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 /* poll() */
  34 #include <poll.h>
  35
  36
  37 /* Maximum line of the request line. Longer request lines are aborted with an
  38  * error. The standard doesn't specify a maximum line length but this should
  39  * be a good limit to make processing simpler. */
  40 #define MAX_REQUEST_LINE 4096
  41
  42
  43 /* Proxy hostname and port if specified on the command line. */
  44 static char *use_proxy_host;
  45 static char *use_proxy_port;
  46
  47 static void parse_arguments(int argc, char **argv);
  48 static void print_usage(const char *argv);
  49
  50 static void handle_connection(int socket);
  51 static int read_http_request(FILE *client_fd, char *request, size_t length);
  52 static void send_close_bad_request(FILE *client_fd);
  53 static void send_close_forwarding_failure(FILE *client_fd);
  54
  55 static void transfer_data(int client, int server);
  56 static int read_from_write_to(int from, int to);
  57
  58 static int connect_to_host(const char *hostname, const char *port);
  59
  60 static int parse_request(const char *buffer, char *host, char *port,
  61                                              int *version_minor);
  62
  63
  64 int main(int argc, char **argv) {
  65     int port;
  66     int client_socket, server_socket;
  67     struct sockaddr_in6 server_in;
  68
  69     parse_arguments(argc, argv);
  70
  71     port = atoi(argv[argc - 1]);
  72     if (0 >= port || 0xffff < port) {
  73         print_usage(argv[0]);
  74         fprintf(stderr, "\ninvalid port");
  75         return EXIT_FAILURE;
  76     }
  77
  78     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
  79     if (-1 == server_socket) {
  80         perror("socket()");
  81         return EXIT_FAILURE;
  82     }
  83
  84 #ifdef DEBUG
  85     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
  86     {
  87         int socket_option = 1;
  88         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
  89                    &socket_option, sizeof(socket_option));
  90     }
  91 #endif
  92
  93     /* Bind to the listen socket. */
  94     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
  95     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
  96     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
  97     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
  98     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
  99                                   sizeof(server_in))) {
 100         perror("bind()");
 101         return EXIT_FAILURE;
 102     }
 103     /* And accept connections. */
 104     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 105         perror("listen()");
 106         return EXIT_FAILURE;
 107     }
 108
 109 #ifdef DEBUG
 110     printf("Listening for connections on port %d.\n", port);
 111
 112     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 113         printf("Using proxy: %s:%s.\n", use_proxy_host, use_proxy_port);
 114     }
 115 #endif
 116
 117     for (;;) {
 118         /* Accept new connection. */
 119         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 120         if (-1 == client_socket) {
 121             perror("accept()");
 122             return EXIT_FAILURE;
 123         }
 124
 125         handle_connection(client_socket);
 126     }
 127
 128     return EXIT_SUCCESS;
 129 }
 130
 131 static void parse_arguments(int argc, char **argv) {
 132     int option;
 133
 134     while (-1 != (option = getopt(argc, argv, "p:h?"))) {
 135         switch (option) {
 136             case 'p': {
 137                 char *position;
 138
 139                 /* -p must have the format host:port. */
 140                 if (NULL == (position = strchr(optarg, ':'))
 141                         || position == optarg
 142                         || 0 == strlen(position + 1)
 143                         || 0 >= atoi(position + 1)
 144                         || 0xffff < atoi(position + 1)) {
 145                     fprintf(stderr, "-p host:port\n");
 146                     exit(EXIT_FAILURE);
 147                 }
 148
 149                 use_proxy_host = malloc((size_t)(position - optarg) + 1);
 150                 if (NULL == use_proxy_host) {
 151                     perror("malloc()");
 152                     exit(EXIT_FAILURE);
 153                 }
 154                 memcpy(use_proxy_host, optarg, (size_t)(position - optarg));
 155                 use_proxy_host[position - optarg] = '\0';
 156
 157                 use_proxy_port = malloc(strlen(position + 1) + 1);
 158                 if (NULL == use_proxy_port) {
 159                     perror("malloc()");
 160                     exit(EXIT_FAILURE);
 161                 }
 162                 strcpy(use_proxy_port, position + 1);
 163
 164                 break;
 165             }
 166             case 'h':
 167             default: /* '?' */
 168                 print_usage(argv[0]);
 169                 exit(EXIT_FAILURE);
 170         }
 171     }
 172
 173     if (optind >= argc) {
 174         print_usage(argv[0]);
 175         exit(EXIT_FAILURE);
 176     }
 177 }
 178 static void print_usage(const char *argv) {
 179     fprintf(stderr, "Usage: %s [-p host:port] port\n", argv);
 180     fprintf(stderr, "\n");
 181     fprintf(stderr, "-p proxy hostname and port\n");
 182 }
 183
 184 static void handle_connection(int client_socket) {
 185     int server_socket;
 186     FILE *client_fd, *server_fd;
 187
 188     char buffer[MAX_REQUEST_LINE];
 189     char host[MAX_REQUEST_LINE];
 190     char port[5 + 1];
 191
 192     int version_minor;
 193     int result;
 194
 195     client_fd = fdopen(client_socket, "a+");
 196     if (NULL == client_fd) {
 197         perror("fdopen()");
 198         close(client_socket);
 199         return;
 200     }
 201
 202 #ifdef DEBUG
 203     printf("New connection:\n");
 204 #endif
 205
 206     /* Read request line (CONNECT ..) and headers (they are discarded). */
 207     result = read_http_request(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
 208     if (result == -1) {
 209         /* Read error. */
 210         return;
 211     } else if (result == -2) {
 212         /* EOF */
 213         send_close_bad_request(client_fd);
 214         return;
 215     }
 216
 217 #ifdef DEBUG
 218     printf("  request: %s", buffer);
 219 #endif
 220
 221     if (0 != parse_request(buffer, host, port, &version_minor)) {
 222         send_close_bad_request(client_fd);
 223 #ifdef DEBUG
 224         printf("  bad request\n");
 225 #endif
 226         return;
 227     }
 228
 229 #ifdef DEBUG
 230     printf("  %s:%s (HTTP 1.%d)\n", host, port, version_minor);
 231 #endif
 232
 233     /* Connect to proxy server or directly to server. */
 234     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 235         server_socket = connect_to_host(use_proxy_host, use_proxy_port);
 236     } else {
 237         server_socket = connect_to_host(host, port);
 238     }
 239
 240     if (-1 == server_socket) {
 241         send_close_forwarding_failure(client_fd);
 242         return;
 243     }
 244     server_fd = fdopen(server_socket, "a+");
 245     if (NULL == server_fd) {
 246         send_close_forwarding_failure(client_fd);
 247         return;
 248     }
 249
 250     /* Connect to proxy if requested (command line option). */
 251     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 252         fprintf(server_fd, "CONNECT %s:%s HTTP/1.0\r\n", host, port);
 253         fprintf(server_fd, "\r\n");
 254
 255         /* Read response line from proxy server. */
 256         result = read_http_request(server_fd, buffer, sizeof(buffer));
 257         if (result == -1) {
 258             /* Read error. */
 259             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 260             return;
 261         } else if (result == -2) {
 262             /* EOF */
 263             fclose(server_fd);
 264             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 265             return;
 266         }
 267
 268         /* Check response of proxy server. */
 269         if (0 != strncmp(buffer, "HTTP/1.0 200", 12)) {
 270 #ifdef DEBUG
 271             printf("  bad proxy response\n");
 272 #endif
 273             fclose(server_fd);
 274             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 275             return;
 276         }
 277     }
 278
 279 #ifdef DEBUG
 280     printf("  connection to server established\n");
 281 #endif
 282
 283     /* We've established a connection, tell the client. */
 284     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 200 Connection established\r\n");
 285     fprintf(client_fd, "\r\n");
 286     fflush(client_fd);
 287
 288     /* And transfer all data between client and server transparently. */
 289     transfer_data(client_socket, server_socket);
 290
 291     fclose(client_fd);
 292     fclose(server_fd);
 293 }
 294
 295 /* Read HTTP request line and headers (ignored).
 296  *
 297  * On success 0 is returned, -1 on client error (we close client descriptor in
 298  * this case), -2 on unexpected EOF.
 299  */
 300 static int read_http_request(FILE *client_fd, char *request, size_t length) {
 301     char buffer[MAX_REQUEST_LINE];
 302
 303     if (NULL == fgets(request, (int)length, client_fd)) {
 304         if (ferror(client_fd)) {
 305             perror("fgets(), request");
 306             fclose(client_fd);
 307             return -1;
 308         }
 309
 310         return -2;
 311     }
 312
 313     while (NULL != fgets(buffer, MAX_REQUEST_LINE, client_fd)) {
 314         /* End of header. */
 315         if (0 == strcmp(buffer, "\n") || 0 == strcmp(buffer, "\r\n")) {
 316             break;
 317         }
 318     }
 319     if (ferror(client_fd)) {
 320         perror("fgets(), header");
 321         fclose(client_fd);
 322         return -1;
 323     }
 324
 325     return 0;
 326 }
 327
 328 static void send_close_bad_request(FILE *client_fd) {
 329     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 400 Bad Request\r\n");
 330     fprintf(client_fd, "\r\n");
 331     fclose(client_fd);
 332 }
 333 static void send_close_forwarding_failure(FILE *client_fd) {
 334     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 503 Forwarding failure\r\n");
 335     fprintf(client_fd, "\r\n");
 336     fclose(client_fd);
 337 }
 338
 339
 340 /* Transfer data between client and server sockets until one closes the
 341  * connection. */
 342 static void transfer_data(int client, int server) {
 343     struct pollfd fds[2];
 344     fds[0].fd      = client;
 345     fds[0].events  = POLLIN | POLLPRI | POLLHUP | POLLERR;
 346     fds[0].revents = 0;
 347     fds[1].fd      = server;
 348     fds[1].events  = POLLIN | POLLPRI | POLLHUP | POLLERR;
 349     fds[1].revents = 0;
 350
 351     for (;;) {
 352         int result = poll(fds, 2, 0);
 353         if (result < 0) {
 354             perror("poll()");
 355             return;
 356         }
 357
 358         /* Data available from client. */
 359         if (fds[0].revents & POLLIN || fds[0].revents & POLLPRI) {
 360             if (0 != read_from_write_to(client, server)) {
 361                 /* EOF (or other error) */
 362                 break;
 363             }
 364         }
 365         /* Data available from server. */
 366         if (fds[1].revents & POLLIN || fds[1].revents & POLLPRI) {
 367             if (0 != read_from_write_to(server, client)) {
 368                 /* EOF (or other error) */
 369                 break;
 370             }
 371         }
 372
 373         /* Client closed connection. */
 374         if (fds[0].revents & POLLERR || fds[0].revents & POLLHUP) {
 375             break;
 376         }
 377         /* Server closed connection. */
 378         if (fds[1].revents & POLLERR || fds[1].revents & POLLHUP) {
 379             break;
 380         }
 381     }
 382 }
 383
 384 /* Read available data from socket from and write it to socket to. At maximum
 385  * 4096 bytes are read/written. */
 386 static int read_from_write_to(int from, int to) {
 387     ssize_t size_read;
 388     ssize_t size_written;
 389     char buffer[4096];
 390
 391     size_read = read(from, buffer, sizeof(buffer));
 392     if (0 > size_read) {
 393         perror("read()");
 394         return -1;
 395     }
 396     /* EOF */
 397     if (0 == size_read) {
 398         return -1;
 399     }
 400
 401     size_written = write(to, buffer, (size_t)size_read);
 402     if (0 > size_written) {
 403         perror("write()");
 404         return -1;
 405     }
 406     if (size_read != size_written) {
 407         printf("only written %ld of %ld bytes!\n", size_read, size_written);
 408         return -1;
 409     }
 410
 411     return 0;
 412 }
 413
 414
 415 static int connect_to_host(const char *hostname, const char *port) {
 416     struct addrinfo gai_hints;
 417     struct addrinfo *gai_result;
 418     int gai_return;
 419
 420     int server_socket;
 421     struct addrinfo *server;
 422
 423     if (NULL == hostname || NULL == port) {
 424         return -1;
 425     }
 426
 427     /* Get IP of hostname server. */
 428     memset(&gai_hints, 0, sizeof(gai_hints));
 429     gai_hints.ai_family   = AF_UNSPEC;
 430     gai_hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 431     gai_hints.ai_protocol = 0;
 432     gai_hints.ai_flags    = AI_NUMERICSERV /* given port is numeric */
 433                           | AI_ADDRCONFIG  /* supported by this computer */
 434                           | AI_V4MAPPED;   /* support IPv4 through IPv6 */
 435     gai_return = getaddrinfo(hostname, port, &gai_hints, &gai_result);
 436     if (0 != gai_return) {
 437         perror("getaddrinfo()");
 438         return -1;
 439     }
 440
 441     /* Now try to connect to each server returned by getaddrinfo(), use the
 442      * first successful connect. */
 443     for (server = gai_result; NULL != server; server = server->ai_next) {
 444         server_socket = socket(server->ai_family,
 445                                server->ai_socktype,
 446                                server->ai_protocol);
 447         if (-1 == server_socket) {
 448             perror("socket(), trying next");
 449             continue;
 450         }
 451
 452         if (-1 != connect(server_socket, server->ai_addr,
 453                                          server->ai_addrlen)) {
 454             break;
 455         }
 456         perror("connect(), trying next");
 457
 458         close(server_socket);
 459     }
 460     /* Make sure we free the result from getaddrinfo(). */
 461     freeaddrinfo(gai_result);
 462
 463     if (NULL == server) {
 464         fprintf(stderr, "no server found, aborting\n");
 465         return -1;
 466     }
 467
 468     return server_socket;
 469 }
 470
 471
 472 /* Parse HTTP CONNECT request string and save its parameters.
 473  *
 474  * The following format is expected: "CONNECT host:port HTTP/1.y".
 475  *
 476  * request and host must have the same size! port must be at least 6 bytes
 477  * long (5 + '\0').
 478  */
 479 static int parse_request(const char *request, char *host, char *port,
 480                                               int *version_minor) {
 481     int port_unused; /* just used to verify the port is numeric */
 482     char *position;
 483
 484     /* scanf() doesn't check spaces. */
 485     if (0 != strncmp(request, "CONNECT ", 8)) {
 486         return -1;
 487     }
 488     /* Check request and extract data, "host:port" is not yet separated. */
 489     if (2 != sscanf(request, "CONNECT %s HTTP/1.%d",
 490                              host, version_minor)) {
 491         return -1;
 492     }
 493     /* Make sure ":port" is there. */
 494     if (NULL == (position = strchr(host, ':'))) {
 495         return -1;
 496     }
 497     /* Make sure port is numeric. */
 498     if (1 != sscanf(position + 1, "%d", &port_unused)) {
 499         return -1;
 500     }
 501     /* Store it in *port. */
 502     strncpy(port, position + 1, 5);
 503     port[5] = '\0';
 504     /* And remove port from host. */
 505     *position = '\0';
 506
 507     return 0;
 508 }