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