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
 184 /**
 185  * Send an ICMP message to the target.
 186  *
 187  * @param my_ip source address
 188  * @param other target address
 189  */
 190 static void
 191 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip,
 192                const struct in_addr *other)
 193 {
 194   struct ip_packet ip_pkt;
 195   struct icmp_packet icmp_pkt;
 196   struct udp_packet udp_pkt;
 197
 198   struct sockaddr_in dst;
 199   char packet[sizeof(ip_pkt) * 2 + sizeof(icmp_pkt) * 2 + sizeof(uint32_t)];
 200
 201   size_t off;
 202   int err;
 203
 204   /* ip header: send to (known) ip address */
 205   off = 0;
 206   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 207   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 208   ip_pkt.tos = 0;
 209   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (packet));
 210   ip_pkt.id = htons(256);
 211   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 212   ip_pkt.ttl = 128;
 213   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 214   ip_pkt.checksum = 0;
 215   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 216   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 217   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 218   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 219   off += sizeof(ip_pkt);
 220
 221   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 222   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 223   ip_pkt.tos = 0;
 224   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 225
 226   icmp_pkt.type = 11; /* TTL exceeded */
 227   icmp_pkt.code = 0;
 228   icmp_pkt.checksum = 0;
 229   icmp_pkt.reserved = 0;
 230   memcpy(&packet[off], &icmp_pkt, sizeof(icmp_pkt));
 231   off += sizeof(icmp_pkt);
 232
 233   /* build inner IP header */
 234   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 235   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 236   ip_pkt.tos = 0;
 237   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (ip_pkt) + sizeof(udp_pkt));
 238   ip_pkt.id = htons(0);
 239   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 240   ip_pkt.ttl = 128;
 241   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 242   ip_pkt.checksum = 0;
 243   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 244   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 245   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 246   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 247   off += sizeof(ip_pkt);
 248
 249   /* build UDP header */
 250   udp_pkt.src_port = htons(NAT_TRAV_PORT); /* FIXME: does this port matter? */
 251   udp_pkt.dst_port = htons(NAT_TRAV_PORT);
 252
 253   memset(&udp_pkt.length, 0, sizeof(uint32_t));
 254   udp_pkt.length = htonl(port);
 255   memcpy(&packet[off], &udp_pkt, sizeof(udp_pkt));
 256   off += sizeof(udp_pkt);
 257
 258   /* set ICMP checksum */
 259   icmp_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&packet[sizeof(ip_pkt)],
 260                             sizeof (icmp_pkt) + sizeof(ip_pkt) + sizeof(udp_pkt)));
 261   memcpy (&packet[sizeof(ip_pkt)], &icmp_pkt, sizeof (icmp_pkt));
 262
 263
 264   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 265   dst.sin_family = AF_INET;
 266   dst.sin_addr = *other;
 267   err = sendto(rawsock,
 268                packet,
 269                off, 0,
 270                (struct sockaddr*)&dst,
 271                sizeof(dst));
 272
 273   if (err < 0)
 274     {
 275       fprintf(stderr,
 276               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 277     }
 278   else if (err != off)
 279     {
 280       fprintf(stderr,
 281               "Error: partial send of ICMP message\n");
 282     }
 283 }
 284
 285
 286 /**
 287  * Send an ICMP message to the target.
 288  *
 289  * @param my_ip source address
 290  * @param other target address
 291  */
 292 static void
 293 send_icmp (const struct in_addr *my_ip,
 294            const struct in_addr *other)
 295 {
 296   struct ip_packet ip_pkt;
 297   struct icmp_packet *icmp_pkt;
 298   struct icmp_echo_packet icmp_echo;
 299   struct sockaddr_in dst;
 300   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)];
 301
 302   size_t off;
 303   int err;
 304
 305   /* ip header: send to (known) ip address */
 306   off = 0;
 307   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 308   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 309   ip_pkt.tos = 0;
 310   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet); /* huh? */
 311   ip_pkt.id = 1;
 312   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 313   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 314   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 315   ip_pkt.checksum = 0;
 316   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 317   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 318   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 319   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 320   off += sizeof (ip_pkt);
 321   /* icmp reply: time exceeded */
 322   icmp_pkt = (struct icmp_packet*) &packet[off];
 323   memset(icmp_pkt, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 324   icmp_pkt->type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 325   icmp_pkt->code = 0;
 326   icmp_pkt->reserved = 0;
 327   icmp_pkt->checksum = 0;
 328
 329   off += sizeof (struct icmp_packet);
 330
 331   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 332   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 333   ip_pkt.tos = 0;
 334   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 335
 336   ip_pkt.id = 1;
 337   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 338   ip_pkt.ttl = 1; /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 339   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 340   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 341   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 342   ip_pkt.checksum = 0;
 343   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 344   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 345   off += sizeof (struct ip_packet);
 346
 347   make_echo (other, &icmp_echo, port);
 348   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 349   off += sizeof (struct icmp_echo_packet);
 350
 351   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 352                                              sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct ip_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)));
 353
 354   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 355   dst.sin_family = AF_INET;
 356   dst.sin_addr = *other;
 357   err = sendto(rawsock,
 358                packet,
 359                off, 0,
 360                (struct sockaddr*)&dst,
 361                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 362   if (err < 0)
 363     {
 364       fprintf(stderr,
 365               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 366     }
 367   else if (err != off)
 368     {
 369       fprintf(stderr,
 370               "Error: partial send of ICMP message\n");
 371     }
 372 }
 373
 374
 375 static Socket
 376 make_raw_socket ()
 377 {
 378   const int one = 1;
 379   int ret;
 380
 381   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 382   if (-1 == ret)
 383     {
 384       fprintf (stderr,
 385                "Error opening RAW socket: %s\n",
 386                strerror (errno));
 387       return -1;
 388     }
 389   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 390                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 391     fprintf(stderr,
 392             "setsockopt failed: %s\n",
 393             strerror (errno));
 394   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 395                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 396     fprintf(stderr,
 397             "setsockopt failed: %s\n",
 398             strerror (errno));
 399   return ret;
 400 }
 401
 402
 403 int
 404 main (int argc, char *const *argv)
 405 {
 406   struct in_addr external;
 407   struct in_addr target;
 408 #ifndef WIN32
 409   uid_t uid;
 410 #endif
 411
 412 #ifdef WIN32
 413   // WSA startup
 414   WSADATA wsaData;
 415   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 416   {
 417       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 418       return 4;                       // ERROR
 419   }
 420 #endif
 421
 422   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 423     return 1;
 424
 425 #ifndef WIN32
 426   uid = getuid ();
 427   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 428     fprintf (stderr,
 429              "Failed to setresuid: %s\n",
 430              strerror (errno));
 431 #endif
 432   if (argc != 4)
 433     {
 434       fprintf (stderr,
 435                "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 436       return 1;
 437     }
 438   port = atoi(argv[3]);
 439
 440   if ( (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 441        (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)) )
 442     {
 443       fprintf (stderr,
 444                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 445                strerror (errno));
 446       return 1;
 447     }
 448   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy))
 449     {
 450       fprintf (stderr,
 451                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 452                strerror (errno));
 453       abort ();
 454     }
 455   fprintf(stderr, "Sending icmp message.\n");
 456   send_icmp (&external,
 457              &target);
 458   fprintf(stderr, "Sending icmp udp message.\n");
 459   send_icmp_udp (&external,
 460              &target);
 461
 462   close (rawsock);
 463 #ifdef WIN32
 464   WSACleanup ();
 465 #endif
 466   return 0;
 467 }
 468
 469 /* end of gnunet-nat-client.c */