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) 2011-2012  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 = 0;
  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     sigemptyset(&action.sa_mask);
 113     action.sa_flags   = 0;
 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 (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     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 172     if (LOG_DEBUG_LEVEL <= global_log_level) {
 173         int socket_option = 1;
 174         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 175                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 176     }
 177
 178     /* Bind to the listen socket. */
 179     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 180 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 181     server_in.sin_family      = AF_INET;               /* IPv4 only */
 182     server_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* bind to any address */
 183     server_in.sin_port        = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 184 #else
 185     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 186     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 187     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 188 #endif
 189     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 190                                   sizeof(server_in))) {
 191         perror("bind()");
 192         return EXIT_FAILURE;
 193     }
 194     /* And accept connections. */
 195     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 196         perror("listen()");
 197         return EXIT_FAILURE;
 198     }
 199
 200     if (LOG_DEBUG_LEVEL <= global_log_level) {
 201         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 202
 203         if (NULL != global_proxy_host && NULL != global_proxy_port) {
 204             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 205                                             global_proxy_port);
 206         }
 207     }
 208
 209     while (!done) {
 210         /* Accept new connection. */
 211         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 212         if (-1 == client_socket) {
 213             perror("accept()");
 214             break;
 215         }
 216
 217         /* No lock necessary, we only have one producer! */
 218         P(ringbuffer_free);
 219         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 220         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 221         V(ringbuffer_full);
 222     }
 223
 224     close(server_socket);
 225
 226     /* Poison all threads and shut them down. */
 227     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 228         P(ringbuffer_free);
 229         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 230         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 231         V(ringbuffer_full);
 232     }
 233     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 234         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 235         if (0 != errno) {
 236             perror("pthread_join()");
 237         }
 238     }
 239
 240     free(ringbuffer_full);
 241     free(ringbuffer_free);
 242     free(ringbuffer_lock);
 243
 244     free(threads);
 245
 246     deinitialize_gnutls();
 247
 248     free(global_proxy_host);
 249     free(global_proxy_port);
 250
 251     return EXIT_FAILURE;
 252 }
 253
 254 #ifdef DEBUG
 255 static void sigint_handler(int signal_number) {
 256     (void)signal_number;
 257
 258     done = 1;
 259 }
 260 #endif
 261
 262 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 263     int option;
 264
 265     /* Default values. */
 266     thread_count = 10;
 267 #ifdef DEBUG
 268     global_log_level = LOG_DEBUG_LEVEL;
 269 #else
 270     global_log_level = LOG_WARNING_LEVEL;
 271 #endif
 272     global_passthrough_unknown = 0;
 273
 274     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "d:p:t:uh?"))) {
 275         switch (option) {
 276             case 'd': {
 277                 if (0 > atoi(optarg)) {
 278                     print_usage(argv[0]);
 279                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required\n");
 280                     exit(EXIT_FAILURE);
 281                 }
 282                 global_log_level = atoi(optarg);
 283                 break;
 284             }
 285             case 'p': {
 286                 char *position;
 287
 288                 /* -p must have the format host:port. */
 289                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 290                         || position == optarg
 291                         || 0 == strlen(position + 1)
 292                         || 0 >= atoi(position + 1)
 293                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 294                     print_usage(argv[0]);
 295                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p, format host:port\n");
 296                     exit(EXIT_FAILURE);
 297                 }
 298
 299                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 300                 if (NULL == global_proxy_host) {
 301                     perror("malloc()");
 302                     exit(EXIT_FAILURE);
 303                 }
 304                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 305                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 306
 307                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 308                 if (NULL == global_proxy_port) {
 309                     perror("malloc()");
 310                     exit(EXIT_FAILURE);
 311                 }
 312                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 313
 314                 break;
 315             }
 316             case 't': {
 317                 if (0 >= atoi(optarg)) {
 318                     print_usage(argv[0]);
 319                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required\n");
 320                     exit(EXIT_FAILURE);
 321                 }
 322                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 323                 break;
 324             }
 325             case 'u': {
 326                 global_passthrough_unknown = 1;
 327                 break;
 328             }
 329             case 'h':
 330             default: /* '?' */
 331                 print_usage(argv[0]);
 332                 exit(EXIT_FAILURE);
 333         }
 334     }
 335
 336     if (optind >= argc) {
 337         print_usage(argv[0]);
 338         fprintf(stderr, "\nport missing\n");
 339         exit(EXIT_FAILURE);
 340     }
 341 }
 342 static void print_usage(const char *argv) {
 343     fprintf(stderr, "Usage: %s [-d level] [-p host:port] [-t count] [-u] port\n",
 344                     argv);
 345     fprintf(stderr, "\n");
 346     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 347     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 348     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 349     fprintf(stderr, "-u passthrough connection if no certificate is stored \
 350 [default: error]\n");
 351     fprintf(stderr, "   WARNING: might be a security problem!\n");
 352 }
 353
 354 static void initialize_gnutls(void) {
 355     int result;
 356     gcry_error_t error = 0;
 357
 358     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 359     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 360     if (error) {
 361         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 362                                                    gcry_strerror(error));
 363         exit(EXIT_FAILURE);
 364     }
 365     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 366     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 367     if (error) {
 368         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 369                                                    gcry_strerror(error));
 370         exit(EXIT_FAILURE);
 371     }
 372
 373     /* Initialize GnuTLS. */
 374     result = gnutls_global_init();
 375     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 376
 377     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 378     result = gnutls_priority_init(&global_tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 379     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 380
 381     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 382     result = gnutls_dh_params_init(&global_tls_dh_params);
 383     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 384     result = gnutls_dh_params_generate2(global_tls_dh_params, DH_SIZE);
 385     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 386 }
 387 static void deinitialize_gnutls(void) {
 388     gnutls_dh_params_deinit(global_tls_dh_params);
 389     gnutls_priority_deinit(global_tls_priority_cache);
 390
 391     gnutls_global_deinit();
 392 }
 393
 394 static void worker_thread(void) {
 395     int client_socket;
 396
 397     for (;;) {
 398         /* Get next element from ring buffer. */
 399         P(ringbuffer_full);
 400         P(ringbuffer_lock);
 401         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 402         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 403         V(ringbuffer_lock);
 404         V(ringbuffer_free);
 405
 406         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 407         if (0 > client_socket) {
 408             break;
 409         }
 410
 411         handle_connection(client_socket);
 412     }
 413 }