dtls.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2008 Stig Venaas <venaas@uninett.no>
   3  *
   4  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
   5  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
   6  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
   7  */
   8
   9 #include <signal.h>
  10 #include <sys/socket.h>
  11 #include <netinet/in.h>
  12 #include <netdb.h>
  13 #include <string.h>
  14 #include <unistd.h>
  15 #include <limits.h>
  16 #ifdef SYS_SOLARIS9
  17 #include <fcntl.h>
  18 #endif
  19 #include <sys/time.h>
  20 #include <sys/types.h>
  21 #include <sys/select.h>
  22 #include <ctype.h>
  23 #include <sys/wait.h>
  24 #include <arpa/inet.h>
  25 #include <regex.h>
  26 #include <pthread.h>
  27 #include <openssl/ssl.h>
  28 #include <openssl/err.h>
  29 #include "debug.h"
  30 #include "list.h"
  31 #include "util.h"
  32 #include "radsecproxy.h"
  33 #include "dtls.h"
  34
  35 int udp2bio(int s, struct queue *q, int cnt) {
  36     unsigned char *buf;
  37     BIO *rbio;
  38
  39     if (cnt < 1)
  40         return 0;
  41
  42     buf = malloc(cnt);
  43     if (!buf) {
  44         unsigned char err;
  45         debug(DBG_ERR, "udp2bio: malloc failed");
  46         recv(s, &err, 1, 0);
  47         return 0;
  48     }
  49
  50     cnt = recv(s, buf, cnt, 0);
  51     if (cnt < 1) {
  52         debug(DBG_WARN, "udp2bio: recv failed");
  53         free(buf);
  54         return 0;
  55     }
  56
  57     rbio = BIO_new_mem_buf(buf, cnt);
  58     BIO_set_mem_eof_return(rbio, -1);
  59
  60     pthread_mutex_lock(&q->mutex);
  61     if (!list_push(q->entries, rbio)) {
  62         BIO_free(rbio);
  63         pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
  64         return 0;
  65     }
  66     pthread_cond_signal(&q->cond);
  67     pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
  68     return 1;
  69 }
  70
  71 BIO *getrbio(SSL *ssl, struct queue *q, int timeout) {
  72     BIO *rbio;
  73     struct timeval now;
  74     struct timespec to;
  75
  76     pthread_mutex_lock(&q->mutex);
  77     if (!(rbio = (BIO *)list_shift(q->entries))) {
  78         if (timeout) {
  79             gettimeofday(&now, NULL);
  80             memset(&to, 0, sizeof(struct timespec));
  81             to.tv_sec = now.tv_sec + timeout;
  82             pthread_cond_timedwait(&q->cond, &q->mutex, &to);
  83         } else
  84             pthread_cond_wait(&q->cond, &q->mutex);
  85         rbio = (BIO *)list_shift(q->entries);
  86     }
  87     pthread_mutex_unlock(&q->mutex);
  88     return rbio;
  89 }
  90
  91 void *udpdtlsserverrd(void *arg) {
  92     int cnt, s = *(int *)arg;
  93     unsigned char buf[4];
  94     struct sockaddr_storage from;
  95     socklen_t fromlen = sizeof(from);
  96     struct clsrvconf *conf;
  97     struct list_node *node;
  98     struct client *client;
  99     fd_set readfds;
 100     pthread_t dtlsserverth;
 101
 102     for (;;) {
 103         FD_ZERO(&readfds);
 104         FD_SET(s, &readfds);
 105         if (select(s + 1, &readfds, NULL, NULL, NULL) < 1)
 106             continue;
 107         cnt = recvfrom(s, buf, 4, MSG_PEEK | MSG_TRUNC, (struct sockaddr *)&from, &fromlen);
 108         if (cnt == -1) {
 109             debug(DBG_WARN, "udpdtlsserverrd: recv failed");
 110             continue;
 111         }
 112         conf = find_clconf(RAD_DTLS, (struct sockaddr *)&from, NULL);
 113         if (!conf) {
 114             debug(DBG_WARN, "udpdtlsserverrd: got packet from wrong or unknown DTLS peer %s, ignoring", addr2string((struct sockaddr *)&from, fromlen));
 115             recv(s, buf, 4, 0);
 116             continue;
 117         }
 118
 119         node = list_first(conf->clients);
 120         if (node)
 121             client = (struct client *)node->data;
 122         else {
 123             client = addclient(conf);
 124             if (!client) {
 125                 recv(s, buf, 4, 0);
 126                 continue;
 127             }
 128             client->sock = s;
 129             memcpy(&client->addr, &from, fromlen);
 130             if (pthread_create(&dtlsserverth, NULL, dtlsservernew, (void *)client)) {
 131                 debug(DBG_ERR, "udpdtlsserverrd: pthread_create failed");
 132                 removeclient(client);
 133                 recv(s, buf, 4, 0);
 134                 continue;
 135             }
 136             pthread_detach(dtlsserverth);
 137         }
 138         if (udp2bio(s, client->rbios, cnt))
 139             debug(DBG_DBG, "udpdtlsserverrd: got DTLS in UDP from %s", addr2string((struct sockaddr *)&from, fromlen));
 140     }
 141 }
 142
 143 void *dtlsserverwr(void *arg) {
 144     int cnt;
 145     unsigned long error;
 146     struct client *client = (struct client *)arg;
 147     struct queue *replyq;
 148     struct reply *reply;
 149
 150     debug(DBG_DBG, "dtlsserverwr: starting for %s", client->conf->host);
 151     replyq = client->replyq;
 152     for (;;) {
 153         pthread_mutex_lock(&replyq->mutex);
 154         while (!list_first(replyq->entries)) {
 155             if (client->ssl) {
 156                 debug(DBG_DBG, "dtlsserverwr: waiting for signal");
 157                 pthread_cond_wait(&replyq->cond, &replyq->mutex);
 158                 debug(DBG_DBG, "dtlsserverwr: got signal");
 159             }
 160             if (!client->ssl) {
 161                 /* ssl might have changed while waiting */
 162                 pthread_mutex_unlock(&replyq->mutex);
 163                 debug(DBG_DBG, "dtlsserverwr: exiting as requested");
 164                 ERR_remove_state(0);
 165                 pthread_exit(NULL);
 166             }
 167         }
 168         reply = (struct reply *)list_shift(replyq->entries);
 169         pthread_mutex_unlock(&replyq->mutex);
 170         cnt = SSL_write(client->ssl, reply->buf, RADLEN(reply->buf));
 171         if (cnt > 0)
 172             debug(DBG_DBG, "dtlsserverwr: sent %d bytes, Radius packet of length %d",
 173                   cnt, RADLEN(reply->buf));
 174         else
 175             while ((error = ERR_get_error()))
 176                 debug(DBG_ERR, "dtlsserverwr: SSL: %s", ERR_error_string(error, NULL));
 177         free(reply->buf);
 178         free(reply);
 179     }
 180 }
 181
 182 int dtlsread(SSL *ssl, struct queue *q, unsigned char *buf, int num) {
 183     int len, cnt;
 184
 185     for (len = 0; len < num; len += cnt) {
 186         cnt = SSL_read(ssl, buf + len, num - len);
 187         if (cnt <= 0)
 188             switch (cnt = SSL_get_error(ssl, cnt)) {
 189             case SSL_ERROR_WANT_READ:
 190                 BIO_free(ssl->rbio);
 191                 ssl->rbio = getrbio(ssl, q, 0);
 192                 if (!ssl->rbio)
 193                     return -1;
 194                 cnt = 0;
 195                 continue;
 196             case SSL_ERROR_WANT_WRITE:
 197                 cnt = 0;
 198                 continue;
 199             case SSL_ERROR_ZERO_RETURN:
 200                 /* remote end sent close_notify, send one back */
 201                 SSL_shutdown(ssl);
 202                 return -1;
 203             default:
 204                 return -1;
 205             }
 206     }
 207     return num;
 208 }
 209
 210 unsigned char *raddtlsget(SSL *ssl, struct queue *rbios) {
 211     int cnt, len;
 212     unsigned char buf[4], *rad;
 213
 214     for (;;) {
 215         cnt = dtlsread(ssl, rbios, buf, 4);
 216         if (cnt < 1) {
 217             debug(DBG_DBG, "raddtlsget: connection lost");
 218             return NULL;
 219         }
 220
 221         len = RADLEN(buf);
 222         rad = malloc(len);
 223         if (!rad) {
 224             debug(DBG_ERR, "raddtlsget: malloc failed");
 225             continue;
 226         }
 227         memcpy(rad, buf, 4);
 228
 229         cnt = dtlsread(ssl, rbios, rad + 4, len - 4);
 230         if (cnt < 1) {
 231             debug(DBG_DBG, "raddtlsget: connection lost");
 232             free(rad);
 233             return NULL;
 234         }
 235
 236         if (len >= 20)
 237             break;
 238
 239         free(rad);
 240         debug(DBG_WARN, "raddtlsget: packet smaller than minimum radius size");
 241     }
 242
 243     debug(DBG_DBG, "raddtlsget: got %d bytes", len);
 244     return rad;
 245 }
 246
 247 void dtlsserverrd(struct client *client) {
 248     struct request rq;
 249     pthread_t dtlsserverwrth;
 250
 251     debug(DBG_DBG, "dtlsserverrd: starting for %s", client->conf->host);
 252
 253     if (pthread_create(&dtlsserverwrth, NULL, dtlsserverwr, (void *)client)) {
 254         debug(DBG_ERR, "dtlsserverrd: pthread_create failed");
 255         return;
 256     }
 257
 258     for (;;) {
 259         memset(&rq, 0, sizeof(struct request));
 260         rq.buf = raddtlsget(client->ssl, client->rbios);
 261         if (!rq.buf) {
 262             debug(DBG_ERR, "dtlsserverrd: connection from %s lost", client->conf->host);
 263             break;
 264         }
 265         debug(DBG_DBG, "dtlsserverrd: got Radius message from %s", client->conf->host);
 266         rq.from = client;
 267         if (!radsrv(&rq)) {
 268             debug(DBG_ERR, "dtlsserverrd: message authentication/validation failed, closing connection from %s", client->conf->host);
 269             break;
 270         }
 271     }
 272
 273     /* stop writer by setting ssl to NULL and give signal in case waiting for data */
 274     client->ssl = NULL;
 275
 276     pthread_mutex_lock(&client->replyq->mutex);
 277     pthread_cond_signal(&client->replyq->cond);
 278     pthread_mutex_unlock(&client->replyq->mutex);
 279     debug(DBG_DBG, "dtlsserverrd: waiting for writer to end");
 280     pthread_join(dtlsserverwrth, NULL);
 281     removeclientrqs(client);
 282     debug(DBG_DBG, "dtlsserverrd: reader for %s exiting", client->conf->host);
 283 }
 284
 285 /* accept if acc == 1, else connect */
 286 SSL *dtlsacccon(uint8_t acc, SSL_CTX *ctx, int s, struct sockaddr *addr, struct queue *rbios) {
 287     SSL *ssl;
 288     int i, res;
 289     unsigned long error;
 290     BIO *mem0bio, *wbio;
 291
 292     ssl = SSL_new(ctx);
 293     if (!ssl)
 294         return NULL;
 295
 296     mem0bio = BIO_new(BIO_s_mem());
 297     BIO_set_mem_eof_return(mem0bio, -1);
 298     wbio = BIO_new_dgram(s, BIO_NOCLOSE);
 299     BIO_dgram_set_peer(wbio, addr);
 300     SSL_set_bio(ssl, mem0bio, wbio);
 301
 302     for (i = 0; i < 5; i++) {
 303         res = acc ? SSL_accept(ssl) : SSL_connect(ssl);
 304         if (res > 0)
 305             return ssl;
 306         if (res == 0)
 307             break;
 308         if (SSL_get_error(ssl, res) == SSL_ERROR_WANT_READ) {
 309             BIO_free(ssl->rbio);
 310             ssl->rbio = getrbio(ssl, rbios, 5);
 311             if (!ssl->rbio)
 312                 break;
 313         }
 314         while ((error = ERR_get_error()))
 315             debug(DBG_ERR, "dtls%st: DTLS: %s", acc ? "accep" : "connec", ERR_error_string(error, NULL));
 316     }
 317
 318     SSL_free(ssl);
 319     return NULL;
 320 }
 321
 322 void *dtlsservernew(void *arg) {
 323     struct client *client = (struct client *)arg;
 324     X509 *cert = NULL;
 325
 326     client->ssl = dtlsacccon(1, client->conf->ssl_ctx, client->sock, (struct sockaddr *)&client->addr, client->rbios);
 327     if (!client->ssl)
 328         goto exit;
 329     cert = verifytlscert(client->ssl);
 330     if (!cert)
 331         goto exit;
 332     if (verifyconfcert(cert, client->conf)) {
 333         X509_free(cert);
 334         dtlsserverrd(client);
 335         removeclient(client);
 336     } else
 337         debug(DBG_WARN, "dtlsservernew: ignoring request, certificate validation failed");
 338     if (cert)
 339         X509_free(cert);
 340
 341  exit:
 342     SSL_free(client->ssl);
 343     ERR_remove_state(0);
 344     pthread_exit(NULL);
 345 }
 346
 347 int dtlsconnect(struct server *server, struct timeval *when, int timeout, char *text) {
 348     struct timeval now;
 349     time_t elapsed;
 350     X509 *cert;
 351
 352     debug(DBG_DBG, "dtlsconnect: called from %s", text);
 353     pthread_mutex_lock(&server->lock);
 354     if (when && memcmp(&server->lastconnecttry, when, sizeof(struct timeval))) {
 355         /* already reconnected, nothing to do */
 356         debug(DBG_DBG, "dtlsconnect(%s): seems already reconnected", text);
 357         pthread_mutex_unlock(&server->lock);
 358         return 1;
 359     }
 360
 361     for (;;) {
 362         gettimeofday(&now, NULL);
 363         elapsed = now.tv_sec - server->lastconnecttry.tv_sec;
 364
 365         if (timeout && server->lastconnecttry.tv_sec && elapsed > timeout) {
 366             debug(DBG_DBG, "dtlsconnect: timeout");
 367             SSL_free(server->ssl);
 368             server->ssl = NULL;
 369             pthread_mutex_unlock(&server->lock);
 370             return 0;
 371         }
 372
 373         if (server->connectionok) {
 374             server->connectionok = 0;
 375             sleep(2);
 376         } else if (elapsed < 1)
 377             sleep(2);
 378         else if (elapsed < 60) {
 379             debug(DBG_INFO, "dtlsconnect: sleeping %lds", elapsed);
 380             sleep(elapsed);
 381         } else if (elapsed < 100000) {
 382             debug(DBG_INFO, "dtlsconnect: sleeping %ds", 60);
 383             sleep(60);
 384         } else
 385             server->lastconnecttry.tv_sec = now.tv_sec;  /* no sleep at startup */
 386         debug(DBG_WARN, "dtlsconnect: trying to open DTLS connection to %s port %s", server->conf->host, server->conf->port);
 387
 388         SSL_free(server->ssl);
 389         server->ssl = dtlsacccon(0, server->conf->ssl_ctx, server->sock, server->conf->addrinfo->ai_addr, server->rbios);
 390         if (!server->ssl)
 391             continue;
 392         debug(DBG_DBG, "dtlsconnect: DTLS: ok");
 393
 394         cert = verifytlscert(server->ssl);
 395         if (!cert)
 396             continue;
 397
 398         if (verifyconfcert(cert, server->conf))
 399             break;
 400         X509_free(cert);
 401     }
 402     X509_free(cert);
 403     debug(DBG_WARN, "dtlsconnect: DTLS connection to %s port %s up", server->conf->host, server->conf->port);
 404     gettimeofday(&server->lastconnecttry, NULL);
 405     pthread_mutex_unlock(&server->lock);
 406     return 1;
 407 }
 408
 409 int clientradputdtls(struct server *server, unsigned char *rad) {
 410     int cnt;
 411     size_t len;
 412     unsigned long error;
 413     struct clsrvconf *conf = server->conf;
 414
 415     len = RADLEN(rad);
 416     while ((cnt = SSL_write(server->ssl, rad, len)) <= 0) {
 417         while ((error = ERR_get_error()))
 418             debug(DBG_ERR, "clientradputdtls: DTLS: %s", ERR_error_string(error, NULL));
 419     }
 420     debug(DBG_DBG, "clientradputdtls: Sent %d bytes, Radius packet of length %d to DTLS peer %s", cnt, len, conf->host);
 421     return 1;
 422 }
 423
 424 /* reads UDP containing DTLS and passes it on to dtlsclientrd */
 425 void *udpdtlsclientrd(void *arg) {
 426     int cnt, s = *(int *)arg;
 427     unsigned char buf[4];
 428     struct sockaddr_storage from;
 429     socklen_t fromlen = sizeof(from);
 430     struct clsrvconf *conf;
 431     fd_set readfds;
 432
 433     for (;;) {
 434         FD_ZERO(&readfds);
 435         FD_SET(s, &readfds);
 436         if (select(s + 1, &readfds, NULL, NULL, NULL) < 1)
 437             continue;
 438         cnt = recvfrom(s, buf, 4, MSG_PEEK | MSG_TRUNC, (struct sockaddr *)&from, &fromlen);
 439         if (cnt == -1) {
 440             debug(DBG_WARN, "udpdtlsclientrd: recv failed");
 441             continue;
 442         }
 443
 444         conf = find_srvconf(RAD_DTLS, (struct sockaddr *)&from, NULL);
 445         if (!conf) {
 446             debug(DBG_WARN, "udpdtlsclientrd: got packet from wrong or unknown DTLS peer %s, ignoring", addr2string((struct sockaddr *)&from, fromlen));
 447             recv(s, buf, 4, 0);
 448             continue;
 449         }
 450         if (udp2bio(s, conf->servers->rbios, cnt))
 451             debug(DBG_DBG, "radudpget: got DTLS in UDP from %s", addr2string((struct sockaddr *)&from, fromlen));
 452     }
 453 }
 454
 455 void *dtlsclientrd(void *arg) {
 456     struct server *server = (struct server *)arg;
 457     unsigned char *buf;
 458     struct timeval lastconnecttry;
 459
 460     for (;;) {
 461         /* yes, lastconnecttry is really necessary */
 462         lastconnecttry = server->lastconnecttry;
 463         buf = raddtlsget(server->ssl, server->rbios);
 464         if (!buf) {
 465             dtlsconnect(server, &lastconnecttry, 0, "dtlsclientrd");
 466             continue;
 467         }
 468
 469         if (!replyh(server, buf))
 470             free(buf);
 471     }
 472 }