tlsproxy.c

   1 /*
   2  * tlsproxy is a transparent TLS proxy for HTTPS connections.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2011  Simon Ruderich
   5  *
   6  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include <stdlib.h>
  21 #include <stdio.h>
  22 /* socket(), bind(), accept(), listen() */
  23 #include <sys/types.h>
  24 #include <sys/socket.h>
  25 /* close() */
  26 #include <unistd.h>
  27 /* htons() */
  28 #include <arpa/inet.h>
  29 /* getaddrinfo() */
  30 #include <netdb.h>
  31 /* strncmp() */
  32 #include <string.h>
  33 /* poll() */
  34 #include <poll.h>
  35
  36
  37 /* Maximum line of the request line. Longer request lines are aborted with an
  38  * error. The standard doesn't specify a maximum line length but this should
  39  * be a good limit to make processing simpler. */
  40 #define MAX_REQUEST_LINE 4096
  41
  42
  43 /* Proxy hostname and port if specified on the command line. */
  44 static char *use_proxy_host;
  45 static char *use_proxy_port;
  46
  47
  48 static void handle_connection(int socket);
  49 static int read_http_request(FILE *client_fd, char *request, size_t length);
  50 static void send_close_bad_request(FILE *client_fd);
  51 static void send_close_forwarding_failure(FILE *client_fd);
  52
  53 static void transfer_data(int client, int server);
  54 static int read_from_write_to(int from, int to);
  55
  56 static int connect_to_host(const char *hostname, const char *port);
  57
  58 static int parse_request(const char *buffer, char *host, char *port,
  59                                              int *version_minor);
  60
  61
  62 int main(int argc, char **argv) {
  63     int port;
  64     int client_socket, server_socket;
  65     struct sockaddr_in6 server_in;
  66
  67     if (2 != argc && 5 != argc) {
  68         printf("Usage: %s [-proxy hostname port] port\n", argv[0]);
  69         return EXIT_FAILURE;
  70     }
  71
  72     port = atoi(argv[5 == argc ? 4 : 1]);
  73     if (0 >= port || 0xffff < port) {
  74         printf("Usage: %s [-proxy hostname port] port\n", argv[0]);
  75         printf("\n");
  76         printf("Invalid port: %s!\n", argv[5 == argc ? 4 : 1]);
  77         return EXIT_FAILURE;
  78     }
  79
  80     if (5 == argc) {
  81         use_proxy_host = strdup(argv[2]);
  82         use_proxy_port = strdup(argv[3]);
  83         if (NULL == use_proxy_host || NULL == use_proxy_port) {
  84             perror("strdup()");
  85             return EXIT_FAILURE;
  86         }
  87 #ifdef DEBUG
  88         printf("Using proxy: %s:%s.\n", use_proxy_host, use_proxy_port);
  89 #endif
  90     }
  91
  92     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
  93     if (-1 == server_socket) {
  94         perror("socket()");
  95         return EXIT_FAILURE;
  96     }
  97
  98 #ifdef DEBUG
  99     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 100     {
 101         int socket_option = 1;
 102         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 103                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 104     }
 105 #endif
 106
 107     /* Bind to the listen socket. */
 108     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 109     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 110     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 111     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 112     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 113                                   sizeof(server_in))) {
 114         perror("bind()");
 115         return EXIT_FAILURE;
 116     }
 117     /* And accept connections. */
 118     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 119         perror("listen()");
 120         return EXIT_FAILURE;
 121     }
 122
 123 #ifdef DEBUG
 124     printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 125 #endif
 126
 127     for (;;) {
 128         /* Accept new connection. */
 129         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 130         if (-1 == client_socket) {
 131             perror("accept()");
 132             return EXIT_FAILURE;
 133         }
 134
 135         handle_connection(client_socket);
 136     }
 137
 138     return EXIT_SUCCESS;
 139 }
 140
 141 static void handle_connection(int client_socket) {
 142     int server_socket;
 143     FILE *client_fd, *server_fd;
 144
 145     char buffer[MAX_REQUEST_LINE];
 146     char host[MAX_REQUEST_LINE];
 147     char port[5 + 1];
 148
 149     int version_minor;
 150     int result;
 151
 152     client_fd = fdopen(client_socket, "a+");
 153     if (NULL == client_fd) {
 154         perror("fdopen()");
 155         close(client_socket);
 156         return;
 157     }
 158
 159 #ifdef DEBUG
 160     printf("New connection:\n");
 161 #endif
 162
 163     /* Read request line (CONNECT ..) and headers (they are discarded). */
 164     result = read_http_request(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
 165     if (result == -1) {
 166         /* Read error. */
 167         return;
 168     } else if (result == -2) {
 169         /* EOF */
 170         send_close_bad_request(client_fd);
 171         return;
 172     }
 173
 174 #ifdef DEBUG
 175     printf("  request: %s", buffer);
 176 #endif
 177
 178     if (0 != parse_request(buffer, host, port, &version_minor)) {
 179         send_close_bad_request(client_fd);
 180 #ifdef DEBUG
 181         printf("  bad request\n");
 182 #endif
 183         return;
 184     }
 185
 186 #ifdef DEBUG
 187     printf("  %s:%s (HTTP 1.%d)\n", host, port, version_minor);
 188 #endif
 189
 190     /* Connect to proxy server or directly to server. */
 191     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 192         server_socket = connect_to_host(use_proxy_host, use_proxy_port);
 193     } else {
 194         server_socket = connect_to_host(host, port);
 195     }
 196
 197     if (-1 == server_socket) {
 198         send_close_forwarding_failure(client_fd);
 199         return;
 200     }
 201     server_fd = fdopen(server_socket, "a+");
 202     if (NULL == server_fd) {
 203         send_close_forwarding_failure(client_fd);
 204         return;
 205     }
 206
 207     /* Connect to proxy if requested (command line option). */
 208     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 209         fprintf(server_fd, "CONNECT %s:%s HTTP/1.0\r\n", host, port);
 210         fprintf(server_fd, "\r\n");
 211
 212         /* Read response line from proxy server. */
 213         result = read_http_request(server_fd, buffer, sizeof(buffer));
 214         if (result == -1) {
 215             /* Read error. */
 216             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 217             return;
 218         } else if (result == -2) {
 219             /* EOF */
 220             fclose(server_fd);
 221             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 222             return;
 223         }
 224
 225         /* Check response of proxy server. */
 226         if (0 != strncmp(buffer, "HTTP/1.0 200", 12)) {
 227 #ifdef DEBUG
 228             printf("  bad proxy response\n");
 229 #endif
 230             fclose(server_fd);
 231             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 232             return;
 233         }
 234     }
 235
 236 #ifdef DEBUG
 237     printf("  connection to server established\n");
 238 #endif
 239
 240     /* We've established a connection, tell the client. */
 241     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 200 Connection established\r\n");
 242     fprintf(client_fd, "\r\n");
 243     fflush(client_fd);
 244
 245     /* And transfer all data between client and server transparently. */
 246     transfer_data(client_socket, server_socket);
 247
 248     fclose(client_fd);
 249     fclose(server_fd);
 250 }
 251
 252 /* Read HTTP request line and headers (ignored).
 253  *
 254  * On success 0 is returned, -1 on client error (we close client descriptor in
 255  * this case), -2 on unexpected EOF.
 256  */
 257 static int read_http_request(FILE *client_fd, char *request, size_t length) {
 258     char buffer[MAX_REQUEST_LINE];
 259
 260     if (NULL == fgets(request, (int)length, client_fd)) {
 261         if (ferror(client_fd)) {
 262             perror("fgets(), request");
 263             fclose(client_fd);
 264             return -1;
 265         }
 266
 267         return -2;
 268     }
 269
 270     while (NULL != fgets(buffer, MAX_REQUEST_LINE, client_fd)) {
 271         /* End of header. */
 272         if (0 == strcmp(buffer, "\n") || 0 == strcmp(buffer, "\r\n")) {
 273             break;
 274         }
 275     }
 276     if (ferror(client_fd)) {
 277         perror("fgets(), header");
 278         fclose(client_fd);
 279         return -1;
 280     }
 281
 282     return 0;
 283 }
 284
 285 static void send_close_bad_request(FILE *client_fd) {
 286     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 400 Bad Request\r\n");
 287     fprintf(client_fd, "\r\n");
 288     fclose(client_fd);
 289 }
 290 static void send_close_forwarding_failure(FILE *client_fd) {
 291     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 503 Forwarding failure\r\n");
 292     fprintf(client_fd, "\r\n");
 293     fclose(client_fd);
 294 }
 295
 296
 297 /* Transfer data between client and server sockets until one closes the
 298  * connection. */
 299 static void transfer_data(int client, int server) {
 300     struct pollfd fds[2];
 301     fds[0].fd      = client;
 302     fds[0].events  = POLLIN | POLLPRI | POLLHUP | POLLERR;
 303     fds[0].revents = 0;
 304     fds[1].fd      = server;
 305     fds[1].events  = POLLIN | POLLPRI | POLLHUP | POLLERR;
 306     fds[1].revents = 0;
 307
 308     for (;;) {
 309         int result = poll(fds, 2, 0);
 310         if (result < 0) {
 311             perror("poll()");
 312             return;
 313         }
 314
 315         /* Data available from client. */
 316         if (fds[0].revents & POLLIN || fds[0].revents & POLLPRI) {
 317             if (0 != read_from_write_to(client, server)) {
 318                 /* EOF (or other error) */
 319                 break;
 320             }
 321         }
 322         /* Data available from server. */
 323         if (fds[1].revents & POLLIN || fds[1].revents & POLLPRI) {
 324             if (0 != read_from_write_to(server, client)) {
 325                 /* EOF (or other error) */
 326                 break;
 327             }
 328         }
 329
 330         /* Client closed connection. */
 331         if (fds[0].revents & POLLERR || fds[0].revents & POLLHUP) {
 332             break;
 333         }
 334         /* Server closed connection. */
 335         if (fds[1].revents & POLLERR || fds[1].revents & POLLHUP) {
 336             break;
 337         }
 338     }
 339 }
 340
 341 /* Read available data from socket from and write it to socket to. At maximum
 342  * 4096 bytes are read/written. */
 343 static int read_from_write_to(int from, int to) {
 344     ssize_t size_read;
 345     ssize_t size_written;
 346     char buffer[4096];
 347
 348     size_read = read(from, buffer, sizeof(buffer));
 349     if (0 > size_read) {
 350         perror("read()");
 351         return -1;
 352     }
 353     /* EOF */
 354     if (0 == size_read) {
 355         return -1;
 356     }
 357
 358     size_written = write(to, buffer, (size_t)size_read);
 359     if (0 > size_written) {
 360         perror("write()");
 361         return -1;
 362     }
 363     if (size_read != size_written) {
 364         printf("only written %ld of %ld bytes!\n", size_read, size_written);
 365         return -1;
 366     }
 367
 368     return 0;
 369 }
 370
 371
 372 static int connect_to_host(const char *hostname, const char *port) {
 373     struct addrinfo gai_hints;
 374     struct addrinfo *gai_result;
 375     int gai_return;
 376
 377     int server_socket;
 378     struct addrinfo *server;
 379
 380     if (NULL == hostname || NULL == port) {
 381         return -1;
 382     }
 383
 384     /* Get IP of hostname server. */
 385     memset(&gai_hints, 0, sizeof(gai_hints));
 386     gai_hints.ai_family   = AF_UNSPEC;
 387     gai_hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 388     gai_hints.ai_protocol = 0;
 389     gai_hints.ai_flags    = AI_NUMERICSERV /* given port is numeric */
 390                           | AI_ADDRCONFIG  /* supported by this computer */
 391                           | AI_V4MAPPED;   /* support IPv4 through IPv6 */
 392     gai_return = getaddrinfo(hostname, port, &gai_hints, &gai_result);
 393     if (0 != gai_return) {
 394         perror("getaddrinfo()");
 395         return -1;
 396     }
 397
 398     /* Now try to connect to each server returned by getaddrinfo(), use the
 399      * first successful connect. */
 400     for (server = gai_result; NULL != server; server = server->ai_next) {
 401         server_socket = socket(server->ai_family,
 402                                server->ai_socktype,
 403                                server->ai_protocol);
 404         if (-1 == server_socket) {
 405             perror("socket(), trying next");
 406             continue;
 407         }
 408
 409         if (-1 != connect(server_socket, server->ai_addr,
 410                                          server->ai_addrlen)) {
 411             break;
 412         }
 413         perror("connect(), trying next");
 414
 415         close(server_socket);
 416     }
 417     /* Make sure we free the result from getaddrinfo(). */
 418     freeaddrinfo(gai_result);
 419
 420     if (NULL == server) {
 421         fprintf(stderr, "no server found, aborting\n");
 422         return -1;
 423     }
 424
 425     return server_socket;
 426 }
 427
 428
 429 /* Parse HTTP CONNECT request string and save its parameters.
 430  *
 431  * The following format is expected: "CONNECT host:port HTTP/1.y".
 432  *
 433  * request and host must have the same size! port must be at least 6 bytes
 434  * long (5 + '\0').
 435  */
 436 static int parse_request(const char *request, char *host, char *port,
 437                                               int *version_minor) {
 438     int port_unused; /* just used to verify the port is numeric */
 439     char *position;
 440
 441     /* scanf() doesn't check spaces. */
 442     if (0 != strncmp(request, "CONNECT ", 8)) {
 443         return -1;
 444     }
 445     /* Check request and extract data, "host:port" is not yet separated. */
 446     if (2 != sscanf(request, "CONNECT %s HTTP/1.%d",
 447                              host, version_minor)) {
 448         return -1;
 449     }
 450     /* Make sure ":port" is there. */
 451     if (NULL == (position = strchr(host, ':'))) {
 452         return -1;
 453     }
 454     /* Make sure port is numeric. */
 455     if (1 != sscanf(position + 1, "%d", &port_unused)) {
 456         return -1;
 457     }
 458     /* Store it in *port. */
 459     strncpy(port, position + 1, 5);
 460     port[5] = '\0';
 461     /* And remove port from host. */
 462     *position = '\0';
 463
 464     return 0;
 465 }