src/transport/gnunet-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/transport/gnunet-nat-client-windows.c
  23  * @brief Tool to help bypass NATs using ICMP method; must run as
  24  *        root (SUID will do) or administrator on W32
  25  *        This code will work under GNU/Linux or 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 #ifdef WIN32
  46 #include <winsock2.h>
  47 #else
  48 #include <sys/types.h>
  49 #include <sys/socket.h>
  50 #include <arpa/inet.h>
  51 #include <sys/select.h>
  52 #include <netinet/ip.h>
  53 #include <netinet/ip_icmp.h>
  54 #include <netinet/in.h>
  55 #endif
  56 #include <sys/time.h>
  57 #include <sys/types.h>
  58 #include <unistd.h>
  59 #include <stdio.h>
  60 #include <string.h>
  61 #include <errno.h>
  62 #include <stdlib.h>
  63 #include <stdint.h>
  64 #include <time.h>
  65
  66
  67 #ifdef WIN32
  68 typedef unsigned int uid_t;
  69 typedef SOCKET Socket;
  70 typedef unsigned short ushort;
  71 #define ICMP_ECHO 8
  72 #define IPDEFTTL        64              /* default ttl, from RFC 1340 */
  73 #define ICMP_TIME_EXCEEDED      11      /* Time Exceeded                */
  74 #define IP_HDRINCL      3       /* int; Header is included with data.  */
  75 #else
  76 typedef int Socket;
  77 #endif
  78
  79 /**
  80  * Must match IP given in the server.
  81  */
  82 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  83
  84 #define NAT_TRAV_PORT 22225
  85
  86 struct ip_packet
  87 {
  88   uint8_t vers_ihl;
  89   uint8_t tos;
  90   uint16_t pkt_len;
  91   uint16_t id;
  92   uint16_t flags_frag_offset;
  93   uint8_t ttl;
  94   uint8_t proto;
  95   uint16_t checksum;
  96   uint32_t src_ip;
  97   uint32_t dst_ip;
  98 };
  99
 100 struct icmp_packet
 101 {
 102   uint8_t type;
 103   uint8_t code;
 104   uint16_t checksum;
 105   uint32_t reserved;
 106
 107 };
 108
 109 struct icmp_echo_packet
 110 {
 111   uint8_t type;
 112   uint8_t code;
 113   uint16_t checksum;
 114   uint32_t reserved;
 115   uint32_t data;
 116 };
 117
 118 struct udp_packet
 119 {
 120   uint16_t src_port;
 121
 122   uint16_t dst_port;
 123
 124   uint32_t length;
 125 };
 126
 127 static Socket rawsock;
 128
 129 static struct in_addr dummy;
 130
 131 static uint32_t port;
 132
 133 #if WIN32
 134 /**
 135  * @param af address family
 136  * @param cp the address to print
 137  * @param buf where to write the address result
 138  */
 139 static int inet_pton (int af, char *cp, struct in_addr *buf)
 140 {
 141   //ret = WSAStringToAddress (cp, af, NULL, (LPSOCKADDR)buf, &ssize);
 142   buf->s_addr = inet_addr(cp);
 143   if (buf->s_addr == INADDR_NONE)
 144     {
 145       fprintf(stderr, "Error %d handling address %s", WSAGetLastError(), cp);
 146       return 0;
 147     }
 148   else
 149     return 1;
 150 }
 151 #endif
 152
 153 static uint16_t
 154 calc_checksum(const uint16_t *data,
 155               unsigned int bytes)
 156 {
 157   uint32_t sum;
 158   unsigned int i;
 159
 160   sum = 0;
 161   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 162     sum += data[i];
 163   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 164   sum = htons(0xffff - sum);
 165   return sum;
 166 }
 167
 168
 169 static void
 170 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 171            struct icmp_echo_packet *echo, uint32_t num)
 172 {
 173   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 174   echo->type = ICMP_ECHO;
 175   echo->code = 0;
 176   echo->reserved = 0;
 177   echo->checksum = 0;
 178   echo->data = htons(num);
 179   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo,
 180                                        sizeof (struct icmp_echo_packet)));
 181 }
 182
 183 static void
 184 make_echo2 (const struct in_addr *src_ip,
 185            struct icmp_packet *echo)
 186 {
 187   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 188   echo->type = ICMP_ECHO;
 189   echo->code = 0;
 190   echo->reserved = 0;
 191   echo->checksum = 0;
 192   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 193 }
 194
 195 /**
 196  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 197  *
 198  * @param my_ip source address (our ip address)
 199  */
 200 static void
 201 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 202 {
 203   struct icmp_packet icmp_echo;
 204   struct sockaddr_in dst;
 205   size_t off;
 206   int err;
 207   struct ip_packet ip_pkt;
 208   struct icmp_packet icmp_pkt;
 209   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 210
 211   off = 0;
 212   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 213   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 214   ip_pkt.tos = 0;
 215   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 216   ip_pkt.id = 1;
 217   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 218   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 219   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 220   ip_pkt.checksum = 0;
 221   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 222   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 223   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 224   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 225   off += sizeof (ip_pkt);
 226   make_echo2 (my_ip, &icmp_echo);
 227   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 228   off += sizeof (icmp_echo);
 229
 230   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 231   dst.sin_family = AF_INET;
 232   dst.sin_addr = dummy;
 233   err = sendto(rawsock,
 234                packet, off, 0,
 235                (struct sockaddr*)&dst,
 236                sizeof(dst));
 237   if (err < 0)
 238     {
 239 #if VERBOSE
 240       fprintf(stderr,
 241               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 242 #endif
 243     }
 244   else if (err != off)
 245     {
 246       fprintf(stderr,
 247               "Error: partial send of ICMP message\n");
 248     }
 249 }
 250
 251 /**
 252  * Send an ICMP message to the target.
 253  *
 254  * @param my_ip source address
 255  * @param other target address
 256  */
 257 static void
 258 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip,
 259                const struct in_addr *other)
 260 {
 261   struct ip_packet ip_pkt;
 262   struct icmp_packet icmp_pkt;
 263   struct udp_packet udp_pkt;
 264
 265   struct sockaddr_in dst;
 266   char packet[sizeof(ip_pkt) * 2 + sizeof(icmp_pkt) * 2 + sizeof(uint32_t)];
 267
 268   size_t off;
 269   int err;
 270
 271   /* ip header: send to (known) ip address */
 272   off = 0;
 273   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 274   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 275   ip_pkt.tos = 0;
 276   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (packet));
 277   ip_pkt.id = htons(256);
 278   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 279   ip_pkt.ttl = 128;
 280   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 281   ip_pkt.checksum = 0;
 282   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 283   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 284   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 285   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 286   off += sizeof(ip_pkt);
 287
 288   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 289   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 290   ip_pkt.tos = 0;
 291   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 292
 293   icmp_pkt.type = 11; /* TTL exceeded */
 294   icmp_pkt.code = 0;
 295   icmp_pkt.checksum = 0;
 296   icmp_pkt.reserved = 0;
 297   memcpy(&packet[off], &icmp_pkt, sizeof(icmp_pkt));
 298   off += sizeof(icmp_pkt);
 299
 300   /* build inner IP header */
 301   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 302   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 303   ip_pkt.tos = 0;
 304   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (ip_pkt) + sizeof(udp_pkt));
 305   ip_pkt.id = htons(0);
 306   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 307   ip_pkt.ttl = 128;
 308   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 309   ip_pkt.checksum = 0;
 310   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 311   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 312   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 313   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 314   off += sizeof(ip_pkt);
 315
 316   /* build UDP header */
 317   udp_pkt.src_port = htons(NAT_TRAV_PORT); /* FIXME: does this port matter? */
 318   udp_pkt.dst_port = htons(NAT_TRAV_PORT);
 319
 320   memset(&udp_pkt.length, 0, sizeof(uint32_t));
 321   udp_pkt.length = htonl(port);
 322   memcpy(&packet[off], &udp_pkt, sizeof(udp_pkt));
 323   off += sizeof(udp_pkt);
 324
 325   /* set ICMP checksum */
 326   icmp_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&packet[sizeof(ip_pkt)],
 327                             sizeof (icmp_pkt) + sizeof(ip_pkt) + sizeof(udp_pkt)));
 328   memcpy (&packet[sizeof(ip_pkt)], &icmp_pkt, sizeof (icmp_pkt));
 329
 330
 331   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 332   dst.sin_family = AF_INET;
 333   dst.sin_addr = *other;
 334   err = sendto(rawsock,
 335                packet,
 336                off, 0,
 337                (struct sockaddr*)&dst,
 338                sizeof(dst));
 339
 340   if (err < 0)
 341     {
 342       fprintf(stderr,
 343               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 344     }
 345   else if (err != off)
 346     {
 347       fprintf(stderr,
 348               "Error: partial send of ICMP message\n");
 349     }
 350 }
 351
 352
 353 /**
 354  * Send an ICMP message to the target.
 355  *
 356  * @param my_ip source address
 357  * @param other target address
 358  */
 359 static void
 360 send_icmp (const struct in_addr *my_ip,
 361            const struct in_addr *other)
 362 {
 363   struct ip_packet ip_pkt;
 364   struct icmp_packet *icmp_pkt;
 365   struct icmp_echo_packet icmp_echo;
 366   struct sockaddr_in dst;
 367   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)];
 368
 369   size_t off;
 370   int err;
 371
 372   /* ip header: send to (known) ip address */
 373   off = 0;
 374   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 375   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 376   ip_pkt.tos = 0;
 377   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet); /* huh? */
 378   ip_pkt.id = 1;
 379   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 380   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 381   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 382   ip_pkt.checksum = 0;
 383   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 384   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 385   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 386   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 387   off += sizeof (ip_pkt);
 388   /* icmp reply: time exceeded */
 389   icmp_pkt = (struct icmp_packet*) &packet[off];
 390   memset(icmp_pkt, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 391   icmp_pkt->type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 392   icmp_pkt->code = 0;
 393   icmp_pkt->reserved = 0;
 394   icmp_pkt->checksum = 0;
 395
 396   off += sizeof (struct icmp_packet);
 397
 398   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 399   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 400   ip_pkt.tos = 0;
 401   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 402
 403   ip_pkt.id = 1;
 404   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 405   ip_pkt.ttl = 1; /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 406   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 407   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 408   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 409   ip_pkt.checksum = 0;
 410   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 411   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 412   off += sizeof (struct ip_packet);
 413
 414   make_echo (other, &icmp_echo, port);
 415   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 416   off += sizeof (struct icmp_echo_packet);
 417
 418   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 419                                              sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct ip_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)));
 420
 421   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 422   dst.sin_family = AF_INET;
 423   dst.sin_addr = *other;
 424   err = sendto(rawsock,
 425                packet,
 426                off, 0,
 427                (struct sockaddr*)&dst,
 428                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 429
 430   fprintf(stderr, "Sent %d bytes\n", err);
 431   if (err < 0)
 432     {
 433       fprintf(stderr,
 434               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 435     }
 436   else if (err != off)
 437     {
 438       fprintf(stderr,
 439               "Error: partial send of ICMP message\n");
 440     }
 441 }
 442
 443
 444 static Socket
 445 make_raw_socket ()
 446 {
 447   const int one = 1;
 448   int ret;
 449
 450   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 451   if (-1 == ret)
 452     {
 453       fprintf (stderr,
 454                "Error opening RAW socket: %s\n",
 455                strerror (errno));
 456       return -1;
 457     }
 458   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 459                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 460     fprintf(stderr,
 461             "setsockopt failed: %s\n",
 462             strerror (errno));
 463   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 464                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 465     fprintf(stderr,
 466             "setsockopt failed: %s\n",
 467             strerror (errno));
 468   return ret;
 469 }
 470
 471
 472 int
 473 main (int argc, char *const *argv)
 474 {
 475   struct in_addr external;
 476   struct in_addr target;
 477 #ifndef WIN32
 478   uid_t uid;
 479 #endif
 480
 481 #ifdef WIN32
 482   // WSA startup
 483   WSADATA wsaData;
 484   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 485   {
 486       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 487       return 4;                       // ERROR
 488   }
 489 #endif
 490
 491   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 492     return 1;
 493
 494 #ifndef WIN32
 495   uid = getuid ();
 496   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 497     fprintf (stderr,
 498              "Failed to setresuid: %s\n",
 499              strerror (errno));
 500 #endif
 501   if (argc != 4)
 502     {
 503       fprintf (stderr,
 504                "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 505       return 1;
 506     }
 507   port = atoi(argv[3]);
 508
 509   if ( (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 510        (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)) )
 511     {
 512       fprintf (stderr,
 513                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 514                strerror (errno));
 515       return 1;
 516     }
 517   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy))
 518     {
 519       fprintf (stderr,
 520                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 521                strerror (errno));
 522       abort ();
 523     }
 524   send_icmp_echo(&target);
 525   fprintf(stderr, "Sending icmp message.\n");
 526   send_icmp (&external,
 527              &target);
 528   fprintf(stderr, "Sending icmp udp message.\n");
 529   send_icmp_udp (&external,
 530              &target);
 531
 532   close (rawsock);
 533 #ifdef WIN32
 534   WSACleanup ();
 535 #endif
 536   return 0;
 537 }
 538
 539 /* end of gnunet-nat-client.c */