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  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 185  *
 186  * @param my_ip source address (our ip address)
 187  */
 188 static void
 189 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 190 {
 191   struct icmp_packet icmp_echo;
 192   struct sockaddr_in dst;
 193   size_t off;
 194   int err;
 195   struct ip_packet ip_pkt;
 196   struct icmp_packet icmp_pkt;
 197   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 198
 199   off = 0;
 200   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 201   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 202   ip_pkt.tos = 0;
 203   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 204   ip_pkt.id = 1;
 205   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 206   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 207   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 208   ip_pkt.checksum = 0;
 209   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 210   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 211   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 212   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 213   off += sizeof (ip_pkt);
 214   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 215   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 216   off += sizeof (icmp_echo);
 217
 218   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 219   dst.sin_family = AF_INET;
 220   dst.sin_addr = dummy;
 221   err = sendto(rawsock,
 222                packet, off, 0,
 223                (struct sockaddr*)&dst,
 224                sizeof(dst));
 225   if (err < 0)
 226     {
 227 #if VERBOSE
 228       fprintf(stderr,
 229               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 230 #endif
 231     }
 232   else if (err != off)
 233     {
 234       fprintf(stderr,
 235               "Error: partial send of ICMP message\n");
 236     }
 237 }
 238
 239 /**
 240  * Send an ICMP message to the target.
 241  *
 242  * @param my_ip source address
 243  * @param other target address
 244  */
 245 static void
 246 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip,
 247                const struct in_addr *other)
 248 {
 249   struct ip_packet ip_pkt;
 250   struct icmp_packet icmp_pkt;
 251   struct udp_packet udp_pkt;
 252
 253   struct sockaddr_in dst;
 254   char packet[sizeof(ip_pkt) * 2 + sizeof(icmp_pkt) * 2 + sizeof(uint32_t)];
 255
 256   size_t off;
 257   int err;
 258
 259   /* ip header: send to (known) ip address */
 260   off = 0;
 261   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 262   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 263   ip_pkt.tos = 0;
 264   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (packet));
 265   ip_pkt.id = htons(256);
 266   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 267   ip_pkt.ttl = 128;
 268   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 269   ip_pkt.checksum = 0;
 270   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 271   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 272   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 273   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 274   off += sizeof(ip_pkt);
 275
 276   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 277   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 278   ip_pkt.tos = 0;
 279   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 280
 281   icmp_pkt.type = 11; /* TTL exceeded */
 282   icmp_pkt.code = 0;
 283   icmp_pkt.checksum = 0;
 284   icmp_pkt.reserved = 0;
 285   memcpy(&packet[off], &icmp_pkt, sizeof(icmp_pkt));
 286   off += sizeof(icmp_pkt);
 287
 288   /* build inner IP header */
 289   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 290   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 291   ip_pkt.tos = 0;
 292   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (ip_pkt) + sizeof(udp_pkt));
 293   ip_pkt.id = htons(0);
 294   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 295   ip_pkt.ttl = 128;
 296   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 297   ip_pkt.checksum = 0;
 298   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 299   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 300   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 301   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 302   off += sizeof(ip_pkt);
 303
 304   /* build UDP header */
 305   udp_pkt.src_port = htons(NAT_TRAV_PORT); /* FIXME: does this port matter? */
 306   udp_pkt.dst_port = htons(NAT_TRAV_PORT);
 307
 308   memset(&udp_pkt.length, 0, sizeof(uint32_t));
 309   udp_pkt.length = htonl(port);
 310   memcpy(&packet[off], &udp_pkt, sizeof(udp_pkt));
 311   off += sizeof(udp_pkt);
 312
 313   /* set ICMP checksum */
 314   icmp_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&packet[sizeof(ip_pkt)],
 315                             sizeof (icmp_pkt) + sizeof(ip_pkt) + sizeof(udp_pkt)));
 316   memcpy (&packet[sizeof(ip_pkt)], &icmp_pkt, sizeof (icmp_pkt));
 317
 318
 319   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 320   dst.sin_family = AF_INET;
 321   dst.sin_addr = *other;
 322   err = sendto(rawsock,
 323                packet,
 324                off, 0,
 325                (struct sockaddr*)&dst,
 326                sizeof(dst));
 327
 328   if (err < 0)
 329     {
 330       fprintf(stderr,
 331               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 332     }
 333   else if (err != off)
 334     {
 335       fprintf(stderr,
 336               "Error: partial send of ICMP message\n");
 337     }
 338 }
 339
 340
 341 /**
 342  * Send an ICMP message to the target.
 343  *
 344  * @param my_ip source address
 345  * @param other target address
 346  */
 347 static void
 348 send_icmp (const struct in_addr *my_ip,
 349            const struct in_addr *other)
 350 {
 351   struct ip_packet ip_pkt;
 352   struct icmp_packet *icmp_pkt;
 353   struct icmp_echo_packet icmp_echo;
 354   struct sockaddr_in dst;
 355   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)];
 356
 357   size_t off;
 358   int err;
 359
 360   /* ip header: send to (known) ip address */
 361   off = 0;
 362   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 363   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 364   ip_pkt.tos = 0;
 365   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet); /* huh? */
 366   ip_pkt.id = 1;
 367   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 368   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 369   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 370   ip_pkt.checksum = 0;
 371   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 372   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 373   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 374   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 375   off += sizeof (ip_pkt);
 376   /* icmp reply: time exceeded */
 377   icmp_pkt = (struct icmp_packet*) &packet[off];
 378   memset(icmp_pkt, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 379   icmp_pkt->type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 380   icmp_pkt->code = 0;
 381   icmp_pkt->reserved = 0;
 382   icmp_pkt->checksum = 0;
 383
 384   off += sizeof (struct icmp_packet);
 385
 386   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 387   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 388   ip_pkt.tos = 0;
 389   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 390
 391   ip_pkt.id = 1;
 392   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 393   ip_pkt.ttl = 1; /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 394   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 395   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 396   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 397   ip_pkt.checksum = 0;
 398   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 399   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 400   off += sizeof (struct ip_packet);
 401
 402   make_echo (other, &icmp_echo, port);
 403   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 404   off += sizeof (struct icmp_echo_packet);
 405
 406   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 407                                              sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct ip_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)));
 408
 409   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 410   dst.sin_family = AF_INET;
 411   dst.sin_addr = *other;
 412   err = sendto(rawsock,
 413                packet,
 414                off, 0,
 415                (struct sockaddr*)&dst,
 416                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 417
 418   fprintf(stderr, "Sent %d bytes\n", err);
 419   if (err < 0)
 420     {
 421       fprintf(stderr,
 422               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 423     }
 424   else if (err != off)
 425     {
 426       fprintf(stderr,
 427               "Error: partial send of ICMP message\n");
 428     }
 429 }
 430
 431
 432 static Socket
 433 make_raw_socket ()
 434 {
 435   const int one = 1;
 436   int ret;
 437
 438   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 439   if (-1 == ret)
 440     {
 441       fprintf (stderr,
 442                "Error opening RAW socket: %s\n",
 443                strerror (errno));
 444       return -1;
 445     }
 446   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 447                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 448     fprintf(stderr,
 449             "setsockopt failed: %s\n",
 450             strerror (errno));
 451   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 452                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 453     fprintf(stderr,
 454             "setsockopt failed: %s\n",
 455             strerror (errno));
 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 #ifndef WIN32
 466   uid_t uid;
 467 #endif
 468
 469 #ifdef WIN32
 470   // WSA startup
 471   WSADATA wsaData;
 472   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 473   {
 474       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 475       return 4;                       // ERROR
 476   }
 477 #endif
 478
 479   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 480     return 1;
 481
 482 #ifndef WIN32
 483   uid = getuid ();
 484   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 485     fprintf (stderr,
 486              "Failed to setresuid: %s\n",
 487              strerror (errno));
 488 #endif
 489   if (argc != 4)
 490     {
 491       fprintf (stderr,
 492                "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 493       return 1;
 494     }
 495   port = atoi(argv[3]);
 496
 497   if ( (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 498        (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)) )
 499     {
 500       fprintf (stderr,
 501                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 502                strerror (errno));
 503       return 1;
 504     }
 505   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy))
 506     {
 507       fprintf (stderr,
 508                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 509                strerror (errno));
 510       abort ();
 511     }
 512   send_icmp_echo(&target);
 513   fprintf(stderr, "Sending icmp message.\n");
 514   send_icmp (&external,
 515              &target);
 516   fprintf(stderr, "Sending icmp udp message.\n");
 517   send_icmp_udp (&external,
 518              &target);
 519
 520   close (rawsock);
 521 #ifdef WIN32
 522   WSACleanup ();
 523 #endif
 524   return 0;
 525 }
 526
 527 /* end of gnunet-nat-client.c */