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 "1.2.3.4"
  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
  95 static int icmpsock;
  96
  97 static int rawsock;
  98
  99 static struct in_addr dummy;
 100
 101 static uint16_t
 102 calc_checksum(const uint16_t *data,
 103               unsigned int bytes)
 104 {
 105   uint32_t sum;
 106   unsigned int i;
 107
 108   sum = 0;
 109   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 110     sum += data[i];
 111   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 112   sum = htons(0xffff - sum);
 113   return sum;
 114 }
 115
 116
 117 static void
 118 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 119            struct icmp_packet *echo)
 120 {
 121   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 122   echo->type = ICMP_ECHO;
 123   echo->code = 0;
 124   echo->reserved = 0;
 125   echo->checksum = 0;
 126   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 127 }
 128
 129
 130 /**
 131  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 132  *
 133  * @param my_ip source address (our ip address)
 134  */
 135 static void
 136 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 137 {
 138   struct icmp_packet icmp_echo;
 139   struct sockaddr_in dst;
 140   size_t off;
 141   int err;
 142   struct ip_packet ip_pkt;
 143   struct icmp_packet icmp_pkt;
 144   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 145
 146   off = 0;
 147   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 148   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 149   ip_pkt.tos = 0;
 150   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 151   ip_pkt.id = 1;
 152   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 153   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 154   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 155   ip_pkt.checksum = 0;
 156   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 157   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 158   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 159   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 160   off += sizeof (ip_pkt);
 161   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 162   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 163   off += sizeof (icmp_echo);
 164
 165   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 166   dst.sin_family = AF_INET;
 167   dst.sin_addr = dummy;
 168   err = sendto(rawsock,
 169                packet, off, 0,
 170                (struct sockaddr*)&dst,
 171                sizeof(dst));
 172   if (err < 0)
 173     {
 174 #if VERBOSE
 175       fprintf(stderr,
 176               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 177 #endif
 178     }
 179   else if (err != off)
 180     {
 181       fprintf(stderr,
 182               "Error: partial send of ICMP message\n");
 183     }
 184 }
 185
 186
 187 static void
 188 process_icmp_response ()
 189 {
 190   char buf[65536];
 191   ssize_t have;
 192   struct in_addr sip;
 193   struct ip_packet ip_pkt;
 194   struct icmp_packet icmp_pkt;
 195   size_t off;
 196   int have_port;
 197   uint32_t port;
 198
 199   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 200   if (have == -1)
 201     {
 202       fprintf (stderr,
 203                "Error reading raw socket: %s\n",
 204                strerror (errno));
 205       return;
 206     }
 207   have_port = 0;
 208   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 209     {
 210       have_port = 1;
 211     }
 212   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 213     {
 214 #if VERBOSE
 215       fprintf (stderr,
 216                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 217                (unsigned int) have);
 218 #endif
 219       return;
 220     }
 221   off = 0;
 222   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 223   off += sizeof (ip_pkt);
 224   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 225   off += sizeof (icmp_pkt);
 226   if ( (ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) ||
 227        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 228        (icmp_pkt.code != 0) )
 229     {
 230       /* maybe we got an actual reply back... */
 231       return;
 232     }
 233   memcpy(&sip,
 234          &ip_pkt.src_ip,
 235          sizeof (sip));
 236   if (have_port)
 237     {
 238       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 239       port = ntohs(port);
 240       fprintf (stdout,
 241               "%s:%d\n",
 242               inet_ntop (AF_INET,
 243                          &sip,
 244                          buf,
 245                          sizeof (buf)), port);
 246     }
 247   else
 248     {
 249       fprintf (stdout,
 250               "%s\n",
 251               inet_ntop (AF_INET,
 252                          &sip,
 253                          buf,
 254                          sizeof (buf)));
 255     }
 256   fflush (stdout);
 257 }
 258
 259
 260 static int
 261 make_icmp_socket ()
 262 {
 263   int ret;
 264
 265   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 266   if (-1 == ret)
 267     {
 268       fprintf (stderr,
 269                "Error opening RAW socket: %s\n",
 270                strerror (errno));
 271       return -1;
 272     }
 273   if (ret >= FD_SETSIZE)
 274     {
 275       fprintf (stderr,
 276                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 277                ret,
 278                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 279       close (ret);
 280       return -1;
 281     }
 282   return ret;
 283 }
 284
 285
 286 static int
 287 make_raw_socket ()
 288 {
 289   const int one = 1;
 290   int ret;
 291
 292   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 293   if (-1 == ret)
 294     {
 295       fprintf (stderr,
 296                "Error opening RAW socket: %s\n",
 297                strerror (errno));
 298       return -1;
 299     }
 300   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 301                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 302     fprintf(stderr,
 303             "setsockopt failed: %s\n",
 304             strerror (errno));
 305   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 306                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 307     fprintf(stderr,
 308             "setsockopt failed: %s\n",
 309             strerror (errno));
 310   return ret;
 311 }
 312
 313
 314 int
 315 main (int argc, char *const *argv)
 316 {
 317   struct in_addr external;
 318   fd_set rs;
 319   struct timeval tv;
 320   uid_t uid;
 321
 322   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 323     return 1;
 324   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 325     {
 326       close (icmpsock);
 327       return 1;
 328     }
 329   uid = getuid ();
 330   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 331     fprintf (stderr,
 332              "Failed to setresuid: %s\n",
 333              strerror (errno));
 334   if (argc != 2)
 335     {
 336       fprintf (stderr,
 337                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 338       return 1;
 339     }
 340   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 341     {
 342       fprintf (stderr,
 343                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 344                strerror (errno));
 345       return 1;
 346     }
 347   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 348   while (1)
 349     {
 350       FD_ZERO (&rs);
 351       FD_SET (icmpsock, &rs);
 352       tv.tv_sec = 0;
 353       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 354       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 355       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 356         process_icmp_response ();
 357       send_icmp_echo (&external);
 358     }
 359   return 0;
 360 }
 361
 362
 363 /* end of gnunet-nat-server.c */