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 #endif
  74
  75 /**
  76  * Must match IP given in the client.
  77  */
  78 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  79
  80 #define VERBOSE 1
  81
  82 /**
  83  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  84  */
  85 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  86
  87 struct ip_packet
  88 {
  89   /*uint8_t vers_ihl;
  90   uint8_t tos;
  91   uint16_t pkt_len;
  92   uint16_t id;
  93   uint16_t flags_frag_offset;
  94   uint8_t ttl;
  95   uint8_t proto;
  96   uint16_t checksum;
  97   uint32_t src_ip;
  98   uint32_t dst_ip;*/
  99
 100   u_char vers_ihl;         // Version (4 bits) + Internet header length (4 bits)
 101   u_char tos;             // Type of service
 102   u_short pkt_len;           // Total length
 103   u_short id;             // Identification
 104   u_short flags_frag_offset;       // Flags (3 bits) + Fragment offset (13 bits)
 105   u_char  ttl;            // Time to live
 106   u_char  proto;          // Protocol
 107   u_short checksum;            // Header checksum
 108   u_long  src_ip;     // Source address
 109   u_long  dst_ip;     // Destination address
 110 };
 111
 112 struct icmp_packet
 113 {
 114   uint8_t type;
 115   uint8_t code;
 116   uint16_t checksum;
 117   uint32_t reserved;
 118 };
 119
 120 struct udp_packet
 121 {
 122   uint16_t src_port;
 123
 124   uint16_t dst_port;
 125
 126   uint32_t length;
 127 };
 128
 129 static Socket icmpsock;
 130
 131 static Socket rawsock;
 132
 133 static struct in_addr dummy;
 134
 135 static uint16_t
 136 calc_checksum(const uint16_t *data,
 137               unsigned int bytes)
 138 {
 139   uint32_t sum;
 140   unsigned int i;
 141
 142   sum = 0;
 143   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 144     sum += data[i];
 145   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 146   sum = htons(0xffff - sum);
 147   return sum;
 148 }
 149
 150 #if WIN32
 151 /**
 152  * @param af address family
 153  * @param cp the address to print
 154  * @param buf where to write the address result
 155  */
 156 static int inet_pton (int af, char *cp, struct in_addr *buf)
 157 {
 158   //ret = WSAStringToAddress (cp, af, NULL, (LPSOCKADDR)buf, &ssize);
 159   buf->s_addr = inet_addr(cp);
 160   if (buf->s_addr == INADDR_NONE)
 161     {
 162       fprintf(stderr, "Error %d handling address %s", WSAGetLastError(), cp);
 163       return 0;
 164     }
 165   else
 166     return 1;
 167 }
 168 #endif
 169
 170 static void
 171 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 172            struct icmp_packet *echo)
 173 {
 174   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 175   echo->type = ICMP_ECHO;
 176   echo->code = 0;
 177   echo->reserved = 0;
 178   echo->checksum = 0;
 179   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 180 }
 181
 182
 183 /**
 184  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 185  *
 186  * @param my_ip source address (our ip address)
 187  */
 188 static void
 189 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 190 {
 191   struct icmp_packet icmp_echo;
 192   struct sockaddr_in dst;
 193   size_t off;
 194   int err;
 195   struct ip_packet ip_pkt;
 196   struct icmp_packet icmp_pkt;
 197   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 198
 199   off = 0;
 200   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 201   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 202   ip_pkt.tos = 0;
 203   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 204   ip_pkt.id = htons (256);
 205   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 206   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 207   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 208   ip_pkt.checksum = 0;
 209   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 210   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 211   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 212   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 213   off += sizeof (ip_pkt);
 214
 215   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 216   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 217   off += sizeof (icmp_echo);
 218
 219   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 220   dst.sin_family = AF_INET;
 221   dst.sin_addr = dummy;
 222   err = sendto(rawsock,
 223                packet, off, 0,
 224                (struct sockaddr*)&dst,
 225                sizeof(dst));
 226   if (err < 0)
 227     {
 228 #if VERBOSE
 229       fprintf(stderr,
 230               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 231 #endif
 232     }
 233   else if (err != off)
 234     {
 235       fprintf(stderr,
 236               "Error: partial send of ICMP message\n");
 237     }
 238 }
 239
 240
 241 static void
 242 process_icmp_response ()
 243 {
 244   char buf[65536];
 245   ssize_t have;
 246   struct in_addr sip;
 247   struct ip_packet ip_pkt;
 248   struct icmp_packet icmp_pkt;
 249   struct udp_packet udp_pkt;
 250   size_t off;
 251   int have_port;
 252   int have_udp;
 253   uint32_t port;
 254   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 255   if (have == -1)
 256     {
 257       fprintf (stderr,
 258                "Error reading raw socket: %s\n",
 259                strerror (errno));
 260       return;
 261     }
 262   have_port = 0;
 263 #if VERBOSE
 264   fprintf (stderr,
 265            "Received message of %u bytes\n",
 266            (unsigned int) have);
 267 #endif
 268   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 269     {
 270       have_port = 1;
 271     }
 272   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 273     {
 274 #if VERBOSE
 275       fprintf (stderr,
 276                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 277                (unsigned int) have);
 278 #endif
 279       return;
 280     }
 281   off = 0;
 282   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 283   off += sizeof (ip_pkt);
 284   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 285   off += sizeof (icmp_pkt);
 286   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 287        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 288        (icmp_pkt.code != 0) )
 289     {
 290       /* maybe we got an actual reply back... */
 291       return;
 292     }
 293   memcpy(&sip,
 294          &ip_pkt.src_ip,
 295          sizeof (sip));
 296
 297   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 298   off += sizeof (ip_pkt);
 299
 300   have_udp = 0;
 301   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 302     {
 303       have_udp = 1;
 304     }
 305
 306   if (have_port)
 307     {
 308       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 309       port = ntohs(port);
 310 #ifdef WIN32
 311       DWORD ssize = sizeof(buf);
 312       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 313       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, port);
 314 #else
 315       fprintf (stdout,
 316               "%s:%d\n",
 317               inet_ntop (AF_INET,
 318                          &sip,
 319                          buf,
 320                          sizeof (buf)), port);
 321 #endif
 322     }
 323   else if (have_udp)
 324     {
 325       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 326 #ifdef WIN32
 327       DWORD ssize = sizeof(buf);
 328       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 329       fprintf (stdout, "%s:%d\n", buf, ntohs((int)udp_pkt.length));
 330 #else
 331       fprintf (stdout,
 332                "%s:%d\n",
 333                inet_ntop (AF_INET,
 334                           &sip,
 335                           buf,
 336                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 337 #endif
 338     }
 339   else
 340     {
 341 #ifdef WIN32
 342       DWORD ssize = sizeof(buf);
 343       WSAAddressToString((LPSOCKADDR)&sip, sizeof(sip), NULL, buf, &ssize);
 344       fprintf (stdout, "%s\n", buf);
 345 #else
 346       fprintf (stdout,
 347               "%s\n",
 348               inet_ntop (AF_INET,
 349                          &sip,
 350                          buf,
 351                          sizeof (buf)));
 352 #endif
 353     }
 354   fflush (stdout);
 355 }
 356
 357
 358 static Socket
 359 make_icmp_socket ()
 360 {
 361   Socket ret;
 362
 363   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 364   if (-1 == ret)
 365     {
 366       fprintf (stderr,
 367                "Error opening RAW socket: %s\n",
 368                strerror (errno));
 369       return -1;
 370     }
 371   if (ret == INVALID_SOCKET)
 372     {
 373       fprintf (stderr, "Invalid socket %d!\n", ret);
 374       closesocket (ret);
 375     }
 376   return ret;
 377 }
 378
 379
 380 static Socket
 381 make_raw_socket ()
 382 {
 383   const int one = 1;
 384
 385   DWORD bOptVal = TRUE;
 386   int bOptLen = sizeof(bOptVal);
 387
 388   rawsock = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 389   if (-1 == rawsock)
 390     {
 391       fprintf (stderr,
 392                "Error opening RAW socket: %s\n",
 393                strerror (errno));
 394       return -1;
 395     }
 396   if (setsockopt(rawsock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char*)&bOptVal, bOptLen) == 0)
 397   {
 398     fprintf(stderr, "Set SO_BROADCAST: ON\n");
 399   }
 400   else
 401   {
 402     fprintf(stderr, "Error setting SO_BROADCAST: ON\n");
 403   }
 404   if (setsockopt(rawsock, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char*)&bOptVal, bOptLen) == 0)
 405   {
 406     fprintf(stderr, "Set IP_HDRINCL: ON\n");
 407   }
 408   else
 409   {
 410     fprintf(stderr, "Error setting IP_HDRINCL: ON\n");
 411   }
 412   return rawsock;
 413 }
 414
 415
 416 int
 417 main (int argc, char *const *argv)
 418 {
 419   struct in_addr external;
 420   fd_set rs;
 421   struct timeval tv;
 422 #ifndef WIN32
 423   uid_t uid;
 424 #endif
 425
 426 #ifdef WIN32
 427   // WSA startup
 428   WSADATA wsaData;
 429   if (WSAStartup (MAKEWORD (2, 2), &wsaData) != 0)
 430   {
 431       fprintf (stderr, "Failed to find Winsock 2.1 or better.\n");
 432       return 4;                       // ERROR
 433   }
 434 #endif
 435
 436   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 437     return 1;
 438   if (-1 == (make_raw_socket()))
 439     {
 440       close (icmpsock);
 441       return 1;
 442     }
 443 #ifndef WIN32
 444   uid = getuid ();
 445   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 446     fprintf (stderr,
 447              "Failed to setresuid: %s\n",
 448              strerror (errno));
 449 #endif
 450   if (argc != 2)
 451     {
 452       fprintf (stderr,
 453                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 454       return 1;
 455     }
 456
 457   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 458     {
 459       fprintf (stderr,
 460                "Error parsing IPv4 address: %s, error %s\n",
 461                argv[1], strerror (errno));
 462       return 1;
 463     }
 464
 465   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 466   while (1)
 467     {
 468       FD_ZERO (&rs);
 469       FD_SET (icmpsock, &rs);
 470       tv.tv_sec = 0;
 471       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 472       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 473       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 474         process_icmp_response ();
 475       send_icmp_echo (&external);
 476     }
 477
 478 #ifdef WIN32
 479   closesocket(icmpsock);
 480   closesocket(rawsock);
 481   WSACleanup ();
 482 #endif
 483   return 0;
 484 }
 485
 486
 487 /* end of gnunet-nat-server-windows.c */