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