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