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
  46 #include <ws2tcpip.h>
  47 #include <winsock2.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 typedef unsigned int uid_t;
  60 typedef SOCKET Socket;
  61 typedef unsigned short ushort;
  62 #define ICMP_ECHO 8
  63 #define IPDEFTTL        64              /* default ttl, from RFC 1340 */
  64 #define ICMP_TIME_EXCEEDED      11      /* Time Exceeded                */
  65
  66 /**
  67  * Must match IP given in the server.
  68  */
  69 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  70
  71 #define NAT_TRAV_PORT 22225
  72
  73 struct ip_packet
  74 {
  75   uint8_t vers_ihl;
  76   uint8_t tos;
  77   uint16_t pkt_len;
  78   uint16_t id;
  79   uint16_t flags_frag_offset;
  80   uint8_t ttl;
  81   uint8_t proto;
  82   uint16_t checksum;
  83   uint32_t src_ip;
  84   uint32_t dst_ip;
  85 };
  86
  87 struct icmp_packet
  88 {
  89   uint8_t type;
  90   uint8_t code;
  91   uint16_t checksum;
  92   uint32_t reserved;
  93
  94 };
  95
  96 struct icmp_echo_packet
  97 {
  98   uint8_t type;
  99   uint8_t code;
 100   uint16_t checksum;
 101   uint32_t reserved;
 102   uint32_t data;
 103 };
 104
 105 struct udp_packet
 106 {
 107   uint16_t src_port;
 108
 109   uint16_t dst_port;
 110
 111   uint32_t length;
 112 };
 113
 114 static Socket rawsock;
 115
 116 static struct in_addr dummy;
 117
 118 static uint32_t port;
 119
 120 /**
 121  * @param af address family
 122  * @param cp the address to print
 123  * @param buf where to write the address result
 124  */
 125 static int inet_pton (int af, char *cp, struct in_addr *buf)
 126 {
 127   //ret = WSAStringToAddress (cp, af, NULL, (LPSOCKADDR)buf, &ssize);
 128   buf->s_addr = inet_addr(cp);
 129   if (buf->s_addr == INADDR_NONE)
 130     {
 131       fprintf(stderr, "Error %d handling address %s", WSAGetLastError(), cp);
 132       return 0;
 133     }
 134   else
 135     return 1;
 136 }
 137
 138 static uint16_t
 139 calc_checksum(const uint16_t *data,
 140               unsigned int bytes)
 141 {
 142   uint32_t sum;
 143   unsigned int i;
 144
 145   sum = 0;
 146   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 147     sum += data[i];
 148   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 149   sum = htons(0xffff - sum);
 150   return sum;
 151 }
 152
 153
 154 static void
 155 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 156            struct icmp_echo_packet *echo, uint32_t num)
 157 {
 158   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 159   echo->type = ICMP_ECHO;
 160   echo->code = 0;
 161   echo->reserved = 0;
 162   echo->checksum = 0;
 163   echo->data = htons(num);
 164   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo,
 165                                        sizeof (struct icmp_echo_packet)));
 166 }
 167
 168 /**
 169  * Send an ICMP message to the target.
 170  *
 171  * @param my_ip source address
 172  * @param other target address
 173  */
 174 static void
 175 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip,
 176                const struct in_addr *other)
 177 {
 178   struct ip_packet ip_pkt;
 179   struct icmp_packet icmp_pkt;
 180   struct udp_packet udp_pkt;
 181
 182   struct sockaddr_in dst;
 183   char packet[sizeof(ip_pkt) * 2 + sizeof(icmp_pkt) * 2 + sizeof(uint32_t)];
 184
 185   size_t off;
 186   int err;
 187
 188   /* ip header: send to (known) ip address */
 189   off = 0;
 190   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 191   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 192   ip_pkt.tos = 0;
 193   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (packet));
 194   ip_pkt.id = htons(256);
 195   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 196   ip_pkt.ttl = 128;
 197   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 198   ip_pkt.checksum = 0;
 199   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 200   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 201   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 202   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 203   off += sizeof(ip_pkt);
 204
 205   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 206   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 207   ip_pkt.tos = 0;
 208   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 209
 210   icmp_pkt.type = 11; /* TTL exceeded */
 211   icmp_pkt.code = 0;
 212   icmp_pkt.checksum = 0;
 213   icmp_pkt.reserved = 0;
 214   memcpy(&packet[off], &icmp_pkt, sizeof(icmp_pkt));
 215   off += sizeof(icmp_pkt);
 216
 217   /* build inner IP header */
 218   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 219   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 220   ip_pkt.tos = 0;
 221   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (ip_pkt) + sizeof(udp_pkt));
 222   ip_pkt.id = htons(0);
 223   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 224   ip_pkt.ttl = 128;
 225   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 226   ip_pkt.checksum = 0;
 227   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 228   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 229   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 230   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 231   off += sizeof(ip_pkt);
 232
 233   /* build UDP header */
 234   udp_pkt.src_port = htons(NAT_TRAV_PORT); /* FIXME: does this port matter? */
 235   udp_pkt.dst_port = htons(NAT_TRAV_PORT);
 236
 237   memset(&udp_pkt.length, 0, sizeof(uint32_t));
 238   udp_pkt.length = htonl(port);
 239   memcpy(&packet[off], &udp_pkt, sizeof(udp_pkt));
 240   off += sizeof(udp_pkt);
 241
 242   /* set ICMP checksum */
 243   icmp_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&packet[sizeof(ip_pkt)],
 244                             sizeof (icmp_pkt) + sizeof(ip_pkt) + sizeof(udp_pkt)));
 245   memcpy (&packet[sizeof(ip_pkt)], &icmp_pkt, sizeof (icmp_pkt));
 246
 247
 248   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 249   dst.sin_family = AF_INET;
 250   dst.sin_addr = *other;
 251   err = sendto(rawsock,
 252                packet,
 253                off, 0,
 254                (struct sockaddr*)&dst,
 255                sizeof(dst));
 256
 257   if (err < 0)
 258     {
 259       fprintf(stderr,
 260               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 261     }
 262   else if (err != off)
 263     {
 264       fprintf(stderr,
 265               "Error: partial send of ICMP message\n");
 266     }
 267 }
 268
 269
 270 /**
 271  * Send an ICMP message to the target.
 272  *
 273  * @param my_ip source address
 274  * @param other target address
 275  */
 276 static void
 277 send_icmp (const struct in_addr *my_ip,
 278            const struct in_addr *other)
 279 {
 280   struct ip_packet ip_pkt;
 281   struct icmp_packet *icmp_pkt;
 282   struct icmp_echo_packet icmp_echo;
 283   struct sockaddr_in dst;
 284   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)];
 285
 286   size_t off;
 287   int err;
 288
 289   memset(packet, 0, sizeof(packet));
 290   /* ip header: send to (known) ip address */
 291   off = 0;
 292   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 293   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 294   ip_pkt.tos = 0;
 295   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet); /* huh? */
 296   ip_pkt.id = 1;
 297   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 298   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 299   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 300   ip_pkt.checksum = 0;
 301   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 302   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 303   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 304
 305   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 306   off += sizeof (ip_pkt);
 307   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 308   dst.sin_family = AF_INET;
 309   //dst.sin_addr = *other;
 310   dst.sin_addr = *other;
 311
 312   /* icmp reply: time exceeded */
 313   icmp_pkt = (struct icmp_packet*) &packet[off];
 314   memset(icmp_pkt, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 315   icmp_pkt->type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 316   icmp_pkt->code = 0;
 317   icmp_pkt->reserved = 0;
 318   icmp_pkt->checksum = 0;
 319
 320   off += sizeof (struct icmp_packet);
 321
 322   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 323   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 324   ip_pkt.tos = 0;
 325   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 326   ip_pkt.id = 1;
 327   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 328   ip_pkt.ttl = 1; /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 329   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 330   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 331   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 332   ip_pkt.checksum = 0;
 333   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 334   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 335   off += sizeof (struct ip_packet);
 336
 337   make_echo (other, &icmp_echo, port);
 338   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 339   off += sizeof (struct icmp_echo_packet);
 340
 341   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 342                                              sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct ip_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)));
 343
 344   err = sendto(rawsock,
 345                &packet[0],
 346                off, 0,
 347                (struct sockaddr*)&dst,
 348                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 349
 350   if (err < 0)
 351     {
 352       fprintf(stderr,
 353               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 354     }
 355   else if (err != off)
 356     {
 357       fprintf(stderr,
 358               "Error: partial send of ICMP message\n");
 359     }
 360 }
 361
 362
 363 static Socket
 364 make_raw_socket ()
 365 {
 366   DWORD bOptVal = TRUE;
 367   int bOptLen = sizeof(bOptVal);
 368   Socket ret;
 369
 370   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 371   if (-1 == ret)
 372     {
 373       fprintf (stderr,
 374                "Error opening RAW socket: %s\n",
 375                strerror (errno));
 376       return -1;
 377     }
 378   if (setsockopt(rawsock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char*)&bOptVal, bOptLen) != 0)
 379     fprintf(stderr, "Error setting SO_BROADCAST: ON\n");
 380
 381   if (setsockopt(rawsock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*)&bOptVal, bOptLen) != 0)
 382     fprintf(stderr, "Error setting IP_HDRINCL: ON\n");
 383
 384   return ret;
 385 }
 386
 387
 388 int
 389 main (int argc, char *const *argv)
 390 {
 391   struct in_addr external;
 392   struct in_addr target;
 393
 394   // WSA startup
 395   WSADATA wsaData;
 396   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 397   {
 398       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 399       return 4;                       // ERROR
 400   }
 401
 402   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 403     return 1;
 404
 405   if (argc != 4)
 406     {
 407       fprintf (stderr,
 408                "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 409       return 1;
 410     }
 411   port = atoi(argv[3]);
 412
 413   if ( (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 414        (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)) )
 415     {
 416       fprintf (stderr,
 417                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 418                strerror (errno));
 419       return 1;
 420     }
 421   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy))
 422     {
 423       fprintf (stderr,
 424                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 425                strerror (errno));
 426       abort ();
 427     }
 428
 429   send_icmp (&external,
 430              &target);
 431   send_icmp_udp (&external,
 432                  &target);
 433
 434   WSACleanup ();
 435   closesocket (rawsock);
 436   return 0;
 437 }
 438
 439 /* end of gnunet-nat-client-windows.c */