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, const 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
 156   if (retval == 0)
 157     return 1;
 158   else
 159     return 0;
 160 }
 161 #endif
 162
 163 static void
 164 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 165            struct icmp_packet *echo)
 166 {
 167   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 168   echo->type = ICMP_ECHO;
 169   echo->code = 0;
 170   echo->reserved = 0;
 171   echo->checksum = 0;
 172   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 173 }
 174
 175
 176 /**
 177  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 178  *
 179  * @param my_ip source address (our ip address)
 180  */
 181 static void
 182 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 183 {
 184   struct icmp_packet icmp_echo;
 185   struct sockaddr_in dst;
 186   size_t off;
 187   int err;
 188   struct ip_packet ip_pkt;
 189   struct icmp_packet icmp_pkt;
 190   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 191
 192   off = 0;
 193   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 194   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 195   ip_pkt.tos = 0;
 196   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 197   ip_pkt.id = 1;
 198   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 199   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 200   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 201   ip_pkt.checksum = 0;
 202   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 203   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 204   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 205   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 206   off += sizeof (ip_pkt);
 207   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 208   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 209   off += sizeof (icmp_echo);
 210
 211   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 212   dst.sin_family = AF_INET;
 213   dst.sin_addr = dummy;
 214   err = sendto(rawsock,
 215                packet, off, 0,
 216                (struct sockaddr*)&dst,
 217                sizeof(dst));
 218   if (err < 0)
 219     {
 220 #if VERBOSE
 221       fprintf(stderr,
 222               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 223 #endif
 224     }
 225   else if (err != off)
 226     {
 227       fprintf(stderr,
 228               "Error: partial send of ICMP message\n");
 229     }
 230 }
 231
 232
 233 static void
 234 process_icmp_response ()
 235 {
 236   char buf[65536];
 237   ssize_t have;
 238   struct in_addr sip;
 239   struct ip_packet ip_pkt;
 240   struct icmp_packet icmp_pkt;
 241   struct udp_packet udp_pkt;
 242   size_t off;
 243   int have_port;
 244   int have_udp;
 245   uint32_t port;
 246   char addr_buf[13];
 247   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 248   if (have == -1)
 249     {
 250       fprintf (stderr,
 251                "Error reading raw socket: %s\n",
 252                strerror (errno));
 253       return;
 254     }
 255   have_port = 0;
 256
 257   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 258     {
 259       have_port = 1;
 260     }
 261   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 262     {
 263 #if VERBOSE
 264       fprintf (stderr,
 265                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 266                (unsigned int) have);
 267 #endif
 268       return;
 269     }
 270   off = 0;
 271   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 272   off += sizeof (ip_pkt);
 273   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 274   off += sizeof (icmp_pkt);
 275   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 276        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 277        (icmp_pkt.code != 0) )
 278     {
 279       /* maybe we got an actual reply back... */
 280       return;
 281     }
 282   memcpy(&sip,
 283          &ip_pkt.src_ip,
 284          sizeof (sip));
 285
 286   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 287   off += sizeof (ip_pkt);
 288
 289   have_udp = 0;
 290   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 291     {
 292       have_udp = 1;
 293     }
 294
 295   if (have_port)
 296     {
 297       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 298       port = ntohs(port);
 299 #ifdef WIN32
 300       DWORD ssize = sizeof(buf);
 301       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 302       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, port);
 303 #else
 304       fprintf (stdout,
 305               "%s:%d\n",
 306               inet_ntop (AF_INET,
 307                          &sip,
 308                          buf,
 309                          sizeof (buf)), port);
 310 #endif
 311     }
 312   else if (have_udp)
 313     {
 314       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 315
 316 #ifdef WIN32
 317       DWORD ssize = sizeof(buf);
 318       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 319       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, ntohl(udp_pkt.length));
 320 #else
 321       fprintf (stdout,
 322                "%s:%d\n",
 323                inet_ntop (AF_INET,
 324                           &sip,
 325                           buf,
 326                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 327 #endif
 328     }
 329   else
 330     {
 331       fprintf (stdout,
 332               "%s\n",
 333               inet_ntop (AF_INET,
 334                          &sip,
 335                          buf,
 336                          sizeof (buf)));
 337     }
 338   fflush (stdout);
 339 }
 340
 341
 342 static Socket
 343 make_icmp_socket ()
 344 {
 345   Socket ret;
 346
 347   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 348   if (-1 == ret)
 349     {
 350       fprintf (stderr,
 351                "Error opening RAW socket: %s\n",
 352                strerror (errno));
 353       return -1;
 354     }
 355   if (ret >= FD_SETSIZE)
 356     {
 357       fprintf (stderr,
 358                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 359                ret,
 360                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 361 #ifdef WIN32
 362       closesocket (ret);
 363 #else
 364       close (ret);
 365 #endif
 366       return -1;
 367     }
 368   return ret;
 369 }
 370
 371
 372 static Socket
 373 make_raw_socket ()
 374 {
 375   const int one = 1;
 376   Socket ret;
 377
 378   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 379   if (-1 == ret)
 380     {
 381       fprintf (stderr,
 382                "Error opening RAW socket: %s\n",
 383                strerror (errno));
 384       return -1;
 385     }
 386   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 387                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 388     fprintf(stderr,
 389             "setsockopt failed: %s\n",
 390             strerror (errno));
 391   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 392                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 393     fprintf(stderr,
 394             "setsockopt failed: %s\n",
 395             strerror (errno));
 396   return ret;
 397 }
 398
 399
 400 int
 401 main (int argc, char *const *argv)
 402 {
 403   struct in_addr external;
 404   fd_set rs;
 405   struct timeval tv;
 406   uid_t uid;
 407
 408 #ifdef WIN32
 409   // WSA startup
 410   WSADATA wsaData;
 411   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 412   {
 413       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 414       return 4;                       // ERROR
 415   }
 416 #endif
 417
 418   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 419     return 1;
 420   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 421     {
 422       close (icmpsock);
 423       return 1;
 424     }
 425   uid = getuid ();
 426   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 427     fprintf (stderr,
 428              "Failed to setresuid: %s\n",
 429              strerror (errno));
 430   if (argc != 2)
 431     {
 432       fprintf (stderr,
 433                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 434       return 1;
 435     }
 436
 437   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 438     {
 439       fprintf (stderr,
 440                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 441                strerror (errno));
 442       return 1;
 443     }
 444
 445   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 446   while (1)
 447     {
 448       FD_ZERO (&rs);
 449       FD_SET (icmpsock, &rs);
 450       tv.tv_sec = 0;
 451       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 452       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 453       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 454         process_icmp_response ();
 455       send_icmp_echo (&external);
 456     }
 457
 458 #ifdef WIN32
 459   closesocket(icmpsock);
 460   closesocket(rawsock);
 461   WSACleanup ();
 462 #endif
 463   return 0;
 464 }
 465
 466
 467 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */