be transmitted or source-port.
 158    */
 159   uint16_t data;
 160
 161   /**
 162    * Advertised port to the other peer.
 163    */
 164   uint16_t adv_port;
 165
 166   /**
 167    * Status code to be reported to the timeout/status call
 168    */
 169   enum GNUNET_NAT_StatusCode status;
 170 };
 171
 172
 173 /**
 174  * Function called from #GNUNET_NAT_register whenever someone asks us
 175  * to do connection reversal.
 176  *
 177  * @param cls closure, our `struct GNUNET_NAT_Handle`
 178  * @param addr public IP address of the other peer
 179  * @param addrlen actual lenght of the address
 180  */
 181 static void
 182 reversal_cb (void *cls,
 183              const struct sockaddr *addr,
 184              socklen_t addrlen)
 185 {
 186   struct GNUNET_NAT_Test *h = cls;
 187   const struct sockaddr_in *sa;
 188
 189   if (sizeof (struct sockaddr_in) != addrlen)
 190     return;
 191   sa = (const struct sockaddr_in *) addr;
 192   if (h->data != sa->sin_port)
 193   {
 194     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 195          "Received connection reversal request for wrong port\n");
 196     return;                     /* wrong port */
 197   }
 198   /* report success */
 199   h->report (h->report_cls, GNUNET_NAT_ERROR_SUCCESS);
 200 }
 201
 202
 203 /**
 204  * Activity on our incoming socket.  Read data from the
 205  * incoming connection.
 206  *
 207  * @param cls the `struct GNUNET_NAT_Test`
 208  * @param tc scheduler context
 209  */
 210 static void
 211 do_udp_read (void *cls,
 212              const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 213 {
 214   struct GNUNET_NAT_Test *tst = cls;
 215   uint16_t data;
 216
 217   tst->ltask =
 218       GNUNET_SCHEDULER_add_read_net (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL,
 219                                      tst->lsock,
 220                                      &do_udp_read, tst);
 221   if ((NULL != tc->write_ready) &&
 222       (GNUNET_NETWORK_fdset_isset (tc->read_ready, tst->lsock)) &&
 223       (sizeof (data) ==
 224        GNUNET_NETWORK_socket_recv (tst->lsock, &data, sizeof (data))))
 225   {
 226     if (data == tst->data)
 227       tst->report (tst->report_cls, GNUNET_NAT_ERROR_SUCCESS);
 228     else
 229       LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 230            "Received data mismatches expected value\n");
 231   }
 232   else
 233     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 234          "Failed to receive data from inbound connection\n");
 235 }
 236
 237
 238 /**
 239  * Activity on our incoming socket.  Read data from the
 240  * incoming connection.
 241  *
 242  * @param cls the `struct NatActivity`
 243  * @param tc scheduler context
 244  */
 245 static void
 246 do_read (void *cls,
 247          const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 248 {
 249   struct NatActivity *na = cls;
 250   struct GNUNET_NAT_Test *tst;
 251   uint16_t data;
 252
 253   na->rtask = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 254   tst = na->h;
 255   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (tst->na_head, tst->na_tail, na);
 256   if ((NULL != tc->write_ready) &&
 257       (GNUNET_NETWORK_fdset_isset (tc->read_ready, na->sock)) &&
 258       (sizeof (data) ==
 259        GNUNET_NETWORK_socket_recv (na->sock, &data, sizeof (data))))
 260   {
 261     if (data == tst->data)
 262       tst->report (tst->report_cls, GNUNET_NAT_ERROR_SUCCESS);
 263     else
 264       LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 265            "Received data does not match expected value\n");
 266   }
 267   else
 268     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 269          "Failed to receive data from inbound connection\n");
 270   GNUNET_NETWORK_socket_close (na->sock);
 271   GNUNET_free (na);
 272 }
 273
 274
 275 /**
 276  * Activity on our listen socket. Accept the
 277  * incoming connection.
 278  *
 279  * @param cls the `struct GNUNET_NAT_Test`
 280  * @param tc scheduler context
 281  */
 282 static void
 283 do_accept (void *cls,
 284            const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 285 {
 286   struct GNUNET_NAT_Test *tst = cls;
 287   struct GNUNET_NETWORK_Handle *s;
 288   struct NatActivity *wl;
 289
 290   tst->ltask = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 291   if (0 != (tc->reason & GNUNET_SCHEDULER_REASON_SHUTDOWN))
 292     return;
 293   tst->ltask =
 294       GNUNET_SCHEDULER_add_read_net (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL, tst->lsock,
 295                                      &do_accept, tst);
 296   s = GNUNET_NETWORK_socket_accept (tst->lsock, NULL, NULL);
 297   if (NULL == s)
 298   {
 299     GNUNET_log_strerror (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "accept");
 300     return;                     /* odd error */
 301   }
 302   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 303        "Got an inbound connection, waiting for data\n");
 304   wl = GNUNET_new (struct NatActivity);
 305   wl->sock = s;
 306   wl->h = tst;
 307   wl->rtask =
 308     GNUNET_SCHEDULER_add_read_net (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL,
 309                                    wl->sock,
 310                                    &do_read, wl);
 311   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (tst->na_head, tst->na_tail, wl);
 312 }
 313
 314
 315 /**
 316  * Address-callback, used to send message to gnunet-nat-server.
 317  *
 318  * @param cls closure
 319  * @param add_remove #GNUNET_YES to mean the new public IP address, #GNUNET_NO to mean
 320  *     the previous (now invalid) one
 321  * @param addr either the previous or the new public IP address
 322  * @param addrlen actual length of the @a addr
 323  */
 324 static void
 325 addr_cb (void *cls,
 326          int add_remove,
 327          const struct sockaddr *addr,
 328          socklen_t addrlen)
 329 {
 330   struct GNUNET_NAT_Test *h = cls;
 331   struct ClientActivity *ca;
 332   struct GNUNET_CLIENT_Connection *client;
 333   struct GNUNET_NAT_TestMessage msg;
 334   const struct sockaddr_in *sa;
 335
 336   if (GNUNET_YES != add_remove)
 337     return;
 338   if (addrlen != sizeof (struct sockaddr_in))
 339   {
 340     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 341          "NAT test ignores IPv6 address `%s' returned from NAT library\n",
 342          GNUNET_a2s (addr, addrlen));
 343     return;                     /* ignore IPv6 here */
 344   }
 345   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
 346        "Asking gnunet-nat-server to connect to `%s'\n",
 347        GNUNET_a2s (addr, addrlen));
 348   sa = (const struct sockaddr_in *) addr;
 349   msg.header.size = htons (sizeof (struct GNUNET_NAT_TestMessage));
 350   msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_NAT_TEST);
 351   msg.dst_ipv4 = sa->sin_addr.s_addr;
 352   msg.dport = sa->sin_port;
 353   msg.data = h->data;
 354   msg.is_tcp = htonl ((uint32_t) h->is_tcp);
 355
 356   client = GNUNET_CLIENT_connect ("gnunet-nat-server", h->cfg);
 357   if (NULL == client)
 358   {
 359     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
 360                 _("Failed to connect to `gnunet-nat-server'\n"));
 361     return;
 362   }
 363   ca = GNUNET_new (struct ClientActivity);
 364   ca->client = client;
 365   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (h->ca_head, h->ca_tail, ca);
 366   GNUNET_break (GNUNET_OK ==
 367                 GNUNET_CLIENT_transmit_and_get_response (client, &msg.header,
 368                                                          NAT_SERVER_TIMEOUT,
 369                                                          GNUNET_YES, NULL,
 370                                                          NULL));
 371 }
 372
 373
 374 /**
 375  * Timeout task for a nat test.
 376  * Calls the report-callback with a timeout return value
 377  *
 378  * Destroys the nat handle after the callback has been processed.
 379  *
 380  * @param cls handle to the timed out NAT test
 381  * @param tc not used
 382  */
 383 static void
 384 do_timeout (void *cls,
 385                  const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext * tc)
 386 {
 387   struct GNUNET_NAT_Test *nh = (struct GNUNET_NAT_Test *) cls;
 388
 389   nh->ttask = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 390   nh->report (nh->report_cls, (GNUNET_NAT_ERROR_SUCCESS == nh->status)? GNUNET_NAT_ERROR_TIMEOUT: nh->status );
 391
 392   GNUNET_NAT_test_stop(nh);
 393 }
 394
 395
 396 /**
 397  * Start testing if NAT traversal works using the
 398  * given configuration (IPv4-only).
 399  *
 400  * ALL failures are reported directly to the report callback
 401  *
 402  * @param cfg configuration for the NAT traversal
 403  * @param is_tcp #GNUNET_YES to test TCP, #GNUNET_NO to test UDP
 404  * @param bnd_port port to bind to, 0 for connection reversal
 405  * @param adv_port externally advertised port to use
 406  * @param timeout delay after which the test should be aborted
 407  * @param report function to call with the result of the test
 408  * @param report_cls closure for @a report
 409  * @return handle to cancel NAT test or NULL. The error is always indicated via the report callback
 410  */
 411 struct GNUNET_NAT_Test *
 412 GNUNET_NAT_test_start (const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *cfg,
 413                        int is_tcp,
 414                        uint16_t bnd_port,
 415                        uint16_t adv_port,
 416                        struct GNUNET_TIME_Relative timeout,
 417                        GNUNET_NAT_TestCallback report,
 418                        void *report_cls)
 419 {
 420   struct GNUNET_NAT_Test *nh;
 421   struct sockaddr_in sa;
 422   const struct sockaddr *addrs[] = { (const struct sockaddr *) &sa };
 423   const socklen_t addrlens[] = { sizeof (sa) };
 424
 425   memset (&sa, 0, sizeof (sa));
 426   sa.sin_family = AF_INET;
 427   sa.sin_port = htons (bnd_port);
 428 #if HAVE_SOCKADDR_IN_SIN_LEN
 429   sa.sin_len = sizeof (sa);
 430 #endif
 431
 432   nh = GNUNET_new (struct GNUNET_NAT_Test);
 433   nh->cfg = cfg;
 434   nh->is_tcp = is_tcp;
 435   nh->data = bnd_port;
 436   nh->adv_port = adv_port;
 437   nh->report = report;
 438   nh->report_cls = report_cls;
 439   nh->ttask = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 440   nh->status = GNUNET_NAT_ERROR_SUCCESS;
 441   if (0 == bnd_port)
 442   {
 443     nh->nat =
 444         GNUNET_NAT_register (cfg, is_tcp, 0, 0, NULL, NULL, &addr_cb,
 445                              &reversal_cb, nh);
 446   }
 447   else
 448   {
 449     nh->lsock =
 450         GNUNET_NETWORK_socket_create (AF_INET,
 451                                       (is_tcp ==
 452                                        GNUNET_YES) ? SOCK_STREAM : SOCK_DGRAM,
 453                                       0);
 454     if ((nh->lsock == NULL) ||
 455         (GNUNET_OK !=
 456          GNUNET_NETWORK_socket_bind (nh->lsock, (const struct sockaddr *) &sa,
 457                                      sizeof (sa))))
 458     {
 459       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
 460                   _("Failed to create listen socket bound to `%s' for NAT test: %s\n"),
 461                   GNUNET_a2s ((const struct sockaddr *) &sa, sizeof (sa)),
 462                   STRERROR (errno));
 463       if (NULL != nh->lsock)
 464         GNUNET_NETWORK_socket_close (nh->lsock);
 465       nh->status = GNUNET_NAT_ERROR_INTERNAL_NETWORK_ERROR;
 466       nh->ttask = GNUNET_SCHEDULER_add_now (&do_timeout, nh);
 467       return NULL;
 468     }
 469     if (GNUNET_YES == is_tcp)
 470     {
 471       GNUNET_break (GNUNET_OK == GNUNET_NETWORK_socket_listen (nh->lsock, 5));
 472       nh->ltask =
 473           GNUNET_SCHEDULER_add_read_net (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL,
 474                                          nh->lsock, &do_accept, nh);
 475     }
 476     else
 477     {
 478       nh->ltask =
 479           GNUNET_SCHEDULER_add_read_net (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL,
 480                                          nh->lsock, &do_udp_read, nh);
 481     }
 482     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 483          "NAT test listens on port %u (%s)\n",
 484          bnd_port,
 485          (GNUNET_YES == is_tcp) ? "tcp" : "udp");
 486     nh->nat = GNUNET_NAT_register (cfg, is_tcp, adv_port, 1, addrs, addrlens,
 487                              &addr_cb, NULL, nh);
 488     if (NULL == nh->nat)
 489     {
 490       LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
 491           _("NAT test failed to start NAT library\n"));
 492       if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != nh->ltask){
 493         GNUNET_SCHEDULER_cancel (nh->ltask);
 494         nh->ltask = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 495       }
 496       if (NULL != nh->lsock){
 497         GNUNET_NETWORK_socket_close (nh->lsock);
 498         nh->lsock = NULL;
 499       }
 500       nh->status = GNUNET_NAT_ERROR_NAT_REGISTER_FAILED;
 501       nh->ttask = GNUNET_SCHEDULER_add_now (&do_timeout, nh);
 502       return NULL;
 503     }
 504   }
 505   nh->ttask = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (timeout, &do_timeout, nh);
 506   return nh;
 507 }
 508
 509
 510 /**
 511  * Stop an active NAT test.
 512  *
 513  * @param tst test to stop.
 514  */
 515 void
 516 GNUNET_NAT_test_stop (struct GNUNET_NAT_Test *tst)
 517 {
 518   struct NatActivity *pos;
 519   struct ClientActivity *cpos;
 520
 521   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 522        "Stopping NAT test\n");
 523   while (NULL != (cpos = tst->ca_head))
 524   {
 525     GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (tst->ca_head, tst->ca_tail, cpos);
 526     GNUNET_CLIENT_disconnect (cpos->client);
 527     GNUNET_free (cpos);
 528   }
 529   while (NULL != (pos = tst->na_head))
 530   {
 531     GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (tst->na_head, tst->na_tail, pos);
 532     GNUNET_SCHEDULER_cancel (pos->rtask);
 533     GNUNET_NETWORK_socket_close (pos->sock);
 534     GNUNET_free (pos);
 535   }
 536   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != tst->ttask)
 537     GNUNET_SCHEDULER_cancel (tst->ttask);
 538   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != tst->ltask)
 539     GNUNET_SCHEDULER_cancel (tst->ltask);
 540   if (NULL != tst->lsock)
 541     GNUNET_NETWORK_socket_close (tst->lsock);
 542   GNUNET_NAT_unregister (tst->nat);
 543   GNUNET_free (tst);
 544 }
 545
 546 /* end of nat_test.c */