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
  66 #ifdef WIN32
  67 typedef SOCKET Socket;
  68 typedef unsigned short ushort;
  69 #define ICMP_ECHO 8
  70 #define IPDEFTTL        64              /* default ttl, from RFC 1340 */
  71 #define ICMP_TIME_EXCEEDED      11      /* Time Exceeded                */
  72 #define IP_HDRINCL      3       /* int; Header is included with data.  */
  73 #else
  74 typedef int Socket;
  75 #endif
  76
  77 /**
  78  * Must match IP given in the client.
  79  */
  80 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  81
  82 #define VERBOSE 0
  83
  84 /**
  85  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  86  */
  87 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  88
  89 struct ip_packet
  90 {
  91   uint8_t vers_ihl;
  92   uint8_t tos;
  93   uint16_t pkt_len;
  94   uint16_t id;
  95   uint16_t flags_frag_offset;
  96   uint8_t ttl;
  97   uint8_t proto;
  98   uint16_t checksum;
  99   uint32_t src_ip;
 100   uint32_t dst_ip;
 101 };
 102
 103 struct icmp_packet
 104 {
 105   uint8_t type;
 106   uint8_t code;
 107   uint16_t checksum;
 108   uint32_t reserved;
 109 };
 110
 111 struct udp_packet
 112 {
 113   uint16_t src_port;
 114
 115   uint16_t dst_port;
 116
 117   uint32_t length;
 118 };
 119
 120 static Socket icmpsock;
 121
 122 static Socket rawsock;
 123
 124 static struct in_addr dummy;
 125
 126 static uint16_t
 127 calc_checksum(const uint16_t *data,
 128               unsigned int bytes)
 129 {
 130   uint32_t sum;
 131   unsigned int i;
 132
 133   sum = 0;
 134   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 135     sum += data[i];
 136   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 137   sum = htons(0xffff - sum);
 138   return sum;
 139 }
 140
 141
 142 static void
 143 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 144            struct icmp_packet *echo)
 145 {
 146   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 147   echo->type = ICMP_ECHO;
 148   echo->code = 0;
 149   echo->reserved = 0;
 150   echo->checksum = 0;
 151   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 152 }
 153
 154
 155 /**
 156  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 157  *
 158  * @param my_ip source address (our ip address)
 159  */
 160 static void
 161 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 162 {
 163   struct icmp_packet icmp_echo;
 164   struct sockaddr_in dst;
 165   size_t off;
 166   int err;
 167   struct ip_packet ip_pkt;
 168   struct icmp_packet icmp_pkt;
 169   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 170
 171   off = 0;
 172   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 173   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 174   ip_pkt.tos = 0;
 175   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 176   ip_pkt.id = 1;
 177   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 178   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 179   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 180   ip_pkt.checksum = 0;
 181   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 182   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 183   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 184   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 185   off += sizeof (ip_pkt);
 186   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 187   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 188   off += sizeof (icmp_echo);
 189
 190   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 191   dst.sin_family = AF_INET;
 192   dst.sin_addr = dummy;
 193   err = sendto(rawsock,
 194                packet, off, 0,
 195                (struct sockaddr*)&dst,
 196                sizeof(dst));
 197   if (err < 0)
 198     {
 199 #if VERBOSE
 200       fprintf(stderr,
 201               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 202 #endif
 203     }
 204   else if (err != off)
 205     {
 206       fprintf(stderr,
 207               "Error: partial send of ICMP message\n");
 208     }
 209 }
 210
 211
 212 static void
 213 process_icmp_response ()
 214 {
 215   char buf[65536];
 216   ssize_t have;
 217   struct in_addr sip;
 218   struct ip_packet ip_pkt;
 219   struct icmp_packet icmp_pkt;
 220   struct udp_packet udp_pkt;
 221   size_t off;
 222   int have_port;
 223   int have_udp;
 224   uint32_t port;
 225
 226   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 227   if (have == -1)
 228     {
 229       fprintf (stderr,
 230                "Error reading raw socket: %s\n",
 231                strerror (errno));
 232       return;
 233     }
 234   have_port = 0;
 235
 236   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 237     {
 238       have_port = 1;
 239     }
 240   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 241     {
 242 #if VERBOSE
 243       fprintf (stderr,
 244                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 245                (unsigned int) have);
 246 #endif
 247       return;
 248     }
 249   off = 0;
 250   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 251   off += sizeof (ip_pkt);
 252   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 253   off += sizeof (icmp_pkt);
 254   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 255        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 256        (icmp_pkt.code != 0) )
 257     {
 258       /* maybe we got an actual reply back... */
 259       return;
 260     }
 261   memcpy(&sip,
 262          &ip_pkt.src_ip,
 263          sizeof (sip));
 264
 265   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 266   off += sizeof (ip_pkt);
 267
 268   have_udp = 0;
 269   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 270     {
 271       have_udp = 1;
 272     }
 273
 274   if (have_port)
 275     {
 276       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 277       port = ntohs(port);
 278       fprintf (stdout,
 279               "%s:%d\n",
 280               inet_ntop (AF_INET,
 281                          &sip,
 282                          buf,
 283                          sizeof (buf)), port);
 284     }
 285   else if (have_udp)
 286     {
 287       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 288       fprintf (stdout,
 289                "%s:%d\n",
 290                inet_ntop (AF_INET,
 291                           &sip,
 292                           buf,
 293                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 294     }
 295   else
 296     {
 297       fprintf (stdout,
 298               "%s\n",
 299               inet_ntop (AF_INET,
 300                          &sip,
 301                          buf,
 302                          sizeof (buf)));
 303     }
 304   fflush (stdout);
 305 }
 306
 307
 308 static Socket
 309 make_icmp_socket ()
 310 {
 311   Socket ret;
 312
 313   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 314   if (-1 == ret)
 315     {
 316       fprintf (stderr,
 317                "Error opening RAW socket: %s\n",
 318                strerror (errno));
 319       return -1;
 320     }
 321   if (ret >= FD_SETSIZE)
 322     {
 323       fprintf (stderr,
 324                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 325                ret,
 326                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 327 #ifdef WIN32
 328       closesocket (ret);
 329 #else
 330       close (ret);
 331 #endif
 332       return -1;
 333     }
 334   return ret;
 335 }
 336
 337
 338 static Socket
 339 make_raw_socket ()
 340 {
 341   const int one = 1;
 342   Socket ret;
 343
 344   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 345   if (-1 == ret)
 346     {
 347       fprintf (stderr,
 348                "Error opening RAW socket: %s\n",
 349                strerror (errno));
 350       return -1;
 351     }
 352   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 353                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 354     fprintf(stderr,
 355             "setsockopt failed: %s\n",
 356             strerror (errno));
 357   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 358                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 359     fprintf(stderr,
 360             "setsockopt failed: %s\n",
 361             strerror (errno));
 362   return ret;
 363 }
 364
 365
 366 int
 367 main (int argc, char *const *argv)
 368 {
 369   struct in_addr external;
 370   fd_set rs;
 371   struct timeval tv;
 372   uid_t uid;
 373
 374 #ifdef WIN32
 375   // WSA startup
 376   WSADATA wsaData;
 377   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 378   {
 379       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 380       return 4;                       // ERROR
 381   }
 382 #endif
 383
 384   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 385     return 1;
 386   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 387     {
 388       close (icmpsock);
 389       return 1;
 390     }
 391   uid = getuid ();
 392   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 393     fprintf (stderr,
 394              "Failed to setresuid: %s\n",
 395              strerror (errno));
 396   if (argc != 2)
 397     {
 398       fprintf (stderr,
 399                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 400       return 1;
 401     }
 402   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 403     {
 404       fprintf (stderr,
 405                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 406                strerror (errno));
 407       return 1;
 408     }
 409   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 410   while (1)
 411     {
 412       FD_ZERO (&rs);
 413       FD_SET (icmpsock, &rs);
 414       tv.tv_sec = 0;
 415       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 416       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 417       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 418         process_icmp_response ();
 419       send_icmp_echo (&external);
 420     }
 421
 422 #ifdef WIN32
 423   closesocket(icmpsock);
 424   closesocket(rawsock);
 425   WSACleanup ();
 426 #endif
 427   return 0;
 428 }
 429
 430
 431 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */