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 #ifdef DEBUG
  77 static void sigint_handler(int signal);
  78 #endif
  79
  80 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  81 static void print_usage(const char *argv);
  82
  83 static void initialize_gnutls(void);
  84 static void deinitialize_gnutls(void);
  85
  86 static void worker_thread(void);
  87
  88
  89 int main(int argc, char **argv) {
  90     int port;
  91     int client_socket, server_socket;
  92 #ifdef USE_IPV4_ONLY
  93     struct sockaddr_in server_in;
  94 #else
  95     struct sockaddr_in6 server_in;
  96 #endif
  97
  98     size_t i;
  99     pthread_t *threads;
 100
 101     struct sigaction action;
 102
 103     parse_arguments(argc, argv);
 104
 105     port = atoi(argv[argc - 1]);
 106     if (0 >= port || 0xffff < port) {
 107         print_usage(argv[0]);
 108         fprintf(stderr, "\ninvalid port\n");
 109         return EXIT_FAILURE;
 110     }
 111
 112     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 113      * the server in DEBUG mode. */
 114     sigemptyset(&action.sa_mask);
 115     action.sa_flags   = 0;
 116 #ifdef DEBUG
 117     action.sa_handler = sigint_handler;
 118     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 119 #endif
 120     /* Ignore SIGPIPEs. */
 121     action.sa_handler = SIG_IGN;
 122     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 123
 124     /* Initialize ring buffer. */
 125     ringbuffer_read  = 0;
 126     ringbuffer_write = 0;
 127     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 128     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 129     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 130     if (NULL == ringbuffer_full
 131             || NULL == ringbuffer_free
 132             || NULL == ringbuffer_lock) {
 133         perror("sem_init()");
 134         return EXIT_FAILURE;
 135     }
 136
 137     initialize_gnutls();
 138
 139     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 140     threads = (pthread_t *)malloc(thread_count * sizeof(pthread_t));
 141     if (NULL == threads) {
 142         perror("thread malloc failed");
 143         return EXIT_FAILURE;
 144     }
 145     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 146         int result;
 147         pthread_t thread;
 148
 149         result = pthread_create(&thread, NULL,
 150                                 (void * (*)(void *))&worker_thread,
 151                                 NULL);
 152         if (0 != result) {
 153             fprintf(stderr, "failed to create worker thread: %s\n",
 154                             strerror(result));
 155             return EXIT_FAILURE;
 156         }
 157
 158         threads[i] = thread;
 159     }
 160
 161 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 162     server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 163 #else
 164     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 165 #endif
 166     if (-1 == server_socket) {
 167         perror("socket()");
 168         return EXIT_FAILURE;
 169     }
 170
 171     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 172     if (LOG_DEBUG <= global_log_level) {
 173         int socket_option = 1;
 174         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 175                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 176     }
 177
 178     /* Bind to the listen socket. */
 179     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 180 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 181     server_in.sin_family      = AF_INET;               /* IPv4 only */
 182     server_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* bind to any address */
 183     server_in.sin_port        = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 184 #else
 185     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 186     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 187     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 188 #endif
 189     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 190                                   sizeof(server_in))) {
 191         perror("bind()");
 192         return EXIT_FAILURE;
 193     }
 194     /* And accept connections. */
 195     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 196         perror("listen()");
 197         return EXIT_FAILURE;
 198     }
 199
 200     if (LOG_DEBUG <= global_log_level) {
 201         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 202
 203         if (NULL != global_proxy_host && NULL != global_proxy_port) {
 204             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 205                                             global_proxy_port);
 206         }
 207     }
 208
 209     while (!done) {
 210         /* Accept new connection. */
 211         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 212         if (-1 == client_socket) {
 213             perror("accept()");
 214             break;
 215         }
 216
 217         /* No lock, we only have one producer! */
 218         P(ringbuffer_free);
 219         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 220         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 221         V(ringbuffer_full);
 222     }
 223
 224     close(server_socket);
 225
 226     /* Poison all threads and shut them down. */
 227     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 228         P(ringbuffer_free);
 229         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 230         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 231         V(ringbuffer_full);
 232     }
 233     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 234         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 235         if (0 != errno) {
 236             perror("pthread_join()");
 237             continue;
 238         }
 239     }
 240
 241     free(ringbuffer_full);
 242     free(ringbuffer_free);
 243     free(ringbuffer_lock);
 244
 245     free(threads);
 246
 247     deinitialize_gnutls();
 248
 249     free(global_proxy_host);
 250     free(global_proxy_port);
 251
 252     return EXIT_FAILURE;
 253 }
 254
 255 #ifdef DEBUG
 256 static void sigint_handler(int signal_number) {
 257     (void)signal_number;
 258
 259     done = 1;
 260 }
 261 #endif
 262
 263 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 264     int option;
 265
 266     /* Default values. */
 267     thread_count = 10;
 268 #ifdef DEBUG
 269     global_log_level = LOG_DEBUG;
 270 #else
 271     global_log_level = LOG_WARNING;
 272 #endif
 273     global_passthrough_unknown = 0;
 274
 275     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "d:p:t:uh?"))) {
 276         switch (option) {
 277             case 'd': {
 278                 if (0 > atoi(optarg)) {
 279                     print_usage(argv[0]);
 280                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required\n");
 281                     exit(EXIT_FAILURE);
 282                 }
 283                 global_log_level = atoi(optarg);
 284                 break;
 285             }
 286             case 'p': {
 287                 char *position;
 288
 289                 /* -p must have the format host:port. */
 290                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 291                         || position == optarg
 292                         || 0 == strlen(position + 1)
 293                         || 0 >= atoi(position + 1)
 294                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 295                     print_usage(argv[0]);
 296                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p, format host:port\n");
 297                     exit(EXIT_FAILURE);
 298                 }
 299
 300                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 301                 if (NULL == global_proxy_host) {
 302                     perror("malloc()");
 303                     exit(EXIT_FAILURE);
 304                 }
 305                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 306                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 307
 308                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 309                 if (NULL == global_proxy_port) {
 310                     perror("malloc()");
 311                     exit(EXIT_FAILURE);
 312                 }
 313                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 314
 315                 break;
 316             }
 317             case 't': {
 318                 if (0 >= atoi(optarg)) {
 319                     print_usage(argv[0]);
 320                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required\n");
 321                     exit(EXIT_FAILURE);
 322                 }
 323                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 324                 break;
 325             }
 326             case 'u': {
 327                 global_passthrough_unknown = 1;
 328                 break;
 329             }
 330             case 'h':
 331             default: /* '?' */
 332                 print_usage(argv[0]);
 333                 exit(EXIT_FAILURE);
 334         }
 335     }
 336
 337     if (optind >= argc) {
 338         print_usage(argv[0]);
 339         fprintf(stderr, "\nport missing\n");
 340         exit(EXIT_FAILURE);
 341     }
 342 }
 343 static void print_usage(const char *argv) {
 344     fprintf(stderr, "Usage: %s [-d level] [-p host:port] [-t count] [-u] port\n",
 345                     argv);
 346     fprintf(stderr, "\n");
 347     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 348     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 349     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 350     fprintf(stderr, "-u passthrough connection if no certificate is stored \
 351 [default: error]\n");
 352     fprintf(stderr, "   WARNING: might be a security problem!\n");
 353 }
 354
 355 static void initialize_gnutls(void) {
 356     int result;
 357     gcry_error_t error = 0;
 358
 359     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 360     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 361     if (error) {
 362         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 363                                                    gcry_strerror(error));
 364         exit(EXIT_FAILURE);
 365     }
 366     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 367     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 368     if (error) {
 369         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 370                                                    gcry_strerror(error));
 371         exit(EXIT_FAILURE);
 372     }
 373
 374     /* Initialize GnuTLS. */
 375     result = gnutls_global_init();
 376     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 377
 378     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 379     result = gnutls_priority_init(&global_tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 380     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 381
 382     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 383     result = gnutls_dh_params_init(&global_tls_dh_params);
 384     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 385     result = gnutls_dh_params_generate2(global_tls_dh_params, DH_SIZE);
 386     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 387 }
 388 static void deinitialize_gnutls(void) {
 389     gnutls_dh_params_deinit(global_tls_dh_params);
 390     gnutls_priority_deinit(global_tls_priority_cache);
 391
 392     gnutls_global_deinit();
 393 }
 394
 395 static void worker_thread(void) {
 396     int client_socket;
 397
 398     for (;;) {
 399         /* Get next element from ring buffer. */
 400         P(ringbuffer_full);
 401         P(ringbuffer_lock);
 402         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 403         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 404         V(ringbuffer_lock);
 405         V(ringbuffer_free);
 406
 407         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 408         if (0 > client_socket) {
 409             break;
 410         }
 411
 412         handle_connection(client_socket);
 413     }
 414 }