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 #ifdef WIN32
  44 #include <winsock2.h>
  45 #else
  46 #include <sys/types.h>
  47 #include <sys/socket.h>
  48 #include <arpa/inet.h>
  49 #include <sys/select.h>
  50 #include <netinet/ip.h>
  51 #include <netinet/ip_icmp.h>
  52 #include <netinet/in.h>
  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
  64 #ifdef WIN32
  65 typedef SOCKET Socket;
  66 typedef unsigned short ushort;
  67 #else
  68 typedef int Socket;
  69 #endif
  70
  71 /**
  72  * Must match IP given in the client.
  73  */
  74 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  75
  76 #define VERBOSE 0
  77
  78 /**
  79  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  80  */
  81 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  82
  83 struct ip_packet
  84 {
  85   uint8_t vers_ihl;
  86   uint8_t tos;
  87   uint16_t pkt_len;
  88   uint16_t id;
  89   uint16_t flags_frag_offset;
  90   uint8_t ttl;
  91   uint8_t proto;
  92   uint16_t checksum;
  93   uint32_t src_ip;
  94   uint32_t dst_ip;
  95 };
  96
  97 struct icmp_packet
  98 {
  99   uint8_t type;
 100   uint8_t code;
 101   uint16_t checksum;
 102   uint32_t reserved;
 103 };
 104
 105 struct udp_packet
 106 {
 107   uint16_t src_port;
 108
 109   uint16_t dst_port;
 110
 111   uint32_t length;
 112 };
 113
 114 static Socket icmpsock;
 115
 116 static Socket rawsock;
 117
 118 static struct in_addr dummy;
 119
 120 static uint16_t
 121 calc_checksum(const uint16_t *data,
 122               unsigned int bytes)
 123 {
 124   uint32_t sum;
 125   unsigned int i;
 126
 127   sum = 0;
 128   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 129     sum += data[i];
 130   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 131   sum = htons(0xffff - sum);
 132   return sum;
 133 }
 134
 135
 136 static void
 137 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 138            struct icmp_packet *echo)
 139 {
 140   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 141   echo->type = ICMP_ECHO;
 142   echo->code = 0;
 143   echo->reserved = 0;
 144   echo->checksum = 0;
 145   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 146 }
 147
 148
 149 /**
 150  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 151  *
 152  * @param my_ip source address (our ip address)
 153  */
 154 static void
 155 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 156 {
 157   struct icmp_packet icmp_echo;
 158   struct sockaddr_in dst;
 159   size_t off;
 160   int err;
 161   struct ip_packet ip_pkt;
 162   struct icmp_packet icmp_pkt;
 163   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 164
 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 = sizeof (packet);
 170   ip_pkt.id = 1;
 171   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 172   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 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 = dummy.s_addr;
 177   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 178   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 179   off += sizeof (ip_pkt);
 180   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 181   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 182   off += sizeof (icmp_echo);
 183
 184   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 185   dst.sin_family = AF_INET;
 186   dst.sin_addr = dummy;
 187   err = sendto(rawsock,
 188                packet, off, 0,
 189                (struct sockaddr*)&dst,
 190                sizeof(dst));
 191   if (err < 0)
 192     {
 193 #if VERBOSE
 194       fprintf(stderr,
 195               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 196 #endif
 197     }
 198   else if (err != off)
 199     {
 200       fprintf(stderr,
 201               "Error: partial send of ICMP message\n");
 202     }
 203 }
 204
 205
 206 static void
 207 process_icmp_response ()
 208 {
 209   char buf[65536];
 210   ssize_t have;
 211   struct in_addr sip;
 212   struct ip_packet ip_pkt;
 213   struct icmp_packet icmp_pkt;
 214   struct udp_packet udp_pkt;
 215   size_t off;
 216   int have_port;
 217   int have_udp;
 218   uint32_t port;
 219
 220   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 221   if (have == -1)
 222     {
 223       fprintf (stderr,
 224                "Error reading raw socket: %s\n",
 225                strerror (errno));
 226       return;
 227     }
 228   have_port = 0;
 229
 230   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 231     {
 232       have_port = 1;
 233     }
 234   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 235     {
 236 #if VERBOSE
 237       fprintf (stderr,
 238                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 239                (unsigned int) have);
 240 #endif
 241       return;
 242     }
 243   off = 0;
 244   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 245   off += sizeof (ip_pkt);
 246   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 247   off += sizeof (icmp_pkt);
 248   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 249        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 250        (icmp_pkt.code != 0) )
 251     {
 252       /* maybe we got an actual reply back... */
 253       return;
 254     }
 255   memcpy(&sip,
 256          &ip_pkt.src_ip,
 257          sizeof (sip));
 258
 259   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 260   off += sizeof (ip_pkt);
 261
 262   have_udp = 0;
 263   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 264     {
 265       have_udp = 1;
 266     }
 267
 268   if (have_port)
 269     {
 270       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 271       port = ntohs(port);
 272       fprintf (stdout,
 273               "%s:%d\n",
 274               inet_ntop (AF_INET,
 275                          &sip,
 276                          buf,
 277                          sizeof (buf)), port);
 278     }
 279   else if (have_udp)
 280     {
 281       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 282       fprintf (stdout,
 283                "%s:%d\n",
 284                inet_ntop (AF_INET,
 285                           &sip,
 286                           buf,
 287                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 288     }
 289   else
 290     {
 291       fprintf (stdout,
 292               "%s\n",
 293               inet_ntop (AF_INET,
 294                          &sip,
 295                          buf,
 296                          sizeof (buf)));
 297     }
 298   fflush (stdout);
 299 }
 300
 301
 302 static Socket
 303 make_icmp_socket ()
 304 {
 305   Socket ret;
 306
 307   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 308   if (-1 == ret)
 309     {
 310       fprintf (stderr,
 311                "Error opening RAW socket: %s\n",
 312                strerror (errno));
 313       return -1;
 314     }
 315   if (ret >= FD_SETSIZE)
 316     {
 317       fprintf (stderr,
 318                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 319                ret,
 320                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 321 #ifdef WIN32
 322       closesocket (ret);
 323 #else
 324       close (ret);
 325 #endif
 326       return -1;
 327     }
 328   return ret;
 329 }
 330
 331
 332 static Socket
 333 make_raw_socket ()
 334 {
 335   const int one = 1;
 336   Socket ret;
 337
 338   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 339   if (-1 == ret)
 340     {
 341       fprintf (stderr,
 342                "Error opening RAW socket: %s\n",
 343                strerror (errno));
 344       return -1;
 345     }
 346   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 347                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 348     fprintf(stderr,
 349             "setsockopt failed: %s\n",
 350             strerror (errno));
 351   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 352                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 353     fprintf(stderr,
 354             "setsockopt failed: %s\n",
 355             strerror (errno));
 356   return ret;
 357 }
 358
 359
 360 int
 361 main (int argc, char *const *argv)
 362 {
 363   struct in_addr external;
 364   fd_set rs;
 365   struct timeval tv;
 366   uid_t uid;
 367
 368 #ifdef WIN32
 369     // WSA startup
 370     WSAData wsaData;
 371     if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 372     {
 373         fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 374         return 4;                       // ERROR
 375     }
 376 #endif
 377
 378   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 379     return 1;
 380   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 381     {
 382       close (icmpsock);
 383       return 1;
 384     }
 385   uid = getuid ();
 386   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 387     fprintf (stderr,
 388              "Failed to setresuid: %s\n",
 389              strerror (errno));
 390   if (argc != 2)
 391     {
 392       fprintf (stderr,
 393                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 394       return 1;
 395     }
 396   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 397     {
 398       fprintf (stderr,
 399                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 400                strerror (errno));
 401       return 1;
 402     }
 403   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 404   while (1)
 405     {
 406       FD_ZERO (&rs);
 407       FD_SET (icmpsock, &rs);
 408       tv.tv_sec = 0;
 409       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 410       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 411       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 412         process_icmp_response ();
 413       send_icmp_echo (&external);
 414     }
 415
 416 #ifdef WIN32
 417   closesocket(icmpsock);
 418   closesocket(rawsock);
 419   WSACleanup ();
 420 #endif
 421   return 0;
 422 }
 423
 424
 425 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */