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 unsigned int uid_t;
  68 typedef SOCKET Socket;
  69 typedef unsigned short ushort;
  70 #define ICMP_ECHO 8
  71 #define IPDEFTTL        64              /* default ttl, from RFC 1340 */
  72 #define ICMP_TIME_EXCEEDED      11      /* Time Exceeded                */
  73 #define IP_HDRINCL      3       /* int; Header is included with data.  */
  74 #else
  75 typedef int Socket;
  76 #endif
  77
  78 /**
  79  * Must match IP given in the client.
  80  */
  81 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  82
  83 #define VERBOSE 1
  84
  85 /**
  86  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  87  */
  88 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  89
  90 struct ip_packet
  91 {
  92   uint8_t vers_ihl;
  93   uint8_t tos;
  94   uint16_t pkt_len;
  95   uint16_t id;
  96   uint16_t flags_frag_offset;
  97   uint8_t ttl;
  98   uint8_t proto;
  99   uint16_t checksum;
 100   uint32_t src_ip;
 101   uint32_t dst_ip;
 102 };
 103
 104 struct icmp_packet
 105 {
 106   uint8_t type;
 107   uint8_t code;
 108   uint16_t checksum;
 109   uint32_t reserved;
 110 };
 111
 112 struct udp_packet
 113 {
 114   uint16_t src_port;
 115
 116   uint16_t dst_port;
 117
 118   uint32_t length;
 119 };
 120
 121 static Socket icmpsock;
 122
 123 static Socket rawsock;
 124
 125 static struct in_addr dummy;
 126
 127 static uint16_t
 128 calc_checksum(const uint16_t *data,
 129               unsigned int bytes)
 130 {
 131   uint32_t sum;
 132   unsigned int i;
 133
 134   sum = 0;
 135   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 136     sum += data[i];
 137   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 138   sum = htons(0xffff - sum);
 139   return sum;
 140 }
 141
 142 #if WIN32
 143 /**
 144  * @param af address family
 145  * @param cp the address to print
 146  * @param buf where to write the address result
 147  */
 148 static int inet_pton (int af, char *cp, struct in_addr *buf)
 149 {
 150   //ret = WSAStringToAddress (cp, af, NULL, (LPSOCKADDR)buf, &ssize);
 151   buf->s_addr = inet_addr(cp);
 152   if (buf->s_addr == INADDR_NONE)
 153     {
 154       fprintf(stderr, "Error %d handling address %s", WSAGetLastError(), cp);
 155       return 0;
 156     }
 157   else
 158     return 1;
 159 }
 160 #endif
 161
 162 static void
 163 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 164            struct icmp_packet *echo)
 165 {
 166   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 167   echo->type = ICMP_ECHO;
 168   echo->code = 0;
 169   echo->reserved = 0;
 170   echo->checksum = 0;
 171   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 172 }
 173
 174
 175 /**
 176  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 177  *
 178  * @param my_ip source address (our ip address)
 179  */
 180 static void
 181 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 182 {
 183   struct icmp_packet icmp_echo;
 184   struct sockaddr_in dst;
 185   size_t off;
 186   int err;
 187   struct ip_packet ip_pkt;
 188   struct icmp_packet icmp_pkt;
 189   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 190
 191   off = 0;
 192   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 193   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 194   ip_pkt.tos = 0;
 195   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 196   ip_pkt.id = 1;
 197   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 198   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 199   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 200   ip_pkt.checksum = 0;
 201   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 202   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 203   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 204   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 205   off += sizeof (ip_pkt);
 206
 207   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 208   dst.sin_family = AF_INET;
 209   dst.sin_addr = dummy;
 210   err = sendto(rawsock,
 211                packet, off, 0,
 212                (struct sockaddr*)&dst,
 213                sizeof(dst));
 214
 215   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 216   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 217   off += sizeof (icmp_echo);
 218
 219   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 220   dst.sin_family = AF_INET;
 221   dst.sin_addr = dummy;
 222   err = sendto(rawsock,
 223                packet, off, 0,
 224                (struct sockaddr*)&dst,
 225                sizeof(dst));
 226   if (err < 0)
 227     {
 228 #if VERBOSE
 229       fprintf(stderr,
 230               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 231 #endif
 232     }
 233   else if (err != off)
 234     {
 235       fprintf(stderr,
 236               "Error: partial send of ICMP message\n");
 237     }
 238 }
 239
 240
 241 static void
 242 process_icmp_response ()
 243 {
 244   char buf[65536];
 245   ssize_t have;
 246   struct in_addr sip;
 247   struct ip_packet ip_pkt;
 248   struct icmp_packet icmp_pkt;
 249   struct udp_packet udp_pkt;
 250   size_t off;
 251   int have_port;
 252   int have_udp;
 253   uint32_t port;
 254   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 255   if (have == -1)
 256     {
 257       fprintf (stderr,
 258                "Error reading raw socket: %s\n",
 259                strerror (errno));
 260       return;
 261     }
 262   have_port = 0;
 263 #if VERBOSE
 264   fprintf (stderr,
 265            "Received message of %u bytes\n",
 266            (unsigned int) have);
 267 #endif
 268   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 269     {
 270       have_port = 1;
 271     }
 272   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 273     {
 274 #if VERBOSE
 275       fprintf (stderr,
 276                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 277                (unsigned int) have);
 278 #endif
 279       return;
 280     }
 281   off = 0;
 282   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 283   off += sizeof (ip_pkt);
 284   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 285   off += sizeof (icmp_pkt);
 286   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 287        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 288        (icmp_pkt.code != 0) )
 289     {
 290       /* maybe we got an actual reply back... */
 291       return;
 292     }
 293   memcpy(&sip,
 294          &ip_pkt.src_ip,
 295          sizeof (sip));
 296
 297   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 298   off += sizeof (ip_pkt);
 299
 300   have_udp = 0;
 301   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 302     {
 303       have_udp = 1;
 304     }
 305
 306   if (have_port)
 307     {
 308       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 309       port = ntohs(port);
 310 #ifdef WIN32
 311       DWORD ssize = sizeof(buf);
 312       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 313       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, port);
 314 #else
 315       fprintf (stdout,
 316               "%s:%d\n",
 317               inet_ntop (AF_INET,
 318                          &sip,
 319                          buf,
 320                          sizeof (buf)), port);
 321 #endif
 322     }
 323   else if (have_udp)
 324     {
 325       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 326 #ifdef WIN32
 327       DWORD ssize = sizeof(buf);
 328       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 329       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, ntohs((int)udp_pkt.length));
 330 #else
 331       fprintf (stdout,
 332                "%s:%d\n",
 333                inet_ntop (AF_INET,
 334                           &sip,
 335                           buf,
 336                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 337 #endif
 338     }
 339   else
 340     {
 341 #ifdef WIN32
 342       DWORD ssize = sizeof(buf);
 343       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 344       fprintf (stdout, "%s\n", buf);
 345 #else
 346       fprintf (stdout,
 347               "%s\n",
 348               inet_ntop (AF_INET,
 349                          &sip,
 350                          buf,
 351                          sizeof (buf)));
 352 #endif
 353     }
 354   fflush (stdout);
 355 }
 356
 357
 358 static Socket
 359 make_icmp_socket ()
 360 {
 361   Socket ret;
 362
 363   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 364   if (-1 == ret)
 365     {
 366       fprintf (stderr,
 367                "Error opening RAW socket: %s\n",
 368                strerror (errno));
 369       return -1;
 370     }
 371 #if WIN32
 372   if (ret == INVALID_SOCKET)
 373     {
 374       fprintf (stderr, "Invalid socket %d!\n", ret);
 375       closesocket (ret);
 376     }
 377 #else
 378   if (ret >= FD_SETSIZE)
 379     {
 380       fprintf (stderr,
 381                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 382                ret,
 383                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 384       close (ret);
 385       return -1;
 386     }
 387 #endif
 388   return ret;
 389 }
 390
 391
 392 static Socket
 393 make_raw_socket ()
 394 {
 395   const int one = 1;
 396   Socket ret;
 397
 398   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 399   if (-1 == ret)
 400     {
 401       fprintf (stderr,
 402                "Error opening RAW socket: %s\n",
 403                strerror (errno));
 404       return -1;
 405     }
 406   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 407                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 408     fprintf(stderr,
 409             "setsockopt failed: %s\n",
 410             strerror (errno));
 411   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 412                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 413     fprintf(stderr,
 414             "setsockopt failed: %s\n",
 415             strerror (errno));
 416   return ret;
 417 }
 418
 419
 420 int
 421 main (int argc, char *const *argv)
 422 {
 423   struct in_addr external;
 424   fd_set rs;
 425   struct timeval tv;
 426 #ifndef WIN32
 427   uid_t uid;
 428 #endif
 429
 430 #ifdef WIN32
 431   // WSA startup
 432   WSADATA wsaData;
 433   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 434   {
 435       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 436       return 4;                       // ERROR
 437   }
 438 #endif
 439
 440   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 441     return 1;
 442   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 443     {
 444       close (icmpsock);
 445       return 1;
 446     }
 447 #ifndef WIN32
 448   uid = getuid ();
 449   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 450     fprintf (stderr,
 451              "Failed to setresuid: %s\n",
 452              strerror (errno));
 453 #endif
 454   if (argc != 2)
 455     {
 456       fprintf (stderr,
 457                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 458       return 1;
 459     }
 460
 461   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 462     {
 463       fprintf (stderr,
 464                "Error parsing IPv4 address: %s, error %s\n",
 465                argv[1], strerror (errno));
 466       return 1;
 467     }
 468
 469   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 470   while (1)
 471     {
 472       FD_ZERO (&rs);
 473       FD_SET (icmpsock, &rs);
 474       tv.tv_sec = 0;
 475       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 476       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 477       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 478         process_icmp_response ();
 479       send_icmp_echo (&external);
 480     }
 481
 482 #ifdef WIN32
 483   closesocket(icmpsock);
 484   closesocket(rawsock);
 485   WSACleanup ();
 486 #endif
 487   return 0;
 488 }
 489
 490
 491 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */