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 #define _GNU_SOURCE
  28 #include <sys/types.h>
  29 #include <sys/socket.h>
  30 #include <arpa/inet.h>
  31 #include <sys/select.h>
  32 #include <sys/time.h>
  33 #include <sys/types.h>
  34 #include <unistd.h>
  35 #include <stdio.h>
  36 #include <string.h>
  37 #include <errno.h>
  38 #include <stdlib.h>
  39 #include <stdint.h>
  40 #include <time.h>
  41 #include <netinet/ip.h>
  42 #include <netinet/ip_icmp.h>
  43 #include <netinet/in.h>
  44
  45 /**
  46  * Must match IP given in the client.
  47  */
  48 #define DUMMY_IP "1.2.3.4"
  49
  50 /**
  51  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  52  */
  53 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  54
  55 struct ip_packet
  56 {
  57   uint8_t vers_ihl;
  58   uint8_t tos;
  59   uint16_t pkt_len;
  60   uint16_t id;
  61   uint16_t flags_frag_offset;
  62   uint8_t ttl;
  63   uint8_t proto;
  64   uint16_t checksum;
  65   uint32_t src_ip;
  66   uint32_t dst_ip;
  67 };
  68
  69 struct icmp_packet
  70 {
  71   uint8_t type;
  72   uint8_t code;
  73   uint16_t checksum;
  74   uint32_t reserved;
  75 };
  76
  77
  78 static int icmpsock;
  79
  80 static int rawsock;
  81
  82 static struct in_addr dummy;
  83
  84 static uint16_t
  85 calc_checksum(const uint16_t *data,
  86               unsigned int bytes)
  87 {
  88   uint32_t sum;
  89   unsigned int i;
  90
  91   sum = 0;
  92   for (i=0;i<bytes/2;i++)
  93     sum += data[i];
  94   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
  95   sum = htons(0xffff - sum);
  96   return sum;
  97 }
  98
  99
 100 static void
 101 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 102            struct icmp_packet *echo)
 103 {
 104   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 105   echo->type = ICMP_ECHO;
 106   echo->code = 0;
 107   echo->reserved = 0;
 108   echo->checksum = 0;
 109   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 110 }
 111
 112
 113 /**
 114  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 115  *
 116  * @param my_ip source address (our ip address)
 117  */
 118 static void
 119 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 120 {
 121   struct icmp_packet icmp_echo;
 122   struct sockaddr_in dst;
 123   size_t off;
 124   int err;
 125   struct ip_packet ip_pkt;
 126   struct icmp_packet icmp_pkt;
 127   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 128
 129   off = 0;
 130   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 131   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 132   ip_pkt.tos = 0;
 133   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 134   ip_pkt.id = 1;
 135   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 136   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 137   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 138   ip_pkt.checksum = 0;
 139   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 140   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 141   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 142   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 143   off += sizeof (ip_pkt);
 144   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 145   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 146   off += sizeof (icmp_echo);
 147
 148   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 149   dst.sin_family = AF_INET;
 150   dst.sin_addr = dummy;
 151   err = sendto(rawsock,
 152                packet, off, 0,
 153                (struct sockaddr*)&dst,
 154                sizeof(dst));
 155   if (err < 0)
 156     {
 157       fprintf(stderr,
 158               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 159     }
 160   else if (err != off)
 161     {
 162       fprintf(stderr,
 163               "Error: partial send of ICMP message\n");
 164     }
 165 }
 166
 167
 168 static void
 169 process_icmp_response ()
 170 {
 171   char buf[65536];
 172   ssize_t have;
 173   struct in_addr sip;
 174   struct ip_packet ip_pkt;
 175   struct icmp_packet icmp_pkt;
 176   size_t off;
 177
 178   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 179   if (have == -1)
 180     {
 181       fprintf (stderr,
 182                "Error reading raw socket: %s\n",
 183                strerror (errno));
 184       return;
 185     }
 186   if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 187     {
 188       fprintf (stderr,
 189                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 190                (unsigned int) have);
 191       return;
 192     }
 193   off = 0;
 194   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 195   off += sizeof (ip_pkt);
 196   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 197   off += sizeof (icmp_pkt);
 198   if ( (ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) ||
 199        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 200        (icmp_pkt.code != 0) )
 201     {
 202       /* maybe we got an actual reply back... */
 203       return;
 204     }
 205   memcpy(&sip,
 206          &ip_pkt.src_ip,
 207          sizeof (sip));
 208   fprintf (stdout,
 209            "%s\n",
 210            inet_ntop (AF_INET,
 211                       &sip,
 212                       buf,
 213                       sizeof (buf)));
 214 }
 215
 216
 217 static int
 218 make_icmp_socket ()
 219 {
 220   int ret;
 221
 222   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 223   if (-1 == ret)
 224     {
 225       fprintf (stderr,
 226                "Error opening RAW socket: %s\n",
 227                strerror (errno));
 228       return -1;
 229     }
 230   if (ret >= FD_SETSIZE)
 231     {
 232       fprintf (stderr,
 233                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 234                ret,
 235                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 236       close (ret);
 237       return -1;
 238     }
 239   return ret;
 240 }
 241
 242
 243 static int
 244 make_raw_socket ()
 245 {
 246   const int one = 1;
 247   int ret;
 248
 249   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 250   if (-1 == ret)
 251     {
 252       fprintf (stderr,
 253                "Error opening RAW socket: %s\n",
 254                strerror (errno));
 255       return -1;
 256     }
 257   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 258                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 259     fprintf(stderr,
 260             "setsockopt failed: %s\n",
 261             strerror (errno));
 262   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 263                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 264     fprintf(stderr,
 265             "setsockopt failed: %s\n",
 266             strerror (errno));
 267   return ret;
 268 }
 269
 270
 271 int
 272 main (int argc, char *const *argv)
 273 {
 274   struct in_addr external;
 275   fd_set rs;
 276   struct timeval tv;
 277   uid_t uid;
 278
 279   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 280     return 1;
 281   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 282     {
 283       close (icmpsock);
 284       return 1;
 285     }
 286   uid = getuid ();
 287   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 288     fprintf (stderr,
 289              "Failed to setresuid: %s\n",
 290              strerror (errno));
 291   if (argc != 2)
 292     {
 293       fprintf (stderr,
 294                "This program must be started with our external IP as the only argument.\n");
 295       return 1;
 296     }
 297   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 298     {
 299       fprintf (stderr,
 300                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 301                strerror (errno));
 302       return 1;
 303     }
 304   inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy);
 305   while (1)
 306     {
 307       FD_ZERO (&rs);
 308       FD_SET (icmpsock, &rs);
 309       tv.tv_sec = 0;
 310       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 311       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 312       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 313         process_icmp_response ();
 314       send_icmp_echo (&external);
 315     }
 316   return 0;
 317 }
 318
 319
 320 /* end of gnunet-nat-server.c */