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     struct sockaddr_in6 server_in;
  93
  94     size_t i;
  95     pthread_t *threads;
  96
  97     struct sigaction action;
  98
  99     parse_arguments(argc, argv);
 100
 101     port = atoi(argv[argc - 1]);
 102     if (0 >= port || 0xffff < port) {
 103         print_usage(argv[0]);
 104         fprintf(stderr, "\ninvalid port\n");
 105         return EXIT_FAILURE;
 106     }
 107
 108     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 109      * the server in DEBUG mode. */
 110     sigemptyset(&action.sa_mask);
 111     action.sa_flags   = 0;
 112 #ifdef DEBUG
 113     action.sa_handler = sigint_handler;
 114     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 115 #endif
 116     /* Ignore SIGPIPEs. */
 117     action.sa_handler = SIG_IGN;
 118     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 119
 120     /* Initialize ring buffer. */
 121     ringbuffer_read  = 0;
 122     ringbuffer_write = 0;
 123     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 124     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 125     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 126     if (NULL == ringbuffer_full
 127             || NULL == ringbuffer_free
 128             || NULL == ringbuffer_lock) {
 129         perror("sem_init()");
 130         return EXIT_FAILURE;
 131     }
 132
 133     initialize_gnutls();
 134
 135     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 136     threads = (pthread_t *)malloc(thread_count * sizeof(pthread_t));
 137     if (NULL == threads) {
 138         perror("thread malloc failed");
 139         return EXIT_FAILURE;
 140     }
 141     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 142         int result;
 143         pthread_t thread;
 144
 145         result = pthread_create(&thread, NULL,
 146                                 (void * (*)(void *))&worker_thread,
 147                                 NULL);
 148         if (0 != result) {
 149             fprintf(stderr, "failed to create worker thread: %s\n",
 150                             strerror(result));
 151             return EXIT_FAILURE;
 152         }
 153
 154         threads[i] = thread;
 155     }
 156
 157     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 158     if (-1 == server_socket) {
 159         perror("socket()");
 160         return EXIT_FAILURE;
 161     }
 162
 163 #ifdef DEBUG
 164     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 165     {
 166         int socket_option = 1;
 167         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 168                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 169     }
 170 #endif
 171
 172     /* Bind to the listen socket. */
 173     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 174     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 175     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 176     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 177     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 178                                   sizeof(server_in))) {
 179         perror("bind()");
 180         return EXIT_FAILURE;
 181     }
 182     /* And accept connections. */
 183     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 184         perror("listen()");
 185         return EXIT_FAILURE;
 186     }
 187
 188     if (LOG_DEBUG <= global_log_level) {
 189         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 190
 191         if (NULL != global_proxy_host && NULL != global_proxy_port) {
 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 (-1 == client_socket) {
 201             perror("accept()");
 202             break;
 203         }
 204
 205         /* No lock, 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 (0 != errno) {
 224             perror("pthread_join()");
 225             continue;
 226         }
 227     }
 228
 229     free(ringbuffer_full);
 230     free(ringbuffer_free);
 231     free(ringbuffer_lock);
 232
 233     free(threads);
 234
 235     deinitialize_gnutls();
 236
 237     free(global_proxy_host);
 238     free(global_proxy_port);
 239
 240     return EXIT_FAILURE;
 241 }
 242
 243 #ifdef DEBUG
 244 static void sigint_handler(int signal_number) {
 245     (void)signal_number;
 246
 247     done = 1;
 248 }
 249 #endif
 250
 251 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 252     int option;
 253
 254     /* Default values. */
 255     thread_count = 10;
 256 #ifdef DEBUG
 257     global_log_level = LOG_DEBUG;
 258 #else
 259     global_log_level = LOG_WARNING;
 260 #endif
 261
 262     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "d:p:t:h?"))) {
 263         switch (option) {
 264             case 'd': {
 265                 if (0 > atoi(optarg)) {
 266                     print_usage(argv[0]);
 267                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required\n");
 268                     exit(EXIT_FAILURE);
 269                 }
 270                 global_log_level = atoi(optarg);
 271                 break;
 272             }
 273             case 'p': {
 274                 char *position;
 275
 276                 /* -p must have the format host:port. */
 277                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 278                         || position == optarg
 279                         || 0 == strlen(position + 1)
 280                         || 0 >= atoi(position + 1)
 281                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 282                     print_usage(argv[0]);
 283                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p, format host:port\n");
 284                     exit(EXIT_FAILURE);
 285                 }
 286
 287                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 288                 if (NULL == global_proxy_host) {
 289                     perror("malloc()");
 290                     exit(EXIT_FAILURE);
 291                 }
 292                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 293                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 294
 295                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 296                 if (NULL == global_proxy_port) {
 297                     perror("malloc()");
 298                     exit(EXIT_FAILURE);
 299                 }
 300                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 301
 302                 break;
 303             }
 304             case 't': {
 305                 if (0 >= atoi(optarg)) {
 306                     print_usage(argv[0]);
 307                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required\n");
 308                     exit(EXIT_FAILURE);
 309                 }
 310                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 311                 break;
 312             }
 313             case 'h':
 314             default: /* '?' */
 315                 print_usage(argv[0]);
 316                 exit(EXIT_FAILURE);
 317         }
 318     }
 319
 320     if (optind >= argc) {
 321         print_usage(argv[0]);
 322         fprintf(stderr, "\nport missing\n");
 323         exit(EXIT_FAILURE);
 324     }
 325 }
 326 static void print_usage(const char *argv) {
 327     fprintf(stderr, "Usage: %s [-d level] [-p host:port] [-t count] port\n",
 328                     argv);
 329     fprintf(stderr, "\n");
 330     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 331     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 332     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 333 }
 334
 335 static void initialize_gnutls(void) {
 336     int result;
 337     gcry_error_t error = 0;
 338
 339     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 340     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 341     if (error) {
 342         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 343                                                    gcry_strerror(error));
 344         exit(EXIT_FAILURE);
 345     }
 346     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 347     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 348     if (error) {
 349         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 350                                                    gcry_strerror(error));
 351         exit(EXIT_FAILURE);
 352     }
 353
 354     /* Initialize GnuTLS. */
 355     result = gnutls_global_init();
 356     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 357
 358     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 359     result = gnutls_priority_init(&tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 360     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 361
 362     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 363     result = gnutls_dh_params_init(&tls_dh_params);
 364     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 365     result = gnutls_dh_params_generate2(tls_dh_params, DH_SIZE);
 366     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 367 }
 368 static void deinitialize_gnutls(void) {
 369     gnutls_dh_params_deinit(tls_dh_params);
 370     gnutls_priority_deinit(tls_priority_cache);
 371
 372     gnutls_global_deinit();
 373 }
 374
 375 static void worker_thread(void) {
 376     int client_socket;
 377
 378     for (;;) {
 379         /* Get next element from ring buffer. */
 380         P(ringbuffer_full);
 381         P(ringbuffer_lock);
 382         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 383         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 384         V(ringbuffer_lock);
 385         V(ringbuffer_free);
 386
 387         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 388         if (0 > client_socket) {
 389             break;
 390         }
 391
 392         handle_connection(client_socket);
 393     }
 394 }