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
  45 #include <winsock2.h>
  46 #include <ws2tcpip.h>
  47 #include <sys/time.h>
  48 #include <sys/types.h>
  49 #include <unistd.h>
  50 #include <stdio.h>
  51 #include <string.h>
  52 #include <errno.h>
  53 #include <stdlib.h>
  54 #include <stdint.h>
  55 #include <time.h>
  56
  57 typedef unsigned int uid_t;
  58 typedef SOCKET Socket;
  59 typedef unsigned short ushort;
  60 #define IPDEFTTL 64
  61 #define ICMP_ECHO 8
  62 #define ICMP_TIME_EXCEEDED      11      /* Time Exceeded
  63
  64 /**
  65  * Must match IP given in the client.
  66  */
  67 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  68
  69 #define VERBOSE 1
  70
  71 /**
  72  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  73  */
  74 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  75
  76 struct ip_packet
  77 {
  78   /*uint8_t vers_ihl;
  79   uint8_t tos;
  80   uint16_t pkt_len;
  81   uint16_t id;
  82   uint16_t flags_frag_offset;
  83   uint8_t ttl;
  84   uint8_t proto;
  85   uint16_t checksum;
  86   uint32_t src_ip;
  87   uint32_t dst_ip;*/
  88
  89   u_char vers_ihl;         // Version (4 bits) + Internet header length (4 bits)
  90   u_char tos;             // Type of service
  91   u_short pkt_len;           // Total length
  92   u_short id;             // Identification
  93   u_short flags_frag_offset;       // Flags (3 bits) + Fragment offset (13 bits)
  94   u_char  ttl;            // Time to live
  95   u_char  proto;          // Protocol
  96   u_short checksum;            // Header checksum
  97   u_long  src_ip;     // Source address
  98   u_long  dst_ip;     // Destination address
  99 };
 100
 101 struct icmp_packet
 102 {
 103   uint8_t type;
 104   uint8_t code;
 105   uint16_t checksum;
 106   uint32_t reserved;
 107 };
 108
 109 struct udp_packet
 110 {
 111   uint16_t src_port;
 112
 113   uint16_t dst_port;
 114
 115   uint32_t length;
 116 };
 117
 118 static Socket icmpsock;
 119
 120 static Socket rawsock;
 121
 122 static struct in_addr dummy;
 123
 124 static uint16_t
 125 calc_checksum(const uint16_t *data,
 126               unsigned int bytes)
 127 {
 128   uint32_t sum;
 129   unsigned int i;
 130
 131   sum = 0;
 132   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 133     sum += data[i];
 134   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 135   sum = htons(0xffff - sum);
 136   return sum;
 137 }
 138
 139 /**
 140  * @param af address family
 141  * @param cp the address to print
 142  * @param buf where to write the address result
 143  */
 144 static int inet_pton (int af, char *cp, struct in_addr *buf)
 145 {
 146   //ret = WSAStringToAddress (cp, af, NULL, (LPSOCKADDR)buf, &ssize);
 147   buf->s_addr = inet_addr(cp);
 148   if (buf->s_addr == INADDR_NONE)
 149     {
 150       fprintf(stderr, "Error %d handling address %s", WSAGetLastError(), cp);
 151       return 0;
 152     }
 153   else
 154     return 1;
 155 }
 156
 157 static void
 158 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 159            struct icmp_packet *echo)
 160 {
 161   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 162   echo->type = ICMP_ECHO;
 163   echo->code = 0;
 164   echo->reserved = 0;
 165   echo->checksum = 0;
 166   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 167 }
 168
 169
 170 /**
 171  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 172  *
 173  * @param my_ip source address (our ip address)
 174  */
 175 static void
 176 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 177 {
 178   struct icmp_packet icmp_echo;
 179   struct sockaddr_in dst;
 180   size_t off;
 181   int err;
 182   struct ip_packet ip_pkt;
 183   struct icmp_packet icmp_pkt;
 184   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 185
 186   off = 0;
 187   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 188   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 189   ip_pkt.tos = 0;
 190   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 191   ip_pkt.id = htons (256);
 192   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 193   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 194   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 195   ip_pkt.checksum = 0;
 196   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 197   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 198   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 199   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 200   off += sizeof (ip_pkt);
 201
 202   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 203   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 204   off += sizeof (icmp_echo);
 205
 206   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 207   dst.sin_family = AF_INET;
 208   dst.sin_addr = dummy;
 209   err = sendto(rawsock,
 210                packet, off, 0,
 211                (struct sockaddr*)&dst,
 212                sizeof(dst));
 213   if (err < 0)
 214     {
 215 #if VERBOSE
 216       fprintf(stderr,
 217               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 218 #endif
 219     }
 220   else if (err != off)
 221     {
 222       fprintf(stderr,
 223               "Error: partial send of ICMP message\n");
 224     }
 225 }
 226
 227
 228 static void
 229 process_icmp_response ()
 230 {
 231   char buf[65536];
 232   ssize_t have;
 233   struct in_addr sip;
 234   struct ip_packet ip_pkt;
 235   struct icmp_packet icmp_pkt;
 236   struct udp_packet udp_pkt;
 237   size_t off;
 238   int have_port;
 239   int have_udp;
 240   uint32_t port;
 241   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 242   if (have == -1)
 243     {
 244       fprintf (stderr,
 245                "Error reading raw socket: %s\n",
 246                strerror (errno));
 247       return;
 248     }
 249   have_port = 0;
 250 #if VERBOSE
 251   fprintf (stderr,
 252            "Received message of %u bytes\n",
 253            (unsigned int) have);
 254 #endif
 255   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 256     {
 257       have_port = 1;
 258     }
 259   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 260     {
 261 #if VERBOSE
 262       fprintf (stderr,
 263                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 264                (unsigned int) have);
 265 #endif
 266       return;
 267     }
 268   off = 0;
 269   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 270   off += sizeof (ip_pkt);
 271   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 272   off += sizeof (icmp_pkt);
 273   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 274        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 275        (icmp_pkt.code != 0) )
 276     {
 277       /* maybe we got an actual reply back... */
 278       return;
 279     }
 280   memcpy(&sip,
 281          &ip_pkt.src_ip,
 282          sizeof (sip));
 283
 284   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 285   off += sizeof (ip_pkt);
 286
 287   have_udp = 0;
 288   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 289     {
 290       have_udp = 1;
 291     }
 292
 293   if (have_port)
 294     {
 295       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 296       port = ntohs(port);
 297       DWORD ssize = sizeof(buf);
 298       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 299       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, port);
 300
 301     }
 302   else if (have_udp)
 303     {
 304       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 305       DWORD ssize = sizeof(buf);
 306       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 307       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, ntohs((int)udp_pkt.length));
 308     }
 309   else
 310     {
 311       DWORD ssize = sizeof(buf);
 312       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 313       fprintf (stdout, "%s\n", buf);
 314     }
 315   fflush (stdout);
 316 }
 317
 318
 319 static Socket
 320 make_icmp_socket ()
 321 {
 322   Socket ret;
 323
 324   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 325   if (-1 == ret)
 326     {
 327       fprintf (stderr,
 328                "Error opening RAW socket: %s\n",
 329                strerror (errno));
 330       return -1;
 331     }
 332   if (ret == INVALID_SOCKET)
 333     {
 334       fprintf (stderr, "Invalid socket %d!\n", ret);
 335       closesocket (ret);
 336     }
 337   return ret;
 338 }
 339
 340
 341 static Socket
 342 make_raw_socket ()
 343 {
 344   DWORD bOptVal = TRUE;
 345   int bOptLen = sizeof(bOptVal);
 346
 347   rawsock = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 348   if (-1 == rawsock)
 349     {
 350       fprintf (stderr,
 351                "Error opening RAW socket: %s\n",
 352                strerror (errno));
 353       return -1;
 354     }
 355
 356   if (setsockopt(rawsock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char*)&bOptVal, bOptLen) != 0)
 357     fprintf(stderr, "Error setting SO_BROADCAST: ON\n");
 358
 359   if (setsockopt(rawsock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*)&bOptVal, bOptLen) != 0)
 360     fprintf(stderr, "Error setting IP_HDRINCL: ON\n");
 361   return rawsock;
 362 }
 363
 364
 365 int
 366 main (int argc, char *const *argv)
 367 {
 368   struct in_addr external;
 369   fd_set rs;
 370   struct timeval tv;
 371
 372   // WSA startup
 373   WSADATA wsaData;
 374   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 375   {
 376       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 377       return 4;                       // ERROR
 378   }
 379
 380   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 381     return 1;
 382   if (-1 == (make_raw_socket()))
 383     {
 384       close (icmpsock);
 385       return 1;
 386     }
 387
 388   if (argc != 2)
 389     {
 390       fprintf (stderr,
 391                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 392       return 1;
 393     }
 394
 395   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 396     {
 397       fprintf (stderr,
 398                "Error parsing IPv4 address: %s, error %s\n",
 399                argv[1], strerror (errno));
 400       return 1;
 401     }
 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   closesocket(icmpsock);
 417   closesocket(rawsock);
 418   WSACleanup ();
 419   return 0;
 420 }
 421
 422
 423 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */