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, 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   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 207   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 208   off += sizeof (icmp_echo);
 209
 210   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 211   dst.sin_family = AF_INET;
 212   dst.sin_addr = dummy;
 213   err = sendto(rawsock,
 214                packet, off, 0,
 215                (struct sockaddr*)&dst,
 216                sizeof(dst));
 217   if (err < 0)
 218     {
 219 #if VERBOSE
 220       fprintf(stderr,
 221               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 222 #endif
 223     }
 224   else if (err != off)
 225     {
 226       fprintf(stderr,
 227               "Error: partial send of ICMP message\n");
 228     }
 229 }
 230
 231
 232 static void
 233 process_icmp_response ()
 234 {
 235   char buf[65536];
 236   ssize_t have;
 237   struct in_addr sip;
 238   struct ip_packet ip_pkt;
 239   struct icmp_packet icmp_pkt;
 240   struct udp_packet udp_pkt;
 241   size_t off;
 242   int have_port;
 243   int have_udp;
 244   uint32_t port;
 245   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 246   if (have == -1)
 247     {
 248       fprintf (stderr,
 249                "Error reading raw socket: %s\n",
 250                strerror (errno));
 251       return;
 252     }
 253   have_port = 0;
 254
 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 #ifdef WIN32
 298       DWORD ssize = sizeof(buf);
 299       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 300       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, port);
 301 #else
 302       fprintf (stdout,
 303               "%s:%d\n",
 304               inet_ntop (AF_INET,
 305                          &sip,
 306                          buf,
 307                          sizeof (buf)), port);
 308 #endif
 309     }
 310   else if (have_udp)
 311     {
 312       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 313 #ifdef WIN32
 314       DWORD ssize = sizeof(buf);
 315       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 316       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, ntohs((int)udp_pkt.length));
 317 #else
 318       fprintf (stdout,
 319                "%s:%d\n",
 320                inet_ntop (AF_INET,
 321                           &sip,
 322                           buf,
 323                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 324 #endif
 325     }
 326   else
 327     {
 328 #ifdef WIN32
 329       DWORD ssize = sizeof(buf);
 330       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 331       fprintf (stdout, "%s\n", buf);
 332 #else
 333       fprintf (stdout,
 334               "%s\n",
 335               inet_ntop (AF_INET,
 336                          &sip,
 337                          buf,
 338                          sizeof (buf)));
 339 #endif
 340     }
 341   fflush (stdout);
 342 }
 343
 344
 345 static Socket
 346 make_icmp_socket ()
 347 {
 348   Socket ret;
 349
 350   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 351   if (-1 == ret)
 352     {
 353       fprintf (stderr,
 354                "Error opening RAW socket: %s\n",
 355                strerror (errno));
 356       return -1;
 357     }
 358 #if WIN32
 359   if (ret == INVALID_SOCKET)
 360     {
 361       fprintf (stderr, "Invalid socket %d!\n", ret);
 362       closesocket (ret);
 363     }
 364 #else
 365   if (ret >= FD_SETSIZE)
 366     {
 367       fprintf (stderr,
 368                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 369                ret,
 370                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 371       close (ret);
 372       return -1;
 373     }
 374 #endif
 375   return ret;
 376 }
 377
 378
 379 static Socket
 380 make_raw_socket ()
 381 {
 382   const int one = 1;
 383   Socket ret;
 384
 385   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 386   if (-1 == ret)
 387     {
 388       fprintf (stderr,
 389                "Error opening RAW socket: %s\n",
 390                strerror (errno));
 391       return -1;
 392     }
 393   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 394                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 395     fprintf(stderr,
 396             "setsockopt failed: %s\n",
 397             strerror (errno));
 398   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 399                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 400     fprintf(stderr,
 401             "setsockopt failed: %s\n",
 402             strerror (errno));
 403   return ret;
 404 }
 405
 406
 407 int
 408 main (int argc, char *const *argv)
 409 {
 410   struct in_addr external;
 411   fd_set rs;
 412   struct timeval tv;
 413 #ifndef WIN32
 414   uid_t uid;
 415 #endif
 416
 417 #ifdef WIN32
 418   // WSA startup
 419   WSADATA wsaData;
 420   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 421   {
 422       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 423       return 4;                       // ERROR
 424   }
 425 #endif
 426
 427   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 428     return 1;
 429   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 430     {
 431       close (icmpsock);
 432       return 1;
 433     }
 434 #ifndef WIN32
 435   uid = getuid ();
 436   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 437     fprintf (stderr,
 438              "Failed to setresuid: %s\n",
 439              strerror (errno));
 440 #endif
 441   if (argc != 2)
 442     {
 443       fprintf (stderr,
 444                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 445       return 1;
 446     }
 447
 448   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 449     {
 450       fprintf (stderr,
 451                "Error parsing IPv4 address: %s, error %s\n",
 452                argv[1], strerror (errno));
 453       return 1;
 454     }
 455
 456   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 457   while (1)
 458     {
 459       FD_ZERO (&rs);
 460       FD_SET (icmpsock, &rs);
 461       tv.tv_sec = 0;
 462       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 463       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 464       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 465         process_icmp_response ();
 466       send_icmp_echo (&external);
 467     }
 468
 469 #ifdef WIN32
 470   closesocket(icmpsock);
 471   closesocket(rawsock);
 472   WSACleanup ();
 473 #endif
 474   return 0;
 475 }
 476
 477
 478 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */