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
 238   fprintf(stderr, "Sent %d bytes\n", err);
 239   if (err < 0)
 240     {
 241 #if VERBOSE
 242       fprintf(stderr,
 243               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 244 #endif
 245     }
 246   else if (err != off)
 247     {
 248       fprintf(stderr,
 249               "Error: partial send of ICMP message\n");
 250     }
 251 }
 252
 253 /**
 254  * Send an ICMP message to the target.
 255  *
 256  * @param my_ip source address
 257  * @param other target address
 258  */
 259 static void
 260 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip,
 261                const struct in_addr *other)
 262 {
 263   struct ip_packet ip_pkt;
 264   struct icmp_packet icmp_pkt;
 265   struct udp_packet udp_pkt;
 266
 267   struct sockaddr_in dst;
 268   char packet[sizeof(ip_pkt) * 2 + sizeof(icmp_pkt) * 2 + sizeof(uint32_t)];
 269
 270   size_t off;
 271   int err;
 272
 273   /* ip header: send to (known) ip address */
 274   off = 0;
 275   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 276   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 277   ip_pkt.tos = 0;
 278   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (packet));
 279   ip_pkt.id = htons(256);
 280   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 281   ip_pkt.ttl = 128;
 282   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 283   ip_pkt.checksum = 0;
 284   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 285   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 286   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 287   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 288   off += sizeof(ip_pkt);
 289
 290   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 291   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 292   ip_pkt.tos = 0;
 293   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 294
 295   icmp_pkt.type = 11; /* TTL exceeded */
 296   icmp_pkt.code = 0;
 297   icmp_pkt.checksum = 0;
 298   icmp_pkt.reserved = 0;
 299   memcpy(&packet[off], &icmp_pkt, sizeof(icmp_pkt));
 300   off += sizeof(icmp_pkt);
 301
 302   /* build inner IP header */
 303   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 304   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 305   ip_pkt.tos = 0;
 306   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (ip_pkt) + sizeof(udp_pkt));
 307   ip_pkt.id = htons(0);
 308   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 309   ip_pkt.ttl = 128;
 310   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 311   ip_pkt.checksum = 0;
 312   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 313   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 314   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 315   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 316   off += sizeof(ip_pkt);
 317
 318   /* build UDP header */
 319   udp_pkt.src_port = htons(NAT_TRAV_PORT); /* FIXME: does this port matter? */
 320   udp_pkt.dst_port = htons(NAT_TRAV_PORT);
 321
 322   memset(&udp_pkt.length, 0, sizeof(uint32_t));
 323   udp_pkt.length = htonl(port);
 324   memcpy(&packet[off], &udp_pkt, sizeof(udp_pkt));
 325   off += sizeof(udp_pkt);
 326
 327   /* set ICMP checksum */
 328   icmp_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&packet[sizeof(ip_pkt)],
 329                             sizeof (icmp_pkt) + sizeof(ip_pkt) + sizeof(udp_pkt)));
 330   memcpy (&packet[sizeof(ip_pkt)], &icmp_pkt, sizeof (icmp_pkt));
 331
 332
 333   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 334   dst.sin_family = AF_INET;
 335   dst.sin_addr = *other;
 336   err = sendto(rawsock,
 337                packet,
 338                off, 0,
 339                (struct sockaddr*)&dst,
 340                sizeof(dst));
 341
 342   fprintf(stderr, "Sent %d bytes\n", err);
 343
 344   if (err < 0)
 345     {
 346       fprintf(stderr,
 347               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 348     }
 349   else if (err != off)
 350     {
 351       fprintf(stderr,
 352               "Error: partial send of ICMP message\n");
 353     }
 354 }
 355
 356
 357 /**
 358  * Send an ICMP message to the target.
 359  *
 360  * @param my_ip source address
 361  * @param other target address
 362  */
 363 static void
 364 send_icmp (const struct in_addr *my_ip,
 365            const struct in_addr *other)
 366 {
 367   struct ip_packet ip_pkt;
 368   struct icmp_packet *icmp_pkt;
 369   struct icmp_echo_packet icmp_echo;
 370   struct sockaddr_in dst;
 371   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)];
 372
 373   size_t off;
 374   int err;
 375
 376   /* ip header: send to (known) ip address */
 377   off = 0;
 378   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 379   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 380   ip_pkt.tos = 0;
 381   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet); /* huh? */
 382   ip_pkt.id = 1;
 383   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 384   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 385   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 386   ip_pkt.checksum = 0;
 387   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 388   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 389   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 390
 391   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 392   off += sizeof (ip_pkt);
 393   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 394   dst.sin_family = AF_INET;
 395   //dst.sin_addr = *other;
 396   dst.sin_addr = dummy;
 397
 398   err = sendto(rawsock,
 399                packet,
 400                off - 20, 0,
 401                (struct sockaddr*)&dst,
 402                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 403
 404   fprintf(stderr, "Sent %d bytes (wanted %d)\n", err, off);
 405
 406   /* icmp reply: time exceeded */
 407   icmp_pkt = (struct icmp_packet*) &packet[off];
 408   memset(icmp_pkt, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 409   icmp_pkt->type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 410   icmp_pkt->code = 0;
 411   icmp_pkt->reserved = 0;
 412   icmp_pkt->checksum = 0;
 413
 414   off += sizeof (struct icmp_packet);
 415
 416   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 417   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 418   ip_pkt.tos = 0;
 419   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 420
 421   ip_pkt.id = 1;
 422   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 423   ip_pkt.ttl = 1; /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 424   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 425   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 426   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 427   ip_pkt.checksum = 0;
 428   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 429   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 430   off += sizeof (struct ip_packet);
 431
 432   make_echo (other, &icmp_echo, port);
 433   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 434   off += sizeof (struct icmp_echo_packet);
 435
 436   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 437                                              sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct ip_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)));
 438
 439   err = sendto(rawsock,
 440                &packet[20],
 441                off - 20, 0,
 442                (struct sockaddr*)&dst,
 443                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 444
 445   fprintf(stderr, "Sent %d bytes\n", err);
 446   if (err < 0)
 447     {
 448       fprintf(stderr,
 449               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 450     }
 451   else if (err != off)
 452     {
 453       fprintf(stderr,
 454               "Error: partial send of ICMP message\n");
 455     }
 456 }
 457
 458
 459 static Socket
 460 make_raw_socket ()
 461 {
 462   const int one = 1;
 463   int ret;
 464
 465   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 466   if (-1 == ret)
 467     {
 468       fprintf (stderr,
 469                "Error opening RAW socket: %s\n",
 470                strerror (errno));
 471       return -1;
 472     }
 473   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 474                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 475     fprintf(stderr,
 476             "setsockopt failed: %s\n",
 477             strerror (errno));
 478   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 479                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 480     fprintf(stderr,
 481             "setsockopt failed: %s\n",
 482             strerror (errno));
 483   return ret;
 484 }
 485
 486
 487 int
 488 main (int argc, char *const *argv)
 489 {
 490   struct in_addr external;
 491   struct in_addr target;
 492 #ifndef WIN32
 493   uid_t uid;
 494 #endif
 495
 496 #ifdef WIN32
 497   // WSA startup
 498   WSADATA wsaData;
 499   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 500   {
 501       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 502       return 4;                       // ERROR
 503   }
 504 #endif
 505
 506   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 507     return 1;
 508
 509 #ifndef WIN32
 510   uid = getuid ();
 511   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 512     fprintf (stderr,
 513              "Failed to setresuid: %s\n",
 514              strerror (errno));
 515 #endif
 516   if (argc != 4)
 517     {
 518       fprintf (stderr,
 519                "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 520       return 1;
 521     }
 522   port = atoi(argv[3]);
 523
 524   if ( (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 525        (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)) )
 526     {
 527       fprintf (stderr,
 528                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 529                strerror (errno));
 530       return 1;
 531     }
 532   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy))
 533     {
 534       fprintf (stderr,
 535                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 536                strerror (errno));
 537       abort ();
 538     }
 539   fprintf(stderr, "Sending icmp message.\n");
 540   send_icmp_echo(&target);
 541   fprintf(stderr, "Sending icmp message.\n");
 542   send_icmp (&external,
 543              &target);
 544   fprintf(stderr, "Sending icmp udp message.\n");
 545   send_icmp_udp (&external,
 546              &target);
 547
 548 #ifdef WIN32
 549   WSACleanup ();
 550 #endif
 551   close (rawsock);
 552   return 0;
 553 }
 554
 555 /* end of gnunet-nat-client.c */