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 <assert.h>
  28 #include <errno.h>
  29 #include <pthread.h>
  30 #include <signal.h>
  31 #include <sys/socket.h>
  32 #include <sys/stat.h>
  33 #include <sys/types.h>
  34 #include <unistd.h>
  35 #include <limits.h>
  36
  37 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER <= 0x020b00
  38 /* Necessary for GnuTLS when used with threads. */
  39 #include <gcrypt.h>
  40 GCRY_THREAD_OPTION_PTHREAD_IMPL;
  41 #endif
  42
  43
  44 /* Size of ringbuffer. */
  45 #define RINGBUFFER_SIZE 10
  46
  47
  48 /* For gnutls_*() functions. */
  49 #define GNUTLS_ERROR_EXIT(error, message) \
  50     if (error != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
  51         fprintf(stderr, "%s: %s\n", message, gnutls_strerror(error)); \
  52         exit(EXIT_FAILURE); \
  53     }
  54
  55
  56 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  57 static volatile int done; /* = 0 */
  58
  59 /* Number of threads. */
  60 static size_t thread_count;
  61
  62 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  63 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  64 static int ringbuffer_read;
  65 static int ringbuffer_write;
  66 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  67 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  68 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  69
  70
  71 #ifdef DEBUG
  72 static void sigint_handler(int signal);
  73 #endif
  74
  75 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  76 static void print_usage(const char *argv);
  77 static char *slurp_text_file(const char *path);
  78
  79 static void initialize_gnutls(void);
  80 static void deinitialize_gnutls(void);
  81
  82 static void *worker_thread(void *unused);
  83
  84
  85 int main(int argc, char **argv) {
  86     int port;
  87     int client_socket, server_socket;
  88 #ifdef USE_IPV4_ONLY
  89     struct sockaddr_in server_in;
  90 #else
  91     struct sockaddr_in6 server_in;
  92 #endif
  93
  94     size_t i;
  95     pthread_t *threads;
  96
  97     struct sigaction action;
  98
  99     /* Required in a few places. */
 100     ct_assert(sizeof(size_t) >= sizeof(int));
 101     ct_assert(sizeof(size_t) >= sizeof(ssize_t));
 102
 103     parse_arguments(argc, argv);
 104
 105     port = atoi(argv[argc - 1]);
 106     if (port <= 0 || port > 0xffff ) {
 107         fprintf(stderr, "invalid port: '%s'\n", argv[argc - 1]);
 108         return EXIT_FAILURE;
 109     }
 110
 111     memset(&action, 0, sizeof(action));
 112     sigemptyset(&action.sa_mask);
 113 #ifdef DEBUG
 114     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 115      * the server in DEBUG mode. */
 116     action.sa_handler = sigint_handler;
 117     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 118 #endif
 119     /* Ignore SIGPIPEs. */
 120     action.sa_handler = SIG_IGN;
 121     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 122
 123     /* Initialize ring buffer. */
 124     ringbuffer_read  = 0;
 125     ringbuffer_write = 0;
 126     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 127     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 128     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 129     if (NULL == ringbuffer_full
 130             || NULL == ringbuffer_free
 131             || NULL == ringbuffer_lock) {
 132         perror("sem_init()");
 133         return EXIT_FAILURE;
 134     }
 135
 136     initialize_gnutls();
 137
 138     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 139     threads = malloc(thread_count * sizeof(*threads));
 140     if (threads == NULL) {
 141         perror("thread malloc failed");
 142         return EXIT_FAILURE;
 143     }
 144     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 145         errno = pthread_create(threads + i, NULL, &worker_thread, NULL);
 146         if (errno != 0) {
 147             perror("failed to create worker thread");
 148             return EXIT_FAILURE;
 149         }
 150     }
 151
 152 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 153     server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 154 #else
 155     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 156 #endif
 157     if (server_socket < 0) {
 158         perror("socket()");
 159         return EXIT_FAILURE;
 160     }
 161
 162     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 163     if (global_log_level >= LOG_DEBUG1_LEVEL) {
 164         int socket_option = 1;
 165         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 166                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 167     }
 168
 169     /* Bind to the listen socket. */
 170     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 171 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 172     server_in.sin_family      = AF_INET;               /* IPv4 only */
 173     server_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* bind to any address */
 174     server_in.sin_port        = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 175 #else
 176     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 177     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 178     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 179 #endif
 180     if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 181                             sizeof(server_in)) != 0) {
 182         perror("bind()");
 183         return EXIT_FAILURE;
 184     }
 185     /* And accept connections. */
 186     if (listen(server_socket, 5) != 0) {
 187         perror("listen()");
 188         return EXIT_FAILURE;
 189     }
 190
 191     if (global_log_level >= LOG_DEBUG1_LEVEL) {
 192         printf("tlsproxy %s\n", VERSION);
 193         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 194
 195         if (global_proxy_host != NULL && global_proxy_port != NULL) {
 196             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 197                                             global_proxy_port);
 198         }
 199     }
 200
 201     while (!done) {
 202         /* Accept new connection. */
 203         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 204         if (client_socket < 0) {
 205             perror("accept()");
 206             break;
 207         }
 208
 209         /* No lock necessary, we only have one producer! */
 210         P(ringbuffer_free);
 211         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 212         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 213         V(ringbuffer_full);
 214     }
 215
 216     close(server_socket);
 217
 218     /* Poison all threads and shut them down. */
 219     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 220         P(ringbuffer_free);
 221         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 222         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 223         V(ringbuffer_full);
 224     }
 225     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 226         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 227         if (errno != 0) {
 228             perror("pthread_join()");
 229         }
 230     }
 231
 232     sem_del(ringbuffer_full);
 233     sem_del(ringbuffer_free);
 234     sem_del(ringbuffer_lock);
 235
 236     free(threads);
 237
 238     deinitialize_gnutls();
 239
 240     free(global_proxy_host);
 241     free(global_proxy_port);
 242     free(global_http_digest_authorization);
 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_DEBUG2_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                 global_http_digest_authorization = slurp_text_file(optarg);
 271                 if (global_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(global_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(global_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, 3=more 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 #if 0
 368 static void log_function_gnutls(int level, const char *string) {
 369     (void)level;
 370     fprintf(stderr, "    => %s", string);
 371 }
 372 #endif
 373
 374 static void initialize_gnutls(void) {
 375     int result;
 376     char *dh_parameters;
 377     gnutls_datum_t dh_parameters_datum;
 378
 379 /* Recent versions of GnuTLS automatically initialize the cryptography layer
 380  * in gnutls_global_init(), including a thread-safe setup. */
 381 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER <= 0x020b00
 382     gcry_error_t error;
 383
 384     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 385     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 386     if (error != 0) {
 387         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 388                                                    gcry_strerror(error));
 389         exit(EXIT_FAILURE);
 390     }
 391     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 392     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 393     if (error != 0) {
 394         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 395                                                    gcry_strerror(error));
 396         exit(EXIT_FAILURE);
 397     }
 398 #endif
 399
 400     if (gnutls_check_version(GNUTLS_VERSION) == NULL) {
 401         fprintf(stderr, "gnutls_check_version(): version mismatch, "
 402                         "expected at least '" GNUTLS_VERSION "'\n");
 403         exit(EXIT_FAILURE);
 404     }
 405
 406     /* Initialize GnuTLS. */
 407     result = gnutls_global_init();
 408     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 409
 410 #if 0
 411     gnutls_global_set_log_level(10);
 412     gnutls_global_set_log_function(log_function_gnutls);
 413 #endif
 414
 415     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 416     result = gnutls_priority_init(&global_tls_priority_cache,
 417                                   PROXY_TLS_PRIORITIES, NULL);
 418     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 419
 420     /* Read Diffie-Hellman parameters. */
 421     dh_parameters = slurp_text_file(PROXY_DH_PATH);
 422     if (dh_parameters == NULL) {
 423         fprintf(stderr, PROXY_DH_PATH " missing, "
 424                         "use `tlsproxy-setup` to create it\n");
 425         exit(EXIT_FAILURE);
 426     }
 427     dh_parameters_datum.data = (unsigned char *)dh_parameters;
 428     assert(strlen(dh_parameters) <= UINT_MAX);
 429     dh_parameters_datum.size = (unsigned int)(strlen(dh_parameters));
 430
 431     result = gnutls_dh_params_init(&global_tls_dh_params);
 432     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 433     result = gnutls_dh_params_import_pkcs3(global_tls_dh_params,
 434                                            &dh_parameters_datum,
 435                                            GNUTLS_X509_FMT_PEM);
 436     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_import_pkcs3()");
 437
 438     free(dh_parameters);
 439 }
 440 static void deinitialize_gnutls(void) {
 441     gnutls_dh_params_deinit(global_tls_dh_params);
 442     gnutls_priority_deinit(global_tls_priority_cache);
 443
 444     gnutls_global_deinit();
 445 }
 446
 447 static void *worker_thread(void *unused) {
 448     int client_socket;
 449
 450     (void)unused;
 451
 452     for (;;) {
 453         /* Get next element from ring buffer. */
 454         P(ringbuffer_full);
 455         P(ringbuffer_lock);
 456         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 457         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 458         V(ringbuffer_lock);
 459         V(ringbuffer_free);
 460
 461         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 462         if (client_socket < 0) {
 463             break;
 464         }
 465
 466         handle_connection(client_socket);
 467     }
 468
 469     return NULL;
 470 }
 471
 472 static char *slurp_text_file(const char *path) {
 473     struct stat stat;
 474     size_t size_read;
 475     char *content = NULL;
 476
 477     FILE *file = fopen(path, "r");
 478     if (file == NULL) {
 479         return NULL;
 480     }
 481
 482     ct_assert(sizeof(stat.st_size) <= sizeof(size_t));
 483
 484     if (fstat(fileno(file), &stat) != 0) {
 485         goto out;
 486     }
 487     if (stat.st_size < 0) { /* just in case ... */
 488         abort();
 489     } else if ((size_t)stat.st_size >= SIZE_MAX - 1) {
 490         errno = 0;
 491         goto out;
 492     }
 493
 494     content = malloc((size_t)stat.st_size + 1);
 495     if (content == NULL) {
 496         goto out;
 497     }
 498
 499     errno = 0;
 500     size_read = fread(content, 1, (size_t)stat.st_size, file);
 501     if (size_read != (size_t)stat.st_size) {
 502         free(content);
 503         content = NULL;
 504         goto out;
 505     }
 506     content[size_read] = '\0';
 507
 508 out:
 509     fclose(file);
 510
 511     return content;
 512 }