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) 2011-2013  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 #include <arpa/inet.h>
  27 #include <errno.h>
  28 #include <pthread.h>
  29 #include <signal.h>
  30 #include <sys/socket.h>
  31 #include <sys/stat.h>
  32 #include <sys/types.h>
  33 #include <unistd.h>
  34
  35 /* Necessary for GnuTLS when used with threads. */
  36 #include <gcrypt.h>
  37 GCRY_THREAD_OPTION_PTHREAD_IMPL;
  38
  39
  40 /* Size of ringbuffer. */
  41 #define RINGBUFFER_SIZE 10
  42
  43 /* Bit size of Diffie-Hellman key exchange parameters. */
  44 #define DH_SIZE 1024
  45
  46
  47 /* For gnutls_*() functions. */
  48 #define GNUTLS_ERROR_EXIT(error, message) \
  49     if (error != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
  50         fprintf(stderr, "%s: %s\n", message, gnutls_strerror(error)); \
  51         exit(EXIT_FAILURE); \
  52     }
  53
  54
  55 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  56 static volatile int done; /* = 0 */
  57
  58 /* Number of threads. */
  59 static size_t thread_count;
  60
  61 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  62 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  63 static int ringbuffer_read;
  64 static int ringbuffer_write;
  65 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  66 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  67 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  68
  69
  70 #ifdef DEBUG
  71 static void sigint_handler(int signal);
  72 #endif
  73
  74 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  75 static void print_usage(const char *argv);
  76 static char *slurp_file(const char *path);
  77
  78 static void initialize_gnutls(void);
  79 static void deinitialize_gnutls(void);
  80
  81 static void *worker_thread(void *unused);
  82
  83
  84 int main(int argc, char **argv) {
  85     int port;
  86     int client_socket, server_socket;
  87 #ifdef USE_IPV4_ONLY
  88     struct sockaddr_in server_in;
  89 #else
  90     struct sockaddr_in6 server_in;
  91 #endif
  92
  93     size_t i;
  94     pthread_t *threads;
  95
  96     struct sigaction action;
  97
  98     /* Required in a few places. */
  99     ct_assert(sizeof(size_t) >= sizeof(int));
 100     ct_assert(sizeof(size_t) >= sizeof(ssize_t));
 101
 102     parse_arguments(argc, argv);
 103
 104     port = atoi(argv[argc - 1]);
 105     if (port <= 0 || port > 0xffff ) {
 106         fprintf(stderr, "invalid port: '%s'\n", argv[argc - 1]);
 107         return EXIT_FAILURE;
 108     }
 109
 110     memset(&action, 0, sizeof(action));
 111     sigemptyset(&action.sa_mask);
 112 #ifdef DEBUG
 113     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 114      * the server in DEBUG mode. */
 115     action.sa_handler = sigint_handler;
 116     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 117 #endif
 118     /* Ignore SIGPIPEs. */
 119     action.sa_handler = SIG_IGN;
 120     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 121
 122     /* Initialize ring buffer. */
 123     ringbuffer_read  = 0;
 124     ringbuffer_write = 0;
 125     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 126     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 127     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 128     if (NULL == ringbuffer_full
 129             || NULL == ringbuffer_free
 130             || NULL == ringbuffer_lock) {
 131         perror("sem_init()");
 132         return EXIT_FAILURE;
 133     }
 134
 135     initialize_gnutls();
 136
 137     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 138     threads = malloc(thread_count * sizeof(*threads));
 139     if (threads == NULL) {
 140         perror("thread malloc failed");
 141         return EXIT_FAILURE;
 142     }
 143     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 144         errno = pthread_create(threads + i, NULL, &worker_thread, NULL);
 145         if (errno != 0) {
 146             perror("failed to create worker thread");
 147             return EXIT_FAILURE;
 148         }
 149     }
 150
 151 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 152     server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 153 #else
 154     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 155 #endif
 156     if (server_socket < 0) {
 157         perror("socket()");
 158         return EXIT_FAILURE;
 159     }
 160
 161     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 162     if (global_log_level >= LOG_DEBUG1_LEVEL) {
 163         int socket_option = 1;
 164         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 165                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 166     }
 167
 168     /* Bind to the listen socket. */
 169     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 170 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 171     server_in.sin_family      = AF_INET;               /* IPv4 only */
 172     server_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* bind to any address */
 173     server_in.sin_port        = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 174 #else
 175     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 176     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 177     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 178 #endif
 179     if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 180                             sizeof(server_in)) != 0) {
 181         perror("bind()");
 182         return EXIT_FAILURE;
 183     }
 184     /* And accept connections. */
 185     if (listen(server_socket, 5) != 0) {
 186         perror("listen()");
 187         return EXIT_FAILURE;
 188     }
 189
 190     if (global_log_level >= LOG_DEBUG1_LEVEL) {
 191         printf("tlsproxy %s\n", VERSION);
 192         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 193
 194         if (global_proxy_host != NULL && global_proxy_port != NULL) {
 195             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 196                                             global_proxy_port);
 197         }
 198     }
 199
 200     while (!done) {
 201         /* Accept new connection. */
 202         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 203         if (client_socket < 0) {
 204             perror("accept()");
 205             break;
 206         }
 207
 208         /* No lock necessary, we only have one producer! */
 209         P(ringbuffer_free);
 210         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 211         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 212         V(ringbuffer_full);
 213     }
 214
 215     close(server_socket);
 216
 217     /* Poison all threads and shut them down. */
 218     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 219         P(ringbuffer_free);
 220         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 221         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 222         V(ringbuffer_full);
 223     }
 224     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 225         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 226         if (errno != 0) {
 227             perror("pthread_join()");
 228         }
 229     }
 230
 231     sem_del(ringbuffer_full);
 232     sem_del(ringbuffer_free);
 233     sem_del(ringbuffer_lock);
 234
 235     free(threads);
 236
 237     deinitialize_gnutls();
 238
 239     free(global_proxy_host);
 240     free(global_proxy_port);
 241
 242     return EXIT_FAILURE;
 243 }
 244
 245 #ifdef DEBUG
 246 static void sigint_handler(int signal_number) {
 247     (void)signal_number;
 248
 249     done = 1;
 250 }
 251 #endif
 252
 253 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 254     int option;
 255
 256     /* Default values. */
 257     thread_count = 10;
 258 #ifdef DEBUG
 259     global_log_level = LOG_DEBUG_LEVEL;
 260 #else
 261     global_log_level = LOG_WARNING_LEVEL;
 262 #endif
 263     global_passthrough_unknown = 0;
 264
 265     while ((option = getopt(argc, argv, "a:d:p:t:uh?")) != -1) {
 266         switch (option) {
 267             case 'a': {
 268                 http_digest_authorization = slurp_file(optarg);
 269                 if (http_digest_authorization == NULL) {
 270                     fprintf(stderr, "failed to open authorization file '%s': ",
 271                                     optarg);
 272                     perror("");
 273                     exit(EXIT_FAILURE);
 274                 } else if (strlen(http_digest_authorization) == 0) {
 275                     fprintf(stderr, "empty authorization file '%s'\n",
 276                                     optarg);
 277                     exit(EXIT_FAILURE);
 278                 }
 279
 280                 /* Just in case the file has a trailing newline. */
 281                 strtok(http_digest_authorization, "\r\n");
 282
 283                 break;
 284             }
 285             case 'd': {
 286                 global_log_level = atoi(optarg);
 287                 if (global_log_level < 0) {
 288                     fprintf(stderr, "-d positive number required: '%s'\n",
 289                                     optarg);
 290                     exit(EXIT_FAILURE);
 291                 }
 292                 break;
 293             }
 294             case 'p': {
 295                 char *position;
 296
 297                 /* -p must have the format host:port. */
 298                 if ((position = strchr(optarg, ':')) == NULL
 299                         || optarg == position
 300                         || strlen(position + 1) == 0
 301                         || atoi(position + 1) <= 0
 302                         || atoi(position + 1) > 0xffff) {
 303                     fprintf(stderr, "invalid -p: '%s', format host:port\n",
 304                                     optarg);
 305                     exit(EXIT_FAILURE);
 306                 }
 307
 308                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 309                 if (global_proxy_host == NULL) {
 310                     perror("malloc()");
 311                     exit(EXIT_FAILURE);
 312                 }
 313                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 314                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 315
 316                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 317                 if (global_proxy_port == NULL) {
 318                     perror("malloc()");
 319                     exit(EXIT_FAILURE);
 320                 }
 321                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 322
 323                 break;
 324             }
 325             case 't': {
 326                 if (atoi(optarg) <= 0) {
 327                     fprintf(stderr, "-t positive number required: '%s'\n",
 328                                     optarg);
 329                     exit(EXIT_FAILURE);
 330                 }
 331                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 332                 break;
 333             }
 334             case 'u': {
 335                 global_passthrough_unknown = 1;
 336                 break;
 337             }
 338             case 'h':
 339             default: /* '?' */
 340                 print_usage(argv[0]);
 341                 exit(EXIT_FAILURE);
 342         }
 343     }
 344
 345     if (optind >= argc) {
 346         fprintf(stderr, "port missing\n");
 347         exit(EXIT_FAILURE);
 348     }
 349 }
 350 static void print_usage(const char *argv) {
 351     fprintf(stderr, "tlsproxy %s, a certificate checking TLS proxy\n",
 352                     VERSION);
 353     fprintf(stderr, "Usage: %s [-a file] [-d level] [-p host:port] [-t count] [-u] port\n",
 354                     argv);
 355     fprintf(stderr, "\n");
 356     fprintf(stderr, "-a digest authentication file [default: none]\n");
 357     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 358     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 359     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 360     fprintf(stderr, "-u passthrough connection if no certificate is stored \
 361 [default: error]\n");
 362     fprintf(stderr, "   WARNING: might be a security problem!\n");
 363 }
 364
 365 static void initialize_gnutls(void) {
 366     int result;
 367     gcry_error_t error;
 368
 369     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 370     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 371     if (error != 0) {
 372         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 373                                                    gcry_strerror(error));
 374         exit(EXIT_FAILURE);
 375     }
 376     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 377     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 378     if (error != 0) {
 379         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 380                                                    gcry_strerror(error));
 381         exit(EXIT_FAILURE);
 382     }
 383
 384     /* Initialize GnuTLS. */
 385     result = gnutls_global_init();
 386     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 387
 388     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 389     result = gnutls_priority_init(&global_tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 390     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 391
 392     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 393     result = gnutls_dh_params_init(&global_tls_dh_params);
 394     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 395     result = gnutls_dh_params_generate2(global_tls_dh_params, DH_SIZE);
 396     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 397 }
 398 static void deinitialize_gnutls(void) {
 399     gnutls_dh_params_deinit(global_tls_dh_params);
 400     gnutls_priority_deinit(global_tls_priority_cache);
 401
 402     gnutls_global_deinit();
 403 }
 404
 405 static void *worker_thread(void *unused) {
 406     int client_socket;
 407
 408     (void)unused;
 409
 410     for (;;) {
 411         /* Get next element from ring buffer. */
 412         P(ringbuffer_full);
 413         P(ringbuffer_lock);
 414         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 415         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 416         V(ringbuffer_lock);
 417         V(ringbuffer_free);
 418
 419         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 420         if (client_socket < 0) {
 421             break;
 422         }
 423
 424         handle_connection(client_socket);
 425     }
 426
 427     return NULL;
 428 }
 429
 430 static char *slurp_file(const char *path) {
 431     struct stat stat;
 432     size_t size_read;
 433     char *content = NULL;
 434
 435     FILE *file = fopen(path, "r");
 436     if (file == NULL) {
 437         return NULL;
 438     }
 439
 440     ct_assert(sizeof(stat.st_size) <= sizeof(size_t));
 441
 442     if (fstat(fileno(file), &stat) != 0) {
 443         goto out;
 444     }
 445     if (stat.st_size < 0) { /* just in case ... */
 446         abort();
 447     } else if ((size_t)stat.st_size >= SIZE_MAX - 1) {
 448         errno = 0;
 449         goto out;
 450     }
 451
 452     content = malloc((size_t)stat.st_size + 1);
 453     if (content == NULL) {
 454         goto out;
 455     }
 456
 457     errno = 0;
 458     size_read = fread(content, 1, (size_t)stat.st_size, file);
 459     if (size_read != (size_t)stat.st_size) {
 460         free(content);
 461         content = NULL;
 462         goto out;
 463     }
 464     content[size_read] = '\0';
 465
 466 out:
 467     fclose(file);
 468
 469     return content;
 470 }