src/transport/gnunet-nat-client.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.c
  23  * @brief Tool to help bypass NATs using ICMP method; must run as root (SUID will do)
  24  *        This code will work under GNU/Linux only.
  25  * @author Christian Grothoff
  26  *
  27  * This program will send ONE ICMP message using RAW sockets
  28  * to the IP address specified as the second argument.  Since
  29  * it uses RAW sockets, it must be installed SUID or run as 'root'.
  30  * In order to keep the security risk of the resulting SUID binary
  31  * minimal, the program ONLY opens the RAW socket with root
  32  * privileges, then drops them and only then starts to process
  33  * command line arguments.  The code also does not link against
  34  * any shared libraries (except libc) and is strictly minimal
  35  * (except for checking for errors).  The following list of people
  36  * have reviewed this code and considered it safe since the last
  37  * modification (if you reviewed it, please have your name added
  38  * to the list):
  39  *
  40  * - Christian Grothoff
  41  */
  42 #define _GNU_SOURCE
  43 #include <sys/types.h>
  44 #include <sys/socket.h>
  45 #include <arpa/inet.h>
  46 #include <sys/types.h>
  47 #include <unistd.h>
  48 #include <stdio.h>
  49 #include <string.h>
  50 #include <errno.h>
  51 #include <stdlib.h>
  52 #include <stdint.h>
  53 #include <netinet/ip.h>
  54 #include <netinet/ip_icmp.h>
  55 #include <netinet/in.h>
  56
  57 /**
  58  * Must match IP given in the server.
  59  */
  60 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  61
  62 #define NAT_TRAV_PORT 22225
  63
  64 struct ip_packet
  65 {
  66   uint8_t vers_ihl;
  67   uint8_t tos;
  68   uint16_t pkt_len;
  69   uint16_t id;
  70   uint16_t flags_frag_offset;
  71   uint8_t ttl;
  72   uint8_t proto;
  73   uint16_t checksum;
  74   uint32_t src_ip;
  75   uint32_t dst_ip;
  76 };
  77
  78 struct icmp_packet
  79 {
  80   uint8_t type;
  81   uint8_t code;
  82   uint16_t checksum;
  83   uint32_t reserved;
  84
  85 };
  86
  87 struct icmp_echo_packet
  88 {
  89   uint8_t type;
  90   uint8_t code;
  91   uint16_t checksum;
  92   uint32_t reserved;
  93   uint32_t data;
  94 };
  95
  96 struct udp_packet
  97 {
  98   uint16_t src_port;
  99
 100   uint16_t dst_port;
 101
 102   uint32_t length;
 103 };
 104
 105 static int rawsock;
 106
 107 static struct in_addr dummy;
 108
 109 static uint32_t port;
 110
 111 static uint16_t
 112 calc_checksum(const uint16_t *data,
 113               unsigned int bytes)
 114 {
 115   uint32_t sum;
 116   unsigned int i;
 117
 118   sum = 0;
 119   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 120     sum += data[i];
 121   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 122   sum = htons(0xffff - sum);
 123   return sum;
 124 }
 125
 126
 127 static void
 128 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 129            struct icmp_echo_packet *echo, uint32_t num)
 130 {
 131   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 132   echo->type = ICMP_ECHO;
 133   echo->code = 0;
 134   echo->reserved = 0;
 135   echo->checksum = 0;
 136   echo->data = htons(num);
 137   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo,
 138                                        sizeof (struct icmp_echo_packet)));
 139 }
 140
 141
 142 /**
 143  * Send an ICMP message to the target.
 144  *
 145  * @param my_ip source address
 146  * @param other target address
 147  */
 148 static void
 149 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip,
 150                const struct in_addr *other)
 151 {
 152   struct ip_packet ip_pkt;
 153   struct icmp_packet icmp_pkt;
 154   struct udp_packet udp_pkt;
 155
 156   struct sockaddr_in dst;
 157   char packet[sizeof(ip_pkt) * 2 + sizeof(icmp_pkt) * 2 + sizeof(uint32_t)];
 158
 159   size_t off;
 160   int err;
 161
 162   /* ip header: send to (known) ip address */
 163   off = 0;
 164   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 165   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 166   ip_pkt.tos = 0;
 167   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (packet));
 168   ip_pkt.id = htons(256);
 169   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 170   ip_pkt.ttl = 128;
 171   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 172   ip_pkt.checksum = 0;
 173   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 174   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 175   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 176   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 177   off += sizeof(ip_pkt);
 178
 179   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 180   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 181   ip_pkt.tos = 0;
 182   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 183
 184   icmp_pkt.type = 11; /* TTL exceeded */
 185   icmp_pkt.code = 0;
 186   icmp_pkt.checksum = 0;
 187   icmp_pkt.reserved = 0;
 188   memcpy(&packet[off], &icmp_pkt, sizeof(icmp_pkt));
 189   off += sizeof(icmp_pkt);
 190
 191   /* build inner IP header */
 192   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 193   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 194   ip_pkt.tos = 0;
 195   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (ip_pkt) + sizeof(udp_pkt));
 196   ip_pkt.id = htons(0);
 197   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 198   ip_pkt.ttl = 128;
 199   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 200   ip_pkt.checksum = 0;
 201   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 202   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 203   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 204   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 205   off += sizeof(ip_pkt);
 206
 207   /* build UDP header */
 208   udp_pkt.src_port = htons(NAT_TRAV_PORT); /* FIXME: does this port matter? */
 209   udp_pkt.dst_port = htons(NAT_TRAV_PORT);
 210
 211   memset(&udp_pkt.length, 0, sizeof(uint32_t));
 212   udp_pkt.length = htonl(port);
 213   memcpy(&packet[off], &udp_pkt, sizeof(udp_pkt));
 214   off += sizeof(udp_pkt);
 215
 216   /* set ICMP checksum */
 217   icmp_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&packet[sizeof(ip_pkt)],
 218                             sizeof (icmp_pkt) + sizeof(ip_pkt) + sizeof(udp_pkt)));
 219   memcpy (&packet[sizeof(ip_pkt)], &icmp_pkt, sizeof (icmp_pkt));
 220
 221
 222   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 223   dst.sin_family = AF_INET;
 224   dst.sin_addr = *other;
 225   err = sendto(rawsock,
 226                packet,
 227                off, 0,
 228                (struct sockaddr*)&dst,
 229                sizeof(dst));
 230
 231   if (err < 0)
 232     {
 233       fprintf(stderr,
 234               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 235     }
 236   else if (err != off)
 237     {
 238       fprintf(stderr,
 239               "Error: partial send of ICMP message\n");
 240     }
 241 }
 242
 243
 244 /**
 245  * Send an ICMP message to the target.
 246  *
 247  * @param my_ip source address
 248  * @param other target address
 249  */
 250 static void
 251 send_icmp (const struct in_addr *my_ip,
 252            const struct in_addr *other)
 253 {
 254   struct ip_packet ip_pkt;
 255   struct icmp_packet *icmp_pkt;
 256   struct icmp_echo_packet icmp_echo;
 257   struct sockaddr_in dst;
 258   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)];
 259
 260   size_t off;
 261   int err;
 262
 263   /* ip header: send to (known) ip address */
 264   off = 0;
 265   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 266   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 267   ip_pkt.tos = 0;
 268   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet); /* huh? */
 269   ip_pkt.id = 1;
 270   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 271   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 272   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 273   ip_pkt.checksum = 0;
 274   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 275   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 276   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 277   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 278   off += sizeof (ip_pkt);
 279   /* icmp reply: time exceeded */
 280   icmp_pkt = (struct icmp_packet*) &packet[off];
 281   memset(icmp_pkt, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 282   icmp_pkt->type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 283   icmp_pkt->code = 0;
 284   icmp_pkt->reserved = 0;
 285   icmp_pkt->checksum = 0;
 286
 287   off += sizeof (struct icmp_packet);
 288
 289   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 290   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 291   ip_pkt.tos = 0;
 292   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 293
 294   ip_pkt.id = 1;
 295   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 296   ip_pkt.ttl = 1; /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 297   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 298   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 299   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 300   ip_pkt.checksum = 0;
 301   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 302   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 303   off += sizeof (struct ip_packet);
 304
 305   make_echo (other, &icmp_echo, port);
 306   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 307   off += sizeof (struct icmp_echo_packet);
 308
 309   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 310                                              sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct ip_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)));
 311
 312   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 313   dst.sin_family = AF_INET;
 314   dst.sin_addr = *other;
 315   err = sendto(rawsock,
 316                packet,
 317                off, 0,
 318                (struct sockaddr*)&dst,
 319                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 320   if (err < 0)
 321     {
 322       fprintf(stderr,
 323               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 324     }
 325   else if (err != off)
 326     {
 327       fprintf(stderr,
 328               "Error: partial send of ICMP message\n");
 329     }
 330 }
 331
 332
 333 static int
 334 make_raw_socket ()
 335 {
 336   const int one = 1;
 337   int ret;
 338
 339   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 340   if (-1 == ret)
 341     {
 342       fprintf (stderr,
 343                "Error opening RAW socket: %s\n",
 344                strerror (errno));
 345       return -1;
 346     }
 347   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 348                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 349     fprintf(stderr,
 350             "setsockopt failed: %s\n",
 351             strerror (errno));
 352   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 353                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 354     fprintf(stderr,
 355             "setsockopt failed: %s\n",
 356             strerror (errno));
 357   return ret;
 358 }
 359
 360
 361 int
 362 main (int argc, char *const *argv)
 363 {
 364   struct in_addr external;
 365   struct in_addr target;
 366   uid_t uid;
 367
 368   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 369     return 1;
 370   uid = getuid ();
 371   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 372     fprintf (stderr,
 373              "Failed to setresuid: %s\n",
 374              strerror (errno));
 375
 376   if (argc != 4)
 377     {
 378       fprintf (stderr,
 379                "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 380       return 1;
 381     }
 382   port = atoi(argv[3]);
 383
 384   if ( (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 385        (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)) )
 386     {
 387       fprintf (stderr,
 388                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 389                strerror (errno));
 390       return 1;
 391     }
 392   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 393   send_icmp (&external,
 394              &target);
 395   send_icmp_udp (&external,
 396              &target);
 397   close (rawsock);
 398   return 0;
 399 }
 400
 401 /* end of gnunet-nat-client.c */