src/transport/gnunet-nat-server-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-server-windows.c
  23  * @brief Windows tool to help bypass NATs using ICMP method
  24  *        This code will work under W32 only
  25  * @author Christian Grothoff
  26  *
  27  * This program will send ONE ICMP message every 500 ms RAW sockets
  28  * to a DUMMY IP address and also listens for ICMP replies.  Since
  29  * it uses RAW sockets, it must be run as an administrative user.
  30  * In order to keep the security risk of the resulting binary
  31  * minimal, the program ONLY opens the two RAW sockets with administrative
  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  * - Nathan Evans
  41  */
  42 #define _GNU_SOURCE
  43
  44 #ifdef WIN32
  45 #include <winsock2.h>
  46 #else
  47 #include <sys/types.h>
  48 #include <sys/socket.h>
  49 #include <arpa/inet.h>
  50 #include <sys/select.h>
  51 #include <netinet/ip.h>
  52 #include <netinet/ip_icmp.h>
  53 #include <netinet/in.h>
  54 #endif
  55 #include <sys/time.h>
  56 #include <sys/types.h>
  57 #include <unistd.h>
  58 #include <stdio.h>
  59 #include <string.h>
  60 #include <errno.h>
  61 #include <stdlib.h>
  62 #include <stdint.h>
  63 #include <time.h>
  64
  65 #ifdef WIN32
  66 typedef SOCKET Socket;
  67 typedef unsigned short ushort;
  68 #else
  69 typedef int Socket;
  70 #endif
  71
  72 /**
  73  * Must match IP given in the client.
  74  */
  75 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  76
  77 #define VERBOSE 0
  78
  79 /**
  80  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  81  */
  82 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  83
  84 struct ip_packet
  85 {
  86   uint8_t vers_ihl;
  87   uint8_t tos;
  88   uint16_t pkt_len;
  89   uint16_t id;
  90   uint16_t flags_frag_offset;
  91   uint8_t ttl;
  92   uint8_t proto;
  93   uint16_t checksum;
  94   uint32_t src_ip;
  95   uint32_t dst_ip;
  96 };
  97
  98 struct icmp_packet
  99 {
 100   uint8_t type;
 101   uint8_t code;
 102   uint16_t checksum;
 103   uint32_t reserved;
 104 };
 105
 106 struct udp_packet
 107 {
 108   uint16_t src_port;
 109
 110   uint16_t dst_port;
 111
 112   uint32_t length;
 113 };
 114
 115 static Socket icmpsock;
 116
 117 static Socket rawsock;
 118
 119 static struct in_addr dummy;
 120
 121 static uint16_t
 122 calc_checksum(const uint16_t *data,
 123               unsigned int bytes)
 124 {
 125   uint32_t sum;
 126   unsigned int i;
 127
 128   sum = 0;
 129   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 130     sum += data[i];
 131   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 132   sum = htons(0xffff - sum);
 133   return sum;
 134 }
 135
 136
 137 static void
 138 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 139            struct icmp_packet *echo)
 140 {
 141   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 142   echo->type = ICMP_ECHO;
 143   echo->code = 0;
 144   echo->reserved = 0;
 145   echo->checksum = 0;
 146   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 147 }
 148
 149
 150 /**
 151  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 152  *
 153  * @param my_ip source address (our ip address)
 154  */
 155 static void
 156 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 157 {
 158   struct icmp_packet icmp_echo;
 159   struct sockaddr_in dst;
 160   size_t off;
 161   int err;
 162   struct ip_packet ip_pkt;
 163   struct icmp_packet icmp_pkt;
 164   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 165
 166   off = 0;
 167   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 168   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 169   ip_pkt.tos = 0;
 170   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 171   ip_pkt.id = 1;
 172   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 173   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 174   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 175   ip_pkt.checksum = 0;
 176   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 177   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 178   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 179   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 180   off += sizeof (ip_pkt);
 181   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 182   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 183   off += sizeof (icmp_echo);
 184
 185   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 186   dst.sin_family = AF_INET;
 187   dst.sin_addr = dummy;
 188   err = sendto(rawsock,
 189                packet, off, 0,
 190                (struct sockaddr*)&dst,
 191                sizeof(dst));
 192   if (err < 0)
 193     {
 194 #if VERBOSE
 195       fprintf(stderr,
 196               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 197 #endif
 198     }
 199   else if (err != off)
 200     {
 201       fprintf(stderr,
 202               "Error: partial send of ICMP message\n");
 203     }
 204 }
 205
 206
 207 static void
 208 process_icmp_response ()
 209 {
 210   char buf[65536];
 211   ssize_t have;
 212   struct in_addr sip;
 213   struct ip_packet ip_pkt;
 214   struct icmp_packet icmp_pkt;
 215   struct udp_packet udp_pkt;
 216   size_t off;
 217   int have_port;
 218   int have_udp;
 219   uint32_t port;
 220
 221   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 222   if (have == -1)
 223     {
 224       fprintf (stderr,
 225                "Error reading raw socket: %s\n",
 226                strerror (errno));
 227       return;
 228     }
 229   have_port = 0;
 230
 231   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 232     {
 233       have_port = 1;
 234     }
 235   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 236     {
 237 #if VERBOSE
 238       fprintf (stderr,
 239                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 240                (unsigned int) have);
 241 #endif
 242       return;
 243     }
 244   off = 0;
 245   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 246   off += sizeof (ip_pkt);
 247   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 248   off += sizeof (icmp_pkt);
 249   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 250        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 251        (icmp_pkt.code != 0) )
 252     {
 253       /* maybe we got an actual reply back... */
 254       return;
 255     }
 256   memcpy(&sip,
 257          &ip_pkt.src_ip,
 258          sizeof (sip));
 259
 260   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 261   off += sizeof (ip_pkt);
 262
 263   have_udp = 0;
 264   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 265     {
 266       have_udp = 1;
 267     }
 268
 269   if (have_port)
 270     {
 271       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 272       port = ntohs(port);
 273       fprintf (stdout,
 274               "%s:%d\n",
 275               inet_ntop (AF_INET,
 276                          &sip,
 277                          buf,
 278                          sizeof (buf)), port);
 279     }
 280   else if (have_udp)
 281     {
 282       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 283       fprintf (stdout,
 284                "%s:%d\n",
 285                inet_ntop (AF_INET,
 286                           &sip,
 287                           buf,
 288                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 289     }
 290   else
 291     {
 292       fprintf (stdout,
 293               "%s\n",
 294               inet_ntop (AF_INET,
 295                          &sip,
 296                          buf,
 297                          sizeof (buf)));
 298     }
 299   fflush (stdout);
 300 }
 301
 302
 303 static Socket
 304 make_icmp_socket ()
 305 {
 306   Socket ret;
 307
 308   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 309   if (-1 == ret)
 310     {
 311       fprintf (stderr,
 312                "Error opening RAW socket: %s\n",
 313                strerror (errno));
 314       return -1;
 315     }
 316   if (ret >= FD_SETSIZE)
 317     {
 318       fprintf (stderr,
 319                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 320                ret,
 321                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 322 #ifdef WIN32
 323       closesocket (ret);
 324 #else
 325       close (ret);
 326 #endif
 327       return -1;
 328     }
 329   return ret;
 330 }
 331
 332
 333 static Socket
 334 make_raw_socket ()
 335 {
 336   const int one = 1;
 337   Socket 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   fd_set rs;
 366   struct timeval tv;
 367   uid_t uid;
 368
 369 #ifdef WIN32
 370   // WSA startup
 371   WSADATA wsaData;
 372   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 373   {
 374       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 375       return 4;                       // ERROR
 376   }
 377 #endif
 378
 379   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 380     return 1;
 381   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 382     {
 383       close (icmpsock);
 384       return 1;
 385     }
 386   uid = getuid ();
 387   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 388     fprintf (stderr,
 389              "Failed to setresuid: %s\n",
 390              strerror (errno));
 391   if (argc != 2)
 392     {
 393       fprintf (stderr,
 394                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 395       return 1;
 396     }
 397   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 398     {
 399       fprintf (stderr,
 400                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 401                strerror (errno));
 402       return 1;
 403     }
 404   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 405   while (1)
 406     {
 407       FD_ZERO (&rs);
 408       FD_SET (icmpsock, &rs);
 409       tv.tv_sec = 0;
 410       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 411       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 412       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 413         process_icmp_response ();
 414       send_icmp_echo (&external);
 415     }
 416
 417 #ifdef WIN32
 418   closesocket(icmpsock);
 419   closesocket(rawsock);
 420   WSACleanup ();
 421 #endif
 422   return 0;
 423 }
 424
 425
 426 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */