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