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 "1.2.3.4"
  61 #define HAVE_PORT 1
  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 struct in_addr target;
 111
 112 #if HAVE_PORT
 113   static uint32_t port;
 114 #endif
 115
 116 static uint16_t
 117 calc_checksum(const uint16_t *data,
 118               unsigned int bytes)
 119 {
 120   uint32_t sum;
 121   unsigned int i;
 122
 123   sum = 0;
 124   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 125     sum += data[i];
 126   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 127   sum = htons(0xffff - sum);
 128   return sum;
 129 }
 130
 131
 132
 133 #if HAVE_PORT
 134
 135 static void
 136 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 137            struct icmp_echo_packet *echo, uint32_t num)
 138 {
 139   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 140   echo->type = ICMP_ECHO;
 141   echo->code = 0;
 142   echo->reserved = 0;
 143   echo->checksum = 0;
 144   echo->data = htons(num);
 145   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo,
 146                                        sizeof (struct icmp_echo_packet)));
 147 }
 148 #else
 149 static void
 150 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 151            struct icmp_packet *echo)
 152 {
 153   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 154   echo->type = ICMP_ECHO;
 155   echo->code = 0;
 156   echo->reserved = 0;
 157   echo->checksum = 0;
 158   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo,
 159                                        sizeof (struct icmp_packet)));
 160 }
 161 #endif
 162
 163 /**
 164  * Send an ICMP message to the target.
 165  *
 166  * @param my_ip source address
 167  * @param other target address
 168  */
 169 static void
 170 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip,
 171                const struct in_addr *other)
 172 {
 173   struct ip_packet ip_pkt;
 174   struct icmp_packet icmp_pkt;
 175   struct udp_packet udp_pkt;
 176
 177   struct sockaddr_in dst;
 178   char packet[sizeof(ip_pkt) * 2 + sizeof(icmp_pkt) * 2 + sizeof(uint32_t)];
 179
 180   size_t off;
 181   int err;
 182
 183   /* ip header: send to (known) ip address */
 184   off = 0;
 185   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 186   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 187   ip_pkt.tos = 0;
 188   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (packet));
 189   ip_pkt.id = htons(256);
 190   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 191   ip_pkt.ttl = 128;
 192   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 193   ip_pkt.checksum = 0;
 194   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 195   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 196   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 197   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 198   off += sizeof(ip_pkt);
 199
 200   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 201   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 202   ip_pkt.tos = 0;
 203   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 204
 205   icmp_pkt.type = 11; /* TTL exceeded */
 206   icmp_pkt.code = 0;
 207   icmp_pkt.checksum = 0;
 208   icmp_pkt.reserved = 0;
 209   memcpy(&packet[off], &icmp_pkt, sizeof(icmp_pkt));
 210   off += sizeof(icmp_pkt);
 211
 212   /* build inner IP header */
 213   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 214   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 215   ip_pkt.tos = 0;
 216   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (ip_pkt) + sizeof(udp_pkt));
 217   ip_pkt.id = htons(0);
 218   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 219   ip_pkt.ttl = 128;
 220   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 221   ip_pkt.checksum = 0;
 222   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 223   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 224   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 225   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 226   off += sizeof(ip_pkt);
 227
 228   /* build UDP header */
 229   udp_pkt.src_port = htons(NAT_TRAV_PORT); /* FIXME: does this port matter? */
 230   udp_pkt.dst_port = htons(NAT_TRAV_PORT);
 231
 232   memset(&udp_pkt.length, 0, sizeof(uint32_t));
 233 #if HAVE_PORT
 234   udp_pkt.length = htonl(port);
 235 #endif
 236   memcpy(&packet[off], &udp_pkt, sizeof(udp_pkt));
 237   off += sizeof(udp_pkt);
 238
 239   /* set ICMP checksum */
 240   icmp_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&packet[sizeof(ip_pkt)],
 241                             sizeof (icmp_pkt) + sizeof(ip_pkt) + sizeof(udp_pkt)));
 242   memcpy (&packet[sizeof(ip_pkt)], &icmp_pkt, sizeof (icmp_pkt));
 243
 244
 245   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 246   dst.sin_family = AF_INET;
 247   dst.sin_addr = *other;
 248   err = sendto(rawsock,
 249                packet,
 250                off, 0,
 251                (struct sockaddr*)&dst,
 252                sizeof(dst));
 253
 254   if (err < 0)
 255     {
 256       fprintf(stderr,
 257               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 258     }
 259   else if (err != off)
 260     {
 261       fprintf(stderr,
 262               "Error: partial send of ICMP message\n");
 263     }
 264 }
 265
 266
 267 /**
 268  * Send an ICMP message to the target.
 269  *
 270  * @param my_ip source address
 271  * @param other target address
 272  */
 273 static void
 274 send_icmp (const struct in_addr *my_ip,
 275            const struct in_addr *other)
 276 {
 277   struct ip_packet ip_pkt;
 278   struct icmp_packet *icmp_pkt;
 279 #if HAVE_PORT
 280   struct icmp_echo_packet icmp_echo;
 281 #else
 282   struct icmp_packet icmp_echo;
 283 #endif
 284   struct sockaddr_in dst;
 285 #if HAVE_PORT
 286   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)];
 287 #else
 288   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet)*2];
 289 #endif
 290   size_t off;
 291   int err;
 292
 293   /* ip header: send to (known) ip address */
 294   off = 0;
 295   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 296   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 297   ip_pkt.tos = 0;
 298   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet); /* huh? */
 299   ip_pkt.id = 1;
 300   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 301   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 302   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 303   ip_pkt.checksum = 0;
 304   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 305   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 306   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 307   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 308   off += sizeof (ip_pkt);
 309   /* icmp reply: time exceeded */
 310   icmp_pkt = (struct icmp_packet*) &packet[off];
 311   memset(icmp_pkt, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 312   icmp_pkt->type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 313   icmp_pkt->code = 0;
 314   icmp_pkt->reserved = 0;
 315   icmp_pkt->checksum = 0;
 316
 317   off += sizeof (struct icmp_packet);
 318
 319   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 320   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 321   ip_pkt.tos = 0;
 322 #if HAVE_PORT
 323   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 324 #else
 325   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_packet));
 326 #endif
 327
 328   ip_pkt.id = 1;
 329   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 330   ip_pkt.ttl = 1; /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 331   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 332   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 333   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 334   ip_pkt.checksum = 0;
 335   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 336   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 337   off += sizeof (struct ip_packet);
 338
 339 #if HAVE_PORT
 340   make_echo (other, &icmp_echo, port);
 341   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 342   off += sizeof (struct icmp_echo_packet);
 343 #else
 344   make_echo (other, &icmp_echo);
 345   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_packet));
 346   off += sizeof (struct icmp_packet);
 347 #endif
 348
 349 #if HAVE_PORT
 350   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 351                                              sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct ip_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)));
 352
 353 #else
 354   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 355                                              sizeof (struct icmp_packet)*2 + sizeof(struct ip_packet)));
 356
 357 #endif
 358
 359
 360
 361   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 362   dst.sin_family = AF_INET;
 363   dst.sin_addr = *other;
 364   err = sendto(rawsock,
 365                packet,
 366                off, 0,
 367                (struct sockaddr*)&dst,
 368                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 369   if (err < 0)
 370     {
 371       fprintf(stderr,
 372               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 373     }
 374   else if (err != off)
 375     {
 376       fprintf(stderr,
 377               "Error: partial send of ICMP message\n");
 378     }
 379 }
 380
 381
 382 static int
 383 make_raw_socket ()
 384 {
 385   const int one = 1;
 386   int ret;
 387
 388   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 389   if (-1 == ret)
 390     {
 391       fprintf (stderr,
 392                "Error opening RAW socket: %s\n",
 393                strerror (errno));
 394       return -1;
 395     }
 396   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 397                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 398     fprintf(stderr,
 399             "setsockopt failed: %s\n",
 400             strerror (errno));
 401   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 402                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 403     fprintf(stderr,
 404             "setsockopt failed: %s\n",
 405             strerror (errno));
 406   return ret;
 407 }
 408
 409
 410 int
 411 main (int argc, char *const *argv)
 412 {
 413   struct in_addr external;
 414   uid_t uid;
 415
 416   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 417     return 1;
 418   uid = getuid ();
 419   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 420     fprintf (stderr,
 421              "Failed to setresuid: %s\n",
 422              strerror (errno));
 423 #if HAVE_PORT
 424   if (argc != 4)
 425     {
 426       fprintf (stderr,
 427                "This program must be started with our IP, the targets external IP, and our port as arguments.\n");
 428       return 1;
 429     }
 430   port = atoi(argv[3]);
 431 #else
 432   if (argc != 3)
 433     {
 434       fprintf (stderr,
 435                "This program must be started with our IP and the targets external IP as arguments.\n");
 436       return 1;
 437     }
 438 #endif
 439   if ( (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external)) ||
 440        (1 != inet_pton (AF_INET, argv[2], &target)) )
 441     {
 442       fprintf (stderr,
 443                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 444                strerror (errno));
 445       return 1;
 446     }
 447   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 448   send_icmp (&external,
 449              &target);
 450   send_icmp_udp (&external,
 451              &target);
 452   close (rawsock);
 453   return 0;
 454 }
 455
 456 /* end of gnunet-nat-client.c */