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   u_char vers_ihl;         // Version (4 bits) + Internet header length (4 bits)
 104   u_char tos;             // Type of service
 105   u_short pkt_len;           // Total length
 106   u_short id;             // Identification
 107   u_short flags_frag_offset;       // Flags (3 bits) + Fragment offset (13 bits)
 108   u_char  ttl;            // Time to live
 109   u_char  proto;          // Protocol
 110   u_short checksum;            // Header checksum
 111   u_long  src_ip;     // Source address
 112   u_long  dst_ip;     // Destination address
 113 };
 114
 115 struct icmp_packet
 116 {
 117   uint8_t type;
 118   uint8_t code;
 119   uint16_t checksum;
 120   uint32_t reserved;
 121 };
 122
 123 struct udp_packet
 124 {
 125   uint16_t src_port;
 126
 127   uint16_t dst_port;
 128
 129   uint32_t length;
 130 };
 131
 132 static Socket icmpsock;
 133
 134 static Socket rawsock;
 135
 136 static struct in_addr dummy;
 137
 138 static uint16_t
 139 calc_checksum(const uint16_t *data,
 140               unsigned int bytes)
 141 {
 142   uint32_t sum;
 143   unsigned int i;
 144
 145   sum = 0;
 146   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 147     sum += data[i];
 148   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 149   sum = htons(0xffff - sum);
 150   return sum;
 151 }
 152
 153 #if WIN32
 154 /**
 155  * @param af address family
 156  * @param cp the address to print
 157  * @param buf where to write the address result
 158  */
 159 static int inet_pton (int af, char *cp, struct in_addr *buf)
 160 {
 161   //ret = WSAStringToAddress (cp, af, NULL, (LPSOCKADDR)buf, &ssize);
 162   buf->s_addr = inet_addr(cp);
 163   if (buf->s_addr == INADDR_NONE)
 164     {
 165       fprintf(stderr, "Error %d handling address %s", WSAGetLastError(), cp);
 166       return 0;
 167     }
 168   else
 169     return 1;
 170 }
 171 #endif
 172
 173 static void
 174 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 175            struct icmp_packet *echo)
 176 {
 177   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 178   echo->type = ICMP_ECHO;
 179   echo->code = 0;
 180   echo->reserved = 0;
 181   echo->checksum = 0;
 182   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 183 }
 184
 185
 186 /**
 187  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 188  *
 189  * @param my_ip source address (our ip address)
 190  */
 191 static void
 192 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 193 {
 194   struct icmp_packet icmp_echo;
 195   struct sockaddr_in dst;
 196   size_t off;
 197   int err;
 198   struct ip_packet ip_pkt;
 199   struct icmp_packet icmp_pkt;
 200   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 201
 202   off = 0;
 203   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 204   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 205   ip_pkt.tos = 0;
 206   //ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 207   //ip_pkt.id = 1;
 208   //ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 209   //ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 210   //ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 211   //ip_pkt.checksum = 0;
 212   //ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 213   //ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 214   //ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 215   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 216   off += sizeof (ip_pkt);
 217
 218   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 219   dst.sin_family = AF_INET;
 220   dst.sin_addr = dummy;
 221   err = sendto(rawsock,
 222                packet, off, 0,
 223                (struct sockaddr*)&dst,
 224                sizeof(dst));
 225
 226   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 227   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 228   off += sizeof (icmp_echo);
 229
 230   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 231   dst.sin_family = AF_INET;
 232   dst.sin_addr = dummy;
 233   err = sendto(rawsock,
 234                packet, off, 0,
 235                (struct sockaddr*)&dst,
 236                sizeof(dst));
 237   if (err < 0)
 238     {
 239 #if VERBOSE
 240       fprintf(stderr,
 241               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 242 #endif
 243     }
 244   else if (err != off)
 245     {
 246       fprintf(stderr,
 247               "Error: partial send of ICMP message\n");
 248     }
 249 }
 250
 251
 252 static void
 253 process_icmp_response ()
 254 {
 255   char buf[65536];
 256   ssize_t have;
 257   struct in_addr sip;
 258   struct ip_packet ip_pkt;
 259   struct icmp_packet icmp_pkt;
 260   struct udp_packet udp_pkt;
 261   size_t off;
 262   int have_port;
 263   int have_udp;
 264   uint32_t port;
 265   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 266   if (have == -1)
 267     {
 268       fprintf (stderr,
 269                "Error reading raw socket: %s\n",
 270                strerror (errno));
 271       return;
 272     }
 273   have_port = 0;
 274 #if VERBOSE
 275   fprintf (stderr,
 276            "Received message of %u bytes\n",
 277            (unsigned int) have);
 278 #endif
 279   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 280     {
 281       have_port = 1;
 282     }
 283   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 284     {
 285 #if VERBOSE
 286       fprintf (stderr,
 287                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 288                (unsigned int) have);
 289 #endif
 290       return;
 291     }
 292   off = 0;
 293   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 294   off += sizeof (ip_pkt);
 295   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 296   off += sizeof (icmp_pkt);
 297   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 298        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 299        (icmp_pkt.code != 0) )
 300     {
 301       /* maybe we got an actual reply back... */
 302       return;
 303     }
 304   memcpy(&sip,
 305          &ip_pkt.src_ip,
 306          sizeof (sip));
 307
 308   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 309   off += sizeof (ip_pkt);
 310
 311   have_udp = 0;
 312   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 313     {
 314       have_udp = 1;
 315     }
 316
 317   if (have_port)
 318     {
 319       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 320       port = ntohs(port);
 321 #ifdef WIN32
 322       DWORD ssize = sizeof(buf);
 323       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 324       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, port);
 325 #else
 326       fprintf (stdout,
 327               "%s:%d\n",
 328               inet_ntop (AF_INET,
 329                          &sip,
 330                          buf,
 331                          sizeof (buf)), port);
 332 #endif
 333     }
 334   else if (have_udp)
 335     {
 336       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 337 #ifdef WIN32
 338       DWORD ssize = sizeof(buf);
 339       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 340       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, ntohs((int)udp_pkt.length));
 341 #else
 342       fprintf (stdout,
 343                "%s:%d\n",
 344                inet_ntop (AF_INET,
 345                           &sip,
 346                           buf,
 347                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 348 #endif
 349     }
 350   else
 351     {
 352 #ifdef WIN32
 353       DWORD ssize = sizeof(buf);
 354       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 355       fprintf (stdout, "%s\n", buf);
 356 #else
 357       fprintf (stdout,
 358               "%s\n",
 359               inet_ntop (AF_INET,
 360                          &sip,
 361                          buf,
 362                          sizeof (buf)));
 363 #endif
 364     }
 365   fflush (stdout);
 366 }
 367
 368
 369 static Socket
 370 make_icmp_socket ()
 371 {
 372   Socket ret;
 373
 374   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 375   if (-1 == ret)
 376     {
 377       fprintf (stderr,
 378                "Error opening RAW socket: %s\n",
 379                strerror (errno));
 380       return -1;
 381     }
 382 #if WIN32
 383   if (ret == INVALID_SOCKET)
 384     {
 385       fprintf (stderr, "Invalid socket %d!\n", ret);
 386       closesocket (ret);
 387     }
 388 #else
 389   if (ret >= FD_SETSIZE)
 390     {
 391       fprintf (stderr,
 392                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 393                ret,
 394                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 395       close (ret);
 396       return -1;
 397     }
 398 #endif
 399   return ret;
 400 }
 401
 402
 403 static Socket
 404 make_raw_socket ()
 405 {
 406   const int one = 1;
 407   Socket ret;
 408
 409   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 410   if (-1 == ret)
 411     {
 412       fprintf (stderr,
 413                "Error opening RAW socket: %s\n",
 414                strerror (errno));
 415       return -1;
 416     }
 417   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 418                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 419     fprintf(stderr,
 420             "setsockopt failed: %s\n",
 421             strerror (errno));
 422   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 423                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 424     fprintf(stderr,
 425             "setsockopt failed: %s\n",
 426             strerror (errno));
 427   return ret;
 428 }
 429
 430
 431 int
 432 main (int argc, char *const *argv)
 433 {
 434   struct in_addr external;
 435   fd_set rs;
 436   struct timeval tv;
 437 #ifndef WIN32
 438   uid_t uid;
 439 #endif
 440
 441 #ifdef WIN32
 442   // WSA startup
 443   WSADATA wsaData;
 444   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 445   {
 446       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 447       return 4;                       // ERROR
 448   }
 449 #endif
 450
 451   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 452     return 1;
 453   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 454     {
 455       close (icmpsock);
 456       return 1;
 457     }
 458 #ifndef WIN32
 459   uid = getuid ();
 460   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 461     fprintf (stderr,
 462              "Failed to setresuid: %s\n",
 463              strerror (errno));
 464 #endif
 465   if (argc != 2)
 466     {
 467       fprintf (stderr,
 468                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 469       return 1;
 470     }
 471
 472   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 473     {
 474       fprintf (stderr,
 475                "Error parsing IPv4 address: %s, error %s\n",
 476                argv[1], strerror (errno));
 477       return 1;
 478     }
 479
 480   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 481   while (1)
 482     {
 483       FD_ZERO (&rs);
 484       FD_SET (icmpsock, &rs);
 485       tv.tv_sec = 0;
 486       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 487       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 488       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 489         process_icmp_response ();
 490       send_icmp_echo (&external);
 491     }
 492
 493 #ifdef WIN32
 494   closesocket(icmpsock);
 495   closesocket(rawsock);
 496   WSACleanup ();
 497 #endif
 498   return 0;
 499 }
 500
 501
 502 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */