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) 2011-2013  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 #include <arpa/inet.h>
  27 #include <errno.h>
  28 #include <pthread.h>
  29 #include <signal.h>
  30 #include <sys/socket.h>
  31 #include <sys/types.h>
  32 #include <unistd.h>
  33
  34 /* For GnuTLS. */
  35 #include <gcrypt.h>
  36
  37 GCRY_THREAD_OPTION_PTHREAD_IMPL;
  38
  39
  40 /* Size of ringbuffer. */
  41 #define RINGBUFFER_SIZE 10
  42
  43 /* Bit size of Diffie-Hellman key exchange parameters. */
  44 #define DH_SIZE 1024
  45
  46
  47 /* For gnutls_*() functions. */
  48 #define GNUTLS_ERROR_EXIT(error, message) \
  49     if (error != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
  50         fprintf(stderr, "%s: %s\n", message, gnutls_strerror(error)); \
  51         exit(EXIT_FAILURE); \
  52     }
  53
  54
  55 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  56 static volatile int done = 0;
  57
  58 /* Number of threads. */
  59 static size_t thread_count;
  60
  61 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  62 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  63 static int ringbuffer_read;
  64 static int ringbuffer_write;
  65 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  66 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  67 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  68
  69
  70 #ifdef DEBUG
  71 static void sigint_handler(int signal);
  72 #endif
  73
  74 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  75 static void print_usage(const char *argv);
  76
  77 static void initialize_gnutls(void);
  78 static void deinitialize_gnutls(void);
  79
  80 static void worker_thread(void);
  81
  82
  83 int main(int argc, char **argv) {
  84     int port;
  85     int client_socket, server_socket;
  86 #ifdef USE_IPV4_ONLY
  87     struct sockaddr_in server_in;
  88 #else
  89     struct sockaddr_in6 server_in;
  90 #endif
  91
  92     size_t i;
  93     pthread_t *threads;
  94
  95     struct sigaction action;
  96
  97     parse_arguments(argc, argv);
  98
  99     port = atoi(argv[argc - 1]);
 100     if (port <= 0 || port > 0xffff ) {
 101         print_usage(argv[0]);
 102         fprintf(stderr, "\ninvalid port: '%s'\n", argv[argc - 1]);
 103         return EXIT_FAILURE;
 104     }
 105
 106     sigemptyset(&action.sa_mask);
 107     action.sa_flags   = 0;
 108 #ifdef DEBUG
 109     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 110      * the server in DEBUG mode. */
 111     action.sa_handler = sigint_handler;
 112     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 113 #endif
 114     /* Ignore SIGPIPEs. */
 115     action.sa_handler = SIG_IGN;
 116     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 117
 118     /* Initialize ring buffer. */
 119     ringbuffer_read  = 0;
 120     ringbuffer_write = 0;
 121     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 122     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 123     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 124     if (NULL == ringbuffer_full
 125             || NULL == ringbuffer_free
 126             || NULL == ringbuffer_lock) {
 127         perror("sem_init()");
 128         return EXIT_FAILURE;
 129     }
 130
 131     initialize_gnutls();
 132
 133     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 134     threads = malloc(thread_count * sizeof(*threads));
 135     if (threads == NULL) {
 136         perror("thread malloc failed");
 137         return EXIT_FAILURE;
 138     }
 139     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 140         int result;
 141         pthread_t thread;
 142
 143         result = pthread_create(&thread, NULL,
 144                                 (void * (*)(void *))&worker_thread,
 145                                 NULL);
 146         if (result != 0) {
 147             fprintf(stderr, "failed to create worker thread: %s\n",
 148                             strerror(result));
 149             return EXIT_FAILURE;
 150         }
 151
 152         threads[i] = thread;
 153     }
 154
 155 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 156     server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 157 #else
 158     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 159 #endif
 160     if (server_socket == -1) {
 161         perror("socket()");
 162         return EXIT_FAILURE;
 163     }
 164
 165     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 166     if (global_log_level >= LOG_DEBUG_LEVEL) {
 167         int socket_option = 1;
 168         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 169                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 170     }
 171
 172     /* Bind to the listen socket. */
 173     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 174 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 175     server_in.sin_family      = AF_INET;               /* IPv4 only */
 176     server_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* bind to any address */
 177     server_in.sin_port        = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 178 #else
 179     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 180     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 181     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 182 #endif
 183     if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 184                             sizeof(server_in)) == -1) {
 185         perror("bind()");
 186         return EXIT_FAILURE;
 187     }
 188     /* And accept connections. */
 189     if (listen(server_socket, 5) == -1) {
 190         perror("listen()");
 191         return EXIT_FAILURE;
 192     }
 193
 194     if (global_log_level >= LOG_DEBUG_LEVEL) {
 195         printf("tlsproxy %s\n", VERSION);
 196         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 197
 198         if (global_proxy_host != NULL && global_proxy_port != NULL) {
 199             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 200                                             global_proxy_port);
 201         }
 202     }
 203
 204     while (!done) {
 205         /* Accept new connection. */
 206         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 207         if (client_socket == -1) {
 208             perror("accept()");
 209             break;
 210         }
 211
 212         /* No lock necessary, we only have one producer! */
 213         P(ringbuffer_free);
 214         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 215         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 216         V(ringbuffer_full);
 217     }
 218
 219     close(server_socket);
 220
 221     /* Poison all threads and shut them down. */
 222     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 223         P(ringbuffer_free);
 224         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 225         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 226         V(ringbuffer_full);
 227     }
 228     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 229         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 230         if (errno != 0) {
 231             perror("pthread_join()");
 232         }
 233     }
 234
 235     free(ringbuffer_full);
 236     free(ringbuffer_free);
 237     free(ringbuffer_lock);
 238
 239     free(threads);
 240
 241     deinitialize_gnutls();
 242
 243     free(global_proxy_host);
 244     free(global_proxy_port);
 245
 246     return EXIT_FAILURE;
 247 }
 248
 249 #ifdef DEBUG
 250 static void sigint_handler(int signal_number) {
 251     (void)signal_number;
 252
 253     done = 1;
 254 }
 255 #endif
 256
 257 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 258     int option;
 259
 260     /* Default values. */
 261     thread_count = 10;
 262 #ifdef DEBUG
 263     global_log_level = LOG_DEBUG_LEVEL;
 264 #else
 265     global_log_level = LOG_WARNING_LEVEL;
 266 #endif
 267     global_passthrough_unknown = 0;
 268
 269     while ((option = getopt(argc, argv, "d:p:t:uh?")) != -1) {
 270         switch (option) {
 271             case 'd': {
 272                 if (atoi(optarg) < 0) {
 273                     print_usage(argv[0]);
 274                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required: '%s'\n",
 275                                     optarg);
 276                     exit(EXIT_FAILURE);
 277                 }
 278                 global_log_level = atoi(optarg);
 279                 break;
 280             }
 281             case 'p': {
 282                 char *position;
 283
 284                 /* -p must have the format host:port. */
 285                 if ((position = strchr(optarg, ':')) == NULL
 286                         || optarg == position
 287                         || strlen(position + 1) == 0
 288                         || atoi(position + 1) <= 0
 289                         || atoi(position + 1) > 0xffff) {
 290                     print_usage(argv[0]);
 291                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p: '%s', format host:port\n",
 292                             optarg);
 293                     exit(EXIT_FAILURE);
 294                 }
 295
 296                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 297                 if (global_proxy_host == NULL) {
 298                     perror("malloc()");
 299                     exit(EXIT_FAILURE);
 300                 }
 301                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 302                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 303
 304                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 305                 if (global_proxy_port == NULL) {
 306                     perror("malloc()");
 307                     exit(EXIT_FAILURE);
 308                 }
 309                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 310
 311                 break;
 312             }
 313             case 't': {
 314                 if (atoi(optarg) <= 0) {
 315                     print_usage(argv[0]);
 316                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required: '%s'\n",
 317                                     optarg);
 318                     exit(EXIT_FAILURE);
 319                 }
 320                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 321                 break;
 322             }
 323             case 'u': {
 324                 global_passthrough_unknown = 1;
 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, "tlsproxy %s, a certificate checking TLS proxy\n",
 342                     VERSION);
 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 (client_socket < 0) {
 408             break;
 409         }
 410
 411         handle_connection(client_socket);
 412     }
 413 }