src/tlsproxy.c

   1 /*
   2  * tlsproxy is a transparent TLS proxy for HTTPS connections.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2011  Simon Ruderich
   5  *
   6  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include "tlsproxy.h"
  21 #include "sem.h"
  22 #include "connection.h"
  23
  24 /* socket(), bind(), accept(), listen() */
  25 #include <sys/types.h>
  26 #include <sys/socket.h>
  27 /* close() */
  28 #include <unistd.h>
  29 /* htons() */
  30 #include <arpa/inet.h>
  31 /* sigaction() */
  32 #include <signal.h>
  33 /* errno */
  34 #include <errno.h>
  35 /* pthread_*() */
  36 #include <pthread.h>
  37
  38 /* For GnuTLS. */
  39 #include <gcrypt.h>
  40
  41 GCRY_THREAD_OPTION_PTHREAD_IMPL;
  42
  43
  44 /* Size of ringbuffer. */
  45 #define RINGBUFFER_SIZE 10
  46
  47 /* Bit size of Diffie-Hellman key exchange parameters. */
  48 #define DH_SIZE 1024
  49
  50
  51 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  52 static volatile int done;
  53
  54 /* Number of threads. */
  55 static size_t thread_count;
  56
  57 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  58 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  59 static int ringbuffer_read;
  60 static int ringbuffer_write;
  61 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  62 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  63 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  64
  65
  66 static void sigint_handler(int signal);
  67
  68 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  69 static void print_usage(const char *argv);
  70
  71 static void initialize_gnutls(void);
  72 static void deinitialize_gnutls(void);
  73
  74 static void worker_thread(void);
  75
  76
  77 int main(int argc, char **argv) {
  78     int port;
  79     int client_socket, server_socket;
  80     struct sockaddr_in6 server_in;
  81
  82     size_t i;
  83     pthread_t *threads;
  84
  85     struct sigaction action;
  86
  87     parse_arguments(argc, argv);
  88
  89     port = atoi(argv[argc - 1]);
  90     if (0 >= port || 0xffff < port) {
  91         print_usage(argv[0]);
  92         fprintf(stderr, "\ninvalid port\n");
  93         return EXIT_FAILURE;
  94     }
  95
  96     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
  97      * the server. */
  98     sigemptyset(&action.sa_mask);
  99     action.sa_handler = sigint_handler;
 100     action.sa_flags   = 0;
 101     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 102     /* Ignore SIGPIPEs. */
 103     action.sa_handler = SIG_IGN;
 104     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 105
 106     /* Initialize ring buffer. */
 107     ringbuffer_read  = 0;
 108     ringbuffer_write = 0;
 109     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 110     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 111     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 112     if (NULL == ringbuffer_full
 113             || NULL == ringbuffer_free
 114             || NULL == ringbuffer_lock) {
 115         perror("sem_init()");
 116         return EXIT_FAILURE;
 117     }
 118
 119     initialize_gnutls();
 120
 121     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 122     threads = (pthread_t *)malloc(thread_count * sizeof(pthread_t));
 123     if (NULL == threads) {
 124         perror("thread malloc failed");
 125         return EXIT_FAILURE;
 126     }
 127     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 128         int result;
 129         pthread_t thread;
 130
 131         result = pthread_create(&thread, NULL,
 132                                 (void * (*)(void *))&worker_thread,
 133                                 NULL);
 134         if (0 != result) {
 135             printf("failed to create worker thread: %s\n", strerror(result));
 136             return EXIT_FAILURE;
 137         }
 138
 139         threads[i] = thread;
 140     }
 141
 142     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 143     if (-1 == server_socket) {
 144         perror("socket()");
 145         return EXIT_FAILURE;
 146     }
 147
 148 #ifdef DEBUG
 149     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 150     {
 151         int socket_option = 1;
 152         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 153                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 154     }
 155 #endif
 156
 157     /* Bind to the listen socket. */
 158     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 159     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 160     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 161     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 162     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 163                                   sizeof(server_in))) {
 164         perror("bind()");
 165         return EXIT_FAILURE;
 166     }
 167     /* And accept connections. */
 168     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 169         perror("listen()");
 170         return EXIT_FAILURE;
 171     }
 172
 173     if (LOG_DEBUG <= global_log_level) {
 174         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 175
 176         if (NULL != global_proxy_host && NULL != global_proxy_port) {
 177             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 178                                             global_proxy_port);
 179         }
 180     }
 181
 182     while (!done) {
 183         /* Accept new connection. */
 184         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 185         if (-1 == client_socket) {
 186             perror("accept()");
 187             break;
 188         }
 189
 190         /* No lock, we only have one producer! */
 191         P(ringbuffer_free);
 192         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 193         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 194         V(ringbuffer_full);
 195     }
 196
 197     close(server_socket);
 198
 199     /* Poison all threads and shut them down. */
 200     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 201         P(ringbuffer_free);
 202         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 203         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 204         V(ringbuffer_full);
 205     }
 206     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 207         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 208         if (0 != errno) {
 209             perror("pthread_join()");
 210             continue;
 211         }
 212     }
 213
 214     free(ringbuffer_full);
 215     free(ringbuffer_free);
 216     free(ringbuffer_lock);
 217
 218     free(threads);
 219
 220     deinitialize_gnutls();
 221
 222     free(global_proxy_host);
 223     free(global_proxy_port);
 224
 225     return EXIT_FAILURE;
 226 }
 227
 228 static void sigint_handler(int signal_number) {
 229     (void)signal_number;
 230
 231     done = 1;
 232 }
 233
 234 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 235     int option;
 236
 237     /* Default values. */
 238     thread_count = 10;
 239 #ifdef DEBUG
 240     global_log_level = LOG_DEBUG;
 241 #else
 242     global_log_level = LOG_WARNING;
 243 #endif
 244
 245     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "d:p:t:h?"))) {
 246         switch (option) {
 247             case 'd': {
 248                 if (0 > atoi(optarg)) {
 249                     print_usage(argv[0]);
 250                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required\n");
 251                     exit(EXIT_FAILURE);
 252                 }
 253                 global_log_level = atoi(optarg);
 254                 break;
 255             }
 256             case 'p': {
 257                 char *position;
 258
 259                 /* -p must have the format host:port. */
 260                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 261                         || position == optarg
 262                         || 0 == strlen(position + 1)
 263                         || 0 >= atoi(position + 1)
 264                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 265                     print_usage(argv[0]);
 266                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p, format host:port\n");
 267                     exit(EXIT_FAILURE);
 268                 }
 269
 270                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 271                 if (NULL == global_proxy_host) {
 272                     perror("malloc()");
 273                     exit(EXIT_FAILURE);
 274                 }
 275                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 276                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 277
 278                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 279                 if (NULL == global_proxy_port) {
 280                     perror("malloc()");
 281                     exit(EXIT_FAILURE);
 282                 }
 283                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 284
 285                 break;
 286             }
 287             case 't': {
 288                 if (0 >= atoi(optarg)) {
 289                     print_usage(argv[0]);
 290                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required\n");
 291                     exit(EXIT_FAILURE);
 292                 }
 293                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 294                 break;
 295             }
 296             case 'h':
 297             default: /* '?' */
 298                 print_usage(argv[0]);
 299                 exit(EXIT_FAILURE);
 300         }
 301     }
 302
 303     if (optind >= argc) {
 304         print_usage(argv[0]);
 305         fprintf(stderr, "\nport missing\n");
 306         exit(EXIT_FAILURE);
 307     }
 308 }
 309 static void print_usage(const char *argv) {
 310     fprintf(stderr, "Usage: %s [-d level] [-p host:port] [-t count] port\n",
 311                     argv);
 312     fprintf(stderr, "\n");
 313     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 314     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 315     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 316 }
 317
 318 static void initialize_gnutls(void) {
 319     int result;
 320     gcry_error_t error = 0;
 321
 322     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 323     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 324     if (error) {
 325         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 326                                                    gcry_strerror(error));
 327         exit(EXIT_FAILURE);
 328     }
 329     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 330     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 331     if (error) {
 332         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 333                                                    gcry_strerror(error));
 334         exit(EXIT_FAILURE);
 335     }
 336
 337     /* Initialize GnuTLS. */
 338     result = gnutls_global_init();
 339     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 340
 341     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 342     result = gnutls_priority_init(&tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 343     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 344
 345     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 346     result = gnutls_dh_params_init(&tls_dh_params);
 347     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 348     result = gnutls_dh_params_generate2(tls_dh_params, DH_SIZE);
 349     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 350 }
 351 static void deinitialize_gnutls(void) {
 352     gnutls_dh_params_deinit(tls_dh_params);
 353     gnutls_priority_deinit(tls_priority_cache);
 354
 355     gnutls_global_deinit();
 356 }
 357
 358 static void worker_thread(void) {
 359     int client_socket;
 360
 361     for (;;) {
 362         /* Get next element from ring buffer. */
 363         P(ringbuffer_full);
 364         P(ringbuffer_lock);
 365         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 366         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 367         V(ringbuffer_lock);
 368         V(ringbuffer_free);
 369
 370         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 371         if (0 > client_socket) {
 372             break;
 373         }
 374
 375         handle_connection(client_socket);
 376     }
 377 }