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