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 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER <= 0x020b00
  36 /* Necessary for GnuTLS when used with threads. */
  37 #include <gcrypt.h>
  38 GCRY_THREAD_OPTION_PTHREAD_IMPL;
  39 #endif
  40
  41
  42 /* Size of ringbuffer. */
  43 #define RINGBUFFER_SIZE 10
  44
  45 /* Bit size of Diffie-Hellman key exchange parameters. */
  46 #define DH_SIZE 1024
  47
  48
  49 /* For gnutls_*() functions. */
  50 #define GNUTLS_ERROR_EXIT(error, message) \
  51     if (error != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
  52         fprintf(stderr, "%s: %s\n", message, gnutls_strerror(error)); \
  53         exit(EXIT_FAILURE); \
  54     }
  55
  56
  57 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  58 static volatile int done; /* = 0 */
  59
  60 /* Number of threads. */
  61 static size_t thread_count;
  62
  63 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  64 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  65 static int ringbuffer_read;
  66 static int ringbuffer_write;
  67 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  68 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  69 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  70
  71
  72 #ifdef DEBUG
  73 static void sigint_handler(int signal);
  74 #endif
  75
  76 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  77 static void print_usage(const char *argv);
  78 static char *slurp_file(const char *path);
  79
  80 static void initialize_gnutls(void);
  81 static void deinitialize_gnutls(void);
  82
  83 static void *worker_thread(void *unused);
  84
  85
  86 int main(int argc, char **argv) {
  87     int port;
  88     int client_socket, server_socket;
  89 #ifdef USE_IPV4_ONLY
  90     struct sockaddr_in server_in;
  91 #else
  92     struct sockaddr_in6 server_in;
  93 #endif
  94
  95     size_t i;
  96     pthread_t *threads;
  97
  98     struct sigaction action;
  99
 100     /* Required in a few places. */
 101     ct_assert(sizeof(size_t) >= sizeof(int));
 102     ct_assert(sizeof(size_t) >= sizeof(ssize_t));
 103
 104     parse_arguments(argc, argv);
 105
 106     port = atoi(argv[argc - 1]);
 107     if (port <= 0 || port > 0xffff ) {
 108         fprintf(stderr, "invalid port: '%s'\n", argv[argc - 1]);
 109         return EXIT_FAILURE;
 110     }
 111
 112     memset(&action, 0, sizeof(action));
 113     sigemptyset(&action.sa_mask);
 114 #ifdef DEBUG
 115     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 116      * the server in DEBUG mode. */
 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 = malloc(thread_count * sizeof(*threads));
 141     if (threads == NULL) {
 142         perror("thread malloc failed");
 143         return EXIT_FAILURE;
 144     }
 145     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 146         errno = pthread_create(threads + i, NULL, &worker_thread, NULL);
 147         if (errno != 0) {
 148             perror("failed to create worker thread");
 149             return EXIT_FAILURE;
 150         }
 151     }
 152
 153 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 154     server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 155 #else
 156     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 157 #endif
 158     if (server_socket < 0) {
 159         perror("socket()");
 160         return EXIT_FAILURE;
 161     }
 162
 163     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 164     if (global_log_level >= LOG_DEBUG1_LEVEL) {
 165         int socket_option = 1;
 166         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 167                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 168     }
 169
 170     /* Bind to the listen socket. */
 171     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 172 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 173     server_in.sin_family      = AF_INET;               /* IPv4 only */
 174     server_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* bind to any address */
 175     server_in.sin_port        = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 176 #else
 177     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 178     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 179     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 180 #endif
 181     if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 182                             sizeof(server_in)) != 0) {
 183         perror("bind()");
 184         return EXIT_FAILURE;
 185     }
 186     /* And accept connections. */
 187     if (listen(server_socket, 5) != 0) {
 188         perror("listen()");
 189         return EXIT_FAILURE;
 190     }
 191
 192     if (global_log_level >= LOG_DEBUG1_LEVEL) {
 193         printf("tlsproxy %s\n", VERSION);
 194         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 195
 196         if (global_proxy_host != NULL && global_proxy_port != NULL) {
 197             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 198                                             global_proxy_port);
 199         }
 200     }
 201
 202     while (!done) {
 203         /* Accept new connection. */
 204         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 205         if (client_socket < 0) {
 206             perror("accept()");
 207             break;
 208         }
 209
 210         /* No lock necessary, we only have one producer! */
 211         P(ringbuffer_free);
 212         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 213         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 214         V(ringbuffer_full);
 215     }
 216
 217     close(server_socket);
 218
 219     /* Poison all threads and shut them down. */
 220     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 221         P(ringbuffer_free);
 222         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 223         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 224         V(ringbuffer_full);
 225     }
 226     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 227         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 228         if (errno != 0) {
 229             perror("pthread_join()");
 230         }
 231     }
 232
 233     sem_del(ringbuffer_full);
 234     sem_del(ringbuffer_free);
 235     sem_del(ringbuffer_lock);
 236
 237     free(threads);
 238
 239     deinitialize_gnutls();
 240
 241     free(global_proxy_host);
 242     free(global_proxy_port);
 243
 244     return EXIT_FAILURE;
 245 }
 246
 247 #ifdef DEBUG
 248 static void sigint_handler(int signal_number) {
 249     (void)signal_number;
 250
 251     done = 1;
 252 }
 253 #endif
 254
 255 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 256     int option;
 257
 258     /* Default values. */
 259     thread_count = 10;
 260 #ifdef DEBUG
 261     global_log_level = LOG_DEBUG_LEVEL;
 262 #else
 263     global_log_level = LOG_WARNING_LEVEL;
 264 #endif
 265     global_passthrough_unknown = 0;
 266
 267     while ((option = getopt(argc, argv, "a:d:p:t:uh?")) != -1) {
 268         switch (option) {
 269             case 'a': {
 270                 http_digest_authorization = slurp_file(optarg);
 271                 if (http_digest_authorization == NULL) {
 272                     fprintf(stderr, "failed to open authorization file '%s': ",
 273                                     optarg);
 274                     perror("");
 275                     exit(EXIT_FAILURE);
 276                 } else if (strlen(http_digest_authorization) == 0) {
 277                     fprintf(stderr, "empty authorization file '%s'\n",
 278                                     optarg);
 279                     exit(EXIT_FAILURE);
 280                 }
 281
 282                 /* Just in case the file has a trailing newline. */
 283                 strtok(http_digest_authorization, "\r\n");
 284
 285                 break;
 286             }
 287             case 'd': {
 288                 global_log_level = atoi(optarg);
 289                 if (global_log_level < 0) {
 290                     fprintf(stderr, "-d positive number required: '%s'\n",
 291                                     optarg);
 292                     exit(EXIT_FAILURE);
 293                 }
 294                 break;
 295             }
 296             case 'p': {
 297                 char *position;
 298
 299                 /* -p must have the format host:port. */
 300                 if ((position = strchr(optarg, ':')) == NULL
 301                         || optarg == position
 302                         || strlen(position + 1) == 0
 303                         || atoi(position + 1) <= 0
 304                         || atoi(position + 1) > 0xffff) {
 305                     fprintf(stderr, "invalid -p: '%s', format host:port\n",
 306                                     optarg);
 307                     exit(EXIT_FAILURE);
 308                 }
 309
 310                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 311                 if (global_proxy_host == NULL) {
 312                     perror("malloc()");
 313                     exit(EXIT_FAILURE);
 314                 }
 315                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 316                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 317
 318                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 319                 if (global_proxy_port == NULL) {
 320                     perror("malloc()");
 321                     exit(EXIT_FAILURE);
 322                 }
 323                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 324
 325                 break;
 326             }
 327             case 't': {
 328                 if (atoi(optarg) <= 0) {
 329                     fprintf(stderr, "-t positive number required: '%s'\n",
 330                                     optarg);
 331                     exit(EXIT_FAILURE);
 332                 }
 333                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 334                 break;
 335             }
 336             case 'u': {
 337                 global_passthrough_unknown = 1;
 338                 break;
 339             }
 340             case 'h':
 341             default: /* '?' */
 342                 print_usage(argv[0]);
 343                 exit(EXIT_FAILURE);
 344         }
 345     }
 346
 347     if (optind >= argc) {
 348         fprintf(stderr, "port missing\n");
 349         exit(EXIT_FAILURE);
 350     }
 351 }
 352 static void print_usage(const char *argv) {
 353     fprintf(stderr, "tlsproxy %s, a certificate checking TLS proxy\n",
 354                     VERSION);
 355     fprintf(stderr, "Usage: %s [-a file] [-d level] [-p host:port] [-t count] [-u] port\n",
 356                     argv);
 357     fprintf(stderr, "\n");
 358     fprintf(stderr, "-a digest authentication file [default: none]\n");
 359     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 360     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 361     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 362     fprintf(stderr, "-u passthrough connection if no certificate is stored \
 363 [default: error]\n");
 364     fprintf(stderr, "   WARNING: might be a security problem!\n");
 365 }
 366
 367 static void initialize_gnutls(void) {
 368     int result;
 369 /* Recent versions of GnuTLS automatically initialize the cryptography layer
 370  * in gnutls_global_init(). */
 371 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER <= 0x020b00
 372     gcry_error_t error;
 373
 374     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 375     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 376     if (error != 0) {
 377         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 378                                                    gcry_strerror(error));
 379         exit(EXIT_FAILURE);
 380     }
 381     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 382     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 383     if (error != 0) {
 384         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 385                                                    gcry_strerror(error));
 386         exit(EXIT_FAILURE);
 387     }
 388 #endif
 389
 390     /* Initialize GnuTLS. */
 391     result = gnutls_global_init();
 392     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 393
 394     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 395     result = gnutls_priority_init(&global_tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 396     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 397
 398     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 399     result = gnutls_dh_params_init(&global_tls_dh_params);
 400     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 401     result = gnutls_dh_params_generate2(global_tls_dh_params, DH_SIZE);
 402     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 403 }
 404 static void deinitialize_gnutls(void) {
 405     gnutls_dh_params_deinit(global_tls_dh_params);
 406     gnutls_priority_deinit(global_tls_priority_cache);
 407
 408     gnutls_global_deinit();
 409 }
 410
 411 static void *worker_thread(void *unused) {
 412     int client_socket;
 413
 414     (void)unused;
 415
 416     for (;;) {
 417         /* Get next element from ring buffer. */
 418         P(ringbuffer_full);
 419         P(ringbuffer_lock);
 420         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 421         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 422         V(ringbuffer_lock);
 423         V(ringbuffer_free);
 424
 425         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 426         if (client_socket < 0) {
 427             break;
 428         }
 429
 430         handle_connection(client_socket);
 431     }
 432
 433     return NULL;
 434 }
 435
 436 static char *slurp_file(const char *path) {
 437     struct stat stat;
 438     size_t size_read;
 439     char *content = NULL;
 440
 441     FILE *file = fopen(path, "r");
 442     if (file == NULL) {
 443         return NULL;
 444     }
 445
 446     ct_assert(sizeof(stat.st_size) <= sizeof(size_t));
 447
 448     if (fstat(fileno(file), &stat) != 0) {
 449         goto out;
 450     }
 451     if (stat.st_size < 0) { /* just in case ... */
 452         abort();
 453     } else if ((size_t)stat.st_size >= SIZE_MAX - 1) {
 454         errno = 0;
 455         goto out;
 456     }
 457
 458     content = malloc((size_t)stat.st_size + 1);
 459     if (content == NULL) {
 460         goto out;
 461     }
 462
 463     errno = 0;
 464     size_read = fread(content, 1, (size_t)stat.st_size, file);
 465     if (size_read != (size_t)stat.st_size) {
 466         free(content);
 467         content = NULL;
 468         goto out;
 469     }
 470     content[size_read] = '\0';
 471
 472 out:
 473     fclose(file);
 474
 475     return content;
 476 }