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  * - Nathan Evans
  42  */
  43 #define _GNU_SOURCE
  44 #include <sys/types.h>
  45 #include <sys/socket.h>
  46 #include <arpa/inet.h>
  47 #include <sys/select.h>
  48 #include <sys/time.h>
  49 #include <sys/types.h>
  50 #include <unistd.h>
  51 #include <stdio.h>
  52 #include <string.h>
  53 #include <errno.h>
  54 #include <stdlib.h>
  55 #include <stdint.h>
  56 #include <time.h>
  57 #include <netinet/ip.h>
  58 #include <netinet/ip_icmp.h>
  59 #include <netinet/in.h>
  60
  61 /**
  62  * Must match IP given in the client.
  63  */
  64 #define DUMMY_IP "192.0.2.86"
  65
  66 #define VERBOSE 0
  67
  68 /**
  69  * How often do we send our ICMP messages to receive replies?
  70  */
  71 #define ICMP_SEND_FREQUENCY_MS 500
  72
  73 struct ip_packet
  74 {
  75   uint8_t vers_ihl;
  76   uint8_t tos;
  77   uint16_t pkt_len;
  78   uint16_t id;
  79   uint16_t flags_frag_offset;
  80   uint8_t ttl;
  81   uint8_t proto;
  82   uint16_t checksum;
  83   uint32_t src_ip;
  84   uint32_t dst_ip;
  85 };
  86
  87 struct icmp_packet
  88 {
  89   uint8_t type;
  90   uint8_t code;
  91   uint16_t checksum;
  92   uint32_t reserved;
  93 };
  94
  95 struct udp_packet
  96 {
  97   uint16_t src_port;
  98
  99   uint16_t dst_port;
 100
 101   uint32_t length;
 102 };
 103
 104 static int icmpsock;
 105
 106 static int rawsock;
 107
 108 static struct in_addr dummy;
 109
 110 static uint16_t
 111 calc_checksum(const uint16_t *data,
 112               unsigned int bytes)
 113 {
 114   uint32_t sum;
 115   unsigned int i;
 116
 117   sum = 0;
 118   for (i=0;i<bytes/2;i++)
 119     sum += data[i];
 120   sum = (sum & 0xffff) + (sum >> 16);
 121   sum = htons(0xffff - sum);
 122   return sum;
 123 }
 124
 125
 126 static void
 127 make_echo (const struct in_addr *src_ip,
 128            struct icmp_packet *echo)
 129 {
 130   memset(echo, 0, sizeof(struct icmp_packet));
 131   echo->type = ICMP_ECHO;
 132   echo->code = 0;
 133   echo->reserved = 0;
 134   echo->checksum = 0;
 135   echo->checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)echo, sizeof (struct icmp_packet)));
 136 }
 137
 138
 139 /**
 140  * Send an ICMP message to the dummy IP.
 141  *
 142  * @param my_ip source address (our ip address)
 143  */
 144 static void
 145 send_icmp_echo (const struct in_addr *my_ip)
 146 {
 147   struct icmp_packet icmp_echo;
 148   struct sockaddr_in dst;
 149   size_t off;
 150   int err;
 151   struct ip_packet ip_pkt;
 152   struct icmp_packet icmp_pkt;
 153   char packet[sizeof (ip_pkt) + sizeof (icmp_pkt)];
 154
 155   off = 0;
 156   memset(&ip_pkt, 0, sizeof(ip_pkt));
 157   ip_pkt.vers_ihl = 0x45;
 158   ip_pkt.tos = 0;
 159   ip_pkt.pkt_len = sizeof (packet);
 160   ip_pkt.id = 1;
 161   ip_pkt.flags_frag_offset = 0;
 162   ip_pkt.ttl = IPDEFTTL;
 163   ip_pkt.proto = IPPROTO_ICMP;
 164   ip_pkt.checksum = 0;
 165   ip_pkt.src_ip = my_ip->s_addr;
 166   ip_pkt.dst_ip = dummy.s_addr;
 167   ip_pkt.checksum = htons(calc_checksum((uint16_t*)&ip_pkt, sizeof (ip_pkt)));
 168   memcpy (packet, &ip_pkt, sizeof (ip_pkt));
 169   off += sizeof (ip_pkt);
 170   make_echo (my_ip, &icmp_echo);
 171   memcpy (&packet[off], &icmp_echo, sizeof (icmp_echo));
 172   off += sizeof (icmp_echo);
 173
 174   memset (&dst, 0, sizeof (dst));
 175   dst.sin_family = AF_INET;
 176   dst.sin_addr = dummy;
 177   err = sendto(rawsock,
 178                packet, off, 0,
 179                (struct sockaddr*)&dst,
 180                sizeof(dst));
 181   if (err < 0)
 182     {
 183 #if VERBOSE
 184       fprintf(stderr,
 185               "sendto failed: %s\n", strerror(errno));
 186 #endif
 187     }
 188   else if (err != off)
 189     {
 190       fprintf(stderr,
 191               "Error: partial send of ICMP message\n");
 192     }
 193 }
 194
 195
 196 static void
 197 process_icmp_response ()
 198 {
 199   char buf[65536];
 200   ssize_t have;
 201   struct in_addr sip;
 202   struct ip_packet ip_pkt;
 203   struct icmp_packet icmp_pkt;
 204   struct udp_packet udp_pkt;
 205   size_t off;
 206   int have_port;
 207   int have_udp;
 208   uint32_t port;
 209
 210   have = read (icmpsock, buf, sizeof (buf));
 211   if (have == -1)
 212     {
 213       fprintf (stderr,
 214                "Error reading raw socket: %s\n",
 215                strerror (errno));
 216       return;
 217     }
 218   have_port = 0;
 219
 220   if (have == sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2 + sizeof(uint32_t))
 221     {
 222       have_port = 1;
 223     }
 224   else if (have != sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2)
 225     {
 226 #if VERBOSE
 227       fprintf (stderr,
 228                "Received ICMP message of unexpected size: %u bytes\n",
 229                (unsigned int) have);
 230 #endif
 231       return;
 232     }
 233   off = 0;
 234   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 235   off += sizeof (ip_pkt);
 236   memcpy (&icmp_pkt, &buf[off], sizeof (icmp_pkt));
 237   off += sizeof (icmp_pkt);
 238   if ( ((ip_pkt.proto != IPPROTO_ICMP) && (ip_pkt.proto != IPPROTO_UDP)) ||
 239        (icmp_pkt.type != ICMP_TIME_EXCEEDED) ||
 240        (icmp_pkt.code != 0) )
 241     {
 242       /* maybe we got an actual reply back... */
 243       return;
 244     }
 245   memcpy(&sip,
 246          &ip_pkt.src_ip,
 247          sizeof (sip));
 248
 249   memcpy (&ip_pkt, &buf[off], sizeof (ip_pkt));
 250   off += sizeof (ip_pkt);
 251
 252   have_udp = 0;
 253   if (ip_pkt.proto == IPPROTO_UDP)
 254     {
 255       have_udp = 1;
 256     }
 257
 258   if (have_port)
 259     {
 260       memcpy(&port, &buf[sizeof (struct ip_packet) *2 + sizeof (struct icmp_packet) * 2], sizeof(uint32_t));
 261       port = ntohs(port);
 262       fprintf (stdout,
 263               "%s:%d\n",
 264               inet_ntop (AF_INET,
 265                          &sip,
 266                          buf,
 267                          sizeof (buf)), port);
 268     }
 269   else if (have_udp)
 270     {
 271       memcpy(&udp_pkt, &buf[off], sizeof(udp_pkt));
 272       fprintf (stdout,
 273                "%s:%d\n",
 274                inet_ntop (AF_INET,
 275                           &sip,
 276                           buf,
 277                           sizeof (buf)), ntohl(udp_pkt.length));
 278     }
 279   else
 280     {
 281       fprintf (stdout,
 282               "%s\n",
 283               inet_ntop (AF_INET,
 284                          &sip,
 285                          buf,
 286                          sizeof (buf)));
 287     }
 288   fflush (stdout);
 289 }
 290
 291
 292 static int
 293 make_icmp_socket ()
 294 {
 295   int ret;
 296
 297   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_ICMP);
 298   if (-1 == ret)
 299     {
 300       fprintf (stderr,
 301                "Error opening RAW socket: %s\n",
 302                strerror (errno));
 303       return -1;
 304     }
 305   if (ret >= FD_SETSIZE)
 306     {
 307       fprintf (stderr,
 308                "Socket number too large (%d > %u)\n",
 309                ret,
 310                (unsigned int) FD_SETSIZE);
 311       close (ret);
 312       return -1;
 313     }
 314   return ret;
 315 }
 316
 317
 318 static int
 319 make_raw_socket ()
 320 {
 321   const int one = 1;
 322   int ret;
 323
 324   ret = socket (AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_RAW);
 325   if (-1 == ret)
 326     {
 327       fprintf (stderr,
 328                "Error opening RAW socket: %s\n",
 329                strerror (errno));
 330       return -1;
 331     }
 332   if (setsockopt(ret, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
 333                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 334     fprintf(stderr,
 335             "setsockopt failed: %s\n",
 336             strerror (errno));
 337   if (setsockopt(ret, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL,
 338                  (char *)&one, sizeof(one)) == -1)
 339     fprintf(stderr,
 340             "setsockopt failed: %s\n",
 341             strerror (errno));
 342   return ret;
 343 }
 344
 345
 346 int
 347 main (int argc, char *const *argv)
 348 {
 349   struct in_addr external;
 350   fd_set rs;
 351   struct timeval tv;
 352   uid_t uid;
 353
 354   if (-1 == (icmpsock = make_icmp_socket()))
 355     return 1;
 356   if (-1 == (rawsock = make_raw_socket()))
 357     {
 358       close (icmpsock);
 359       return 1;
 360     }
 361   uid = getuid ();
 362   if (0 != setresuid (uid, uid, uid))
 363     fprintf (stderr,
 364              "Failed to setresuid: %s\n",
 365              strerror (errno));
 366   if (argc != 2)
 367     {
 368       fprintf (stderr,
 369                "This program must be started with our (internal NAT) IP as the only argument.\n");
 370       return 1;
 371     }
 372   if (1 != inet_pton (AF_INET, argv[1], &external))
 373     {
 374       fprintf (stderr,
 375                "Error parsing IPv4 address: %s\n",
 376                strerror (errno));
 377       return 1;
 378     }
 379   if (1 != inet_pton (AF_INET, DUMMY_IP, &dummy)) abort ();
 380   while (1)
 381     {
 382       FD_ZERO (&rs);
 383       FD_SET (icmpsock, &rs);
 384       tv.tv_sec = 0;
 385       tv.tv_usec = ICMP_SEND_FREQUENCY_MS * 1000;
 386       select (icmpsock + 1, &rs, NULL, NULL, &tv);
 387       if (FD_ISSET (icmpsock, &rs))
 388         process_icmp_response ();
 389       send_icmp_echo (&external);
 390     }
 391   return 0;
 392 }
 393
 394
 395 /* end of gnunet-nat-server.c */