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  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 /* socket(), bind(), accept(), listen() */
  27 #include <sys/types.h>
  28 #include <sys/socket.h>
  29 /* close() */
  30 #include <unistd.h>
  31 /* htons() */
  32 #include <arpa/inet.h>
  33 /* sigaction() */
  34 #include <signal.h>
  35 /* errno */
  36 #include <errno.h>
  37 /* pthread_*() */
  38 #include <pthread.h>
  39
  40 /* For GnuTLS. */
  41 #include <gcrypt.h>
  42
  43 GCRY_THREAD_OPTION_PTHREAD_IMPL;
  44
  45
  46 /* Size of ringbuffer. */
  47 #define RINGBUFFER_SIZE 10
  48
  49 /* Bit size of Diffie-Hellman key exchange parameters. */
  50 #define DH_SIZE 1024
  51
  52
  53 /* For gnutls_*() functions. */
  54 #define GNUTLS_ERROR_EXIT(error, message) \
  55     if (GNUTLS_E_SUCCESS != error) { \
  56         fprintf(stderr, "%s: %s\n", message, gnutls_strerror(error)); \
  57         exit(EXIT_FAILURE); \
  58     }
  59
  60
  61 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  62 static volatile int done;
  63
  64 /* Number of threads. */
  65 static size_t thread_count;
  66
  67 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  68 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  69 static int ringbuffer_read;
  70 static int ringbuffer_write;
  71 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  72 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  73 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  74
  75
  76 #ifdef DEBUG
  77 static void sigint_handler(int signal);
  78 #endif
  79
  80 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  81 static void print_usage(const char *argv);
  82
  83 static void initialize_gnutls(void);
  84 static void deinitialize_gnutls(void);
  85
  86 static void worker_thread(void);
  87
  88
  89 int main(int argc, char **argv) {
  90     int port;
  91     int client_socket, server_socket;
  92 #ifdef USE_IPV4_ONLY
  93     struct sockaddr_in server_in;
  94 #else
  95     struct sockaddr_in6 server_in;
  96 #endif
  97
  98     size_t i;
  99     pthread_t *threads;
 100
 101     struct sigaction action;
 102
 103     parse_arguments(argc, argv);
 104
 105     port = atoi(argv[argc - 1]);
 106     if (0 >= port || 0xffff < port) {
 107         print_usage(argv[0]);
 108         fprintf(stderr, "\ninvalid port\n");
 109         return EXIT_FAILURE;
 110     }
 111
 112     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 113      * the server in DEBUG mode. */
 114     sigemptyset(&action.sa_mask);
 115     action.sa_flags   = 0;
 116 #ifdef DEBUG
 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 = (pthread_t *)malloc(thread_count * sizeof(pthread_t));
 141     if (NULL == threads) {
 142         perror("thread malloc failed");
 143         return EXIT_FAILURE;
 144     }
 145     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 146         int result;
 147         pthread_t thread;
 148
 149         result = pthread_create(&thread, NULL,
 150                                 (void * (*)(void *))&worker_thread,
 151                                 NULL);
 152         if (0 != result) {
 153             fprintf(stderr, "failed to create worker thread: %s\n",
 154                             strerror(result));
 155             return EXIT_FAILURE;
 156         }
 157
 158         threads[i] = thread;
 159     }
 160
 161 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 162     server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 163 #else
 164     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 165 #endif
 166     if (-1 == server_socket) {
 167         perror("socket()");
 168         return EXIT_FAILURE;
 169     }
 170
 171 #ifdef DEBUG
 172     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 173     {
 174         int socket_option = 1;
 175         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 176                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 177     }
 178 #endif
 179
 180     /* Bind to the listen socket. */
 181     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 182 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 183     server_in.sin_family      = AF_INET;               /* IPv4 only */
 184     server_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* bind to any address */
 185     server_in.sin_port        = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 186 #else
 187     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 188     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 189     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 190 #endif
 191     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 192                                   sizeof(server_in))) {
 193         perror("bind()");
 194         return EXIT_FAILURE;
 195     }
 196     /* And accept connections. */
 197     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 198         perror("listen()");
 199         return EXIT_FAILURE;
 200     }
 201
 202     if (LOG_DEBUG <= global_log_level) {
 203         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 204
 205         if (NULL != global_proxy_host && NULL != global_proxy_port) {
 206             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 207                                             global_proxy_port);
 208         }
 209     }
 210
 211     while (!done) {
 212         /* Accept new connection. */
 213         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 214         if (-1 == client_socket) {
 215             perror("accept()");
 216             break;
 217         }
 218
 219         /* No lock, we only have one producer! */
 220         P(ringbuffer_free);
 221         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 222         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 223         V(ringbuffer_full);
 224     }
 225
 226     close(server_socket);
 227
 228     /* Poison all threads and shut them down. */
 229     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 230         P(ringbuffer_free);
 231         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 232         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 233         V(ringbuffer_full);
 234     }
 235     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 236         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 237         if (0 != errno) {
 238             perror("pthread_join()");
 239             continue;
 240         }
 241     }
 242
 243     free(ringbuffer_full);
 244     free(ringbuffer_free);
 245     free(ringbuffer_lock);
 246
 247     free(threads);
 248
 249     deinitialize_gnutls();
 250
 251     free(global_proxy_host);
 252     free(global_proxy_port);
 253
 254     return EXIT_FAILURE;
 255 }
 256
 257 #ifdef DEBUG
 258 static void sigint_handler(int signal_number) {
 259     (void)signal_number;
 260
 261     done = 1;
 262 }
 263 #endif
 264
 265 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 266     int option;
 267
 268     /* Default values. */
 269     thread_count = 10;
 270 #ifdef DEBUG
 271     global_log_level = LOG_DEBUG;
 272 #else
 273     global_log_level = LOG_WARNING;
 274 #endif
 275
 276     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "d:p:t:h?"))) {
 277         switch (option) {
 278             case 'd': {
 279                 if (0 > atoi(optarg)) {
 280                     print_usage(argv[0]);
 281                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required\n");
 282                     exit(EXIT_FAILURE);
 283                 }
 284                 global_log_level = atoi(optarg);
 285                 break;
 286             }
 287             case 'p': {
 288                 char *position;
 289
 290                 /* -p must have the format host:port. */
 291                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 292                         || position == optarg
 293                         || 0 == strlen(position + 1)
 294                         || 0 >= atoi(position + 1)
 295                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 296                     print_usage(argv[0]);
 297                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p, format host:port\n");
 298                     exit(EXIT_FAILURE);
 299                 }
 300
 301                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 302                 if (NULL == global_proxy_host) {
 303                     perror("malloc()");
 304                     exit(EXIT_FAILURE);
 305                 }
 306                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 307                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 308
 309                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 310                 if (NULL == global_proxy_port) {
 311                     perror("malloc()");
 312                     exit(EXIT_FAILURE);
 313                 }
 314                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 315
 316                 break;
 317             }
 318             case 't': {
 319                 if (0 >= atoi(optarg)) {
 320                     print_usage(argv[0]);
 321                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required\n");
 322                     exit(EXIT_FAILURE);
 323                 }
 324                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 325                 break;
 326             }
 327             case 'h':
 328             default: /* '?' */
 329                 print_usage(argv[0]);
 330                 exit(EXIT_FAILURE);
 331         }
 332     }
 333
 334     if (optind >= argc) {
 335         print_usage(argv[0]);
 336         fprintf(stderr, "\nport missing\n");
 337         exit(EXIT_FAILURE);
 338     }
 339 }
 340 static void print_usage(const char *argv) {
 341     fprintf(stderr, "Usage: %s [-d level] [-p host:port] [-t count] port\n",
 342                     argv);
 343     fprintf(stderr, "\n");
 344     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 345     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 346     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 347 }
 348
 349 static void initialize_gnutls(void) {
 350     int result;
 351     gcry_error_t error = 0;
 352
 353     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 354     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 355     if (error) {
 356         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 357                                                    gcry_strerror(error));
 358         exit(EXIT_FAILURE);
 359     }
 360     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 361     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 362     if (error) {
 363         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 364                                                    gcry_strerror(error));
 365         exit(EXIT_FAILURE);
 366     }
 367
 368     /* Initialize GnuTLS. */
 369     result = gnutls_global_init();
 370     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 371
 372     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 373     result = gnutls_priority_init(&tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 374     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 375
 376     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 377     result = gnutls_dh_params_init(&tls_dh_params);
 378     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 379     result = gnutls_dh_params_generate2(tls_dh_params, DH_SIZE);
 380     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 381 }
 382 static void deinitialize_gnutls(void) {
 383     gnutls_dh_params_deinit(tls_dh_params);
 384     gnutls_priority_deinit(tls_priority_cache);
 385
 386     gnutls_global_deinit();
 387 }
 388
 389 static void worker_thread(void) {
 390     int client_socket;
 391
 392     for (;;) {
 393         /* Get next element from ring buffer. */
 394         P(ringbuffer_full);
 395         P(ringbuffer_lock);
 396         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 397         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 398         V(ringbuffer_lock);
 399         V(ringbuffer_free);
 400
 401         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 402         if (0 > client_socket) {
 403             break;
 404         }
 405
 406         handle_connection(client_socket);
 407     }
 408 }