src/tlsproxy.c

   1 /*
   2  * tlsproxy is a TLS proxy for HTTPS which intercepts the connections and
   3  * ensures the server certificate doesn't change. Normally this isn't detected
   4  * if a trusted CA for the new server certificate is installed.
   5  *
   6  * Copyright (C) 2011  Simon Ruderich
   7  *
   8  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  11  * (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  20  */
  21
  22 #include "tlsproxy.h"
  23 #include "sem.h"
  24 #include "connection.h"
  25
  26 /* socket(), bind(), accept(), listen() */
  27 #include <sys/types.h>
  28 #include <sys/socket.h>
  29 /* close() */
  30 #include <unistd.h>
  31 /* htons() */
  32 #include <arpa/inet.h>
  33 /* sigaction() */
  34 #include <signal.h>
  35 /* errno */
  36 #include <errno.h>
  37 /* pthread_*() */
  38 #include <pthread.h>
  39
  40 /* For GnuTLS. */
  41 #include <gcrypt.h>
  42
  43 GCRY_THREAD_OPTION_PTHREAD_IMPL;
  44
  45
  46 /* Size of ringbuffer. */
  47 #define RINGBUFFER_SIZE 10
  48
  49 /* Bit size of Diffie-Hellman key exchange parameters. */
  50 #define DH_SIZE 1024
  51
  52
  53 /* For gnutls_*() functions. */
  54 #define GNUTLS_ERROR_EXIT(error, message) \
  55     if (GNUTLS_E_SUCCESS != error) { \
  56         fprintf(stderr, "%s: %s\n", message, gnutls_strerror(error)); \
  57         exit(EXIT_FAILURE); \
  58     }
  59
  60
  61 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  62 static volatile int done;
  63
  64 /* Number of threads. */
  65 static size_t thread_count;
  66
  67 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  68 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  69 static int ringbuffer_read;
  70 static int ringbuffer_write;
  71 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  72 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  73 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  74
  75
  76 static void sigint_handler(int signal);
  77
  78 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  79 static void print_usage(const char *argv);
  80
  81 static void initialize_gnutls(void);
  82 static void deinitialize_gnutls(void);
  83
  84 static void worker_thread(void);
  85
  86
  87 int main(int argc, char **argv) {
  88     int port;
  89     int client_socket, server_socket;
  90     struct sockaddr_in6 server_in;
  91
  92     size_t i;
  93     pthread_t *threads;
  94
  95     struct sigaction action;
  96
  97     parse_arguments(argc, argv);
  98
  99     port = atoi(argv[argc - 1]);
 100     if (0 >= port || 0xffff < port) {
 101         print_usage(argv[0]);
 102         fprintf(stderr, "\ninvalid port\n");
 103         return EXIT_FAILURE;
 104     }
 105
 106     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 107      * the server. */
 108     sigemptyset(&action.sa_mask);
 109     action.sa_handler = sigint_handler;
 110     action.sa_flags   = 0;
 111     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 112     /* Ignore SIGPIPEs. */
 113     action.sa_handler = SIG_IGN;
 114     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 115
 116     /* Initialize ring buffer. */
 117     ringbuffer_read  = 0;
 118     ringbuffer_write = 0;
 119     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 120     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 121     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 122     if (NULL == ringbuffer_full
 123             || NULL == ringbuffer_free
 124             || NULL == ringbuffer_lock) {
 125         perror("sem_init()");
 126         return EXIT_FAILURE;
 127     }
 128
 129     initialize_gnutls();
 130
 131     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 132     threads = (pthread_t *)malloc(thread_count * sizeof(pthread_t));
 133     if (NULL == threads) {
 134         perror("thread malloc failed");
 135         return EXIT_FAILURE;
 136     }
 137     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 138         int result;
 139         pthread_t thread;
 140
 141         result = pthread_create(&thread, NULL,
 142                                 (void * (*)(void *))&worker_thread,
 143                                 NULL);
 144         if (0 != result) {
 145             printf("failed to create worker thread: %s\n", strerror(result));
 146             return EXIT_FAILURE;
 147         }
 148
 149         threads[i] = thread;
 150     }
 151
 152     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 153     if (-1 == server_socket) {
 154         perror("socket()");
 155         return EXIT_FAILURE;
 156     }
 157
 158 #ifdef DEBUG
 159     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 160     {
 161         int socket_option = 1;
 162         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 163                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 164     }
 165 #endif
 166
 167     /* Bind to the listen socket. */
 168     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 169     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 170     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 171     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 172     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 173                                   sizeof(server_in))) {
 174         perror("bind()");
 175         return EXIT_FAILURE;
 176     }
 177     /* And accept connections. */
 178     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 179         perror("listen()");
 180         return EXIT_FAILURE;
 181     }
 182
 183     if (LOG_DEBUG <= global_log_level) {
 184         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 185
 186         if (NULL != global_proxy_host && NULL != global_proxy_port) {
 187             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 188                                             global_proxy_port);
 189         }
 190     }
 191
 192     while (!done) {
 193         /* Accept new connection. */
 194         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 195         if (-1 == client_socket) {
 196             perror("accept()");
 197             break;
 198         }
 199
 200         /* No lock, we only have one producer! */
 201         P(ringbuffer_free);
 202         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 203         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 204         V(ringbuffer_full);
 205     }
 206
 207     close(server_socket);
 208
 209     /* Poison all threads and shut them down. */
 210     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 211         P(ringbuffer_free);
 212         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 213         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 214         V(ringbuffer_full);
 215     }
 216     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 217         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 218         if (0 != errno) {
 219             perror("pthread_join()");
 220             continue;
 221         }
 222     }
 223
 224     free(ringbuffer_full);
 225     free(ringbuffer_free);
 226     free(ringbuffer_lock);
 227
 228     free(threads);
 229
 230     deinitialize_gnutls();
 231
 232     free(global_proxy_host);
 233     free(global_proxy_port);
 234
 235     return EXIT_FAILURE;
 236 }
 237
 238 static void sigint_handler(int signal_number) {
 239     (void)signal_number;
 240
 241     done = 1;
 242 }
 243
 244 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 245     int option;
 246
 247     /* Default values. */
 248     thread_count = 10;
 249 #ifdef DEBUG
 250     global_log_level = LOG_DEBUG;
 251 #else
 252     global_log_level = LOG_WARNING;
 253 #endif
 254
 255     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "d:p:t:h?"))) {
 256         switch (option) {
 257             case 'd': {
 258                 if (0 > atoi(optarg)) {
 259                     print_usage(argv[0]);
 260                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required\n");
 261                     exit(EXIT_FAILURE);
 262                 }
 263                 global_log_level = atoi(optarg);
 264                 break;
 265             }
 266             case 'p': {
 267                 char *position;
 268
 269                 /* -p must have the format host:port. */
 270                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 271                         || position == optarg
 272                         || 0 == strlen(position + 1)
 273                         || 0 >= atoi(position + 1)
 274                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 275                     print_usage(argv[0]);
 276                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p, format host:port\n");
 277                     exit(EXIT_FAILURE);
 278                 }
 279
 280                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 281                 if (NULL == global_proxy_host) {
 282                     perror("malloc()");
 283                     exit(EXIT_FAILURE);
 284                 }
 285                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 286                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 287
 288                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 289                 if (NULL == global_proxy_port) {
 290                     perror("malloc()");
 291                     exit(EXIT_FAILURE);
 292                 }
 293                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 294
 295                 break;
 296             }
 297             case 't': {
 298                 if (0 >= atoi(optarg)) {
 299                     print_usage(argv[0]);
 300                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required\n");
 301                     exit(EXIT_FAILURE);
 302                 }
 303                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 304                 break;
 305             }
 306             case 'h':
 307             default: /* '?' */
 308                 print_usage(argv[0]);
 309                 exit(EXIT_FAILURE);
 310         }
 311     }
 312
 313     if (optind >= argc) {
 314         print_usage(argv[0]);
 315         fprintf(stderr, "\nport missing\n");
 316         exit(EXIT_FAILURE);
 317     }
 318 }
 319 static void print_usage(const char *argv) {
 320     fprintf(stderr, "Usage: %s [-d level] [-p host:port] [-t count] port\n",
 321                     argv);
 322     fprintf(stderr, "\n");
 323     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 324     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 325     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 326 }
 327
 328 static void initialize_gnutls(void) {
 329     int result;
 330     gcry_error_t error = 0;
 331
 332     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 333     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 334     if (error) {
 335         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 336                                                    gcry_strerror(error));
 337         exit(EXIT_FAILURE);
 338     }
 339     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 340     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 341     if (error) {
 342         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 343                                                    gcry_strerror(error));
 344         exit(EXIT_FAILURE);
 345     }
 346
 347     /* Initialize GnuTLS. */
 348     result = gnutls_global_init();
 349     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 350
 351     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 352     result = gnutls_priority_init(&tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 353     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 354
 355     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 356     result = gnutls_dh_params_init(&tls_dh_params);
 357     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 358     result = gnutls_dh_params_generate2(tls_dh_params, DH_SIZE);
 359     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 360 }
 361 static void deinitialize_gnutls(void) {
 362     gnutls_dh_params_deinit(tls_dh_params);
 363     gnutls_priority_deinit(tls_priority_cache);
 364
 365     gnutls_global_deinit();
 366 }
 367
 368 static void worker_thread(void) {
 369     int client_socket;
 370
 371     for (;;) {
 372         /* Get next element from ring buffer. */
 373         P(ringbuffer_full);
 374         P(ringbuffer_lock);
 375         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 376         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 377         V(ringbuffer_lock);
 378         V(ringbuffer_free);
 379
 380         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 381         if (0 > client_socket) {
 382             break;
 383         }
 384
 385         handle_connection(client_socket);
 386     }
 387 }