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