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 /* Necessary for GnuTLS when used with threads. */
  35 #include <gcrypt.h>
  36 GCRY_THREAD_OPTION_PTHREAD_IMPL;
  37
  38
  39 /* Size of ringbuffer. */
  40 #define RINGBUFFER_SIZE 10
  41
  42 /* Bit size of Diffie-Hellman key exchange parameters. */
  43 #define DH_SIZE 1024
  44
  45
  46 /* For gnutls_*() functions. */
  47 #define GNUTLS_ERROR_EXIT(error, message) \
  48     if (error != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
  49         fprintf(stderr, "%s: %s\n", message, gnutls_strerror(error)); \
  50         exit(EXIT_FAILURE); \
  51     }
  52
  53
  54 /* Server should shut down. Set by SIGINT handler. */
  55 static volatile int done = 0;
  56
  57 /* Number of threads. */
  58 static size_t thread_count;
  59
  60 /* Synchronized ring buffer storing accept()ed client sockets. */
  61 static int ringbuffer[RINGBUFFER_SIZE];
  62 static int ringbuffer_read;
  63 static int ringbuffer_write;
  64 static SEM *ringbuffer_full; /* At least one element in the buffer? */
  65 static SEM *ringbuffer_free; /* Space for another element in the buffer? */
  66 static SEM *ringbuffer_lock; /* Read lock. */
  67
  68
  69 #ifdef DEBUG
  70 static void sigint_handler(int signal);
  71 #endif
  72
  73 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  74 static void print_usage(const char *argv);
  75
  76 static void initialize_gnutls(void);
  77 static void deinitialize_gnutls(void);
  78
  79 static void worker_thread(void);
  80
  81
  82 int main(int argc, char **argv) {
  83     int port;
  84     int client_socket, server_socket;
  85 #ifdef USE_IPV4_ONLY
  86     struct sockaddr_in server_in;
  87 #else
  88     struct sockaddr_in6 server_in;
  89 #endif
  90
  91     size_t i;
  92     pthread_t *threads;
  93
  94     struct sigaction action;
  95
  96     parse_arguments(argc, argv);
  97
  98     port = atoi(argv[argc - 1]);
  99     if (port <= 0 || port > 0xffff ) {
 100         print_usage(argv[0]);
 101         fprintf(stderr, "\ninvalid port: '%s'\n", argv[argc - 1]);
 102         return EXIT_FAILURE;
 103     }
 104
 105     sigemptyset(&action.sa_mask);
 106     action.sa_flags   = 0;
 107 #ifdef DEBUG
 108     /* Setup our SIGINT signal handler which allows a "normal" termination of
 109      * the server in DEBUG mode. */
 110     action.sa_handler = sigint_handler;
 111     sigaction(SIGINT, &action, NULL);
 112 #endif
 113     /* Ignore SIGPIPEs. */
 114     action.sa_handler = SIG_IGN;
 115     sigaction(SIGPIPE, &action, NULL);
 116
 117     /* Initialize ring buffer. */
 118     ringbuffer_read  = 0;
 119     ringbuffer_write = 0;
 120     ringbuffer_full  = sem_init(0);
 121     ringbuffer_free  = sem_init(RINGBUFFER_SIZE);
 122     ringbuffer_lock  = sem_init(1);
 123     if (NULL == ringbuffer_full
 124             || NULL == ringbuffer_free
 125             || NULL == ringbuffer_lock) {
 126         perror("sem_init()");
 127         return EXIT_FAILURE;
 128     }
 129
 130     initialize_gnutls();
 131
 132     /* Spawn worker threads to handle requests. */
 133     threads = malloc(thread_count * sizeof(*threads));
 134     if (threads == NULL) {
 135         perror("thread malloc failed");
 136         return EXIT_FAILURE;
 137     }
 138     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 139         int result;
 140         pthread_t thread;
 141
 142         result = pthread_create(&thread, NULL,
 143                                 (void * (*)(void *))&worker_thread,
 144                                 NULL);
 145         if (result != 0) {
 146             fprintf(stderr, "failed to create worker thread: %s\n",
 147                             strerror(result));
 148             return EXIT_FAILURE;
 149         }
 150
 151         threads[i] = thread;
 152     }
 153
 154 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 155     server_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
 156 #else
 157     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
 158 #endif
 159     if (server_socket == -1) {
 160         perror("socket()");
 161         return EXIT_FAILURE;
 162     }
 163
 164     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 165     if (global_log_level >= LOG_DEBUG_LEVEL) {
 166         int socket_option = 1;
 167         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 168                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 169     }
 170
 171     /* Bind to the listen socket. */
 172     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 173 #ifdef USE_IPV4_ONLY
 174     server_in.sin_family      = AF_INET;               /* IPv4 only */
 175     server_in.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);     /* bind to any address */
 176     server_in.sin_port        = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 177 #else
 178     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 179     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 180     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 181 #endif
 182     if (bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 183                             sizeof(server_in)) == -1) {
 184         perror("bind()");
 185         return EXIT_FAILURE;
 186     }
 187     /* And accept connections. */
 188     if (listen(server_socket, 5) == -1) {
 189         perror("listen()");
 190         return EXIT_FAILURE;
 191     }
 192
 193     if (global_log_level >= LOG_DEBUG_LEVEL) {
 194         printf("tlsproxy %s\n", VERSION);
 195         printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 196
 197         if (global_proxy_host != NULL && global_proxy_port != NULL) {
 198             printf("Using proxy: %s:%s.\n", global_proxy_host,
 199                                             global_proxy_port);
 200         }
 201     }
 202
 203     while (!done) {
 204         /* Accept new connection. */
 205         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 206         if (client_socket == -1) {
 207             perror("accept()");
 208             break;
 209         }
 210
 211         /* No lock necessary, we only have one producer! */
 212         P(ringbuffer_free);
 213         ringbuffer[ringbuffer_write] = client_socket;
 214         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 215         V(ringbuffer_full);
 216     }
 217
 218     close(server_socket);
 219
 220     /* Poison all threads and shut them down. */
 221     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 222         P(ringbuffer_free);
 223         ringbuffer[ringbuffer_write] = -1; /* poison */
 224         ringbuffer_write = (ringbuffer_write + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 225         V(ringbuffer_full);
 226     }
 227     for (i = 0; i < thread_count; i++) {
 228         errno = pthread_join(threads[i], NULL);
 229         if (errno != 0) {
 230             perror("pthread_join()");
 231         }
 232     }
 233
 234     free(ringbuffer_full);
 235     free(ringbuffer_free);
 236     free(ringbuffer_lock);
 237
 238     free(threads);
 239
 240     deinitialize_gnutls();
 241
 242     free(global_proxy_host);
 243     free(global_proxy_port);
 244
 245     return EXIT_FAILURE;
 246 }
 247
 248 #ifdef DEBUG
 249 static void sigint_handler(int signal_number) {
 250     (void)signal_number;
 251
 252     done = 1;
 253 }
 254 #endif
 255
 256 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 257     int option;
 258
 259     /* Default values. */
 260     thread_count = 10;
 261 #ifdef DEBUG
 262     global_log_level = LOG_DEBUG_LEVEL;
 263 #else
 264     global_log_level = LOG_WARNING_LEVEL;
 265 #endif
 266     global_passthrough_unknown = 0;
 267
 268     while ((option = getopt(argc, argv, "d:p:t:uh?")) != -1) {
 269         switch (option) {
 270             case 'd': {
 271                 if (atoi(optarg) < 0) {
 272                     print_usage(argv[0]);
 273                     fprintf(stderr, "\n-d positive number required: '%s'\n",
 274                                     optarg);
 275                     exit(EXIT_FAILURE);
 276                 }
 277                 global_log_level = atoi(optarg);
 278                 break;
 279             }
 280             case 'p': {
 281                 char *position;
 282
 283                 /* -p must have the format host:port. */
 284                 if ((position = strchr(optarg, ':')) == NULL
 285                         || optarg == position
 286                         || strlen(position + 1) == 0
 287                         || atoi(position + 1) <= 0
 288                         || atoi(position + 1) > 0xffff) {
 289                     print_usage(argv[0]);
 290                     fprintf(stderr, "\ninvalid -p: '%s', format host:port\n",
 291                             optarg);
 292                     exit(EXIT_FAILURE);
 293                 }
 294
 295                 global_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 296                 if (global_proxy_host == NULL) {
 297                     perror("malloc()");
 298                     exit(EXIT_FAILURE);
 299                 }
 300                 memcpy(global_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 301                 global_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 302
 303                 global_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 304                 if (global_proxy_port == NULL) {
 305                     perror("malloc()");
 306                     exit(EXIT_FAILURE);
 307                 }
 308                 strcpy(global_proxy_port, position + 1);
 309
 310                 break;
 311             }
 312             case 't': {
 313                 if (atoi(optarg) <= 0) {
 314                     print_usage(argv[0]);
 315                     fprintf(stderr, "\n-t positive number required: '%s'\n",
 316                                     optarg);
 317                     exit(EXIT_FAILURE);
 318                 }
 319                 thread_count = (size_t)atoi(optarg);
 320                 break;
 321             }
 322             case 'u': {
 323                 global_passthrough_unknown = 1;
 324                 break;
 325             }
 326             case 'h':
 327             default: /* '?' */
 328                 print_usage(argv[0]);
 329                 exit(EXIT_FAILURE);
 330         }
 331     }
 332
 333     if (optind >= argc) {
 334         print_usage(argv[0]);
 335         fprintf(stderr, "\nport missing\n");
 336         exit(EXIT_FAILURE);
 337     }
 338 }
 339 static void print_usage(const char *argv) {
 340     fprintf(stderr, "tlsproxy %s, a certificate checking TLS proxy\n",
 341                     VERSION);
 342     fprintf(stderr, "Usage: %s [-d level] [-p host:port] [-t count] [-u] port\n",
 343                     argv);
 344     fprintf(stderr, "\n");
 345     fprintf(stderr, "-d debug level: 0=errors only, 2=debug [default: 1]\n");
 346     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 347     fprintf(stderr, "-t number of threads [default: 10]\n");
 348     fprintf(stderr, "-u passthrough connection if no certificate is stored \
 349 [default: error]\n");
 350     fprintf(stderr, "   WARNING: might be a security problem!\n");
 351 }
 352
 353 static void initialize_gnutls(void) {
 354     int result;
 355     gcry_error_t error = 0;
 356
 357     /* Thread safe setup. Must be called before gnutls_global_init(). */
 358     error = gcry_control(GCRYCTL_SET_THREAD_CBS, &gcry_threads_pthread);
 359     if (error) {
 360         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 361                                                    gcry_strerror(error));
 362         exit(EXIT_FAILURE);
 363     }
 364     /* Prevent usage of blocking /dev/random. */
 365     error = gcry_control(GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
 366     if (error) {
 367         fprintf(stderr, "gcry_control(): %s/%s\n", gcry_strsource(error),
 368                                                    gcry_strerror(error));
 369         exit(EXIT_FAILURE);
 370     }
 371
 372     /* Initialize GnuTLS. */
 373     result = gnutls_global_init();
 374     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_global_init()");
 375
 376     /* Setup GnuTLS cipher suites. */
 377     result = gnutls_priority_init(&global_tls_priority_cache, "NORMAL", NULL);
 378     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_priority_init()");
 379
 380     /* Generate Diffie-Hellman parameters. */
 381     result = gnutls_dh_params_init(&global_tls_dh_params);
 382     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_init()");
 383     result = gnutls_dh_params_generate2(global_tls_dh_params, DH_SIZE);
 384     GNUTLS_ERROR_EXIT(result, "gnutls_dh_params_generate2()");
 385 }
 386 static void deinitialize_gnutls(void) {
 387     gnutls_dh_params_deinit(global_tls_dh_params);
 388     gnutls_priority_deinit(global_tls_priority_cache);
 389
 390     gnutls_global_deinit();
 391 }
 392
 393 static void worker_thread(void) {
 394     int client_socket;
 395
 396     for (;;) {
 397         /* Get next element from ring buffer. */
 398         P(ringbuffer_full);
 399         P(ringbuffer_lock);
 400         client_socket = ringbuffer[ringbuffer_read];
 401         ringbuffer_read = (ringbuffer_read + 1) % RINGBUFFER_SIZE;
 402         V(ringbuffer_lock);
 403         V(ringbuffer_free);
 404
 405         /* Negative value indicates we should shut down our thread. */
 406         if (client_socket < 0) {
 407             break;
 408         }
 409
 410         handle_connection(client_socket);
 411     }
 412 }