Overhaul of GnuTLS code.
[exim.git] / src / src / tls-gnu.c
1 /*************************************************
2 *     Exim - an Internet mail transport agent    *
3 *************************************************/
4
5 /* Copyright (c) University of Cambridge 1995 - 2012 */
6 /* See the file NOTICE for conditions of use and distribution. */
7
8 /* Copyright (c) Phil Pennock 2012 */
9
10 /* This file provides TLS/SSL support for Exim using the GnuTLS library,
11 one of the available supported implementations.  This file is #included into
12 tls.c when USE_GNUTLS has been set.
13
14 The code herein is a revamp of GnuTLS integration using the current APIs; the
15 original tls-gnu.c was based on a patch which was contributed by Nikos
16 Mavroyanopoulos.  The revamp is partially a rewrite, partially cut&paste as
17 appropriate.
18
19 APIs current as of GnuTLS 2.12.18; note that the GnuTLS manual is for GnuTLS 3,
20 which is not widely deployed by OS vendors.  Will note issues below, which may
21 assist in updating the code in the future.  Another sources of hints is
22 mod_gnutls for Apache (SNI callback registration and handling).
23
24 Keeping client and server variables more split than before and is currently
25 the norm, in anticipation of TLS in ACL callouts.
26
27 I wanted to switch to gnutls_certificate_set_verify_function() so that
28 certificate rejection could happen during handshake where it belongs, rather
29 than being dropped afterwards, but that was introduced in 2.10.0 and Debian
30 (6.0.5) is still on 2.8.6.  So for now we have to stick with sub-par behaviour.
31
32 (I wasn't looking for libraries quite that old, when updating to get rid of
33 compiler warnings of deprecated APIs.  If it turns out that a lot of the rest
34 require current GnuTLS, then we'll drop support for the ancient libraries).
35 */
36
37 #include <gnutls/gnutls.h>
38 /* needed for cert checks in verification and DN extraction: */
39 #include <gnutls/x509.h>
40 /* man-page is incorrect, gnutls_rnd() is not in gnutls.h: */
41 #include <gnutls/crypto.h>
42
43 /* GnuTLS 2 vs 3
44
45 GnuTLS 3 only:
46   gnutls_global_set_audit_log_function()
47
48 Changes:
49   gnutls_certificate_verify_peers2(): is new, drop the 2 for old version
50 */
51
52 /* Local static variables for GnuTLS */
53
54 /* Values for verify_requirement */
55
56 enum peer_verify_requirement { VERIFY_NONE, VERIFY_OPTIONAL, VERIFY_REQUIRED };
57
58 /* This holds most state for server or client; with this, we can set up an
59 outbound TLS-enabled connection in an ACL callout, while not stomping all
60 over the TLS variables available for expansion.
61
62 Some of these correspond to variables in globals.c; those variables will
63 be set to point to content in one of these instances, as appropriate for
64 the stage of the process lifetime.
65
66 Not handled here: globals tls_active, tls_bits, tls_cipher, tls_peerdn,
67 tls_certificate_verified, tls_channelbinding_b64, tls_sni.
68 */
69
70 typedef struct exim_gnutls_state {
71   gnutls_session_t session;
72   gnutls_certificate_credentials_t x509_cred;
73   gnutls_priority_t priority_cache;
74   enum peer_verify_requirement verify_requirement;
75   int fd_in;
76   int fd_out;
77   BOOL peer_cert_verified;
78   BOOL trigger_sni_changes;
79   const struct host_item *host;
80   uschar *peerdn;
81   uschar *received_sni;
82
83   const uschar *tls_certificate;
84   const uschar *tls_privatekey;
85   const uschar *tls_sni; /* client send only, not received */
86   const uschar *tls_verify_certificates;
87   const uschar *tls_crl;
88   const uschar *tls_require_ciphers;
89   uschar *exp_tls_certificate;
90   uschar *exp_tls_privatekey;
91   uschar *exp_tls_sni;
92   uschar *exp_tls_verify_certificates;
93   uschar *exp_tls_crl;
94   uschar *exp_tls_require_ciphers;
95
96   uschar *xfer_buffer;
97   int xfer_buffer_lwm;
98   int xfer_buffer_hwm;
99   int xfer_eof;
100   int xfer_error;
101
102   uschar cipherbuf[256];
103 } exim_gnutls_state_st;
104
105 static const exim_gnutls_state_st exim_gnutls_state_init = {
106   NULL, NULL, NULL, VERIFY_NONE, -1, -1, FALSE, FALSE,
107   NULL, NULL, NULL,
108   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
109   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
110   NULL, 0, 0, 0, 0,
111   ""
112 };
113
114 /* Not only do we have our own APIs which don't pass around state, assuming
115 it's held in globals, GnuTLS doesn't appear to let us register callback data
116 for callbacks, or as part of the session, so we have to keep a "this is the
117 context we're currently dealing with" pointer and rely upon being
118 single-threaded to keep from processing data on an inbound TLS connection while
119 talking to another TLS connection for an outbound check.  This does mean that
120 there's no way for heart-beats to be responded to, for the duration of the
121 second connection. */
122
123 static exim_gnutls_state_st state_server, state_client;
124 static exim_gnutls_state_st *current_global_tls_state;
125
126 /* dh_params are initialised once within the lifetime of a process using TLS;
127 if we used TLS in a long-lived daemon, we'd have to reconsider this.  But we
128 don't want to repeat this. */
129
130 static gnutls_dh_params_t dh_server_params = NULL;
131
132 /* No idea how this value was chosen; preserving it.  Default is 3600. */
133
134 static const int ssl_session_timeout = 200;
135
136 static const char * const exim_default_gnutls_priority = "NORMAL";
137
138 /* Guard library core initialisation */
139
140 static BOOL exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
141
142
143 /* ------------------------------------------------------------------------ */
144 /* Callback declarations */
145
146 static void exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message);
147 static int exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session);
148
149 /* ------------------------------------------------------------------------ */
150 /* macros */
151
152 #define MAX_HOST_LEN 255
153
154 /* Set this to control gnutls_global_set_log_level(); values 0 to 9 will setup
155 the library logging; a value less than 0 disables the calls to set up logging
156 callbacks. */
157 #define EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL -1
158
159 #define EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS 1024
160
161 #define exim_gnutls_err_check(Label) do { \
162   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), host); } } while (0)
163
164 #define exim_gnutls_err_debugreturn0(Label) do { \
165   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
166     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS failure: %s: %s", (Label), gnutls_strerror(rc)); \
167     return 0; } } while (0)
168
169 #define expand_check_tlsvar(Varname) expand_check(state->Varname, US #Varname, &state->exp_##Varname)
170
171 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020c00
172 #define HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
173 #endif
174
175 /* ------------------------------------------------------------------------ */
176 /* Static functions */
177
178 /*************************************************
179 *               Handle TLS error                 *
180 *************************************************/
181
182 /* Called from lots of places when errors occur before actually starting to do
183 the TLS handshake, that is, while the session is still in clear. Always returns
184 DEFER for a server and FAIL for a client so that most calls can use "return
185 tls_error(...)" to do this processing and then give an appropriate return. A
186 single function is used for both server and client, because it is called from
187 some shared functions.
188
189 Argument:
190   prefix    text to include in the logged error
191   msg       additional error string (may be NULL)
192             usually obtained from gnutls_strerror()
193   host      NULL if setting up a server;
194             the connected host if setting up a client
195
196 Returns:    OK/DEFER/FAIL
197 */
198
199 static int
200 tls_error(const uschar *prefix, const char *msg, const host_item *host)
201 {
202 if (host)
203   {
204   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on connection to %s [%s] (%s)%s%s",
205       host->name, host->address, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
206   return FAIL;
207   }
208 else
209   {
210   uschar *conn_info = smtp_get_connection_info();
211   if (Ustrncmp(conn_info, US"SMTP ", 5) == 0)
212     conn_info += 5;
213   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on %s (%s)%s%s",
214       conn_info, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
215   return DEFER;
216   }
217 }
218
219
220
221
222 /*************************************************
223 *    Deal with logging errors during I/O         *
224 *************************************************/
225
226 /* We have to get the identity of the peer from saved data.
227
228 Argument:
229   state    the current GnuTLS exim state container
230   rc       the GnuTLS error code, or 0 if it's a local error
231   when     text identifying read or write
232   text     local error text when ec is 0
233
234 Returns:   nothing
235 */
236
237 static void
238 record_io_error(exim_gnutls_state_st *state, int rc, uschar *when, uschar *text)
239 {
240 const char *msg;
241
242 if (rc == GNUTLS_E_FATAL_ALERT_RECEIVED)
243   msg = CS string_sprintf("%s: %s", US gnutls_strerror(rc),
244     US gnutls_alert_get_name(gnutls_alert_get(state->session)));
245 else
246   msg = gnutls_strerror(rc);
247
248 tls_error(when, msg, state->host);
249 }
250
251
252
253
254 /*************************************************
255 *        Set various Exim expansion vars         *
256 *************************************************/
257
258 /* We set various Exim global variables from the state, once a session has
259 been established.  With TLS callouts, may need to change this to stack
260 variables, or just re-call it with the server state after client callout
261 has finished.
262
263 Make sure anything set here is inset in tls_getc().
264
265 Sets:
266   tls_active                fd
267   tls_bits                  strength indicator
268   tls_certificate_verified  bool indicator
269   tls_channelbinding_b64    for some SASL mechanisms
270   tls_cipher                a string
271   tls_peerdn                a string
272   tls_sni                   a (UTF-8) string
273 Also:
274   current_global_tls_state  for API limitations
275
276 Argument:
277   state      the relevant exim_gnutls_state_st *
278 */
279
280 static void
281 extract_exim_vars_from_tls_state(exim_gnutls_state_st *state)
282 {
283 gnutls_protocol_t protocol;
284 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
285 gnutls_kx_algorithm_t kx;
286 gnutls_mac_algorithm_t mac;
287 uschar *p;
288 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
289 int old_pool;
290 int rc;
291 gnutls_datum_t channel;
292 #endif
293
294 current_global_tls_state = state;
295
296 tls_active = state->fd_out;
297
298 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
299 /* returns size in "bytes" */
300 tls_bits = gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8;
301
302 if (!*state->cipherbuf)
303   {
304   protocol = gnutls_protocol_get_version(state->session);
305   mac = gnutls_mac_get(state->session);
306   kx = gnutls_kx_get(state->session);
307
308   string_format(state->cipherbuf, sizeof(state->cipherbuf),
309       "%s:%s:%u",
310       gnutls_protocol_get_name(protocol),
311       gnutls_cipher_suite_get_name(kx, cipher, mac),
312       tls_bits);
313
314   /* I don't see a way that spaces could occur, in the current GnuTLS
315   code base, but it was a concern in the old code and perhaps older GnuTLS
316   releases did return "TLS 1.0"; play it safe, just in case. */
317   for (p = state->cipherbuf; *p != '\0'; ++p)
318     if (isspace(*p))
319       *p = '-';
320   }
321 tls_cipher = state->cipherbuf;
322
323 DEBUG(D_tls) debug_printf("cipher: %s\n", tls_cipher);
324
325 tls_certificate_verified = state->peer_cert_verified;
326
327 /* note that tls_channelbinding_b64 is not saved to the spool file, since it's
328 only available for use for authenticators while this TLS session is running. */
329
330 tls_channelbinding_b64 = NULL;
331 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
332 channel.data = NULL;
333 channel.size = 0;
334 rc = gnutls_session_channel_binding(state->session, GNUTLS_CB_TLS_UNIQUE, &channel);
335 if (rc) {
336   DEBUG(D_tls) debug_printf("Channel binding error: %s\n", gnutls_strerror(rc));
337 } else {
338   old_pool = store_pool;
339   store_pool = POOL_PERM;
340   tls_channelbinding_b64 = auth_b64encode(channel.data, (int)channel.size);
341   store_pool = old_pool;
342   DEBUG(D_tls) debug_printf("Have channel bindings cached for possible auth usage.\n");
343 }
344 #endif
345
346 tls_peerdn = state->peerdn;
347
348 tls_sni = state->received_sni;
349 }
350
351
352
353
354 /*************************************************
355 *            Setup up DH parameters              *
356 *************************************************/
357
358 /* Generating the D-H parameters may take a long time. They only need to
359 be re-generated every so often, depending on security policy. What we do is to
360 keep these parameters in a file in the spool directory. If the file does not
361 exist, we generate them. This means that it is easy to cause a regeneration.
362
363 The new file is written as a temporary file and renamed, so that an incomplete
364 file is never present. If two processes both compute some new parameters, you
365 waste a bit of effort, but it doesn't seem worth messing around with locking to
366 prevent this.
367
368 Argument:
369   host       NULL for server, server for client (for error handling)
370
371 Returns:     OK/DEFER/FAIL
372 */
373
374 static int
375 init_server_dh(void)
376 {
377 int fd, rc;
378 unsigned int dh_bits;
379 gnutls_datum m;
380 uschar filename[PATH_MAX];
381 size_t sz;
382 host_item *host = NULL; /* dummy for macros */
383 const char * const dh_param_fn_ext = "normal"; /* change as dh_bits changes */
384
385 DEBUG(D_tls) debug_printf("Initialising GnuTLS server params.\n");
386
387 rc = gnutls_dh_params_init(&dh_server_params);
388 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_init");
389
390 /* If you change this, also change dh_param_fn_ext so that we can use a
391 different filename and ensure we have sufficient bits. */
392 dh_bits = gnutls_sec_param_to_pk_bits(GNUTLS_PK_DH, GNUTLS_SEC_PARAM_NORMAL);
393 if (!dh_bits)
394   return tls_error(US"gnutls_sec_param_to_pk_bits() failed", NULL, NULL);
395
396 if (!string_format(filename, sizeof(filename),
397       "%s/gnutls-params-%s", spool_directory, dh_param_fn_ext))
398   return tls_error(US"overlong filename", NULL, NULL);
399
400 /* Open the cache file for reading and if successful, read it and set up the
401 parameters. */
402
403 fd = Uopen(filename, O_RDONLY, 0);
404 if (fd >= 0)
405   {
406   struct stat statbuf;
407   FILE *fp;
408   int saved_errno;
409
410   if (fstat(fd, &statbuf) < 0)  /* EIO */
411     {
412     saved_errno = errno;
413     (void)close(fd);
414     return tls_error(US"TLS cache stat failed", strerror(saved_errno), NULL);
415     }
416   if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
417     {
418     (void)close(fd);
419     return tls_error(US"TLS cache not a file", NULL, NULL);
420     }
421   fp = fdopen(fd, "rb");
422   if (!fp)
423     {
424     saved_errno = errno;
425     (void)close(fd);
426     return tls_error(US"fdopen(TLS cache stat fd) failed",
427         strerror(saved_errno), NULL);
428     }
429
430   m.size = statbuf.st_size;
431   m.data = malloc(m.size);
432   if (m.data == NULL)
433     {
434     fclose(fp);
435     return tls_error(US"malloc failed", strerror(errno), NULL);
436     }
437   sz = fread(m.data, m.size, 1, fp);
438   if (!sz)
439     {
440     saved_errno = errno;
441     fclose(fp);
442     free(m.data);
443     return tls_error(US"fread failed", strerror(saved_errno), NULL);
444     }
445   fclose(fp);
446
447   rc = gnutls_dh_params_import_pkcs3(dh_server_params, &m, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
448   free(m.data);
449   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_import_pkcs3");
450   DEBUG(D_tls) debug_printf("read D-H parameters from file \"%s\"\n", filename);
451   }
452
453 /* If the file does not exist, fall through to compute new data and cache it.
454 If there was any other opening error, it is serious. */
455
456 else if (errno == ENOENT)
457   {
458   rc = -1;
459   DEBUG(D_tls)
460     debug_printf("D-H parameter cache file \"%s\" does not exist\n", filename);
461   }
462 else
463   return tls_error(string_open_failed(errno, "\"%s\" for reading", filename),
464       NULL, NULL);
465
466 /* If ret < 0, either the cache file does not exist, or the data it contains
467 is not useful. One particular case of this is when upgrading from an older
468 release of Exim in which the data was stored in a different format. We don't
469 try to be clever and support both formats; we just regenerate new data in this
470 case. */
471
472 if (rc < 0)
473   {
474   uschar *temp_fn;
475
476   if ((PATH_MAX - Ustrlen(filename)) < 10)
477     return tls_error(US"Filename too long to generate replacement",
478         CS filename, NULL);
479
480   temp_fn = string_copy(US "%s.XXXXXXX");
481   fd = mkstemp(CS temp_fn); /* modifies temp_fn */
482   if (fd < 0)
483     return tls_error(US"Unable to open temp file", strerror(errno), NULL);
484   (void)fchown(fd, exim_uid, exim_gid);   /* Probably not necessary */
485
486   DEBUG(D_tls) debug_printf("generating %d bits Diffie-Hellman key ...\n", dh_bits);
487   rc = gnutls_dh_params_generate2(dh_server_params, dh_bits);
488   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_generate2");
489
490   /* gnutls_dh_params_export_pkcs3() will tell us the exact size, every time,
491   and I confirmed that a NULL call to get the size first is how the GnuTLS
492   sample apps handle this. */
493
494   sz = 0;
495   m.data = NULL;
496   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
497       m.data, &sz);
498   if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
499     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3(NULL) sizing");
500   m.size = sz;
501   m.data = malloc(m.size);
502   if (m.data == NULL)
503     return tls_error(US"memory allocation failed", strerror(errno), NULL);
504   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
505       m.data, &sz);
506   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
507     {
508     free(m.data);
509     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3() real");
510     }
511
512   sz = write_to_fd_buf(fd, m.data, (size_t) m.size);
513   if (sz != m.size)
514     {
515     free(m.data);
516     return tls_error(US"TLS cache write D-H params failed",
517         strerror(errno), NULL);
518     }
519   free(m.data);
520   sz = write_to_fd_buf(fd, US"\n", 1);
521   if (sz != 1)
522     return tls_error(US"TLS cache write D-H params final newline failed",
523         strerror(errno), NULL);
524
525   rc = close(fd);
526   if (rc)
527     return tls_error(US"TLS cache write close() failed",
528         strerror(errno), NULL);
529
530   if (Urename(temp_fn, filename) < 0)
531     return tls_error(string_sprintf("failed to rename \"%s\" as \"%s\"",
532           temp_fn, filename), strerror(errno), NULL);
533
534   DEBUG(D_tls) debug_printf("wrote D-H parameters to file \"%s\"\n", filename);
535   }
536
537 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialized server D-H parameters\n");
538 return OK;
539 }
540
541
542
543
544 /*************************************************
545 *       Variables re-expanded post-SNI           *
546 *************************************************/
547
548 /* Called from both server and client code, via tls_init(), and also from
549 the SNI callback after receiving an SNI, if tls_certificate includes "tls_sni".
550
551 We can tell the two apart by state->received_sni being non-NULL in callback.
552
553 The callback should not call us unless state->trigger_sni_changes is true,
554 which we are responsible for setting on the first pass through.
555
556 Arguments:
557   state           exim_gnutls_state_st *
558
559 Returns:          OK/DEFER/FAIL
560 */
561
562 static int
563 tls_expand_session_files(exim_gnutls_state_st *state)
564 {
565 int rc;
566 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
567 uschar *saved_tls_certificate = NULL;
568 uschar *saved_tls_privatekey = NULL;
569 uschar *saved_tls_verify_certificates = NULL;
570 uschar *saved_tls_crl = NULL;
571 int cert_count;
572
573 /* We check for tls_sni *before* expansion. */
574 if (!state->host)
575   {
576   if (!state->received_sni)
577     {
578     if (Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_sni"))
579       {
580       DEBUG(D_tls) debug_printf("We will re-expand TLS session files if we receive SNI.\n");
581       state->trigger_sni_changes = TRUE;
582       }
583     }
584   else
585     {
586     saved_tls_certificate = state->exp_tls_certificate;
587     saved_tls_privatekey = state->exp_tls_privatekey;
588     saved_tls_verify_certificates = state->exp_tls_verify_certificates;
589     saved_tls_crl = state->exp_tls_crl;
590     }
591   }
592
593 /* remember: expand_check_tlsvar() is expand_check() but fiddling with
594 state members, assuming consistent naming; and expand_check() returns
595 false if expansion failed, unless expansion was forced to fail. */
596
597 /* check if we at least have a certificate, before doing expensive
598 D-H generation. */
599
600 if (!expand_check_tlsvar(tls_certificate))
601   return DEFER;
602
603 /* certificate is mandatory in server, optional in client */
604
605 if ((state->exp_tls_certificate == NULL) ||
606     (*state->exp_tls_certificate == '\0'))
607   {
608   if (state->host == NULL)
609     return tls_error(US"no TLS server certificate is specified", NULL, NULL);
610   else
611     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no client certificate specified; okay\n");
612   }
613
614 if (state->tls_privatekey && !expand_check_tlsvar(tls_privatekey))
615   return DEFER;
616
617 /* tls_privatekey is optional, defaulting to same file as certificate */
618
619 if (state->tls_privatekey == NULL || *state->tls_privatekey == '\0')
620   {
621   state->tls_privatekey = state->tls_certificate;
622   state->exp_tls_privatekey = state->exp_tls_certificate;
623   }
624
625
626 if (state->exp_tls_certificate && *state->exp_tls_certificate)
627   {
628   BOOL setit = TRUE;
629   DEBUG(D_tls) debug_printf("certificate file = %s\nkey file = %s\n",
630       state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey);
631
632   if (state->received_sni)
633     {
634     if ((Ustrcmp(state->exp_tls_certificate, saved_tls_certificate) == 0) &&
635         (Ustrcmp(state->exp_tls_privatekey, saved_tls_privatekey) == 0))
636       {
637       DEBUG(D_tls) debug_printf("cert and key unchanged with SNI.\n");
638       setit = FALSE;
639       }
640     else
641       {
642       DEBUG(D_tls) debug_printf("SNI changed cert/key pair.\n");
643       }
644     }
645
646   if (setit)
647     {
648     rc = gnutls_certificate_set_x509_key_file(state->x509_cred,
649         CS state->exp_tls_certificate, CS state->exp_tls_privatekey,
650         GNUTLS_X509_FMT_PEM);
651     exim_gnutls_err_check(
652         string_sprintf("cert/key setup: cert=%s key=%s",
653           state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey));
654     }
655   }
656
657 /* Set the trusted CAs file if one is provided, and then add the CRL if one is
658 provided. Experiment shows that, if the certificate file is empty, an unhelpful
659 error message is provided. However, if we just refrain from setting anything up
660 in that case, certificate verification fails, which seems to be the correct
661 behaviour. */
662
663 if (state->tls_verify_certificates && *state->tls_verify_certificates)
664   {
665   struct stat statbuf;
666   BOOL setit_vc = TRUE, setit_crl = TRUE;
667
668   if (!expand_check_tlsvar(tls_verify_certificates))
669     return DEFER;
670   if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
671     if (!expand_check_tlsvar(tls_crl))
672       return DEFER;
673
674   if (state->received_sni)
675     {
676     if (Ustrcmp(state->exp_tls_verify_certificates, saved_tls_verify_certificates) == 0)
677       setit_vc = FALSE;
678     if (Ustrcmp(state->exp_tls_crl, saved_tls_crl) == 0)
679       setit_crl = FALSE;
680     }
681
682   /* nb: early exit; change if add more expansions to this function */
683   if (!(setit_vc || setit_crl))
684     return OK;
685
686   if (Ustat(state->exp_tls_verify_certificates, &statbuf) < 0)
687     {
688     log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC, "could not stat %s "
689         "(tls_verify_certificates): %s", state->exp_tls_verify_certificates,
690         strerror(errno));
691     return DEFER;
692     }
693
694   if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
695     {
696     DEBUG(D_tls)
697       debug_printf("verify certificates path is not a file: \"%s\"\n%s\n",
698           state->exp_tls_verify_certificates,
699           S_ISDIR(statbuf.st_mode)
700             ? " it's a directory, that's OpenSSL, this is GnuTLS"
701             : " (not a directory either)");
702     log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
703         "tls_verify_certificates \"%s\" is not a file",
704         state->exp_tls_verify_certificates);
705     return DEFER;
706     }
707
708   DEBUG(D_tls) debug_printf("verify certificates = %s size=" OFF_T_FMT "\n",
709           state->exp_tls_verify_certificates, statbuf.st_size);
710
711   /* If the CA cert file is empty, there's no point in loading the CRL file,
712   as we aren't verifying, so checking for revocation is pointless. */
713
714   if (statbuf.st_size > 0)
715     {
716     if (setit_vc)
717       {
718       cert_count = gnutls_certificate_set_x509_trust_file(state->x509_cred,
719           CS state->exp_tls_verify_certificates, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
720       if (cert_count < 0)
721         {
722         rc = cert_count;
723         exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_trust_file");
724         }
725       DEBUG(D_tls) debug_printf("Added %d certificate authorities.\n", cert_count);
726       }
727
728     if (setit_crl && state->tls_crl && *state->tls_crl)
729       {
730       if (state->exp_tls_crl && *state->exp_tls_crl)
731         {
732         DEBUG(D_tls) debug_printf("loading CRL file = %s\n", state->exp_tls_crl);
733         rc = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(state->x509_cred,
734             CS state->exp_tls_crl, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
735         exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_crl_file");
736         }
737       }
738     } /* statbuf.st_size */
739   } /* tls_verify_certificates */
740
741 return OK;
742 /* also above, during verify_certificates/crl, during SNI, if unchanged */
743 }
744
745
746
747
748 /*************************************************
749 *            Initialize for GnuTLS               *
750 *************************************************/
751
752 /* Called from both server and client code. In the case of a server, errors
753 before actual TLS negotiation return DEFER.
754
755 Arguments:
756   host            connected host, if client; NULL if server
757   certificate     certificate file
758   privatekey      private key file
759   sni             TLS SNI to send, sometimes when client; else NULL
760   cas             CA certs file
761   crl             CRL file
762   require_ciphers tls_require_ciphers setting
763
764 Returns:          OK/DEFER/FAIL
765 */
766
767 static int
768 tls_init(
769     const host_item *host,
770     const uschar *certificate,
771     const uschar *privatekey,
772     const uschar *sni,
773     const uschar *cas,
774     const uschar *crl,
775     const uschar *require_ciphers,
776     exim_gnutls_state_st **caller_state)
777 {
778 exim_gnutls_state_st *state;
779 int rc;
780 size_t sz;
781 const char *errpos;
782 uschar *p;
783 BOOL want_default_priorities;
784
785 if (!exim_gnutls_base_init_done)
786   {
787   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS global init required.\n");
788
789   rc = gnutls_global_init();
790   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_global_init");
791
792 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
793   DEBUG(D_tls)
794     {
795     gnutls_global_set_log_function(exim_gnutls_logger_cb);
796     /* arbitrarily chosen level; bump upto 9 for more */
797     gnutls_global_set_log_level(EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL);
798     }
799 #endif
800
801   exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
802   }
803
804 if (host)
805   {
806   state = &state_client;
807   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
808   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS client session\n");
809   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_CLIENT);
810   }
811 else
812   {
813   state = &state_server;
814   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
815   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS server session\n");
816   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_SERVER);
817   }
818 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_init");
819
820 state->host = host;
821
822 state->tls_certificate = certificate;
823 state->tls_privatekey = privatekey;
824 state->tls_sni = sni;
825 state->tls_verify_certificates = cas;
826 state->tls_crl = crl;
827
828 rc = gnutls_certificate_allocate_credentials(&state->x509_cred);
829 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_allocate_credentials");
830
831 /* This handles the variables that might get re-expanded after TLS SNI;
832 that's tls_certificate, tls_privatekey, tls_verify_certificates, tls_crl */
833
834 DEBUG(D_tls)
835   debug_printf("Expanding various TLS configuration options for session credentials.\n");
836 rc = tls_expand_session_files(state);
837 if (rc != OK) return rc;
838
839 /* Create D-H parameters, or read them from the cache file. This function does
840 its own SMTP error messaging. This only happens for the server, TLS D-H ignores
841 client-side params. */
842
843 if (!host)
844   {
845   rc = init_server_dh();
846   if (rc != OK) return rc;
847   gnutls_certificate_set_dh_params(state->x509_cred, dh_server_params);
848   }
849
850 /* Link the credentials to the session. */
851
852 rc = gnutls_credentials_set(state->session, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, state->x509_cred);
853 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_credentials_set");
854
855 /* set SNI in client, only */
856 if (host)
857   {
858   if (!expand_check_tlsvar(tls_sni))
859     return DEFER;
860   if (state->exp_tls_sni && *state->exp_tls_sni)
861     {
862     DEBUG(D_tls)
863       debug_printf("Setting TLS client SNI to \"%s\"\n", state->exp_tls_sni);
864     sz = Ustrlen(state->exp_tls_sni);
865     rc = gnutls_server_name_set(state->session,
866         GNUTLS_NAME_DNS, state->exp_tls_sni, sz);
867     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_server_name_set");
868     }
869   }
870 else if (state->tls_sni)
871   DEBUG(D_tls) debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
872       "have an SNI set for a client [%s]\n", state->tls_sni);
873
874 /* This is the priority string support,
875 http://www.gnu.org/software/gnutls/manual/html_node/Priority-Strings.html
876 and replaces gnutls_require_kx, gnutls_require_mac & gnutls_require_protocols.
877 This was backwards incompatible, but means Exim no longer needs to track
878 all algorithms and provide string forms for them. */
879
880 want_default_priorities = TRUE;
881
882 if (state->tls_require_ciphers && *state->tls_require_ciphers)
883   {
884   if (!expand_check_tlsvar(tls_require_ciphers))
885     return DEFER;
886   if (state->exp_tls_require_ciphers && *state->exp_tls_require_ciphers)
887     {
888     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS session cipher/priority \"%s\"\n",
889         state->exp_tls_require_ciphers);
890
891     rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
892         CS state->exp_tls_require_ciphers, &errpos);
893     want_default_priorities = FALSE;
894     p = state->exp_tls_require_ciphers;
895     }
896   }
897 if (want_default_priorities)
898   {
899   rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
900       exim_default_gnutls_priority, &errpos);
901   p = US exim_default_gnutls_priority;
902   }
903
904 exim_gnutls_err_check(string_sprintf(
905       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.6s..\"",
906       p, errpos - CS p, errpos));
907
908 rc = gnutls_priority_set(state->session, state->priority_cache);
909 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_priority_set");
910
911 gnutls_db_set_cache_expiration(state->session, ssl_session_timeout);
912
913 /* Reduce security in favour of increased compatibility, if the admin
914 decides to make that trade-off. */
915 if (gnutls_compat_mode)
916   {
917 #if LIBGNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020104
918   DEBUG(D_tls) debug_printf("lowering GnuTLS security, compatibility mode\n");
919   gnutls_session_enable_compatibility_mode(state->session);
920 #else
921   DEBUG(D_tls) debug_printf("Unable to set gnutls_compat_mode - GnuTLS version too old\n");
922 #endif
923   }
924
925 *caller_state = state;
926 /* needs to happen before callbacks during handshake */
927 current_global_tls_state = state;
928 return OK;
929 }
930
931
932
933
934 /*************************************************
935 *            Extract peer information            *
936 *************************************************/
937
938 /* Called from both server and client code.
939 Only this is allowed to set state->peerdn and we use that to detect double-calls.
940
941 Arguments:
942   state           exim_gnutls_state_st *
943
944 Returns:          OK/DEFER/FAIL
945 */
946
947 static int
948 peer_status(exim_gnutls_state_st *state)
949 {
950 const gnutls_datum *cert_list;
951 int rc;
952 unsigned int cert_list_size = 0;
953 gnutls_certificate_type_t ct;
954 gnutls_x509_crt_t crt;
955 uschar *dn_buf;
956 size_t sz;
957
958 if (state->peerdn)
959   return OK;
960
961 state->peerdn = US"unknown";
962
963 cert_list = gnutls_certificate_get_peers(state->session, &cert_list_size);
964
965 if (cert_list == NULL || cert_list_size == 0)
966   {
967   state->peerdn = US"unknown (no certificate)";
968   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no certificate from peer (%p & %d)\n",
969       cert_list, cert_list_size);
970   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
971     return tls_error(US"certificate verification failed",
972         "no certificate received from peer", state->host);
973   return OK;
974   }
975
976 ct = gnutls_certificate_type_get(state->session);
977 if (ct != GNUTLS_CRT_X509)
978   {
979   const char *ctn = gnutls_certificate_type_get_name(ct);
980   state->peerdn = string_sprintf("unknown (type %s)", ctn);
981   DEBUG(D_tls)
982     debug_printf("TLS: peer cert not X.509 but instead \"%s\"\n", ctn);
983   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
984     return tls_error(US"certificate verification not possible, unhandled type",
985         ctn, state->host);
986   return OK;
987   }
988
989 #define exim_gnutls_peer_err(Label) do { \
990   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
991     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: peer cert problem: %s: %s\n", (Label), gnutls_strerror(rc)); \
992     if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), state->host); } \
993     return OK; } } while (0)
994
995 rc = gnutls_x509_crt_init(&crt);
996 exim_gnutls_peer_err(US"gnutls_x509_crt_init (crt)");
997
998 rc = gnutls_x509_crt_import(crt, &cert_list[0], GNUTLS_X509_FMT_DER);
999 exim_gnutls_peer_err(US"failed to import certificate [gnutls_x509_crt_import(cert 0)]");
1000 sz = 0;
1001 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, NULL, &sz);
1002 if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
1003   {
1004   exim_gnutls_peer_err(US"getting size for cert DN failed");
1005   return FAIL; /* should not happen */
1006   }
1007 dn_buf = store_get_perm(sz);
1008 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, CS dn_buf, &sz);
1009 exim_gnutls_peer_err(US"failed to extract certificate DN [gnutls_x509_crt_get_dn(cert 0)]");
1010 state->peerdn = dn_buf;
1011
1012 return OK;
1013 #undef exim_gnutls_peer_err
1014 }
1015
1016
1017
1018
1019 /*************************************************
1020 *            Verify peer certificate             *
1021 *************************************************/
1022
1023 /* Called from both server and client code.
1024 *Should* be using a callback registered with
1025 gnutls_certificate_set_verify_function() to fail the handshake if we dislike
1026 the peer information, but that's too new for some OSes.
1027
1028 Arguments:
1029   state           exim_gnutls_state_st *
1030   error           where to put an error message
1031
1032 Returns:
1033   FALSE     if the session should be rejected
1034   TRUE      if the cert is okay or we just don't care
1035 */
1036
1037 static BOOL
1038 verify_certificate(exim_gnutls_state_st *state, const char **error)
1039 {
1040 int rc;
1041 unsigned int verify;
1042
1043 *error = NULL;
1044
1045 rc = peer_status(state);
1046 if (rc != OK)
1047   {
1048   verify = GNUTLS_CERT_INVALID;
1049   *error = "not supplied";
1050   }
1051 else
1052   {
1053   rc = gnutls_certificate_verify_peers2(state->session, &verify);
1054   }
1055
1056 /* Handle the result of verification. INVALID seems to be set as well
1057 as REVOKED, but leave the test for both. */
1058
1059 if ((rc < 0) || (verify & (GNUTLS_CERT_INVALID|GNUTLS_CERT_REVOKED)) != 0)
1060   {
1061   state->peer_cert_verified = FALSE;
1062   if (*error == NULL)
1063     *error = ((verify & GNUTLS_CERT_REVOKED) != 0) ? "revoked" : "invalid";
1064
1065   DEBUG(D_tls)
1066     debug_printf("TLS certificate verification failed (%s): peerdn=%s\n",
1067         *error, state->peerdn);
1068
1069   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1070     {
1071     gnutls_alert_send(state->session, GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_BAD_CERTIFICATE);
1072     return FALSE;
1073     }
1074   DEBUG(D_tls)
1075     debug_printf("TLS verify failure overriden (host in tls_try_verify_hosts)\n");
1076   }
1077 else
1078   {
1079   state->peer_cert_verified = TRUE;
1080   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS certificate verified: peerdn=%s\n", state->peerdn);
1081   }
1082
1083 tls_peerdn = state->peerdn;
1084
1085 return TRUE;
1086 }
1087
1088
1089
1090
1091 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1092 /* Callbacks */
1093
1094 /* Logging function which can be registered with
1095  *   gnutls_global_set_log_function()
1096  *   gnutls_global_set_log_level() 0..9
1097  */
1098 static void
1099 exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message)
1100 {
1101   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d>: %s\n", level, message);
1102 }
1103
1104
1105 /* Called after client hello, should handle SNI work.
1106 This will always set tls_sni (state->received_sni) if available,
1107 and may trigger presenting different certificates,
1108 if state->trigger_sni_changes is TRUE.
1109
1110 Should be registered with
1111   gnutls_handshake_set_post_client_hello_function()
1112
1113 "This callback must return 0 on success or a gnutls error code to terminate the
1114 handshake.".
1115
1116 For inability to get SNI information, we return 0.
1117 We only return non-zero if re-setup failed.
1118 */
1119
1120 static int
1121 exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session)
1122 {
1123 char sni_name[MAX_HOST_LEN];
1124 size_t data_len = MAX_HOST_LEN;
1125 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1126 unsigned int sni_type;
1127 int rc, old_pool;
1128
1129 rc = gnutls_server_name_get(session, sni_name, &data_len, &sni_type, 0);
1130 exim_gnutls_err_debugreturn0("gnutls_server_name_get()");
1131 if (sni_type != GNUTLS_NAME_DNS)
1132   {
1133   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: ignoring SNI of unhandled type %u\n", sni_type);
1134   return 0;
1135   }
1136
1137 /* We now have a UTF-8 string in sni_name */
1138 old_pool = store_pool;
1139 store_pool = POOL_PERM;
1140 state->received_sni = string_copyn(US sni_name, data_len);
1141 store_pool = old_pool;
1142
1143 /* We set this one now so that variable expansions below will work */
1144 tls_sni = state->received_sni;
1145
1146 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS SNI \"%s\"%s\n", sni_name,
1147     state->trigger_sni_changes ? "" : " (unused for certificate selection)");
1148
1149 if (!state->trigger_sni_changes)
1150   return 0;
1151
1152 rc = tls_expand_session_files(state);
1153 if (rc != OK)
1154   {
1155   /* If the setup of certs/etc failed before handshake, TLS would not have
1156   been offered.  The best we can do now is abort. */
1157   return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1158   }
1159
1160 rc = gnutls_credentials_set(state->session, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, state->x509_cred);
1161 return (rc == GNUTLS_E_SUCCESS) ? 0 : rc;
1162 }
1163
1164
1165
1166
1167 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1168 /* Exported functions */
1169
1170
1171
1172
1173 /*************************************************
1174 *       Start a TLS session in a server          *
1175 *************************************************/
1176
1177 /* This is called when Exim is running as a server, after having received
1178 the STARTTLS command. It must respond to that command, and then negotiate
1179 a TLS session.
1180
1181 Arguments:
1182   require_ciphers  list of allowed ciphers or NULL
1183
1184 Returns:           OK on success
1185                    DEFER for errors before the start of the negotiation
1186                    FAIL for errors during the negotation; the server can't
1187                      continue running.
1188 */
1189
1190 int
1191 tls_server_start(const uschar *require_ciphers)
1192 {
1193 int rc;
1194 const char *error;
1195 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1196
1197 /* Check for previous activation */
1198 /* nb: this will not be TLS callout safe, needs reworking as part of that. */
1199
1200 if (tls_active >= 0)
1201   {
1202   tls_error(US"STARTTLS received after TLS started", "", NULL);
1203   smtp_printf("554 Already in TLS\r\n");
1204   return FAIL;
1205   }
1206
1207 /* Initialize the library. If it fails, it will already have logged the error
1208 and sent an SMTP response. */
1209
1210 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a server\n");
1211
1212 rc = tls_init(NULL, tls_certificate, tls_privatekey,
1213     NULL, tls_verify_certificates, tls_crl,
1214     require_ciphers, &state);
1215 if (rc != OK) return rc;
1216
1217 /* If this is a host for which certificate verification is mandatory or
1218 optional, set up appropriately. */
1219
1220 if (verify_check_host(&tls_verify_hosts) == OK)
1221   {
1222   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be required.\n");
1223   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1224   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1225   }
1226 else if (verify_check_host(&tls_try_verify_hosts) == OK)
1227   {
1228   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be requested but not required.\n");
1229   state->verify_requirement = VERIFY_OPTIONAL;
1230   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1231   }
1232 else
1233   {
1234   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will not be requested.\n");
1235   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1236   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_IGNORE);
1237   }
1238
1239 /* Register SNI handling; always, even if not in tls_certificate, so that the
1240 expansion variable $tls_sni is always available. */
1241
1242 gnutls_handshake_set_post_client_hello_function(state->session,
1243     exim_sni_handling_cb);
1244
1245 /* Set context and tell client to go ahead, except in the case of TLS startup
1246 on connection, where outputting anything now upsets the clients and tends to
1247 make them disconnect. We need to have an explicit fflush() here, to force out
1248 the response. Other smtp_printf() calls do not need it, because in non-TLS
1249 mode, the fflush() happens when smtp_getc() is called. */
1250
1251 if (!tls_on_connect)
1252   {
1253   smtp_printf("220 TLS go ahead\r\n");
1254   fflush(smtp_out);
1255   }
1256
1257 /* Now negotiate the TLS session. We put our own timer on it, since it seems
1258 that the GnuTLS library doesn't. */
1259
1260 gnutls_transport_set_ptr2(state->session,
1261     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_in),
1262     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_out));
1263 state->fd_in = fileno(smtp_in);
1264 state->fd_out = fileno(smtp_out);
1265
1266 sigalrm_seen = FALSE;
1267 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1268 do
1269   {
1270   rc = gnutls_handshake(state->session);
1271   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) || (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED));
1272 alarm(0);
1273
1274 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1275   {
1276   tls_error(US"gnutls_handshake",
1277       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), NULL);
1278   /* It seems that, except in the case of a timeout, we have to close the
1279   connection right here; otherwise if the other end is running OpenSSL it hangs
1280   until the server times out. */
1281
1282   if (!sigalrm_seen)
1283     {
1284     (void)fclose(smtp_out);
1285     (void)fclose(smtp_in);
1286     }
1287
1288   return FAIL;
1289   }
1290
1291 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1292
1293 /* Verify after the fact */
1294
1295 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE)
1296   {
1297   if (!verify_certificate(state, &error))
1298     {
1299     if (state->verify_requirement == VERIFY_OPTIONAL)
1300       {
1301       DEBUG(D_tls)
1302         debug_printf("TLS: continuing on only because verification was optional, after: %s\n",
1303             error);
1304       }
1305     else
1306       {
1307       tls_error(US"certificate verification failed", error, NULL);
1308       return FAIL;
1309       }
1310     }
1311   }
1312
1313 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1314
1315 rc = peer_status(state);
1316 if (rc != OK) return rc;
1317
1318 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1319
1320 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1321
1322 /* TLS has been set up. Adjust the input functions to read via TLS,
1323 and initialize appropriately. */
1324
1325 state->xfer_buffer = store_malloc(ssl_xfer_buffer_size);
1326
1327 receive_getc = tls_getc;
1328 receive_ungetc = tls_ungetc;
1329 receive_feof = tls_feof;
1330 receive_ferror = tls_ferror;
1331 receive_smtp_buffered = tls_smtp_buffered;
1332
1333 return OK;
1334 }
1335
1336
1337
1338
1339 /*************************************************
1340 *    Start a TLS session in a client             *
1341 *************************************************/
1342
1343 /* Called from the smtp transport after STARTTLS has been accepted.
1344
1345 Arguments:
1346   fd                the fd of the connection
1347   host              connected host (for messages)
1348   addr              the first address (not used)
1349   dhparam           DH parameter file (ignored, we're a client)
1350   certificate       certificate file
1351   privatekey        private key file
1352   sni               TLS SNI to send to remote host
1353   verify_certs      file for certificate verify
1354   verify_crl        CRL for verify
1355   require_ciphers   list of allowed ciphers or NULL
1356   timeout           startup timeout
1357
1358 Returns:            OK/DEFER/FAIL (because using common functions),
1359                     but for a client, DEFER and FAIL have the same meaning
1360 */
1361
1362 int
1363 tls_client_start(int fd, host_item *host,
1364     address_item *addr ARG_UNUSED, uschar *dhparam ARG_UNUSED,
1365     uschar *certificate, uschar *privatekey, uschar *sni,
1366     uschar *verify_certs, uschar *verify_crl,
1367     uschar *require_ciphers, int timeout)
1368 {
1369 int rc;
1370 const char *error;
1371 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1372
1373 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a client on fd %d\n", fd);
1374
1375 rc = tls_init(host, certificate, privatekey,
1376     sni, verify_certs, verify_crl, require_ciphers, &state);
1377 if (rc != OK) return rc;
1378
1379 gnutls_dh_set_prime_bits(state->session, EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS);
1380
1381 if (verify_certs == NULL)
1382   {
1383   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification not required\n");
1384   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1385   /* we still ask for it, to log it, etc */
1386   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1387   }
1388 else
1389   {
1390   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification required\n");
1391   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1392   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1393   }
1394
1395 gnutls_transport_set_ptr(state->session, (gnutls_transport_ptr)fd);
1396 state->fd_in = fd;
1397 state->fd_out = fd;
1398
1399 /* There doesn't seem to be a built-in timeout on connection. */
1400
1401 sigalrm_seen = FALSE;
1402 alarm(timeout);
1403 do
1404   {
1405   rc = gnutls_handshake(state->session);
1406   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) || (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED));
1407 alarm(0);
1408
1409 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1410
1411 /* Verify late */
1412
1413 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE &&
1414     !verify_certificate(state, &error))
1415   return tls_error(US"certificate verification failed", error, state->host);
1416
1417 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1418
1419 rc = peer_status(state);
1420 if (rc != OK) return rc;
1421
1422 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1423
1424 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1425
1426 return OK;
1427 }
1428
1429
1430
1431
1432 /*************************************************
1433 *         Close down a TLS session               *
1434 *************************************************/
1435
1436 /* This is also called from within a delivery subprocess forked from the
1437 daemon, to shut down the TLS library, without actually doing a shutdown (which
1438 would tamper with the TLS session in the parent process).
1439
1440 Arguments:   TRUE if gnutls_bye is to be called
1441 Returns:     nothing
1442 */
1443
1444 void
1445 tls_close(BOOL shutdown)
1446 {
1447 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1448
1449 if (tls_active < 0) return;  /* TLS was not active */
1450
1451 if (shutdown)
1452   {
1453   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_close(): shutting down TLS\n");
1454   gnutls_bye(state->session, GNUTLS_SHUT_WR);
1455   }
1456
1457 gnutls_deinit(state->session);
1458
1459 memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
1460
1461 if ((state_server.session == NULL) && (state_client.session == NULL))
1462   {
1463   gnutls_global_deinit();
1464   exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
1465   }
1466
1467 tls_active = -1;
1468 }
1469
1470
1471
1472
1473 /*************************************************
1474 *            TLS version of getc                 *
1475 *************************************************/
1476
1477 /* This gets the next byte from the TLS input buffer. If the buffer is empty,
1478 it refills the buffer via the GnuTLS reading function.
1479
1480 This feeds DKIM and should be used for all message-body reads.
1481
1482 Arguments:  none
1483 Returns:    the next character or EOF
1484 */
1485
1486 int
1487 tls_getc(void)
1488 {
1489 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1490 if (state->xfer_buffer_lwm >= state->xfer_buffer_hwm)
1491   {
1492   ssize_t inbytes;
1493
1494   DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, %u)\n",
1495     state->session, state->xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
1496
1497   if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1498   inbytes = gnutls_record_recv(state->session, state->xfer_buffer,
1499     ssl_xfer_buffer_size);
1500   alarm(0);
1501
1502   /* A zero-byte return appears to mean that the TLS session has been
1503      closed down, not that the socket itself has been closed down. Revert to
1504      non-TLS handling. */
1505
1506   if (inbytes == 0)
1507     {
1508     DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1509
1510     receive_getc = smtp_getc;
1511     receive_ungetc = smtp_ungetc;
1512     receive_feof = smtp_feof;
1513     receive_ferror = smtp_ferror;
1514     receive_smtp_buffered = smtp_buffered;
1515
1516     gnutls_deinit(state->session);
1517     state->session = NULL;
1518     tls_active = -1;
1519     tls_bits = 0;
1520     tls_certificate_verified = FALSE;
1521     tls_channelbinding_b64 = NULL;
1522     tls_cipher = NULL;
1523     tls_peerdn = NULL;
1524
1525     return smtp_getc();
1526     }
1527
1528   /* Handle genuine errors */
1529
1530   else if (inbytes < 0)
1531     {
1532     record_io_error(state, (int) inbytes, US"recv", NULL);
1533     state->xfer_error = 1;
1534     return EOF;
1535     }
1536 #ifndef DISABLE_DKIM
1537   dkim_exim_verify_feed(state->xfer_buffer, inbytes);
1538 #endif
1539   state->xfer_buffer_hwm = (int) inbytes;
1540   state->xfer_buffer_lwm = 0;
1541   }
1542
1543 /* Something in the buffer; return next uschar */
1544
1545 return state->xfer_buffer[state->xfer_buffer_lwm++];
1546 }
1547
1548
1549
1550
1551 /*************************************************
1552 *          Read bytes from TLS channel           *
1553 *************************************************/
1554
1555 /* This does not feed DKIM, so if the caller uses this for reading message body,
1556 then the caller must feed DKIM.
1557 Arguments:
1558   buff      buffer of data
1559   len       size of buffer
1560
1561 Returns:    the number of bytes read
1562             -1 after a failed read
1563 */
1564
1565 int
1566 tls_read(uschar *buff, size_t len)
1567 {
1568 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1569 ssize_t inbytes;
1570
1571 if (len > INT_MAX)
1572   len = INT_MAX;
1573
1574 if (state->xfer_buffer_lwm < state->xfer_buffer_hwm)
1575   DEBUG(D_tls)
1576     debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
1577         "tls_read() called with data in the tls_getc() buffer, %d ignored\n",
1578         state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm);
1579
1580 DEBUG(D_tls)
1581   debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1582       state->session, buff, len);
1583
1584 inbytes = gnutls_record_recv(state->session, buff, len);
1585 if (inbytes > 0) return inbytes;
1586 if (inbytes == 0)
1587   {
1588   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1589   }
1590 else record_io_error(state, (int)inbytes, US"recv", NULL);
1591
1592 return -1;
1593 }
1594
1595
1596
1597
1598 /*************************************************
1599 *         Write bytes down TLS channel           *
1600 *************************************************/
1601
1602 /*
1603 Arguments:
1604   buff      buffer of data
1605   len       number of bytes
1606
1607 Returns:    the number of bytes after a successful write,
1608             -1 after a failed write
1609 */
1610
1611 int
1612 tls_write(const uschar *buff, size_t len)
1613 {
1614 ssize_t outbytes;
1615 size_t left = len;
1616 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1617
1618 DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_do_write(%p, " SIZE_T_FMT ")\n", buff, left);
1619 while (left > 0)
1620   {
1621   DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_record_send(SSL, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1622       buff, left);
1623   outbytes = gnutls_record_send(state->session, buff, left);
1624
1625   DEBUG(D_tls) debug_printf("outbytes=" SSIZE_T_FMT "\n", outbytes);
1626   if (outbytes < 0)
1627     {
1628     record_io_error(state, outbytes, US"send", NULL);
1629     return -1;
1630     }
1631   if (outbytes == 0)
1632     {
1633     record_io_error(state, 0, US"send", US"TLS channel closed on write");
1634     return -1;
1635     }
1636
1637   left -= outbytes;
1638   buff += outbytes;
1639   }
1640
1641 if (len > INT_MAX)
1642   {
1643   DEBUG(D_tls)
1644     debug_printf("Whoops!  Wrote more bytes (" SIZE_T_FMT ") than INT_MAX\n",
1645         len);
1646   len = INT_MAX;
1647   }
1648
1649 return (int) len;
1650 }
1651
1652
1653
1654
1655 /*************************************************
1656 *            Random number generation            *
1657 *************************************************/
1658
1659 /* Pseudo-random number generation.  The result is not expected to be
1660 cryptographically strong but not so weak that someone will shoot themselves
1661 in the foot using it as a nonce in input in some email header scheme or
1662 whatever weirdness they'll twist this into.  The result should handle fork()
1663 and avoid repeating sequences.  OpenSSL handles that for us.
1664
1665 Arguments:
1666   max       range maximum
1667 Returns     a random number in range [0, max-1]
1668 */
1669
1670 int
1671 vaguely_random_number(int max)
1672 {
1673 unsigned int r;
1674 int i, needed_len;
1675 uschar *p;
1676 uschar smallbuf[sizeof(r)];
1677
1678 if (max <= 1)
1679   return 0;
1680
1681 needed_len = sizeof(r);
1682 /* Don't take 8 times more entropy than needed if int is 8 octets and we were
1683  * asked for a number less than 10. */
1684 for (r = max, i = 0; r; ++i)
1685   r >>= 1;
1686 i = (i + 7) / 8;
1687 if (i < needed_len)
1688   needed_len = i;
1689
1690 i = gnutls_rnd(GNUTLS_RND_NONCE, smallbuf, needed_len);
1691 if (i < 0)
1692   {
1693   DEBUG(D_all) debug_printf("gnutls_rnd() failed, using fallback.\n");
1694   return vaguely_random_number_fallback(max);
1695   }
1696 r = 0;
1697 for (p = smallbuf; needed_len; --needed_len, ++p)
1698   {
1699   r *= 256;
1700   r += *p;
1701   }
1702
1703 /* We don't particularly care about weighted results; if someone wants
1704  * smooth distribution and cares enough then they should submit a patch then. */
1705 return r % max;
1706 }
1707
1708
1709
1710
1711 /*************************************************
1712 *         Report the library versions.           *
1713 *************************************************/
1714
1715 /* See a description in tls-openssl.c for an explanation of why this exists.
1716
1717 Arguments:   a FILE* to print the results to
1718 Returns:     nothing
1719 */
1720
1721 void
1722 tls_version_report(FILE *f)
1723 {
1724 fprintf(f, "Library version: GnuTLS: Compile: %s\n"
1725            "                         Runtime: %s\n",
1726            LIBGNUTLS_VERSION,
1727            gnutls_check_version(NULL));
1728 }
1729
1730 /* End of tls-gnu.c */