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 <stdlib.h>
  21 #include <stdio.h>
  22 /* socket(), bind(), accept(), listen() */
  23 #include <sys/types.h>
  24 #include <sys/socket.h>
  25 /* close() */
  26 #include <unistd.h>
  27 /* htons() */
  28 #include <arpa/inet.h>
  29 /* getaddrinfo() */
  30 #include <netdb.h>
  31 /* strncmp() */
  32 #include <string.h>
  33 /* sigaction() */
  34 #include <signal.h>
  35 /* poll() */
  36 #include <poll.h>
  37
  38 #include <config.h>
  39
  40
  41 /* Maximum line of the request line. Longer request lines are aborted with an
  42  * error. The standard doesn't specify a maximum line length but this should
  43  * be a good limit to make processing simpler. */
  44 #define MAX_REQUEST_LINE 4096
  45
  46
  47 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  48 static volatile int done;
  49
  50 /* Proxy hostname and port if specified on the command line. */
  51 static char *use_proxy_host;
  52 static char *use_proxy_port;
  53
  54
  55 static void sigint_handler(int signal);
  56
  57 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  58 static void print_usage(const char *argv);
  59
  60 static void handle_connection(int socket);
  61 static int read_http_request(FILE *client_fd, char *request, size_t length);
  62 static void send_close_bad_request(FILE *client_fd);
  63 static void send_close_forwarding_failure(FILE *client_fd);
  64
  65 static void transfer_data(int client, int server);
  66 static int read_from_write_to(int from, int to);
  67
  68 static int connect_to_host(const char *hostname, const char *port);
  69
  70 static int parse_request(const char *buffer, char *host, char *port,
  71                                              int *version_minor);
  72
  73
  74 int main(int argc, char **argv) {
  75     int port;
  76     int client_socket, server_socket;
  77     struct sockaddr_in6 server_in;
  78
  79     struct sigaction action;
  80
  81     parse_arguments(argc, argv);
  82
  83     port = atoi(argv[argc - 1]);
  84     if (0 >= port || 0xffff < port) {
  85         print_usage(argv[0]);
  86         fprintf(stderr, "\ninvalid port");
  87         return EXIT_FAILURE;
  88     }
  89
  90     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
  91      * the server. */
  92     sigemptyset(&action.sa_mask);
  93     action.sa_handler = sigint_handler;
  94     action.sa_flags   = 0;
  95     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
  96
  97     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
  98     if (-1 == server_socket) {
  99         perror("socket()");
 100         return EXIT_FAILURE;
 101     }
 102
 103 #ifdef DEBUG
 104     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 105     {
 106         int socket_option = 1;
 107         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 108                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 109     }
 110 #endif
 111
 112     /* Bind to the listen socket. */
 113     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 114     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 115     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 116     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 117     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 118                                   sizeof(server_in))) {
 119         perror("bind()");
 120         return EXIT_FAILURE;
 121     }
 122     /* And accept connections. */
 123     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 124         perror("listen()");
 125         return EXIT_FAILURE;
 126     }
 127
 128 #ifdef DEBUG
 129     printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 130
 131     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 132         printf("Using proxy: %s:%s.\n", use_proxy_host, use_proxy_port);
 133     }
 134 #endif
 135
 136     while (!done) {
 137         /* Accept new connection. */
 138         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 139         if (-1 == client_socket) {
 140             perror("accept()");
 141             break;
 142         }
 143
 144         handle_connection(client_socket);
 145     }
 146
 147     close(server_socket);
 148
 149     free(use_proxy_host);
 150     free(use_proxy_port);
 151
 152     return EXIT_FAILURE;
 153 }
 154
 155 static void sigint_handler(int signal_number) {
 156     (void)signal_number;
 157
 158     done = 1;
 159 }
 160
 161 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 162     int option;
 163
 164     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "p:h?"))) {
 165         switch (option) {
 166             case 'p': {
 167                 char *position;
 168
 169                 /* -p must have the format host:port. */
 170                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 171                         || position == optarg
 172                         || 0 == strlen(position + 1)
 173                         || 0 >= atoi(position + 1)
 174                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 175                     fprintf(stderr, "-p host:port\n");
 176                     exit(EXIT_FAILURE);
 177                 }
 178
 179                 use_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 180                 if (NULL == use_proxy_host) {
 181                     perror("malloc()");
 182                     exit(EXIT_FAILURE);
 183                 }
 184                 memcpy(use_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 185                 use_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 186
 187                 use_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 188                 if (NULL == use_proxy_port) {
 189                     perror("malloc()");
 190                     exit(EXIT_FAILURE);
 191                 }
 192                 strcpy(use_proxy_port, position + 1);
 193
 194                 break;
 195             }
 196             case 'h':
 197             default: /* '?' */
 198                 print_usage(argv[0]);
 199                 exit(EXIT_FAILURE);
 200         }
 201     }
 202
 203     if (optind >= argc) {
 204         print_usage(argv[0]);
 205         exit(EXIT_FAILURE);
 206     }
 207 }
 208 static void print_usage(const char *argv) {
 209     fprintf(stderr, "Usage: %s [-p host:port] port\n", argv);
 210     fprintf(stderr, "\n");
 211     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 212 }
 213
 214 static void handle_connection(int client_socket) {
 215     int server_socket;
 216     FILE *client_fd, *server_fd;
 217
 218     char buffer[MAX_REQUEST_LINE];
 219     char host[MAX_REQUEST_LINE];
 220     char port[5 + 1];
 221
 222     int version_minor;
 223     int result;
 224
 225     client_fd = fdopen(client_socket, "a+");
 226     if (NULL == client_fd) {
 227         perror("fdopen()");
 228         close(client_socket);
 229         return;
 230     }
 231
 232 #ifdef DEBUG
 233     printf("New connection:\n");
 234 #endif
 235
 236     /* Read request line (CONNECT ..) and headers (they are discarded). */
 237     result = read_http_request(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
 238     if (result == -1) {
 239         /* Read error. */
 240         return;
 241     } else if (result == -2) {
 242         /* EOF */
 243         send_close_bad_request(client_fd);
 244         return;
 245     }
 246
 247 #ifdef DEBUG
 248     printf("  request: %s", buffer);
 249 #endif
 250
 251     if (0 != parse_request(buffer, host, port, &version_minor)) {
 252         send_close_bad_request(client_fd);
 253 #ifdef DEBUG
 254         printf("  bad request\n");
 255 #endif
 256         return;
 257     }
 258
 259 #ifdef DEBUG
 260     printf("  %s:%s (HTTP 1.%d)\n", host, port, version_minor);
 261 #endif
 262
 263     /* Connect to proxy server or directly to server. */
 264     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 265         server_socket = connect_to_host(use_proxy_host, use_proxy_port);
 266     } else {
 267         server_socket = connect_to_host(host, port);
 268     }
 269
 270     if (-1 == server_socket) {
 271         send_close_forwarding_failure(client_fd);
 272         return;
 273     }
 274     server_fd = fdopen(server_socket, "a+");
 275     if (NULL == server_fd) {
 276         send_close_forwarding_failure(client_fd);
 277         return;
 278     }
 279
 280     /* Connect to proxy if requested (command line option). */
 281     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 282         fprintf(server_fd, "CONNECT %s:%s HTTP/1.0\r\n", host, port);
 283         fprintf(server_fd, "\r\n");
 284
 285         /* Read response line from proxy server. */
 286         result = read_http_request(server_fd, buffer, sizeof(buffer));
 287         if (result == -1) {
 288             /* Read error. */
 289             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 290             return;
 291         } else if (result == -2) {
 292             /* EOF */
 293             fclose(server_fd);
 294             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 295             return;
 296         }
 297
 298         /* Check response of proxy server. */
 299         if (0 != strncmp(buffer, "HTTP/1.0 200", 12)) {
 300 #ifdef DEBUG
 301             printf("  bad proxy response\n");
 302 #endif
 303             fclose(server_fd);
 304             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 305             return;
 306         }
 307     }
 308
 309 #ifdef DEBUG
 310     printf("  connection to server established\n");
 311 #endif
 312
 313     /* We've established a connection, tell the client. */
 314     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 200 Connection established\r\n");
 315     fprintf(client_fd, "\r\n");
 316     fflush(client_fd);
 317
 318     /* And transfer all data between client and server transparently. */
 319     transfer_data(client_socket, server_socket);
 320
 321     fclose(client_fd);
 322     fclose(server_fd);
 323 }
 324
 325 /* Read HTTP request line and headers (ignored).
 326  *
 327  * On success 0 is returned, -1 on client error (we close client descriptor in
 328  * this case), -2 on unexpected EOF.
 329  */
 330 static int read_http_request(FILE *client_fd, char *request, size_t length) {
 331     char buffer[MAX_REQUEST_LINE];
 332
 333     if (NULL == fgets(request, (int)length, client_fd)) {
 334         if (ferror(client_fd)) {
 335             perror("fgets(), request");
 336             fclose(client_fd);
 337             return -1;
 338         }
 339
 340         return -2;
 341     }
 342
 343     while (NULL != fgets(buffer, MAX_REQUEST_LINE, client_fd)) {
 344         /* End of header. */
 345         if (0 == strcmp(buffer, "\n") || 0 == strcmp(buffer, "\r\n")) {
 346             break;
 347         }
 348     }
 349     if (ferror(client_fd)) {
 350         perror("fgets(), header");
 351         fclose(client_fd);
 352         return -1;
 353     }
 354
 355     return 0;
 356 }
 357
 358 static void send_close_bad_request(FILE *client_fd) {
 359     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 400 Bad Request\r\n");
 360     fprintf(client_fd, "\r\n");
 361     fclose(client_fd);
 362 }
 363 static void send_close_forwarding_failure(FILE *client_fd) {
 364     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 503 Forwarding failure\r\n");
 365     fprintf(client_fd, "\r\n");
 366     fclose(client_fd);
 367 }
 368
 369
 370 /* Transfer data between client and server sockets until one closes the
 371  * connection. */
 372 static void transfer_data(int client, int server) {
 373     struct pollfd fds[2];
 374     fds[0].fd      = client;
 375     fds[0].events  = POLLIN | POLLPRI | POLLHUP | POLLERR;
 376     fds[0].revents = 0;
 377     fds[1].fd      = server;
 378     fds[1].events  = POLLIN | POLLPRI | POLLHUP | POLLERR;
 379     fds[1].revents = 0;
 380
 381     for (;;) {
 382         int result = poll(fds, 2, -1 /* no timeout */);
 383         if (result < 0) {
 384             perror("poll()");
 385             return;
 386         }
 387
 388         /* Data available from client. */
 389         if (fds[0].revents & POLLIN || fds[0].revents & POLLPRI) {
 390             if (0 != read_from_write_to(client, server)) {
 391                 /* EOF (or other error) */
 392                 break;
 393             }
 394         }
 395         /* Data available from server. */
 396         if (fds[1].revents & POLLIN || fds[1].revents & POLLPRI) {
 397             if (0 != read_from_write_to(server, client)) {
 398                 /* EOF (or other error) */
 399                 break;
 400             }
 401         }
 402
 403         /* Client closed connection. */
 404         if (fds[0].revents & POLLERR || fds[0].revents & POLLHUP) {
 405             break;
 406         }
 407         /* Server closed connection. */
 408         if (fds[1].revents & POLLERR || fds[1].revents & POLLHUP) {
 409             break;
 410         }
 411     }
 412 }
 413
 414 /* Read available data from socket from and write it to socket to. At maximum
 415  * 4096 bytes are read/written. */
 416 static int read_from_write_to(int from, int to) {
 417     ssize_t size_read;
 418     ssize_t size_written;
 419     char buffer[4096];
 420
 421     size_read = read(from, buffer, sizeof(buffer));
 422     if (0 > size_read) {
 423         perror("read()");
 424         return -1;
 425     }
 426     /* EOF */
 427     if (0 == size_read) {
 428         return -1;
 429     }
 430
 431     size_written = write(to, buffer, (size_t)size_read);
 432     if (0 > size_written) {
 433         perror("write()");
 434         return -1;
 435     }
 436     if (size_read != size_written) {
 437         printf("only written %ld of %ld bytes!\n", (long int)size_read,
 438                                                    (long int)size_written);
 439         return -1;
 440     }
 441
 442     return 0;
 443 }
 444
 445
 446 static int connect_to_host(const char *hostname, const char *port) {
 447     struct addrinfo gai_hints;
 448     struct addrinfo *gai_result;
 449     int gai_return;
 450
 451     int server_socket;
 452     struct addrinfo *server;
 453
 454     if (NULL == hostname || NULL == port) {
 455         return -1;
 456     }
 457
 458     /* Get IP of hostname server. */
 459     memset(&gai_hints, 0, sizeof(gai_hints));
 460     gai_hints.ai_family   = AF_UNSPEC;
 461     gai_hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 462     gai_hints.ai_protocol = 0;
 463     gai_hints.ai_flags    = AI_NUMERICSERV /* given port is numeric */
 464                           | AI_ADDRCONFIG  /* supported by this computer */
 465                           | AI_V4MAPPED;   /* support IPv4 through IPv6 */
 466     gai_return = getaddrinfo(hostname, port, &gai_hints, &gai_result);
 467     if (0 != gai_return) {
 468         perror("getaddrinfo()");
 469         return -1;
 470     }
 471
 472     /* Now try to connect to each server returned by getaddrinfo(), use the
 473      * first successful connect. */
 474     for (server = gai_result; NULL != server; server = server->ai_next) {
 475         server_socket = socket(server->ai_family,
 476                                server->ai_socktype,
 477                                server->ai_protocol);
 478         if (-1 == server_socket) {
 479             perror("socket(), trying next");
 480             continue;
 481         }
 482
 483         if (-1 != connect(server_socket, server->ai_addr,
 484                                          server->ai_addrlen)) {
 485             break;
 486         }
 487         perror("connect(), trying next");
 488
 489         close(server_socket);
 490     }
 491     /* Make sure we free the result from getaddrinfo(). */
 492     freeaddrinfo(gai_result);
 493
 494     if (NULL == server) {
 495         fprintf(stderr, "no server found, aborting\n");
 496         return -1;
 497     }
 498
 499     return server_socket;
 500 }
 501
 502
 503 /* Parse HTTP CONNECT request string and save its parameters.
 504  *
 505  * The following format is expected: "CONNECT host:port HTTP/1.y".
 506  *
 507  * request and host must have the same size! port must be at least 6 bytes
 508  * long (5 + '\0').
 509  */
 510 static int parse_request(const char *request, char *host, char *port,
 511                                               int *version_minor) {
 512     int port_unused; /* just used to verify the port is numeric */
 513     char *position;
 514
 515     /* scanf() doesn't check spaces. */
 516     if (0 != strncmp(request, "CONNECT ", 8)) {
 517         return -1;
 518     }
 519     /* Check request and extract data, "host:port" is not yet separated. */
 520     if (2 != sscanf(request, "CONNECT %s HTTP/1.%d",
 521                              host, version_minor)) {
 522         return -1;
 523     }
 524     /* Make sure ":port" is there. */
 525     if (NULL == (position = strchr(host, ':'))) {
 526         return -1;
 527     }
 528     /* Make sure port is numeric. */
 529     if (1 != sscanf(position + 1, "%d", &port_unused)) {
 530         return -1;
 531     }
 532     /* Store it in *port. */
 533     strncpy(port, position + 1, 5);
 534     port[5] = '\0';
 535     /* And remove port from host. */
 536     *position = '\0';
 537
 538     return 0;
 539 }