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
  48 static void handle_connection(int socket);
  49 static int read_http_request(FILE *client_fd, char *request, size_t length);
  50 static void send_close_bad_request(FILE *client_fd);
  51 static void send_close_forwarding_failure(FILE *client_fd);
  52
  53 static void transfer_data(int client, int server);
  54 static int read_from_write_to(int from, int to);
  55
  56 static int connect_to_host(const char *hostname, const char *port);
  57
  58 static int parse_request(const char *buffer, char *host, char *port,
  59                                              int *version_minor);
  60
  61
  62 int main(int argc, char **argv) {
  63     int port;
  64     int client_socket, server_socket;
  65     struct sockaddr_in6 server_in;
  66
  67     if (2 != argc && 5 != argc) {
  68         printf("Usage: %s [-proxy hostname port] port\n", argv[0]);
  69         return EXIT_FAILURE;
  70     }
  71
  72     port = atoi(argv[5 == argc ? 4 : 1]);
  73     if (0 >= port || 0xffff < port) {
  74         printf("Usage: %s [-proxy hostname port] port\n", argv[0]);
  75         printf("\n");
  76         printf("Invalid port: %s!\n", argv[5 == argc ? 4 : 1]);
  77         return EXIT_FAILURE;
  78     }
  79
  80     if (5 == argc) {
  81         use_proxy_host = strdup(argv[2]);
  82         use_proxy_port = strdup(argv[3]);
  83         if (NULL == use_proxy_host || NULL == use_proxy_port) {
  84             perror("strdup()");
  85             return EXIT_FAILURE;
  86         }
  87 #ifdef DEBUG
  88         printf("Using proxy: %s:%s.\n", use_proxy_host, use_proxy_port);
  89 #endif
  90     }
  91
  92     server_socket = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
  93     if (-1 == server_socket) {
  94         perror("socket()");
  95         return EXIT_FAILURE;
  96     }
  97
  98 #ifdef DEBUG
  99     /* Fast rebinding for debug mode, could cause invalid packets. */
 100     {
 101         int socket_option = 1;
 102         setsockopt(server_socket, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 103                    &socket_option, sizeof(socket_option));
 104     }
 105 #endif
 106
 107     /* Bind to the listen socket. */
 108     memset(&server_in, 0, sizeof(server_in));
 109     server_in.sin6_family = AF_INET6;              /* IPv6 (and IPv4) */
 110     server_in.sin6_addr   = in6addr_any;           /* bind to any address */
 111     server_in.sin6_port   = htons((uint16_t)port); /* port to bind to */
 112     if (-1 == bind(server_socket, (struct sockaddr *)&server_in,
 113                                   sizeof(server_in))) {
 114         perror("bind()");
 115         return EXIT_FAILURE;
 116     }
 117     /* And accept connections. */
 118     if (-1 == listen(server_socket, 5)) {
 119         perror("listen()");
 120         return EXIT_FAILURE;
 121     }
 122
 123     for (;;) {
 124         /* Accept new connection. */
 125         client_socket = accept(server_socket, NULL, NULL);
 126         if (-1 == client_socket) {
 127             perror("accept()");
 128             return EXIT_FAILURE;
 129         }
 130
 131         handle_connection(client_socket);
 132     }
 133
 134     return EXIT_SUCCESS;
 135 }
 136
 137 static void handle_connection(int client_socket) {
 138     int server_socket;
 139     FILE *client_fd, *server_fd;
 140
 141     char buffer[MAX_REQUEST_LINE];
 142     char host[MAX_REQUEST_LINE];
 143     char port[5 + 1];
 144
 145     int version_minor;
 146     int result;
 147
 148     client_fd = fdopen(client_socket, "a+");
 149     if (NULL == client_fd) {
 150         perror("fdopen()");
 151         close(client_socket);
 152         return;
 153     }
 154
 155 #ifdef DEBUG
 156     printf("New connection:\n");
 157 #endif
 158
 159     /* Read request line (CONNECT ..) and headers (they are discarded). */
 160     result = read_http_request(client_fd, buffer, sizeof(buffer));
 161     if (result == -1) {
 162         /* Read error. */
 163         return;
 164     } else if (result == -2) {
 165         /* EOF */
 166         send_close_bad_request(client_fd);
 167         return;
 168     }
 169
 170 #ifdef DEBUG
 171     printf("  request: %s", buffer);
 172 #endif
 173
 174     if (0 != parse_request(buffer, host, port, &version_minor)) {
 175         send_close_bad_request(client_fd);
 176 #ifdef DEBUG
 177         printf("  bad request\n");
 178 #endif
 179         return;
 180     }
 181
 182 #ifdef DEBUG
 183     printf("  %s:%s (HTTP 1.%d)\n", host, port, version_minor);
 184 #endif
 185
 186     /* Connect to proxy server or directly to server. */
 187     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 188         server_socket = connect_to_host(use_proxy_host, use_proxy_port);
 189     } else {
 190         server_socket = connect_to_host(host, port);
 191     }
 192
 193     if (-1 == server_socket) {
 194         send_close_forwarding_failure(client_fd);
 195         return;
 196     }
 197     server_fd = fdopen(server_socket, "a+");
 198     if (NULL == server_fd) {
 199         send_close_forwarding_failure(client_fd);
 200         return;
 201     }
 202
 203     /* Connect to proxy if requested (command line option). */
 204     if (NULL != use_proxy_host && NULL != use_proxy_port) {
 205         fprintf(server_fd, "CONNECT %s:%s HTTP/1.0\r\n", host, port);
 206         fprintf(server_fd, "\r\n");
 207
 208         /* Read response line from proxy server. */
 209         result = read_http_request(server_fd, buffer, sizeof(buffer));
 210         if (result == -1) {
 211             /* Read error. */
 212             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 213             return;
 214         } else if (result == -2) {
 215             /* EOF */
 216             fclose(server_fd);
 217             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 218             return;
 219         }
 220
 221         /* Check response of proxy server. */
 222         if (0 != strncmp(buffer, "HTTP/1.0 200", 12)) {
 223 #ifdef DEBUG
 224             printf("  bad proxy response\n");
 225 #endif
 226             fclose(server_fd);
 227             send_close_forwarding_failure(client_fd);
 228             return;
 229         }
 230     }
 231
 232 #ifdef DEBUG
 233     printf("  connection to server established\n");
 234 #endif
 235
 236     /* We've established a connection, tell the client. */
 237     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 200 Connection established\r\n");
 238     fprintf(client_fd, "\r\n");
 239     fflush(client_fd);
 240
 241     /* And transfer all data between client and server transparently. */
 242     transfer_data(client_socket, server_socket);
 243
 244     fclose(client_fd);
 245     fclose(server_fd);
 246 }
 247
 248 /* Read HTTP request line and headers (ignored).
 249  *
 250  * On success 0 is returned, -1 on client error (we close client descriptor in
 251  * this case), -2 on unexpected EOF.
 252  */
 253 static int read_http_request(FILE *client_fd, char *request, size_t length) {
 254     char buffer[MAX_REQUEST_LINE];
 255
 256     if (NULL == fgets(request, (int)length, client_fd)) {
 257         if (ferror(client_fd)) {
 258             perror("fgets(), request");
 259             fclose(client_fd);
 260             return -1;
 261         }
 262
 263         return -2;
 264     }
 265
 266     while (NULL != fgets(buffer, MAX_REQUEST_LINE, client_fd)) {
 267         /* End of header. */
 268         if (0 == strcmp(buffer, "\n") || 0 == strcmp(buffer, "\r\n")) {
 269             break;
 270         }
 271     }
 272     if (ferror(client_fd)) {
 273         perror("fgets(), header");
 274         fclose(client_fd);
 275         return -1;
 276     }
 277
 278     return 0;
 279 }
 280
 281 static void send_close_bad_request(FILE *client_fd) {
 282     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 400 Bad Request\r\n");
 283     fprintf(client_fd, "\r\n");
 284     fclose(client_fd);
 285 }
 286 static void send_close_forwarding_failure(FILE *client_fd) {
 287     fprintf(client_fd, "HTTP/1.0 503 Forwarding failure\r\n");
 288     fprintf(client_fd, "\r\n");
 289     fclose(client_fd);
 290 }
 291
 292
 293 /* Transfer data between client and server sockets until one closes the
 294  * connection. */
 295 static void transfer_data(int client, int server) {
 296     struct pollfd fds[2];
 297     fds[0].fd      = client;
 298     fds[0].events  = POLLIN | POLLPRI | POLLHUP | POLLERR;
 299     fds[0].revents = 0;
 300     fds[1].fd      = server;
 301     fds[1].events  = POLLIN | POLLPRI | POLLHUP | POLLERR;
 302     fds[1].revents = 0;
 303
 304     for (;;) {
 305         int result = poll(fds, 2, 0);
 306         if (result < 0) {
 307             perror("poll()");
 308             return;
 309         }
 310
 311         /* Data available from client. */
 312         if (fds[0].revents & POLLIN || fds[0].revents & POLLPRI) {
 313             if (0 != read_from_write_to(client, server)) {
 314                 /* EOF (or other error) */
 315                 break;
 316             }
 317         }
 318         /* Data available from server. */
 319         if (fds[1].revents & POLLIN || fds[1].revents & POLLPRI) {
 320             if (0 != read_from_write_to(server, client)) {
 321                 /* EOF (or other error) */
 322                 break;
 323             }
 324         }
 325
 326         /* Client closed connection. */
 327         if (fds[0].revents & POLLERR || fds[0].revents & POLLHUP) {
 328             break;
 329         }
 330         /* Server closed connection. */
 331         if (fds[1].revents & POLLERR || fds[1].revents & POLLHUP) {
 332             break;
 333         }
 334     }
 335 }
 336
 337 /* Read available data from socket from and write it to socket to. At maximum
 338  * 4096 bytes are read/written. */
 339 static int read_from_write_to(int from, int to) {
 340     ssize_t size_read;
 341     ssize_t size_written;
 342     char buffer[4096];
 343
 344     size_read = read(from, buffer, sizeof(buffer));
 345     if (0 > size_read) {
 346         perror("read()");
 347         return -1;
 348     }
 349     /* EOF */
 350     if (0 == size_read) {
 351         return -1;
 352     }
 353
 354     size_written = write(to, buffer, (size_t)size_read);
 355     if (0 > size_written) {
 356         perror("write()");
 357         return -1;
 358     }
 359     if (size_read != size_written) {
 360         printf("only written %ld of %ld bytes!\n", size_read, size_written);
 361         return -1;
 362     }
 363
 364     return 0;
 365 }
 366
 367
 368 static int connect_to_host(const char *hostname, const char *port) {
 369     struct addrinfo gai_hints;
 370     struct addrinfo *gai_result;
 371     int gai_return;
 372
 373     int server_socket;
 374     struct addrinfo *server;
 375
 376     if (NULL == hostname || NULL == port) {
 377         return -1;
 378     }
 379
 380     /* Get IP of hostname server. */
 381     memset(&gai_hints, 0, sizeof(gai_hints));
 382     gai_hints.ai_family   = AF_UNSPEC;
 383     gai_hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
 384     gai_hints.ai_protocol = 0;
 385     gai_hints.ai_flags    = AI_NUMERICSERV /* given port is numeric */
 386                           | AI_ADDRCONFIG  /* supported by this computer */
 387                           | AI_V4MAPPED;   /* support IPv4 through IPv6 */
 388     gai_return = getaddrinfo(hostname, port, &gai_hints, &gai_result);
 389     if (0 != gai_return) {
 390         perror("getaddrinfo()");
 391         return -1;
 392     }
 393
 394     /* Now try to connect to each server returned by getaddrinfo(), use the
 395      * first successful connect. */
 396     for (server = gai_result; NULL != server; server = server->ai_next) {
 397         server_socket = socket(server->ai_family,
 398                                server->ai_socktype,
 399                                server->ai_protocol);
 400         if (-1 == server_socket) {
 401             perror("socket(), trying next");
 402             continue;
 403         }
 404
 405         if (-1 != connect(server_socket, server->ai_addr,
 406                                          server->ai_addrlen)) {
 407             break;
 408         }
 409         perror("connect(), trying next");
 410
 411         close(server_socket);
 412     }
 413     /* Make sure we free the result from getaddrinfo(). */
 414     freeaddrinfo(gai_result);
 415
 416     if (NULL == server) {
 417         fprintf(stderr, "no server found, aborting\n");
 418         return -1;
 419     }
 420
 421     return server_socket;
 422 }
 423
 424
 425 /* Parse HTTP CONNECT request string and save its parameters.
 426  *
 427  * The following format is expected: "CONNECT host:port HTTP/1.y".
 428  *
 429  * request and host must have the same size! port must be at least 6 bytes
 430  * long (5 + '\0').
 431  */
 432 static int parse_request(const char *request, char *host, char *port,
 433                                               int *version_minor) {
 434     int port_unused; /* just used to verify the port is numeric */
 435     char *position;
 436
 437     /* scanf() doesn't check spaces. */
 438     if (0 != strncmp(request, "CONNECT ", 8)) {
 439         return -1;
 440     }
 441     /* Check request and extract data, "host:port" is not yet separated. */
 442     if (2 != sscanf(request, "CONNECT %s HTTP/1.%d",
 443                              host, version_minor)) {
 444         return -1;
 445     }
 446     /* Make sure ":port" is there. */
 447     if (NULL == (position = strchr(host, ':'))) {
 448         return -1;
 449     }
 450     /* Make sure port is numeric. */
 451     if (1 != sscanf(position + 1, "%d", &port_unused)) {
 452         return -1;
 453     }
 454     /* Store it in *port. */
 455     strncpy(port, position + 1, 5);
 456     port[5] = '\0';
 457     /* And remove port from host. */
 458     *position = '\0';
 459
 460     return 0;
 461 }