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
 143 static void
 144 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 145            struct icmp_packet *echo)
 146 {
 147   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 148   echo->type = ICMP_ECHO;
 149   echo->code = 0;
 150   echo->reserved = 0;
 151   echo->checksum = 0;
 152   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 153 }
 154
 155
 156 /**
 157  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 158  *
 159  * @param my_ip source address (our ip address)
 160  */
 161 static void
 162 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 163 {
 164   struct icmp_packet icmp_echo;
 165   struct sockaddr_in dst;
 166   size_t off;
 167   int err;
 168   struct ip_packet ip_pkt;
 169   struct icmp_packet icmp_pkt;
 170   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 171
 172   off = 0;
 173   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 174   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 175   ip_pkt.tos = 0;
 176   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 177   ip_pkt.id = 1;
 178   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 179   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 180   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 181   ip_pkt.checksum = 0;
 182   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 183   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 184   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 185   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 186   off += sizeof (ip_pkt);
 187   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 188   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 189   off += sizeof (icmp_echo);
 190
 191   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 192   dst.sin_family = AF_INET;
 193   dst.sin_addr = dummy;
 194   err = sendto(rawsock,
 195                packet, off, 0,
 196                (struct sockaddr*)&dst,
 197                sizeof(dst));
 198   if (err < 0)
 199     {
 200 #if VERBOSE
 201       fprintf(stderr,
 202               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 203 #endif
 204     }
 205   else if (err != off)
 206     {
 207       fprintf(stderr,
 208               "Error: partial send of ICMP message\n");
 209     }
 210 }
 211
 212
 213 static void
 214 process_icmp_response ()
 215 {
 216   char buf[65536];
 217   ssize_t have;
 218   struct in_addr sip;
 219   struct ip_packet ip_pkt;
 220   struct icmp_packet icmp_pkt;
 221   struct udp_packet udp_pkt;
 222   size_t off;
 223   int have_port;
 224   int have_udp;
 225   uint32_t port;
 226
 227   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 228   if (have == -1)
 229     {
 230       fprintf (stderr,
 231                "Error reading raw socket: %s\n",
 232                strerror (errno));
 233       return;
 234     }
 235   have_port = 0;
 236
 237   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 238     {
 239       have_port = 1;
 240     }
 241   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 242     {
 243 #if VERBOSE
 244       fprintf (stderr,
 245                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 246                (unsigned int) have);
 247 #endif
 248       return;
 249     }
 250   off = 0;
 251   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 252   off += sizeof (ip_pkt);
 253   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 254   off += sizeof (icmp_pkt);
 255   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 256        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 257        (icmp_pkt.code != 0) )
 258     {
 259       /* maybe we got an actual reply back... */
 260       return;
 261     }
 262   memcpy(&sip,
 263          &ip_pkt.src_ip,
 264          sizeof (sip));
 265
 266   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 267   off += sizeof (ip_pkt);
 268
 269   have_udp = 0;
 270   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 271     {
 272       have_udp = 1;
 273     }
 274
 275   if (have_port)
 276     {
 277       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 278       port = ntohs(port);
 279       fprintf (stdout,
 280               "%s:%d\n",
 281               inet_ntop (AF_INET,
 282                          &sip,
 283                          buf,
 284                          sizeof (buf)), port);
 285     }
 286   else if (have_udp)
 287     {
 288       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 289       fprintf (stdout,
 290                "%s:%d\n",
 291                inet_ntop (AF_INET,
 292                           &sip,
 293                           buf,
 294                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 295     }
 296   else
 297     {
 298       fprintf (stdout,
 299               "%s\n",
 300               inet_ntop (AF_INET,
 301                          &sip,
 302                          buf,
 303                          sizeof (buf)));
 304     }
 305   fflush (stdout);
 306 }
 307
 308
 309 static Socket
 310 make_icmp_socket ()
 311 {
 312   Socket ret;
 313
 314   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 315   if (-1 == ret)
 316     {
 317       fprintf (stderr,
 318                "Error opening RAW socket: %s\n",
 319                strerror (errno));
 320       return -1;
 321     }
 322   if (ret >= FD_SETSIZE)
 323     {
 324       fprintf (stderr,
 325                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 326                ret,
 327                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 328 #ifdef WIN32
 329       closesocket (ret);
 330 #else
 331       close (ret);
 332 #endif
 333       return -1;
 334     }
 335   return ret;
 336 }
 337
 338
 339 static Socket
 340 make_raw_socket ()
 341 {
 342   const int one = 1;
 343   Socket ret;
 344
 345   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 346   if (-1 == ret)
 347     {
 348       fprintf (stderr,
 349                "Error opening RAW socket: %s\n",
 350                strerror (errno));
 351       return -1;
 352     }
 353   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 354                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 355     fprintf(stderr,
 356             "setsockopt failed: %s\n",
 357             strerror (errno));
 358   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 359                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 360     fprintf(stderr,
 361             "setsockopt failed: %s\n",
 362             strerror (errno));
 363   return ret;
 364 }
 365
 366
 367 int
 368 main (int argc, char *const *argv)
 369 {
 370   struct in_addr external;
 371   fd_set rs;
 372   struct timeval tv;
 373   uid_t uid;
 374
 375 #ifdef WIN32
 376   // WSA startup
 377   WSADATA wsaData;
 378   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 1), &wsaData) != 0)
 379   {
 380       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 381       return 4;                       // ERROR
 382   }
 383 #endif
 384
 385   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 386     return 1;
 387   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 388     {
 389       close (icmpsock);
 390       return 1;
 391     }
 392   uid = getuid ();
 393   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 394     fprintf (stderr,
 395              "Failed to setresuid: %s\n",
 396              strerror (errno));
 397   if (argc != 2)
 398     {
 399       fprintf (stderr,
 400                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 401       return 1;
 402     }
 403   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 404     {
 405       fprintf (stderr,
 406                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 407                strerror (errno));
 408       return 1;
 409     }
 410   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 411   while (1)
 412     {
 413       FD_ZERO (&rs);
 414       FD_SET (icmpsock, &rs);
 415       tv.tv_sec = 0;
 416       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 417       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 418       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 419         process_icmp_response ();
 420       send_icmp_echo (&external);
 421     }
 422
 423 #ifdef WIN32
 424   closesocket(icmpsock);
 425   closesocket(rawsock);
 426   WSACleanup ();
 427 #endif
 428   return 0;
 429 }
 430
 431
 432 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */