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