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