htparser: Implemented an in-memory database for TLS session storage.
[ashd.git] / src / ssl-gnutls.c
1 /*
2     ashd - A Sane HTTP Daemon
3     Copyright (C) 2008  Fredrik Tolf <fredrik@dolda2000.com>
4
5     This program is free software: you can redistribute it and/or modify
6     it under the terms of the GNU General Public License as published by
7     the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8     (at your option) any later version.
9
10     This program is distributed in the hope that it will be useful,
11     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13     GNU General Public License for more details.
14
15     You should have received a copy of the GNU General Public License
16     along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <stdlib.h>
20 #include <unistd.h>
21 #include <string.h>
22 #include <fcntl.h>
23 #include <dirent.h>
24 #include <sys/socket.h>
25 #include <netinet/in.h>
26 #include <arpa/inet.h>
27 #include <errno.h>
28
29 #ifdef HAVE_CONFIG_H
30 #include <config.h>
31 #endif
32 #include <utils.h>
33 #include <mt.h>
34 #include <mtio.h>
35 #include <req.h>
36 #include <log.h>
37
38 #include "htparser.h"
39
40 #ifdef HAVE_GNUTLS
41
42 #include <gnutls/gnutls.h>
43 #include <gnutls/x509.h>
44
45 struct namedcreds {
46     char **names;
47     gnutls_certificate_credentials_t creds;
48 };
49
50 struct ncredbuf {
51     struct namedcreds **b;
52     size_t s, d;
53 };
54
55 struct sslport {
56     int fd;
57     int sport;
58     gnutls_certificate_credentials_t creds;
59     struct namedcreds **ncreds;
60 };
61
62 struct sslconn {
63     int fd;
64     struct sslport *port;
65     struct sockaddr_storage name;
66     gnutls_session_t sess;
67     struct charbuf in;
68 };
69
70 struct savedsess {
71     struct savedsess *next, *prev;
72     gnutls_datum_t key, value;
73 };
74
75 static int numconn = 0, numsess = 0;
76 static struct btree *sessidx = NULL;
77 static struct savedsess *sesslistf = NULL, *sesslistl = NULL;
78
79 static int sesscmp(void *ap, void *bp)
80 {
81     struct savedsess *a = ap, *b = bp;
82     
83     if(a->key.size != b->key.size)
84         return(a->key.size - b->key.size);
85     return(memcmp(a->key.data, b->key.data, a->key.size));
86 }
87
88 static gnutls_datum_t sessdbfetch(void *uudata, gnutls_datum_t key)
89 {
90     struct savedsess *sess, lkey;
91     gnutls_datum_t ret;
92     
93     memset(&ret, 0, sizeof(ret));
94     lkey.key = key;
95     if((sess = btreeget(sessidx, &lkey, sesscmp)) == NULL)
96         return(ret);
97     ret.data = memcpy(gnutls_malloc(ret.size = sess->value.size), sess->value.data, sess->value.size);
98     return(ret);
99 }
100
101 static void freesess(struct savedsess *sess)
102 {
103     bbtreedel(&sessidx, sess, sesscmp);
104     if(sess->next)
105         sess->next->prev = sess->prev;
106     if(sess->prev)
107         sess->prev->next = sess->next;
108     if(sess == sesslistf)
109         sesslistf = sess->next;
110     if(sess == sesslistl)
111         sesslistl = sess->prev;
112     free(sess->key.data);
113     free(sess->value.data);
114     free(sess);
115     numsess--;
116 }
117
118 static int sessdbdel(void *uudata, gnutls_datum_t key)
119 {
120     struct savedsess *sess, lkey;
121     
122     lkey.key = key;
123     if((sess = btreeget(sessidx, &lkey, sesscmp)) == NULL)
124         return(-1);
125     freesess(sess);
126     return(0);
127 }
128
129 static void cleansess(void)
130 {
131     while(numsess > (max(numconn, 1) * 100))
132         freesess(sesslistl);
133 }
134
135 static int sessdbstore(void *uudata, gnutls_datum_t key, gnutls_datum_t value)
136 {
137     static int cc = 0;
138     struct savedsess *sess, lkey;
139     
140     if((value.data == NULL) || (value.size == 0)) {
141         sessdbdel(NULL, key);
142         return(0);
143     }
144     lkey.key = key;
145     if((sess = btreeget(sessidx, &lkey, sesscmp)) == NULL) {
146         omalloc(sess);
147         sess->key.data = memcpy(smalloc(sess->key.size = key.size), key.data, key.size);
148         sess->value.data = memcpy(smalloc(sess->value.size = value.size), value.data, value.size);
149         bbtreeput(&sessidx, sess, sesscmp);
150         sess->prev = NULL;
151         sess->next = sesslistf;
152         if(sesslistf)
153             sesslistf->prev = sess;
154         sesslistf = sess;
155         if(sesslistl == NULL)
156             sesslistl = sess;
157         numsess++;
158     } else {
159         free(sess->value.data);
160         sess->value.data = memcpy(smalloc(sess->value.size = value.size), value.data, value.size);
161         if(sess != sesslistf) {
162             if(sess->next)
163                 sess->next->prev = sess->prev;
164             if(sess->prev)
165                 sess->prev->next = sess->next;
166             if(sess == sesslistl)
167                 sesslistl = sess->prev;
168             sess->prev = NULL;
169             sess->next = sesslistf;
170             if(sesslistf)
171                 sesslistf->prev = sess;
172             sesslistf = sess;
173         }
174     }
175     if(cc++ > 100) {
176         cleansess();
177         cc = 0;
178     }
179     return(0);
180 }
181
182 static int tlsblock(int fd, gnutls_session_t sess, time_t to)
183 {
184     if(gnutls_record_get_direction(sess))
185         return(block(fd, EV_WRITE, to));
186     else
187         return(block(fd, EV_READ, to));
188 }
189
190 static ssize_t sslread(void *cookie, char *buf, size_t len)
191 {
192     struct sslconn *ssl = cookie;
193     ssize_t xf;
194     int ret;
195
196     while(ssl->in.d == 0) {
197         sizebuf(ssl->in, ssl->in.d + 1024);
198         ret = gnutls_record_recv(ssl->sess, ssl->in.b + ssl->in.d, ssl->in.s - ssl->in.d);
199         if((ret == GNUTLS_E_INTERRUPTED) || (ret == GNUTLS_E_AGAIN)) {
200             if(tlsblock(ssl->fd, ssl->sess, 60) == 0) {
201                 errno = ETIMEDOUT;
202                 return(-1);
203             }
204         } else if(ret < 0) {
205             errno = EIO;
206             return(-1);
207         } else if(ret == 0) {
208             return(0);
209         } else {
210             ssl->in.d += ret;
211         }
212     }
213     xf = min(ssl->in.d, len);
214     memcpy(buf, ssl->in.b, xf);
215     memmove(ssl->in.b, ssl->in.b + xf, ssl->in.d -= xf);
216     return(xf);
217 }
218
219 static ssize_t sslwrite(void *cookie, const char *buf, size_t len)
220 {
221     struct sslconn *ssl = cookie;
222     int ret;
223     size_t off;
224     
225     off = 0;
226     while(off < len) {
227         ret = gnutls_record_send(ssl->sess, buf + off, len - off);
228         if((ret == GNUTLS_E_INTERRUPTED) || (ret == GNUTLS_E_AGAIN)) {
229             if(tlsblock(ssl->fd, ssl->sess, 60) == 0) {
230                 if(off == 0) {
231                     errno = ETIMEDOUT;
232                     return(-1);
233                 }
234                 return(off);
235             }
236         } else if(ret < 0) {
237             if(off == 0) {
238                 errno = EIO;
239                 return(-1);
240             }
241             return(off);
242         } else {
243             off += ret;
244         }
245     }
246     return(off);
247 }
248
249 static int sslclose(void *cookie)
250 {
251     struct sslconn *ssl = cookie;
252     
253     buffree(ssl->in);
254     return(0);
255 }
256
257 static cookie_io_functions_t iofuns = {
258     .read = sslread,
259     .write = sslwrite,
260     .close = sslclose,
261 };
262
263 static int initreq(struct conn *conn, struct hthead *req)
264 {
265     struct sslconn *ssl = conn->pdata;
266     struct sockaddr_storage sa;
267     socklen_t salen;
268     char nmbuf[256];
269     
270     headappheader(req, "X-Ash-Address", formathaddress((struct sockaddr *)&ssl->name, sizeof(sa)));
271     if(ssl->name.ss_family == AF_INET) {
272         headappheader(req, "X-Ash-Address", inet_ntop(AF_INET, &((struct sockaddr_in *)&ssl->name)->sin_addr, nmbuf, sizeof(nmbuf)));
273         headappheader(req, "X-Ash-Port", sprintf3("%i", ntohs(((struct sockaddr_in *)&ssl->name)->sin_port)));
274     } else if(ssl->name.ss_family == AF_INET6) {
275         headappheader(req, "X-Ash-Address", inet_ntop(AF_INET6, &((struct sockaddr_in6 *)&ssl->name)->sin6_addr, nmbuf, sizeof(nmbuf)));
276         headappheader(req, "X-Ash-Port", sprintf3("%i", ntohs(((struct sockaddr_in6 *)&ssl->name)->sin6_port)));
277     }
278     salen = sizeof(sa);
279     if(!getsockname(ssl->fd, (struct sockaddr *)&sa, &salen))
280         headappheader(req, "X-Ash-Server-Address", formathaddress((struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa)));
281     headappheader(req, "X-Ash-Server-Port", sprintf3("%i", ssl->port->sport));
282     headappheader(req, "X-Ash-Protocol", "https");
283     return(0);
284 }
285
286 static void servessl(struct muth *muth, va_list args)
287 {
288     vavar(int, fd);
289     vavar(struct sockaddr_storage, name);
290     vavar(struct sslport *, pd);
291     struct conn conn;
292     struct sslconn ssl;
293     gnutls_session_t sess;
294     int ret;
295     FILE *in;
296     
297     int setcreds(gnutls_session_t sess)
298     {
299         int i, o, u;
300         unsigned int ntype;
301         char nambuf[256];
302         size_t namlen;
303         
304         for(i = 0; 1; i++) {
305             namlen = sizeof(nambuf);
306             if(gnutls_server_name_get(sess, nambuf, &namlen, &ntype, i) != 0)
307                 break;
308             if(ntype != GNUTLS_NAME_DNS)
309                 continue;
310             for(o = 0; pd->ncreds[o] != NULL; o++) {
311                 for(u = 0; pd->ncreds[o]->names[u] != NULL; u++) {
312                     if(!strcmp(pd->ncreds[o]->names[u], nambuf)) {
313                         gnutls_credentials_set(sess, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, pd->ncreds[o]->creds);
314                         gnutls_certificate_server_set_request(sess, GNUTLS_CERT_REQUEST);
315                         return(0);
316                     }
317                 }
318             }
319         }
320         gnutls_credentials_set(sess, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, pd->creds);
321         gnutls_certificate_server_set_request(sess, GNUTLS_CERT_REQUEST);
322         return(0);
323     }
324
325     numconn++;
326     fcntl(fd, F_SETFL, fcntl(fd, F_GETFL) | O_NONBLOCK);
327     gnutls_init(&sess, GNUTLS_SERVER);
328     gnutls_set_default_priority(sess);
329     gnutls_db_set_retrieve_function(sess, sessdbfetch);
330     gnutls_db_set_store_function(sess, sessdbstore);
331     gnutls_db_set_remove_function(sess, sessdbdel);
332     gnutls_db_set_ptr(sess, NULL);
333     gnutls_handshake_set_post_client_hello_function(sess, setcreds);
334     gnutls_transport_set_ptr(sess, (gnutls_transport_ptr_t)(intptr_t)fd);
335     while((ret = gnutls_handshake(sess)) != 0) {
336         if((ret != GNUTLS_E_INTERRUPTED) && (ret != GNUTLS_E_AGAIN))
337             goto out;
338         if(tlsblock(fd, sess, 60) <= 0)
339             goto out;
340     }
341     memset(&conn, 0, sizeof(conn));
342     memset(&ssl, 0, sizeof(ssl));
343     conn.pdata = &ssl;
344     conn.initreq = initreq;
345     ssl.fd = fd;
346     ssl.port = pd;
347     ssl.name = name;
348     ssl.sess = sess;
349     bufinit(ssl.in);
350     in = fopencookie(&ssl, "r+", iofuns);
351     serve(in, &conn);
352     
353 out:
354     gnutls_deinit(sess);
355     close(fd);
356     numconn--;
357 }
358
359 static void listenloop(struct muth *muth, va_list args)
360 {
361     vavar(struct sslport *, pd);
362     int ns;
363     struct sockaddr_storage name;
364     socklen_t namelen;
365     
366     while(1) {
367         namelen = sizeof(name);
368         block(pd->fd, EV_READ, 0);
369         ns = accept(pd->fd, (struct sockaddr *)&name, &namelen);
370         if(ns < 0) {
371             flog(LOG_ERR, "accept: %s", strerror(errno));
372             goto out;
373         }
374         mustart(servessl, ns, name, pd);
375     }
376     
377 out:
378     close(pd->fd);
379     free(pd);
380 }
381
382 static gnutls_dh_params_t dhparams(void)
383 {
384     static int inited = 0;
385     static gnutls_dh_params_t pars;
386     int ret;
387     
388     if(!inited) {
389         if(((ret = gnutls_dh_params_init(&pars)) != 0) ||
390            ((ret = gnutls_dh_params_generate2(pars, 2048)) != 0)) {
391             flog(LOG_ERR, "GnuTLS could not generate Diffie-Hellman parameters: %s", gnutls_strerror(ret));
392             exit(1);
393         }
394         inited = 1;
395     }
396     return(pars);
397 }
398
399 static void init(void)
400 {
401     static int inited = 0;
402     int ret;
403     
404     if(inited)
405         return;
406     inited = 1;
407     if((ret = gnutls_global_init()) != 0) {
408         flog(LOG_ERR, "could not initialize GnuTLS: %s", gnutls_strerror(ret));
409         exit(1);
410     }
411 }
412
413 static struct namedcreds *readncreds(char *file)
414 {
415     int i, fd, ret;
416     struct namedcreds *nc;
417     gnutls_x509_crt_t crt;
418     gnutls_x509_privkey_t key;
419     char cn[1024];
420     size_t cnl;
421     gnutls_datum_t d;
422     struct charbuf keybuf;
423     struct charvbuf names;
424     unsigned int type;
425     
426     bufinit(keybuf);
427     bufinit(names);
428     if((fd = open(file, O_RDONLY)) < 0) {
429         flog(LOG_ERR, "ssl: %s: %s", file, strerror(errno));
430         exit(1);
431     }
432     while(1) {
433         sizebuf(keybuf, keybuf.d + 1024);
434         ret = read(fd, keybuf.b + keybuf.d, keybuf.s - keybuf.d);
435         if(ret < 0) {
436             flog(LOG_ERR, "ssl: reading from %s: %s", file, strerror(errno));
437             exit(1);
438         } else if(ret == 0) {
439             break;
440         }
441         keybuf.d += ret;
442     }
443     close(fd);
444     d.data = (unsigned char *)keybuf.b;
445     d.size = keybuf.d;
446     gnutls_x509_crt_init(&crt);
447     if((ret = gnutls_x509_crt_import(crt, &d, GNUTLS_X509_FMT_PEM)) != 0) {
448         flog(LOG_ERR, "ssl: could not load certificate from %s: %s", file, gnutls_strerror(ret));
449         exit(1);
450     }
451     cnl = sizeof(cn) - 1;
452     if((ret = gnutls_x509_crt_get_dn_by_oid(crt, GNUTLS_OID_X520_COMMON_NAME, 0, 0, cn, &cnl)) != 0) {
453         flog(LOG_ERR, "ssl: could not read common name from %s: %s", file, gnutls_strerror(ret));
454         exit(1);
455     }
456     cn[cnl] = 0;
457     bufadd(names, sstrdup(cn));
458     for(i = 0; 1; i++) {
459         cnl = sizeof(cn) - 1;
460         if(gnutls_x509_crt_get_subject_alt_name2(crt, i, cn, &cnl, &type, NULL) < 0)
461             break;
462         cn[cnl] = 0;
463         if(type == GNUTLS_SAN_DNSNAME)
464             bufadd(names, sstrdup(cn));
465     }
466     gnutls_x509_privkey_init(&key);
467     if((ret = gnutls_x509_privkey_import(key, &d, GNUTLS_X509_FMT_PEM)) != 0) {
468         flog(LOG_ERR, "ssl: could not load key from %s: %s", file, gnutls_strerror(ret));
469         exit(1);
470     }
471     buffree(keybuf);
472     bufadd(names, NULL);
473     omalloc(nc);
474     nc->names = names.b;
475     gnutls_certificate_allocate_credentials(&nc->creds);
476     if((ret = gnutls_certificate_set_x509_key(nc->creds, &crt, 1, key)) != 0) {
477         flog(LOG_ERR, "ssl: could not use certificate from %s: %s", file, gnutls_strerror(ret));
478         exit(1);
479     }
480     gnutls_certificate_set_dh_params(nc->creds, dhparams());
481     return(nc);
482 }
483
484 static void readncdir(struct ncredbuf *buf, char *dir)
485 {
486     DIR *d;
487     struct dirent *e;
488     size_t es;
489     
490     if((d = opendir(dir)) == NULL) {
491         flog(LOG_ERR, "ssl: could not read certificate directory %s: %s", dir, strerror(errno));
492         exit(1);
493     }
494     while((e = readdir(d)) != NULL) {
495         if(e->d_name[0] == '.')
496             continue;
497         if((es = strlen(e->d_name)) <= 4)
498             continue;
499         if(strcmp(e->d_name + es - 4, ".crt"))
500             continue;
501         bufadd(*buf, readncreds(sprintf3("%s/%s", dir, e->d_name)));
502     }
503     closedir(d);
504 }
505
506 void handlegnussl(int argc, char **argp, char **argv)
507 {
508     int i, ret, port, fd;
509     gnutls_certificate_credentials_t creds;
510     struct ncredbuf ncreds;
511     struct sslport *pd;
512     char *crtfile, *keyfile;
513     
514     init();
515     port = 443;
516     bufinit(ncreds);
517     gnutls_certificate_allocate_credentials(&creds);
518     keyfile = crtfile = NULL;
519     for(i = 0; i < argc; i++) {
520         if(!strcmp(argp[i], "help")) {
521             printf("ssl handler parameters:\n");
522             printf("\tcert=CERT-FILE  [mandatory]\n");
523             printf("\t\tThe name of the file to read the certificate from.\n");
524             printf("\tkey=KEY-FILE    [same as CERT-FILE]\n");
525             printf("\t\tThe name of the file to read the private key from.\n");
526             printf("\ttrust=CA-FILE   [no default]\n");
527             printf("\t\tThe name of a file to read trusted certificates from.\n");
528             printf("\t\tMay be given multiple times.\n");
529             printf("\tcrl=CRL-FILE    [no default]\n");
530             printf("\t\tThe name of a file to read revocation lists from.\n");
531             printf("\t\tMay be given multiple times.\n");
532             printf("\tncert=CERT-FILE [no default]\n");
533             printf("\t\tThe name of a file to read a named certificate from,\n");
534             printf("\t\tfor use with SNI-enabled clients.\n");
535             printf("\t\tMay be given multiple times.\n");
536             printf("\tncertdir=DIR    [no default]\n");
537             printf("\t\tRead all *.crt files in the given directory as if they\n");
538             printf("\t\twere given with `ncert' options.\n");
539             printf("\t\tMay be given multiple times.\n");
540             printf("\tport=PORT       [443]\n");
541             printf("\t\tThe TCP port to listen on.\n");
542             printf("\n");
543             printf("\tAll X.509 data files must be PEM-encoded.\n");
544             printf("\tIf any certificates were given with `ncert' options, they will be\n");
545             printf("\tused if a client explicitly names one of them with a\n");
546             printf("\tserver-name indication. If a client indicates no server name,\n");
547             printf("\tor if a server-name indication does not match any given\n");
548             printf("\tcertificate, the certificate given with the `cert' option will\n");
549             printf("\tbe used instead.\n");
550             exit(0);
551         } else if(!strcmp(argp[i], "cert")) {
552             crtfile = argv[i];
553         } else if(!strcmp(argp[i], "key")) {
554             keyfile = argv[i];
555         } else if(!strcmp(argp[i], "trust")) {
556             if((ret = gnutls_certificate_set_x509_trust_file(creds, argv[i], GNUTLS_X509_FMT_PEM)) != 0) {
557                 flog(LOG_ERR, "ssl: could not load trust file `%s': %s", argv[i], gnutls_strerror(ret));
558                 exit(1);
559             }
560             for(i = 0; i < ncreds.d; i++) {
561                 if((ret = gnutls_certificate_set_x509_trust_file(ncreds.b[i]->creds, argv[i], GNUTLS_X509_FMT_PEM)) != 0) {
562                     flog(LOG_ERR, "ssl: could not load trust file `%s': %s", argv[i], gnutls_strerror(ret));
563                     exit(1);
564                 }
565             }
566         } else if(!strcmp(argp[i], "crl")) {
567             if((ret = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(creds, argv[i], GNUTLS_X509_FMT_PEM)) != 0) {
568                 flog(LOG_ERR, "ssl: could not load CRL file `%s': %s", argv[i], gnutls_strerror(ret));
569                 exit(1);
570             }
571             for(i = 0; i < ncreds.d; i++) {
572                 if((ret = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(ncreds.b[i]->creds, argv[i], GNUTLS_X509_FMT_PEM)) != 0) {
573                     flog(LOG_ERR, "ssl: could not load CRL file `%s': %s", argv[i], gnutls_strerror(ret));
574                     exit(1);
575                 }
576             }
577         } else if(!strcmp(argp[i], "port")) {
578             port = atoi(argv[i]);
579         } else if(!strcmp(argp[i], "ncert")) {
580             bufadd(ncreds, readncreds(argv[i]));
581         } else if(!strcmp(argp[i], "ncertdir")) {
582             readncdir(&ncreds, argv[i]);
583         } else {
584             flog(LOG_ERR, "unknown parameter `%s' to ssl handler", argp[i]);
585             exit(1);
586         }
587     }
588     if(crtfile == NULL) {
589         flog(LOG_ERR, "ssl: needs certificate file at the very least");
590         exit(1);
591     }
592     if((fd = listensock6(port)) < 0) {
593         flog(LOG_ERR, "could not listen on IPv6 port (port %i): %s", port, strerror(errno));
594         exit(1);
595     }
596     if(keyfile == NULL)
597         keyfile = crtfile;
598     if((ret = gnutls_certificate_set_x509_key_file(creds, crtfile, keyfile, GNUTLS_X509_FMT_PEM)) != 0) {
599         flog(LOG_ERR, "ssl: could not load certificate or key: %s", gnutls_strerror(ret));
600         exit(1);
601     }
602     gnutls_certificate_set_dh_params(creds, dhparams());
603     bufadd(ncreds, NULL);
604     omalloc(pd);
605     pd->fd = fd;
606     pd->sport = port;
607     pd->creds = creds;
608     pd->ncreds = ncreds.b;
609     mustart(listenloop, pd);
610     if((fd = listensock6(port)) < 0) {
611         if(errno != EADDRINUSE) {
612             flog(LOG_ERR, "could not listen on IPv6 port (port %i): %s", port, strerror(errno));
613             exit(1);
614         }
615     } else {
616         omalloc(pd);
617         pd->fd = fd;
618         pd->sport = port;
619         pd->creds = creds;
620         mustart(listenloop, pd);
621     }
622 }
623
624 #endif