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  * priviledges, 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 "1.2.3.4"
  64
  65 /**
  66  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  67  */
  68 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  69
  70 struct ip_packet
  71 {
  72   uint8_t vers_ihl;
  73   uint8_t tos;
  74   uint16_t pkt_len;
  75   uint16_t id;
  76   uint16_t flags_frag_offset;
  77   uint8_t ttl;
  78   uint8_t proto;
  79   uint16_t checksum;
  80   uint32_t src_ip;
  81   uint32_t dst_ip;
  82 };
  83
  84 struct icmp_packet
  85 {
  86   uint8_t type;
  87   uint8_t code;
  88   uint16_t checksum;
  89   uint32_t reserved;
  90 };
  91
  92
  93 static int icmpsock;
  94
  95 static int rawsock;
  96
  97 static struct in_addr dummy;
  98
  99 static uint16_t
 100 calc_checksum(const uint16_t *data,
 101               unsigned int bytes)
 102 {
 103   uint32_t sum;
 104   unsigned int i;
 105
 106   sum = 0;
 107   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 108     sum += data[i];
 109   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 110   sum = htons(0xffff - sum);
 111   return sum;
 112 }
 113
 114
 115 static void
 116 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 117            struct icmp_packet *echo)
 118 {
 119   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 120   echo->type = ICMP_ECHO;
 121   echo->code = 0;
 122   echo->reserved = 0;
 123   echo->checksum = 0;
 124   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 125 }
 126
 127
 128 /**
 129  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 130  *
 131  * @param my_ip source address (our ip address)
 132  */
 133 static void
 134 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 135 {
 136   struct icmp_packet icmp_echo;
 137   struct sockaddr_in dst;
 138   size_t off;
 139   int err;
 140   struct ip_packet ip_pkt;
 141   struct icmp_packet icmp_pkt;
 142   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 143
 144   off = 0;
 145   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 146   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 147   ip_pkt.tos = 0;
 148   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 149   ip_pkt.id = 1;
 150   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 151   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 152   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 153   ip_pkt.checksum = 0;
 154   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 155   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 156   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 157   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 158   off += sizeof (ip_pkt);
 159   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 160   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 161   off += sizeof (icmp_echo);
 162
 163   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 164   dst.sin_family = AF_INET;
 165   dst.sin_addr = dummy;
 166   err = sendto(rawsock,
 167                packet, off, 0,
 168                (struct sockaddr*)&dst,
 169                sizeof(dst));
 170   if (err < 0)
 171     {
 172       fprintf(stderr,
 173               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 174     }
 175   else if (err != off)
 176     {
 177       fprintf(stderr,
 178               "Error: partial send of ICMP message\n");
 179     }
 180 }
 181
 182
 183 static void
 184 process_icmp_response ()
 185 {
 186   char buf[65536];
 187   ssize_t have;
 188   struct in_addr sip;
 189   struct ip_packet ip_pkt;
 190   struct icmp_packet icmp_pkt;
 191   size_t off;
 192
 193   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 194   if (have == -1)
 195     {
 196       fprintf (stderr,
 197                "Error reading raw socket: %s\n",
 198                strerror (errno));
 199       return;
 200     }
 201   if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 202     {
 203       fprintf (stderr,
 204                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 205                (unsigned int) have);
 206       return;
 207     }
 208   off = 0;
 209   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 210   off += sizeof (ip_pkt);
 211   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 212   off += sizeof (icmp_pkt);
 213   if ( (ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) ||
 214        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 215        (icmp_pkt.code != 0) )
 216     {
 217       /* maybe we got an actual reply back... */
 218       return;
 219     }
 220   memcpy(&sip,
 221          &ip_pkt.src_ip,
 222          sizeof (sip));
 223   fprintf (stdout,
 224            "%s\n",
 225            inet_ntop (AF_INET,
 226                       &sip,
 227                       buf,
 228                       sizeof (buf)));
 229   fflush (stdout);
 230 }
 231
 232
 233 static int
 234 make_icmp_socket ()
 235 {
 236   int ret;
 237
 238   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 239   if (-1 == ret)
 240     {
 241       fprintf (stderr,
 242                "Error opening RAW socket: %s\n",
 243                strerror (errno));
 244       return -1;
 245     }
 246   if (ret >= FD_SETSIZE)
 247     {
 248       fprintf (stderr,
 249                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 250                ret,
 251                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 252       close (ret);
 253       return -1;
 254     }
 255   return ret;
 256 }
 257
 258
 259 static int
 260 make_raw_socket ()
 261 {
 262   const int one = 1;
 263   int ret;
 264
 265   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 266   if (-1 == ret)
 267     {
 268       fprintf (stderr,
 269                "Error opening RAW socket: %s\n",
 270                strerror (errno));
 271       return -1;
 272     }
 273   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 274                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 275     fprintf(stderr,
 276             "setsockopt failed: %s\n",
 277             strerror (errno));
 278   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 279                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 280     fprintf(stderr,
 281             "setsockopt failed: %s\n",
 282             strerror (errno));
 283   return ret;
 284 }
 285
 286
 287 int
 288 main (int argc, char *const *argv)
 289 {
 290   struct in_addr external;
 291   fd_set rs;
 292   struct timeval tv;
 293   uid_t uid;
 294
 295   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 296     return 1;
 297   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 298     {
 299       close (icmpsock);
 300       return 1;
 301     }
 302   uid = getuid ();
 303   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 304     fprintf (stderr,
 305              "Failed to setresuid: %s\n",
 306              strerror (errno));
 307   if (argc != 2)
 308     {
 309       fprintf (stderr,
 310                "This program must be started with our external IP as the only argument.\n");
 311       return 1;
 312     }
 313   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 314     {
 315       fprintf (stderr,
 316                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 317                strerror (errno));
 318       return 1;
 319     }
 320   inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy);
 321   while (1)
 322     {
 323       FD_ZERO (&rs);
 324       FD_SET (icmpsock, &rs);
 325       tv.tv_sec = 0;
 326       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 327       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 328       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 329         process_icmp_response ();
 330       send_icmp_echo (&external);
 331     }
 332   return 0;
 333 }
 334
 335
 336 /* end of gnunet-nat-server.c */