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
  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 struct in_addr target;
 110
 111 static uint32_t port;
 112
 113 static uint16_t
 114 calc_checksum(const uint16_t *data,
 115               unsigned int bytes)
 116 {
 117   uint32_t sum;
 118   unsigned int i;
 119
 120   sum = 0;
 121   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 122     sum += data[i];
 123   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 124   sum = htons(0xffff - sum);
 125   return sum;
 126 }
 127
 128
 129 static void
 130 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 131            struct icmp_echo_packet *echo, uint32_t num)
 132 {
 133   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 134   echo->type = ICMP_ECHO;
 135   echo->code = 0;
 136   echo->reserved = 0;
 137   echo->checksum = 0;
 138   echo->data = htons(num);
 139   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo,
 140                                        sizeof (struct icmp_echo_packet)));
 141 }
 142
 143
 144 /**
 145  * Send an ICMP message to the target.
 146  *
 147  * @param my_ip source address
 148  * @param other target address
 149  */
 150 static void
 151 send_icmp_udp (const struct in_addr *my_ip,
 152                const struct in_addr *other)
 153 {
 154   struct ip_packet ip_pkt;
 155   struct icmp_packet icmp_pkt;
 156   struct udp_packet udp_pkt;
 157
 158   struct sockaddr_in dst;
 159   char packet[sizeof(ip_pkt) * 2 + sizeof(icmp_pkt) * 2 + sizeof(uint32_t)];
 160
 161   size_t off;
 162   int err;
 163
 164   /* ip header: send to (known) ip address */
 165   off = 0;
 166   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 167   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 168   ip_pkt.tos = 0;
 169   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (packet));
 170   ip_pkt.id = htons(256);
 171   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 172   ip_pkt.ttl = 128;
 173   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 174   ip_pkt.checksum = 0;
 175   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 176   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 177   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 178   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 179   off += sizeof(ip_pkt);
 180
 181   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 182   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 183   ip_pkt.tos = 0;
 184   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 185
 186   icmp_pkt.type = 11; /* TTL exceeded */
 187   icmp_pkt.code = 0;
 188   icmp_pkt.checksum = 0;
 189   icmp_pkt.reserved = 0;
 190   memcpy(&packet[off], &icmp_pkt, sizeof(icmp_pkt));
 191   off += sizeof(icmp_pkt);
 192
 193   /* build inner IP header */
 194   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 195   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 196   ip_pkt.tos = 0;
 197   ip_pkt.pkt_len = htons(sizeof (ip_pkt) + sizeof(udp_pkt));
 198   ip_pkt.id = htons(0);
 199   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 200   ip_pkt.ttl = 128;
 201   ip_pkt.proto = IPPROTO_UDP;
 202   ip_pkt.checksum = 0;
 203   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 204   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 205   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 206   memcpy(&packet[off], &ip_pkt, sizeof(ip_pkt));
 207   off += sizeof(ip_pkt);
 208
 209   /* build UDP header */
 210   udp_pkt.src_port = htons(NAT_TRAV_PORT); /* FIXME: does this port matter? */
 211   udp_pkt.dst_port = htons(NAT_TRAV_PORT);
 212
 213   memset(&udp_pkt.length, 0, sizeof(uint32_t));
 214   udp_pkt.length = htonl(port);
 215   memcpy(&packet[off], &udp_pkt, sizeof(udp_pkt));
 216   off += sizeof(udp_pkt);
 217
 218   /* set ICMP checksum */
 219   icmp_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&packet[sizeof(ip_pkt)],
 220                             sizeof (icmp_pkt) + sizeof(ip_pkt) + sizeof(udp_pkt)));
 221   memcpy (&packet[sizeof(ip_pkt)], &icmp_pkt, sizeof (icmp_pkt));
 222
 223
 224   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 225   dst.sin_family = AF_INET;
 226   dst.sin_addr = *other;
 227   err = sendto(rawsock,
 228                packet,
 229                off, 0,
 230                (struct sockaddr*)&dst,
 231                sizeof(dst));
 232
 233   if (err < 0)
 234     {
 235       fprintf(stderr,
 236               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 237     }
 238   else if (err != off)
 239     {
 240       fprintf(stderr,
 241               "Error: partial send of ICMP message\n");
 242     }
 243 }
 244
 245
 246 /**
 247  * Send an ICMP message to the target.
 248  *
 249  * @param my_ip source address
 250  * @param other target address
 251  */
 252 static void
 253 send_icmp (const struct in_addr *my_ip,
 254            const struct in_addr *other)
 255 {
 256   struct ip_packet ip_pkt;
 257   struct icmp_packet *icmp_pkt;
 258   struct icmp_echo_packet icmp_echo;
 259   struct sockaddr_in dst;
 260   char packet[sizeof (struct ip_packet)*2 + sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)];
 261
 262   size_t off;
 263   int err;
 264
 265   /* ip header: send to (known) ip address */
 266   off = 0;
 267   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 268   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 269   ip_pkt.tos = 0;
 270   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet); /* huh? */
 271   ip_pkt.id = 1;
 272   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 273   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 274   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 275   ip_pkt.checksum = 0;
 276   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 277   ip_pkt.dst_ip = other->s_addr;
 278   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 279   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 280   off += sizeof (ip_pkt);
 281   /* icmp reply: time exceeded */
 282   icmp_pkt = (struct icmp_packet*) &packet[off];
 283   memset(icmp_pkt, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 284   icmp_pkt->type = ICMP_TIME_EXCEEDED;
 285   icmp_pkt->code = 0;
 286   icmp_pkt->reserved = 0;
 287   icmp_pkt->checksum = 0;
 288
 289   off += sizeof (struct icmp_packet);
 290
 291   /* ip header of the presumably 'lost' udp packet */
 292   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 293   ip_pkt.tos = 0;
 294   ip_pkt.pkt_len = (sizeof (struct ip_packet) + sizeof (struct icmp_echo_packet));
 295
 296   ip_pkt.id = 1;
 297   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 298   ip_pkt.ttl = 1; /* real TTL would be 1 on a time exceeded packet */
 299   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 300   ip_pkt.src_ip = other->s_addr;
 301   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 302   ip_pkt.checksum = 0;
 303   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (struct ip_packet)));
 304   memcpy (&packet[off], &ip_pkt, sizeof (struct ip_packet));
 305   off += sizeof (struct ip_packet);
 306
 307   make_echo (other, &icmp_echo, port);
 308   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof(struct icmp_echo_packet));
 309   off += sizeof (struct icmp_echo_packet);
 310
 311   icmp_pkt->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)icmp_pkt,
 312                                              sizeof (struct icmp_packet) + sizeof(struct ip_packet) + sizeof(struct icmp_echo_packet)));
 313
 314   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 315   dst.sin_family = AF_INET;
 316   dst.sin_addr = *other;
 317   err = sendto(rawsock,
 318                packet,
 319                off, 0,
 320                (struct sockaddr*)&dst,
 321                sizeof(dst)); /* or sizeof 'struct sockaddr'? */
 322   if (err < 0)
 323     {
 324       fprintf(stderr,
 325               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 326     }
 327   else if (err != off)
 328     {
 329       fprintf(stderr,
 330               "Error: partial send of ICMP message\n");
 331     }
 332 }
 333
 334
 335 static int
 336 make_raw_socket ()
 337 {
 338   const int one = 1;
 339   int ret;
 340
 341   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 342   if (-1 == ret)
 343     {
 344       fprintf (stderr,
 345                "Error opening RAW socket: %s\n",
 346                strerror (errno));
 347       return -1;
 348     }
 349   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 350                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 351     fprintf(stderr,
 352             "setsockopt failed: %s\n",
 353             strerror (errno));
 354   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 355                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 356     fprintf(stderr,
 357             "setsockopt failed: %s\n",
 358             strerror (errno));
 359   return ret;
 360 }
 361
 362
 363 int
 364 main (int argc, char *const *argv)
 365 {
 366   struct in_addr external;
 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 */