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 /* For gnutls_*() functions. */
  52 #define GNUTLS_ERROR_EXIT(error, message) \
  53     if (GNUTLS_E_SUCCESS != error) { \
  54         fprintf(stderr, "%s: %s\n", message, gnutls_strerror(error)); \
  55         exit(EXIT_FAILURE); \
  56     }
  57
  58
  59 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  60 static volatile int done;
  61
  62 /* Number of threads. */
  63 static size_t thread_count;
  64
  65 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  66 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  67 static int ringbuffer_read;
  68 static int ringbuffer_write;
  69 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  70 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  71 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  72
  73
  74 static void sigint_handler(int signal);
  75
  76 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  77 static void print_usage(const char *argv);
  78
  79 static void initialize_gnutls(void);
  80 static void deinitialize_gnutls(void);
  81
  82 static void worker_thread(void);
  83
  84
  85 int main(int argc, char **argv) {
  86     int port;
  87     int client_socket, server_socket;
  88     struct sockaddr_in6 server_in;
  89
  90     size_t i;
  91     pthread_t *threads;
  92
  93     struct sigaction action;
  94
  95     parse_arguments(argc, argv);
  96
  97     port = atoi(argv[argc - 1]);
  98     if (0 >= port || 0xffff < port) {
  99         print_usage(argv[0]);
 100         fprintf(stderr, "\ninvalid port\n");
 101         return EXIT_FAILURE;
 102     }
 103
 104     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 105      * the server. */
 106     sigemptyset(&action.sa_mask);
 107     action.sa_handler = sigint_handler;
 108     action.sa_flags   = 0;
 109     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 110     /* Ignore SIGPIPEs. */
 111     action.sa_handler = SIG_IGN;
 112     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 113
 114     /* Initialize ring buffer. */
 115     ringbuffer_read  = 0;
 116     ringbuffer_write = 0;
 117     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 118     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 119     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 120     if (NULL == ringbuffer_full
 121             || NULL == ringbuffer_free
 122             || NULL == ringbuffer_lock) {
 123         perror("sem_init()");
 124         return EXIT_FAILURE;
 125     }
 126
 127     initialize_gnutls();
 128
 129     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 130     threads = (pthread_t *)malloc(thread_count * sizeof(pthread_t));
 131     if (NULL == threads) {
 132         perror("thread malloc failed");
 133         return EXIT_FAILURE;
 134     }
 135     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 136         int result;
 137         pthread_t thread;
 138
 139         result = pthread_create(&thread, NULL,
 140                                 (void * (*)(void *))&worker_thread,
 141                                 NULL);
 142         if (0 != result) {
 143             printf("failed to create worker thread: %s\n", strerror(result));
 144             return EXIT_FAILURE;
 145         }
 146
 147         threads[i] = thread;
 148     }
 149
 150     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 151     if (-1 == server_socket) {
 152         perror("socket()");
 153         return EXIT_FAILURE;
 154     }
 155
 156 #ifdef DEBUG
 157     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 158     {
 159         int socket_option = 1;
 160         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 161                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 162     }
 163 #endif
 164
 165     /* Bind to the listen socket. */
 166     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 167     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 168     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 169     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 170     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 171                                   sizeof(server_in))) {
 172         perror("bind()");
 173         return EXIT_FAILURE;
 174     }
 175     /* And accept connections. */
 176     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 177         perror("listen()");
 178         return EXIT_FAILURE;
 179     }
 180
 181     if (LOG_DEBUG <= global_log_level) {
 182         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 183
 184         if (NULL != global_proxy_host && NULL != global_proxy_port) {
 185             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 186                                             global_proxy_port);
 187         }
 188     }
 189
 190     while (!done) {
 191         /* Accept new connection. */
 192         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 193         if (-1 == client_socket) {
 194             perror("accept()");
 195             break;
 196         }
 197
 198         /* No lock, we only have one producer! */
 199         P(ringbuffer_free);
 200         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 201         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 202         V(ringbuffer_full);
 203     }
 204
 205     close(server_socket);
 206
 207     /* Poison all threads and shut them down. */
 208     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 209         P(ringbuffer_free);
 210         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 211         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 212         V(ringbuffer_full);
 213     }
 214     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 215         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 216         if (0 != errno) {
 217             perror("pthread_join()");
 218             continue;
 219         }
 220     }
 221
 222     free(ringbuffer_full);
 223     free(ringbuffer_free);
 224     free(ringbuffer_lock);
 225
 226     free(threads);
 227
 228     deinitialize_gnutls();
 229
 230     free(global_proxy_host);
 231     free(global_proxy_port);
 232
 233     return EXIT_FAILURE;
 234 }
 235
 236 static void sigint_handler(int signal_number) {
 237     (void)signal_number;
 238
 239     done = 1;
 240 }
 241
 242 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 243     int option;
 244
 245     /* Default values. */
 246     thread_count = 10;
 247 #ifdef DEBUG
 248     global_log_level = LOG_DEBUG;
 249 #else
 250     global_log_level = LOG_WARNING;
 251 #endif
 252
 253     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "d:p:t:h?"))) {
 254         switch (option) {
 255             case 'd': {
 256                 if (0 > atoi(optarg)) {
 257                     print_usage(argv[0]);
 258                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required\n");
 259                     exit(EXIT_FAILURE);
 260                 }
 261                 global_log_level = atoi(optarg);
 262                 break;
 263             }
 264             case 'p': {
 265                 char *position;
 266
 267                 /* -p must have the format host:port. */
 268                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 269                         || position == optarg
 270                         || 0 == strlen(position + 1)
 271                         || 0 >= atoi(position + 1)
 272                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 273                     print_usage(argv[0]);
 274                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p, format host:port\n");
 275                     exit(EXIT_FAILURE);
 276                 }
 277
 278                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 279                 if (NULL == global_proxy_host) {
 280                     perror("malloc()");
 281                     exit(EXIT_FAILURE);
 282                 }
 283                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 284                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 285
 286                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 287                 if (NULL == global_proxy_port) {
 288                     perror("malloc()");
 289                     exit(EXIT_FAILURE);
 290                 }
 291                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 292
 293                 break;
 294             }
 295             case 't': {
 296                 if (0 >= atoi(optarg)) {
 297                     print_usage(argv[0]);
 298                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required\n");
 299                     exit(EXIT_FAILURE);
 300                 }
 301                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 302                 break;
 303             }
 304             case 'h':
 305             default: /* '?' */
 306                 print_usage(argv[0]);
 307                 exit(EXIT_FAILURE);
 308         }
 309     }
 310
 311     if (optind >= argc) {
 312         print_usage(argv[0]);
 313         fprintf(stderr, "\nport missing\n");
 314         exit(EXIT_FAILURE);
 315     }
 316 }
 317 static void print_usage(const char *argv) {
 318     fprintf(stderr, "Usage: %s [-d level] [-p host:port] [-t count] port\n",
 319                     argv);
 320     fprintf(stderr, "\n");
 321     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 322     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 323     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 324 }
 325
 326 static void initialize_gnutls(void) {
 327     int result;
 328     gcry_error_t error = 0;
 329
 330     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 331     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 332     if (error) {
 333         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 334                                                    gcry_strerror(error));
 335         exit(EXIT_FAILURE);
 336     }
 337     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 338     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 339     if (error) {
 340         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 341                                                    gcry_strerror(error));
 342         exit(EXIT_FAILURE);
 343     }
 344
 345     /* Initialize GnuTLS. */
 346     result = gnutls_global_init();
 347     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 348
 349     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 350     result = gnutls_priority_init(&tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 351     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 352
 353     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 354     result = gnutls_dh_params_init(&tls_dh_params);
 355     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 356     result = gnutls_dh_params_generate2(tls_dh_params, DH_SIZE);
 357     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 358 }
 359 static void deinitialize_gnutls(void) {
 360     gnutls_dh_params_deinit(tls_dh_params);
 361     gnutls_priority_deinit(tls_priority_cache);
 362
 363     gnutls_global_deinit();
 364 }
 365
 366 static void worker_thread(void) {
 367     int client_socket;
 368
 369     for (;;) {
 370         /* Get next element from ring buffer. */
 371         P(ringbuffer_full);
 372         P(ringbuffer_lock);
 373         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 374         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 375         V(ringbuffer_lock);
 376         V(ringbuffer_free);
 377
 378         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 379         if (0 > client_socket) {
 380             break;
 381         }
 382
 383         handle_connection(client_socket);
 384     }
 385 }