src/transport/gnunet-nat-server.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.c
  23  * @brief Tool to help bypass NATs using ICMP method; must run as root (SUID will do)
  24  *        This code will work under GNU/Linux only (or maybe BSDs, but never W32)
  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 installed SUID or run as 'root'.
  30  * In order to keep the security risk of the resulting SUID binary
  31  * minimal, the program ONLY opens the two RAW sockets with root
  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  * - Christian Grothoff
  41  */
  42 #define _GNU_SOURCE
  43 #include <sys/types.h>
  44 #include <sys/socket.h>
  45 #include <arpa/inet.h>
  46 #include <sys/select.h>
  47 #include <sys/time.h>
  48 #include <sys/types.h>
  49 #include <unistd.h>
  50 #include <stdio.h>
  51 #include <string.h>
  52 #include <errno.h>
  53 #include <stdlib.h>
  54 #include <stdint.h>
  55 #include <time.h>
  56 #include <netinet/ip.h>
  57 #include <netinet/ip_icmp.h>
  58 #include <netinet/in.h>
  59
  60 /**
  61  * Must match IP given in the client.
  62  */
  63 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  64
  65 #define VERBOSE 0
  66
  67 /**
  68  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  69  */
  70 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  71
  72 struct ip_packet
  73 {
  74   uint8_t vers_ihl;
  75   uint8_t tos;
  76   uint16_t pkt_len;
  77   uint16_t id;
  78   uint16_t flags_frag_offset;
  79   uint8_t ttl;
  80   uint8_t proto;
  81   uint16_t checksum;
  82   uint32_t src_ip;
  83   uint32_t dst_ip;
  84 };
  85
  86 struct icmp_packet
  87 {
  88   uint8_t type;
  89   uint8_t code;
  90   uint16_t checksum;
  91   uint32_t reserved;
  92 };
  93
  94 struct udp_packet
  95 {
  96   uint16_t src_port;
  97
  98   uint16_t dst_port;
  99
 100   uint32_t length;
 101 };
 102
 103 static int icmpsock;
 104
 105 static int rawsock;
 106
 107 static struct in_addr dummy;
 108
 109 static uint16_t
 110 calc_checksum(const uint16_t *data,
 111               unsigned int bytes)
 112 {
 113   uint32_t sum;
 114   unsigned int i;
 115
 116   sum = 0;
 117   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 118     sum += data[i];
 119   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 120   sum = htons(0xffff - sum);
 121   return sum;
 122 }
 123
 124
 125 static void
 126 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 127            struct icmp_packet *echo)
 128 {
 129   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 130   echo->type = ICMP_ECHO;
 131   echo->code = 0;
 132   echo->reserved = 0;
 133   echo->checksum = 0;
 134   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 135 }
 136
 137
 138 /**
 139  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 140  *
 141  * @param my_ip source address (our ip address)
 142  */
 143 static void
 144 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 145 {
 146   struct icmp_packet icmp_echo;
 147   struct sockaddr_in dst;
 148   size_t off;
 149   int err;
 150   struct ip_packet ip_pkt;
 151   struct icmp_packet icmp_pkt;
 152   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 153
 154   off = 0;
 155   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 156   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 157   ip_pkt.tos = 0;
 158   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 159   ip_pkt.id = 1;
 160   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 161   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 162   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 163   ip_pkt.checksum = 0;
 164   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 165   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 166   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 167   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 168   off += sizeof (ip_pkt);
 169   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 170   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 171   off += sizeof (icmp_echo);
 172
 173   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 174   dst.sin_family = AF_INET;
 175   dst.sin_addr = dummy;
 176   err = sendto(rawsock,
 177                packet, off, 0,
 178                (struct sockaddr*)&dst,
 179                sizeof(dst));
 180   if (err < 0)
 181     {
 182 #if VERBOSE
 183       fprintf(stderr,
 184               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 185 #endif
 186     }
 187   else if (err != off)
 188     {
 189       fprintf(stderr,
 190               "Error: partial send of ICMP message\n");
 191     }
 192 }
 193
 194
 195 static void
 196 process_icmp_response ()
 197 {
 198   char buf[65536];
 199   ssize_t have;
 200   struct in_addr sip;
 201   struct ip_packet ip_pkt;
 202   struct icmp_packet icmp_pkt;
 203   struct udp_packet udp_pkt;
 204   size_t off;
 205   int have_port;
 206   int have_udp;
 207   uint32_t port;
 208
 209   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 210   if (have == -1)
 211     {
 212       fprintf (stderr,
 213                "Error reading raw socket: %s\n",
 214                strerror (errno));
 215       return;
 216     }
 217   have_port = 0;
 218
 219   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 220     {
 221       have_port = 1;
 222     }
 223   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 224     {
 225 #if VERBOSE
 226       fprintf (stderr,
 227                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 228                (unsigned int) have);
 229 #endif
 230       return;
 231     }
 232   off = 0;
 233   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 234   off += sizeof (ip_pkt);
 235   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 236   off += sizeof (icmp_pkt);
 237   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 238        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 239        (icmp_pkt.code != 0) )
 240     {
 241       /* maybe we got an actual reply back... */
 242       return;
 243     }
 244   memcpy(&sip,
 245          &ip_pkt.src_ip,
 246          sizeof (sip));
 247
 248   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 249   off += sizeof (ip_pkt);
 250
 251   have_udp = 0;
 252   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 253     {
 254       have_udp = 1;
 255     }
 256
 257   if (have_port)
 258     {
 259       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 260       port = ntohs(port);
 261       fprintf (stdout,
 262               "%s:%d\n",
 263               inet_ntop (AF_INET,
 264                          &sip,
 265                          buf,
 266                          sizeof (buf)), port);
 267     }
 268   else if (have_udp)
 269     {
 270       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 271       fprintf (stdout,
 272                "%s:%d\n",
 273                inet_ntop (AF_INET,
 274                           &sip,
 275                           buf,
 276                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 277     }
 278   else
 279     {
 280       fprintf (stdout,
 281               "%s\n",
 282               inet_ntop (AF_INET,
 283                          &sip,
 284                          buf,
 285                          sizeof (buf)));
 286     }
 287   fflush (stdout);
 288 }
 289
 290
 291 static int
 292 make_icmp_socket ()
 293 {
 294   int ret;
 295
 296   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 297   if (-1 == ret)
 298     {
 299       fprintf (stderr,
 300                "Error opening RAW socket: %s\n",
 301                strerror (errno));
 302       return -1;
 303     }
 304   if (ret >= FD_SETSIZE)
 305     {
 306       fprintf (stderr,
 307                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 308                ret,
 309                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 310       close (ret);
 311       return -1;
 312     }
 313   return ret;
 314 }
 315
 316
 317 static int
 318 make_raw_socket ()
 319 {
 320   const int one = 1;
 321   int ret;
 322
 323   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 324   if (-1 == ret)
 325     {
 326       fprintf (stderr,
 327                "Error opening RAW socket: %s\n",
 328                strerror (errno));
 329       return -1;
 330     }
 331   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 332                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 333     fprintf(stderr,
 334             "setsockopt failed: %s\n",
 335             strerror (errno));
 336   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 337                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 338     fprintf(stderr,
 339             "setsockopt failed: %s\n",
 340             strerror (errno));
 341   return ret;
 342 }
 343
 344
 345 int
 346 main (int argc, char *const *argv)
 347 {
 348   struct in_addr external;
 349   fd_set rs;
 350   struct timeval tv;
 351   uid_t uid;
 352
 353   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 354     return 1;
 355   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 356     {
 357       close (icmpsock);
 358       return 1;
 359     }
 360   uid = getuid ();
 361   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 362     fprintf (stderr,
 363              "Failed to setresuid: %s\n",
 364              strerror (errno));
 365   if (argc != 2)
 366     {
 367       fprintf (stderr,
 368                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 369       return 1;
 370     }
 371   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 372     {
 373       fprintf (stderr,
 374                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 375                strerror (errno));
 376       return 1;
 377     }
 378   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 379   while (1)
 380     {
 381       FD_ZERO (&rs);
 382       FD_SET (icmpsock, &rs);
 383       tv.tv_sec = 0;
 384       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 385       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 386       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 387         process_icmp_response ();
 388       send_icmp_echo (&external);
 389     }
 390   return 0;
 391 }
 392
 393
 394 /* end of gnunet-nat-server.c */