fix size param for gnutls_dh_params_export_pkcs3() again
[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   BOOL have_set_peerdn;
80   const struct host_item *host;
81   uschar *peerdn;
82   uschar *ciphersuite;
83   uschar *received_sni;
84
85   const uschar *tls_certificate;
86   const uschar *tls_privatekey;
87   const uschar *tls_sni; /* client send only, not received */
88   const uschar *tls_verify_certificates;
89   const uschar *tls_crl;
90   const uschar *tls_require_ciphers;
91   uschar *exp_tls_certificate;
92   uschar *exp_tls_privatekey;
93   uschar *exp_tls_sni;
94   uschar *exp_tls_verify_certificates;
95   uschar *exp_tls_crl;
96   uschar *exp_tls_require_ciphers;
97
98   uschar *xfer_buffer;
99   int xfer_buffer_lwm;
100   int xfer_buffer_hwm;
101   int xfer_eof;
102   int xfer_error;
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, FALSE,
107   NULL, 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 /* Not only do we have our own APIs which don't pass around state, assuming
114 it's held in globals, GnuTLS doesn't appear to let us register callback data
115 for callbacks, or as part of the session, so we have to keep a "this is the
116 context we're currently dealing with" pointer and rely upon being
117 single-threaded to keep from processing data on an inbound TLS connection while
118 talking to another TLS connection for an outbound check.  This does mean that
119 there's no way for heart-beats to be responded to, for the duration of the
120 second connection. */
121
122 static exim_gnutls_state_st state_server, state_client;
123 static exim_gnutls_state_st *current_global_tls_state;
124
125 /* dh_params are initialised once within the lifetime of a process using TLS;
126 if we used TLS in a long-lived daemon, we'd have to reconsider this.  But we
127 don't want to repeat this. */
128
129 static gnutls_dh_params_t dh_server_params = NULL;
130
131 /* No idea how this value was chosen; preserving it.  Default is 3600. */
132
133 static const int ssl_session_timeout = 200;
134
135 static const char * const exim_default_gnutls_priority = "NORMAL";
136
137 /* Guard library core initialisation */
138
139 static BOOL exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
140
141
142 /* ------------------------------------------------------------------------ */
143 /* macros */
144
145 #define MAX_HOST_LEN 255
146
147 /* Set this to control gnutls_global_set_log_level(); values 0 to 9 will setup
148 the library logging; a value less than 0 disables the calls to set up logging
149 callbacks. */
150 #ifndef EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL
151 #define EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL -1
152 #endif
153
154 #ifndef EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS
155 #define EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS 1024
156 #endif
157
158 /* With GnuTLS 2.12.x+ we have gnutls_sec_param_to_pk_bits() with which we
159 can ask for a bit-strength.  Without that, we stick to the constant we had
160 before, for now. */
161 #ifndef EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12
162 #define EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12 1024
163 #endif
164
165 #define exim_gnutls_err_check(Label) do { \
166   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), host); } } while (0)
167
168 #define expand_check_tlsvar(Varname) expand_check(state->Varname, US #Varname, &state->exp_##Varname)
169
170 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020c00
171 #define HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
172 #define HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
173 #define HAVE_GNUTLS_RND
174 #endif
175
176
177
178
179 /* ------------------------------------------------------------------------ */
180 /* Callback declarations */
181
182 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
183 static void exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message);
184 #endif
185
186 static int exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session);
187
188
189
190
191 /* ------------------------------------------------------------------------ */
192 /* Static functions */
193
194 /*************************************************
195 *               Handle TLS error                 *
196 *************************************************/
197
198 /* Called from lots of places when errors occur before actually starting to do
199 the TLS handshake, that is, while the session is still in clear. Always returns
200 DEFER for a server and FAIL for a client so that most calls can use "return
201 tls_error(...)" to do this processing and then give an appropriate return. A
202 single function is used for both server and client, because it is called from
203 some shared functions.
204
205 Argument:
206   prefix    text to include in the logged error
207   msg       additional error string (may be NULL)
208             usually obtained from gnutls_strerror()
209   host      NULL if setting up a server;
210             the connected host if setting up a client
211
212 Returns:    OK/DEFER/FAIL
213 */
214
215 static int
216 tls_error(const uschar *prefix, const char *msg, const host_item *host)
217 {
218 if (host)
219   {
220   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on connection to %s [%s] (%s)%s%s",
221       host->name, host->address, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
222   return FAIL;
223   }
224 else
225   {
226   uschar *conn_info = smtp_get_connection_info();
227   if (Ustrncmp(conn_info, US"SMTP ", 5) == 0)
228     conn_info += 5;
229   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on %s (%s)%s%s",
230       conn_info, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
231   return DEFER;
232   }
233 }
234
235
236
237
238 /*************************************************
239 *    Deal with logging errors during I/O         *
240 *************************************************/
241
242 /* We have to get the identity of the peer from saved data.
243
244 Argument:
245   state    the current GnuTLS exim state container
246   rc       the GnuTLS error code, or 0 if it's a local error
247   when     text identifying read or write
248   text     local error text when ec is 0
249
250 Returns:   nothing
251 */
252
253 static void
254 record_io_error(exim_gnutls_state_st *state, int rc, uschar *when, uschar *text)
255 {
256 const char *msg;
257
258 if (rc == GNUTLS_E_FATAL_ALERT_RECEIVED)
259   msg = CS string_sprintf("%s: %s", US gnutls_strerror(rc),
260     US gnutls_alert_get_name(gnutls_alert_get(state->session)));
261 else
262   msg = gnutls_strerror(rc);
263
264 tls_error(when, msg, state->host);
265 }
266
267
268
269
270 /*************************************************
271 *        Set various Exim expansion vars         *
272 *************************************************/
273
274 /* We set various Exim global variables from the state, once a session has
275 been established.  With TLS callouts, may need to change this to stack
276 variables, or just re-call it with the server state after client callout
277 has finished.
278
279 Make sure anything set here is inset in tls_getc().
280
281 Sets:
282   tls_active                fd
283   tls_bits                  strength indicator
284   tls_certificate_verified  bool indicator
285   tls_channelbinding_b64    for some SASL mechanisms
286   tls_cipher                a string
287   tls_peerdn                a string
288   tls_sni                   a (UTF-8) string
289 Also:
290   current_global_tls_state  for API limitations
291
292 Argument:
293   state      the relevant exim_gnutls_state_st *
294 */
295
296 static void
297 extract_exim_vars_from_tls_state(exim_gnutls_state_st *state)
298 {
299 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
300 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
301 int old_pool;
302 int rc;
303 gnutls_datum_t channel;
304 #endif
305
306 current_global_tls_state = state;
307
308 tls_active = state->fd_out;
309
310 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
311 /* returns size in "bytes" */
312 tls_bits = gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8;
313
314 tls_cipher = state->ciphersuite;
315
316 DEBUG(D_tls) debug_printf("cipher: %s\n", tls_cipher);
317
318 tls_certificate_verified = state->peer_cert_verified;
319
320 /* note that tls_channelbinding_b64 is not saved to the spool file, since it's
321 only available for use for authenticators while this TLS session is running. */
322
323 tls_channelbinding_b64 = NULL;
324 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
325 channel.data = NULL;
326 channel.size = 0;
327 rc = gnutls_session_channel_binding(state->session, GNUTLS_CB_TLS_UNIQUE, &channel);
328 if (rc) {
329   DEBUG(D_tls) debug_printf("Channel binding error: %s\n", gnutls_strerror(rc));
330 } else {
331   old_pool = store_pool;
332   store_pool = POOL_PERM;
333   tls_channelbinding_b64 = auth_b64encode(channel.data, (int)channel.size);
334   store_pool = old_pool;
335   DEBUG(D_tls) debug_printf("Have channel bindings cached for possible auth usage.\n");
336 }
337 #endif
338
339 tls_peerdn = state->peerdn;
340
341 tls_sni = state->received_sni;
342 }
343
344
345
346
347 /*************************************************
348 *            Setup up DH parameters              *
349 *************************************************/
350
351 /* Generating the D-H parameters may take a long time. They only need to
352 be re-generated every so often, depending on security policy. What we do is to
353 keep these parameters in a file in the spool directory. If the file does not
354 exist, we generate them. This means that it is easy to cause a regeneration.
355
356 The new file is written as a temporary file and renamed, so that an incomplete
357 file is never present. If two processes both compute some new parameters, you
358 waste a bit of effort, but it doesn't seem worth messing around with locking to
359 prevent this.
360
361 Argument:
362   host       NULL for server, server for client (for error handling)
363
364 Returns:     OK/DEFER/FAIL
365 */
366
367 static int
368 init_server_dh(void)
369 {
370 int fd, rc;
371 unsigned int dh_bits;
372 gnutls_datum m;
373 uschar filename[PATH_MAX];
374 size_t sz;
375 host_item *host = NULL; /* dummy for macros */
376
377 DEBUG(D_tls) debug_printf("Initialising GnuTLS server params.\n");
378
379 rc = gnutls_dh_params_init(&dh_server_params);
380 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_init");
381
382 #ifdef HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
383 /* If you change this constant, also change dh_param_fn_ext so that we can use a
384 different filename and ensure we have sufficient bits. */
385 dh_bits = gnutls_sec_param_to_pk_bits(GNUTLS_PK_DH, GNUTLS_SEC_PARAM_NORMAL);
386 if (!dh_bits)
387   return tls_error(US"gnutls_sec_param_to_pk_bits() failed", NULL, NULL);
388 DEBUG(D_tls)
389   debug_printf("GnuTLS tells us that for D-H PK, NORMAL is %d bits.\n",
390       dh_bits);
391 #else
392 dh_bits = EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12;
393 DEBUG(D_tls)
394   debug_printf("GnuTLS lacks gnutls_sec_param_to_pk_bits(), using %d bits.\n",
395       dh_bits);
396 #endif
397
398 /* Some clients have hard-coded limits. */
399 if (dh_bits > tls_dh_max_bits)
400   {
401   DEBUG(D_tls)
402     debug_printf("tls_dh_max_bits clamping override, using %d bits instead.\n",
403         tls_dh_max_bits);
404   dh_bits = tls_dh_max_bits;
405   }
406
407 if (!string_format(filename, sizeof(filename),
408       "%s/gnutls-params-%d", spool_directory, dh_bits))
409   return tls_error(US"overlong filename", NULL, NULL);
410
411 /* Open the cache file for reading and if successful, read it and set up the
412 parameters. */
413
414 fd = Uopen(filename, O_RDONLY, 0);
415 if (fd >= 0)
416   {
417   struct stat statbuf;
418   FILE *fp;
419   int saved_errno;
420
421   if (fstat(fd, &statbuf) < 0)  /* EIO */
422     {
423     saved_errno = errno;
424     (void)close(fd);
425     return tls_error(US"TLS cache stat failed", strerror(saved_errno), NULL);
426     }
427   if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
428     {
429     (void)close(fd);
430     return tls_error(US"TLS cache not a file", NULL, NULL);
431     }
432   fp = fdopen(fd, "rb");
433   if (!fp)
434     {
435     saved_errno = errno;
436     (void)close(fd);
437     return tls_error(US"fdopen(TLS cache stat fd) failed",
438         strerror(saved_errno), NULL);
439     }
440
441   m.size = statbuf.st_size;
442   m.data = malloc(m.size);
443   if (m.data == NULL)
444     {
445     fclose(fp);
446     return tls_error(US"malloc failed", strerror(errno), NULL);
447     }
448   sz = fread(m.data, m.size, 1, fp);
449   if (!sz)
450     {
451     saved_errno = errno;
452     fclose(fp);
453     free(m.data);
454     return tls_error(US"fread failed", strerror(saved_errno), NULL);
455     }
456   fclose(fp);
457
458   rc = gnutls_dh_params_import_pkcs3(dh_server_params, &m, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
459   free(m.data);
460   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_import_pkcs3");
461   DEBUG(D_tls) debug_printf("read D-H parameters from file \"%s\"\n", filename);
462   }
463
464 /* If the file does not exist, fall through to compute new data and cache it.
465 If there was any other opening error, it is serious. */
466
467 else if (errno == ENOENT)
468   {
469   rc = -1;
470   DEBUG(D_tls)
471     debug_printf("D-H parameter cache file \"%s\" does not exist\n", filename);
472   }
473 else
474   return tls_error(string_open_failed(errno, "\"%s\" for reading", filename),
475       NULL, NULL);
476
477 /* If ret < 0, either the cache file does not exist, or the data it contains
478 is not useful. One particular case of this is when upgrading from an older
479 release of Exim in which the data was stored in a different format. We don't
480 try to be clever and support both formats; we just regenerate new data in this
481 case. */
482
483 if (rc < 0)
484   {
485   uschar *temp_fn;
486
487   if ((PATH_MAX - Ustrlen(filename)) < 10)
488     return tls_error(US"Filename too long to generate replacement",
489         CS filename, NULL);
490
491   temp_fn = string_copy(US "%s.XXXXXXX");
492   fd = mkstemp(CS temp_fn); /* modifies temp_fn */
493   if (fd < 0)
494     return tls_error(US"Unable to open temp file", strerror(errno), NULL);
495   (void)fchown(fd, exim_uid, exim_gid);   /* Probably not necessary */
496
497   DEBUG(D_tls) debug_printf("generating %d bits Diffie-Hellman key ...\n", dh_bits);
498   rc = gnutls_dh_params_generate2(dh_server_params, dh_bits);
499   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_generate2");
500
501   /* gnutls_dh_params_export_pkcs3() will tell us the exact size, every time,
502   and I confirmed that a NULL call to get the size first is how the GnuTLS
503   sample apps handle this. */
504
505   sz = 0;
506   m.data = NULL;
507   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
508       m.data, &sz);
509   if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
510     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3(NULL) sizing");
511   m.size = sz;
512   m.data = malloc(m.size);
513   if (m.data == NULL)
514     return tls_error(US"memory allocation failed", strerror(errno), NULL);
515   /* this will return a size 1 less than the allocation size above */
516   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
517       m.data, &sz);
518   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
519     {
520     free(m.data);
521     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3() real");
522     }
523   m.size = sz; /* shrink by 1, probably */
524
525   sz = write_to_fd_buf(fd, m.data, (size_t) m.size);
526   if (sz != m.size)
527     {
528     free(m.data);
529     return tls_error(US"TLS cache write D-H params failed",
530         strerror(errno), NULL);
531     }
532   free(m.data);
533   sz = write_to_fd_buf(fd, US"\n", 1);
534   if (sz != 1)
535     return tls_error(US"TLS cache write D-H params final newline failed",
536         strerror(errno), NULL);
537
538   rc = close(fd);
539   if (rc)
540     return tls_error(US"TLS cache write close() failed",
541         strerror(errno), NULL);
542
543   if (Urename(temp_fn, filename) < 0)
544     return tls_error(string_sprintf("failed to rename \"%s\" as \"%s\"",
545           temp_fn, filename), strerror(errno), NULL);
546
547   DEBUG(D_tls) debug_printf("wrote D-H parameters to file \"%s\"\n", filename);
548   }
549
550 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialized server D-H parameters\n");
551 return OK;
552 }
553
554
555
556
557 /*************************************************
558 *       Variables re-expanded post-SNI           *
559 *************************************************/
560
561 /* Called from both server and client code, via tls_init(), and also from
562 the SNI callback after receiving an SNI, if tls_certificate includes "tls_sni".
563
564 We can tell the two apart by state->received_sni being non-NULL in callback.
565
566 The callback should not call us unless state->trigger_sni_changes is true,
567 which we are responsible for setting on the first pass through.
568
569 Arguments:
570   state           exim_gnutls_state_st *
571
572 Returns:          OK/DEFER/FAIL
573 */
574
575 static int
576 tls_expand_session_files(exim_gnutls_state_st *state)
577 {
578 struct stat statbuf;
579 int rc;
580 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
581 uschar *saved_tls_certificate = NULL;
582 uschar *saved_tls_privatekey = NULL;
583 uschar *saved_tls_verify_certificates = NULL;
584 uschar *saved_tls_crl = NULL;
585 int cert_count;
586
587 /* We check for tls_sni *before* expansion. */
588 if (!state->host)
589   {
590   if (!state->received_sni)
591     {
592     if (state->tls_certificate && Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_sni"))
593       {
594       DEBUG(D_tls) debug_printf("We will re-expand TLS session files if we receive SNI.\n");
595       state->trigger_sni_changes = TRUE;
596       }
597     }
598   else
599     {
600     /* useful for debugging */
601     saved_tls_certificate = state->exp_tls_certificate;
602     saved_tls_privatekey = state->exp_tls_privatekey;
603     saved_tls_verify_certificates = state->exp_tls_verify_certificates;
604     saved_tls_crl = state->exp_tls_crl;
605     }
606   }
607
608 rc = gnutls_certificate_allocate_credentials(&state->x509_cred);
609 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_allocate_credentials");
610
611 /* remember: expand_check_tlsvar() is expand_check() but fiddling with
612 state members, assuming consistent naming; and expand_check() returns
613 false if expansion failed, unless expansion was forced to fail. */
614
615 /* check if we at least have a certificate, before doing expensive
616 D-H generation. */
617
618 if (!expand_check_tlsvar(tls_certificate))
619   return DEFER;
620
621 /* certificate is mandatory in server, optional in client */
622
623 if ((state->exp_tls_certificate == NULL) ||
624     (*state->exp_tls_certificate == '\0'))
625   {
626   if (state->host == NULL)
627     return tls_error(US"no TLS server certificate is specified", NULL, NULL);
628   else
629     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no client certificate specified; okay\n");
630   }
631
632 if (state->tls_privatekey && !expand_check_tlsvar(tls_privatekey))
633   return DEFER;
634
635 /* tls_privatekey is optional, defaulting to same file as certificate */
636
637 if (state->tls_privatekey == NULL || *state->tls_privatekey == '\0')
638   {
639   state->tls_privatekey = state->tls_certificate;
640   state->exp_tls_privatekey = state->exp_tls_certificate;
641   }
642
643
644 if (state->exp_tls_certificate && *state->exp_tls_certificate)
645   {
646   DEBUG(D_tls) debug_printf("certificate file = %s\nkey file = %s\n",
647       state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey);
648
649   if (state->received_sni)
650     {
651     if ((Ustrcmp(state->exp_tls_certificate, saved_tls_certificate) == 0) &&
652         (Ustrcmp(state->exp_tls_privatekey, saved_tls_privatekey) == 0))
653       {
654       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: cert and key unchanged\n");
655       }
656     else
657       {
658       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: have a changed cert/key pair.\n");
659       }
660     }
661
662   rc = gnutls_certificate_set_x509_key_file(state->x509_cred,
663       CS state->exp_tls_certificate, CS state->exp_tls_privatekey,
664       GNUTLS_X509_FMT_PEM);
665   exim_gnutls_err_check(
666       string_sprintf("cert/key setup: cert=%s key=%s",
667         state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey));
668   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: cert/key registered\n");
669   } /* tls_certificate */
670
671 /* Set the trusted CAs file if one is provided, and then add the CRL if one is
672 provided. Experiment shows that, if the certificate file is empty, an unhelpful
673 error message is provided. However, if we just refrain from setting anything up
674 in that case, certificate verification fails, which seems to be the correct
675 behaviour. */
676
677 if (state->tls_verify_certificates && *state->tls_verify_certificates)
678   {
679   if (!expand_check_tlsvar(tls_verify_certificates))
680     return DEFER;
681   if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
682     if (!expand_check_tlsvar(tls_crl))
683       return DEFER;
684
685   if (!(state->exp_tls_verify_certificates &&
686         *state->exp_tls_verify_certificates))
687     {
688     DEBUG(D_tls)
689       debug_printf("TLS: tls_verify_certificates expanded empty, ignoring\n");
690     /* With no tls_verify_certificates, we ignore tls_crl too */
691     return OK;
692     }
693   }
694 else
695   {
696   DEBUG(D_tls)
697     debug_printf("TLS: tls_verify_certificates not set or empty, ignoring\n");
698   return OK;
699   }
700
701 if (Ustat(state->exp_tls_verify_certificates, &statbuf) < 0)
702   {
703   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC, "could not stat %s "
704       "(tls_verify_certificates): %s", state->exp_tls_verify_certificates,
705       strerror(errno));
706   return DEFER;
707   }
708
709 /* The test suite passes in /dev/null; we could check for that path explicitly,
710 but who knows if someone has some weird FIFO which always dumps some certs, or
711 other weirdness.  The thing we really want to check is that it's not a
712 directory, since while OpenSSL supports that, GnuTLS does not.
713 So s/!S_ISREG/S_ISDIR/ and change some messsaging ... */
714 if (S_ISDIR(statbuf.st_mode))
715   {
716   DEBUG(D_tls)
717     debug_printf("verify certificates path is a dir: \"%s\"\n",
718         state->exp_tls_verify_certificates);
719   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
720       "tls_verify_certificates \"%s\" is a directory",
721       state->exp_tls_verify_certificates);
722   return DEFER;
723   }
724
725 DEBUG(D_tls) debug_printf("verify certificates = %s size=" OFF_T_FMT "\n",
726         state->exp_tls_verify_certificates, statbuf.st_size);
727
728 if (statbuf.st_size == 0)
729   {
730   DEBUG(D_tls)
731     debug_printf("cert file empty, no certs, no verification, ignoring any CRL\n");
732   return OK;
733   }
734
735 cert_count = gnutls_certificate_set_x509_trust_file(state->x509_cred,
736     CS state->exp_tls_verify_certificates, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
737 if (cert_count < 0)
738   {
739   rc = cert_count;
740   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_trust_file");
741   }
742 DEBUG(D_tls) debug_printf("Added %d certificate authorities.\n", cert_count);
743
744 if (state->tls_crl && *state->tls_crl &&
745     state->exp_tls_crl && *state->exp_tls_crl)
746   {
747   DEBUG(D_tls) debug_printf("loading CRL file = %s\n", state->exp_tls_crl);
748   cert_count = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(state->x509_cred,
749       CS state->exp_tls_crl, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
750   if (cert_count < 0)
751     {
752     rc = cert_count;
753     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_crl_file");
754     }
755   DEBUG(D_tls) debug_printf("Processed %d CRLs.\n", cert_count);
756   }
757
758 return OK;
759 }
760
761
762
763
764 /*************************************************
765 *          Set X.509 state variables             *
766 *************************************************/
767
768 /* In GnuTLS, the registered cert/key are not replaced by a later
769 set of a cert/key, so for SNI support we need a whole new x509_cred
770 structure.  Which means various other non-re-expanded pieces of state
771 need to be re-set in the new struct, so the setting logic is pulled
772 out to this.
773
774 Arguments:
775   state           exim_gnutls_state_st *
776
777 Returns:          OK/DEFER/FAIL
778 */
779
780 static int
781 tls_set_remaining_x509(exim_gnutls_state_st *state)
782 {
783 int rc;
784 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
785
786 /* Create D-H parameters, or read them from the cache file. This function does
787 its own SMTP error messaging. This only happens for the server, TLS D-H ignores
788 client-side params. */
789
790 if (!state->host)
791   {
792   if (!dh_server_params)
793     {
794     rc = init_server_dh();
795     if (rc != OK) return rc;
796     }
797   gnutls_certificate_set_dh_params(state->x509_cred, dh_server_params);
798   }
799
800 /* Link the credentials to the session. */
801
802 rc = gnutls_credentials_set(state->session, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, state->x509_cred);
803 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_credentials_set");
804
805 return OK;
806 }
807
808 /*************************************************
809 *            Initialize for GnuTLS               *
810 *************************************************/
811
812 /* Called from both server and client code. In the case of a server, errors
813 before actual TLS negotiation return DEFER.
814
815 Arguments:
816   host            connected host, if client; NULL if server
817   certificate     certificate file
818   privatekey      private key file
819   sni             TLS SNI to send, sometimes when client; else NULL
820   cas             CA certs file
821   crl             CRL file
822   require_ciphers tls_require_ciphers setting
823
824 Returns:          OK/DEFER/FAIL
825 */
826
827 static int
828 tls_init(
829     const host_item *host,
830     const uschar *certificate,
831     const uschar *privatekey,
832     const uschar *sni,
833     const uschar *cas,
834     const uschar *crl,
835     const uschar *require_ciphers,
836     exim_gnutls_state_st **caller_state)
837 {
838 exim_gnutls_state_st *state;
839 int rc;
840 size_t sz;
841 const char *errpos;
842 uschar *p;
843 BOOL want_default_priorities;
844
845 if (!exim_gnutls_base_init_done)
846   {
847   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS global init required.\n");
848
849   rc = gnutls_global_init();
850   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_global_init");
851
852 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
853   DEBUG(D_tls)
854     {
855     gnutls_global_set_log_function(exim_gnutls_logger_cb);
856     /* arbitrarily chosen level; bump upto 9 for more */
857     gnutls_global_set_log_level(EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL);
858     }
859 #endif
860
861   exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
862   }
863
864 if (host)
865   {
866   state = &state_client;
867   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
868   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS client session\n");
869   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_CLIENT);
870   }
871 else
872   {
873   state = &state_server;
874   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
875   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS server session\n");
876   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_SERVER);
877   }
878 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_init");
879
880 state->host = host;
881
882 state->tls_certificate = certificate;
883 state->tls_privatekey = privatekey;
884 state->tls_require_ciphers = require_ciphers;
885 state->tls_sni = sni;
886 state->tls_verify_certificates = cas;
887 state->tls_crl = crl;
888
889 /* This handles the variables that might get re-expanded after TLS SNI;
890 that's tls_certificate, tls_privatekey, tls_verify_certificates, tls_crl */
891
892 DEBUG(D_tls)
893   debug_printf("Expanding various TLS configuration options for session credentials.\n");
894 rc = tls_expand_session_files(state);
895 if (rc != OK) return rc;
896
897 /* These are all other parts of the x509_cred handling, since SNI in GnuTLS
898 requires a new structure afterwards. */
899
900 rc = tls_set_remaining_x509(state);
901 if (rc != OK) return rc;
902
903 /* set SNI in client, only */
904 if (host)
905   {
906   if (!expand_check_tlsvar(tls_sni))
907     return DEFER;
908   if (state->exp_tls_sni && *state->exp_tls_sni)
909     {
910     DEBUG(D_tls)
911       debug_printf("Setting TLS client SNI to \"%s\"\n", state->exp_tls_sni);
912     sz = Ustrlen(state->exp_tls_sni);
913     rc = gnutls_server_name_set(state->session,
914         GNUTLS_NAME_DNS, state->exp_tls_sni, sz);
915     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_server_name_set");
916     }
917   }
918 else if (state->tls_sni)
919   DEBUG(D_tls) debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
920       "have an SNI set for a client [%s]\n", state->tls_sni);
921
922 /* This is the priority string support,
923 http://www.gnu.org/software/gnutls/manual/html_node/Priority-Strings.html
924 and replaces gnutls_require_kx, gnutls_require_mac & gnutls_require_protocols.
925 This was backwards incompatible, but means Exim no longer needs to track
926 all algorithms and provide string forms for them. */
927
928 want_default_priorities = TRUE;
929
930 if (state->tls_require_ciphers && *state->tls_require_ciphers)
931   {
932   if (!expand_check_tlsvar(tls_require_ciphers))
933     return DEFER;
934   if (state->exp_tls_require_ciphers && *state->exp_tls_require_ciphers)
935     {
936     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS session cipher/priority \"%s\"\n",
937         state->exp_tls_require_ciphers);
938
939     rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
940         CS state->exp_tls_require_ciphers, &errpos);
941     want_default_priorities = FALSE;
942     p = state->exp_tls_require_ciphers;
943     }
944   }
945 if (want_default_priorities)
946   {
947   DEBUG(D_tls)
948     debug_printf("GnuTLS using default session cipher/priority \"%s\"\n",
949         exim_default_gnutls_priority);
950   rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
951       exim_default_gnutls_priority, &errpos);
952   p = US exim_default_gnutls_priority;
953   }
954
955 exim_gnutls_err_check(string_sprintf(
956       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.6s..\"",
957       p, errpos - CS p, errpos));
958
959 rc = gnutls_priority_set(state->session, state->priority_cache);
960 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_priority_set");
961
962 gnutls_db_set_cache_expiration(state->session, ssl_session_timeout);
963
964 /* Reduce security in favour of increased compatibility, if the admin
965 decides to make that trade-off. */
966 if (gnutls_compat_mode)
967   {
968 #if LIBGNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020104
969   DEBUG(D_tls) debug_printf("lowering GnuTLS security, compatibility mode\n");
970   gnutls_session_enable_compatibility_mode(state->session);
971 #else
972   DEBUG(D_tls) debug_printf("Unable to set gnutls_compat_mode - GnuTLS version too old\n");
973 #endif
974   }
975
976 *caller_state = state;
977 /* needs to happen before callbacks during handshake */
978 current_global_tls_state = state;
979 return OK;
980 }
981
982
983
984
985 /*************************************************
986 *            Extract peer information            *
987 *************************************************/
988
989 /* Called from both server and client code.
990 Only this is allowed to set state->peerdn and state->have_set_peerdn
991 and we use that to detect double-calls.
992
993 NOTE: the state blocks last while the TLS connection is up, which is fine
994 for logging in the server side, but for the client side, we log after teardown
995 in src/deliver.c.  While the session is up, we can twist about states and
996 repoint tls_* globals, but those variables used for logging or other variable
997 expansion that happens _after_ delivery need to have a longer life-time.
998
999 So for those, we get the data from POOL_PERM; the re-invoke guard keeps us from
1000 doing this more than once per generation of a state context.  We set them in
1001 the state context, and repoint tls_* to them.  After the state goes away, the
1002 tls_* copies of the pointers remain valid and client delivery logging is happy.
1003
1004 tls_certificate_verified is a BOOL, so the tls_peerdn and tls_cipher issues
1005 don't apply.
1006
1007 Arguments:
1008   state           exim_gnutls_state_st *
1009
1010 Returns:          OK/DEFER/FAIL
1011 */
1012
1013 static int
1014 peer_status(exim_gnutls_state_st *state)
1015 {
1016 uschar cipherbuf[256];
1017 const gnutls_datum *cert_list;
1018 int old_pool, rc;
1019 unsigned int cert_list_size = 0;
1020 gnutls_protocol_t protocol;
1021 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
1022 gnutls_kx_algorithm_t kx;
1023 gnutls_mac_algorithm_t mac;
1024 gnutls_certificate_type_t ct;
1025 gnutls_x509_crt_t crt;
1026 uschar *p, *dn_buf;
1027 size_t sz;
1028
1029 if (state->have_set_peerdn)
1030   return OK;
1031 state->have_set_peerdn = TRUE;
1032
1033 state->peerdn = NULL;
1034
1035 /* tls_cipher */
1036 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
1037 protocol = gnutls_protocol_get_version(state->session);
1038 mac = gnutls_mac_get(state->session);
1039 kx = gnutls_kx_get(state->session);
1040
1041 string_format(cipherbuf, sizeof(cipherbuf),
1042     "%s:%s:%d",
1043     gnutls_protocol_get_name(protocol),
1044     gnutls_cipher_suite_get_name(kx, cipher, mac),
1045     (int) gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8);
1046
1047 /* I don't see a way that spaces could occur, in the current GnuTLS
1048 code base, but it was a concern in the old code and perhaps older GnuTLS
1049 releases did return "TLS 1.0"; play it safe, just in case. */
1050 for (p = cipherbuf; *p != '\0'; ++p)
1051   if (isspace(*p))
1052     *p = '-';
1053 old_pool = store_pool;
1054 store_pool = POOL_PERM;
1055 state->ciphersuite = string_copy(cipherbuf);
1056 store_pool = old_pool;
1057 tls_cipher = state->ciphersuite;
1058
1059 /* tls_peerdn */
1060 cert_list = gnutls_certificate_get_peers(state->session, &cert_list_size);
1061
1062 if (cert_list == NULL || cert_list_size == 0)
1063   {
1064   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no certificate from peer (%p & %d)\n",
1065       cert_list, cert_list_size);
1066   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1067     return tls_error(US"certificate verification failed",
1068         "no certificate received from peer", state->host);
1069   return OK;
1070   }
1071
1072 ct = gnutls_certificate_type_get(state->session);
1073 if (ct != GNUTLS_CRT_X509)
1074   {
1075   const char *ctn = gnutls_certificate_type_get_name(ct);
1076   DEBUG(D_tls)
1077     debug_printf("TLS: peer cert not X.509 but instead \"%s\"\n", ctn);
1078   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1079     return tls_error(US"certificate verification not possible, unhandled type",
1080         ctn, state->host);
1081   return OK;
1082   }
1083
1084 #define exim_gnutls_peer_err(Label) do { \
1085   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
1086     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: peer cert problem: %s: %s\n", (Label), gnutls_strerror(rc)); \
1087     if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), state->host); } \
1088     return OK; } } while (0)
1089
1090 rc = gnutls_x509_crt_init(&crt);
1091 exim_gnutls_peer_err(US"gnutls_x509_crt_init (crt)");
1092
1093 rc = gnutls_x509_crt_import(crt, &cert_list[0], GNUTLS_X509_FMT_DER);
1094 exim_gnutls_peer_err(US"failed to import certificate [gnutls_x509_crt_import(cert 0)]");
1095 sz = 0;
1096 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, NULL, &sz);
1097 if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
1098   {
1099   exim_gnutls_peer_err(US"getting size for cert DN failed");
1100   return FAIL; /* should not happen */
1101   }
1102 dn_buf = store_get_perm(sz);
1103 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, CS dn_buf, &sz);
1104 exim_gnutls_peer_err(US"failed to extract certificate DN [gnutls_x509_crt_get_dn(cert 0)]");
1105 state->peerdn = dn_buf;
1106
1107 return OK;
1108 #undef exim_gnutls_peer_err
1109 }
1110
1111
1112
1113
1114 /*************************************************
1115 *            Verify peer certificate             *
1116 *************************************************/
1117
1118 /* Called from both server and client code.
1119 *Should* be using a callback registered with
1120 gnutls_certificate_set_verify_function() to fail the handshake if we dislike
1121 the peer information, but that's too new for some OSes.
1122
1123 Arguments:
1124   state           exim_gnutls_state_st *
1125   error           where to put an error message
1126
1127 Returns:
1128   FALSE     if the session should be rejected
1129   TRUE      if the cert is okay or we just don't care
1130 */
1131
1132 static BOOL
1133 verify_certificate(exim_gnutls_state_st *state, const char **error)
1134 {
1135 int rc;
1136 unsigned int verify;
1137
1138 *error = NULL;
1139
1140 rc = peer_status(state);
1141 if (rc != OK)
1142   {
1143   verify = GNUTLS_CERT_INVALID;
1144   *error = "not supplied";
1145   }
1146 else
1147   {
1148   rc = gnutls_certificate_verify_peers2(state->session, &verify);
1149   }
1150
1151 /* Handle the result of verification. INVALID seems to be set as well
1152 as REVOKED, but leave the test for both. */
1153
1154 if ((rc < 0) || (verify & (GNUTLS_CERT_INVALID|GNUTLS_CERT_REVOKED)) != 0)
1155   {
1156   state->peer_cert_verified = FALSE;
1157   if (*error == NULL)
1158     *error = ((verify & GNUTLS_CERT_REVOKED) != 0) ? "revoked" : "invalid";
1159
1160   DEBUG(D_tls)
1161     debug_printf("TLS certificate verification failed (%s): peerdn=%s\n",
1162         *error, state->peerdn ? state->peerdn : US"<unset>");
1163
1164   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1165     {
1166     gnutls_alert_send(state->session, GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_BAD_CERTIFICATE);
1167     return FALSE;
1168     }
1169   DEBUG(D_tls)
1170     debug_printf("TLS verify failure overriden (host in tls_try_verify_hosts)\n");
1171   }
1172 else
1173   {
1174   state->peer_cert_verified = TRUE;
1175   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS certificate verified: peerdn=%s\n",
1176       state->peerdn ? state->peerdn : US"<unset>");
1177   }
1178
1179 tls_peerdn = state->peerdn;
1180
1181 return TRUE;
1182 }
1183
1184
1185
1186
1187 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1188 /* Callbacks */
1189
1190 /* Logging function which can be registered with
1191  *   gnutls_global_set_log_function()
1192  *   gnutls_global_set_log_level() 0..9
1193  */
1194 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
1195 static void
1196 exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message)
1197 {
1198   size_t len = strlen(message);
1199   if (len < 1)
1200     {
1201     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d> empty debug message\n", level);
1202     return;
1203     }
1204   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d>: %s%s", level, message,
1205       message[len-1] == '\n' ? "" : "\n");
1206 }
1207 #endif
1208
1209
1210 /* Called after client hello, should handle SNI work.
1211 This will always set tls_sni (state->received_sni) if available,
1212 and may trigger presenting different certificates,
1213 if state->trigger_sni_changes is TRUE.
1214
1215 Should be registered with
1216   gnutls_handshake_set_post_client_hello_function()
1217
1218 "This callback must return 0 on success or a gnutls error code to terminate the
1219 handshake.".
1220
1221 For inability to get SNI information, we return 0.
1222 We only return non-zero if re-setup failed.
1223 */
1224
1225 static int
1226 exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session)
1227 {
1228 char sni_name[MAX_HOST_LEN];
1229 size_t data_len = MAX_HOST_LEN;
1230 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1231 unsigned int sni_type;
1232 int rc, old_pool;
1233
1234 rc = gnutls_server_name_get(session, sni_name, &data_len, &sni_type, 0);
1235 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1236   {
1237   DEBUG(D_tls) {
1238     if (rc == GNUTLS_E_REQUESTED_DATA_NOT_AVAILABLE)
1239       debug_printf("TLS: no SNI presented in handshake.\n");
1240     else
1241       debug_printf("TLS failure: gnutls_server_name_get(): %s [%d]\n",
1242         gnutls_strerror(rc), rc);
1243   };
1244   return 0;
1245   }
1246
1247 if (sni_type != GNUTLS_NAME_DNS)
1248   {
1249   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: ignoring SNI of unhandled type %u\n", sni_type);
1250   return 0;
1251   }
1252
1253 /* We now have a UTF-8 string in sni_name */
1254 old_pool = store_pool;
1255 store_pool = POOL_PERM;
1256 state->received_sni = string_copyn(US sni_name, data_len);
1257 store_pool = old_pool;
1258
1259 /* We set this one now so that variable expansions below will work */
1260 tls_sni = state->received_sni;
1261
1262 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS SNI \"%s\"%s\n", sni_name,
1263     state->trigger_sni_changes ? "" : " (unused for certificate selection)");
1264
1265 if (!state->trigger_sni_changes)
1266   return 0;
1267
1268 rc = tls_expand_session_files(state);
1269 if (rc != OK)
1270   {
1271   /* If the setup of certs/etc failed before handshake, TLS would not have
1272   been offered.  The best we can do now is abort. */
1273   return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1274   }
1275
1276 rc = tls_set_remaining_x509(state);
1277 if (rc != OK) return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1278
1279 return 0;
1280 }
1281
1282
1283
1284
1285 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1286 /* Exported functions */
1287
1288
1289
1290
1291 /*************************************************
1292 *       Start a TLS session in a server          *
1293 *************************************************/
1294
1295 /* This is called when Exim is running as a server, after having received
1296 the STARTTLS command. It must respond to that command, and then negotiate
1297 a TLS session.
1298
1299 Arguments:
1300   require_ciphers  list of allowed ciphers or NULL
1301
1302 Returns:           OK on success
1303                    DEFER for errors before the start of the negotiation
1304                    FAIL for errors during the negotation; the server can't
1305                      continue running.
1306 */
1307
1308 int
1309 tls_server_start(const uschar *require_ciphers)
1310 {
1311 int rc;
1312 const char *error;
1313 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1314
1315 /* Check for previous activation */
1316 /* nb: this will not be TLS callout safe, needs reworking as part of that. */
1317
1318 if (tls_active >= 0)
1319   {
1320   tls_error(US"STARTTLS received after TLS started", "", NULL);
1321   smtp_printf("554 Already in TLS\r\n");
1322   return FAIL;
1323   }
1324
1325 /* Initialize the library. If it fails, it will already have logged the error
1326 and sent an SMTP response. */
1327
1328 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a server\n");
1329
1330 rc = tls_init(NULL, tls_certificate, tls_privatekey,
1331     NULL, tls_verify_certificates, tls_crl,
1332     require_ciphers, &state);
1333 if (rc != OK) return rc;
1334
1335 /* If this is a host for which certificate verification is mandatory or
1336 optional, set up appropriately. */
1337
1338 if (verify_check_host(&tls_verify_hosts) == OK)
1339   {
1340   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be required.\n");
1341   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1342   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1343   }
1344 else if (verify_check_host(&tls_try_verify_hosts) == OK)
1345   {
1346   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be requested but not required.\n");
1347   state->verify_requirement = VERIFY_OPTIONAL;
1348   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1349   }
1350 else
1351   {
1352   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will not be requested.\n");
1353   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1354   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_IGNORE);
1355   }
1356
1357 /* Register SNI handling; always, even if not in tls_certificate, so that the
1358 expansion variable $tls_sni is always available. */
1359
1360 gnutls_handshake_set_post_client_hello_function(state->session,
1361     exim_sni_handling_cb);
1362
1363 /* Set context and tell client to go ahead, except in the case of TLS startup
1364 on connection, where outputting anything now upsets the clients and tends to
1365 make them disconnect. We need to have an explicit fflush() here, to force out
1366 the response. Other smtp_printf() calls do not need it, because in non-TLS
1367 mode, the fflush() happens when smtp_getc() is called. */
1368
1369 if (!tls_on_connect)
1370   {
1371   smtp_printf("220 TLS go ahead\r\n");
1372   fflush(smtp_out);
1373   }
1374
1375 /* Now negotiate the TLS session. We put our own timer on it, since it seems
1376 that the GnuTLS library doesn't. */
1377
1378 gnutls_transport_set_ptr2(state->session,
1379     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_in),
1380     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_out));
1381 state->fd_in = fileno(smtp_in);
1382 state->fd_out = fileno(smtp_out);
1383
1384 sigalrm_seen = FALSE;
1385 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1386 do
1387   {
1388   rc = gnutls_handshake(state->session);
1389   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) ||
1390       (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED && !sigalrm_seen));
1391 alarm(0);
1392
1393 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1394   {
1395   tls_error(US"gnutls_handshake",
1396       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), NULL);
1397   /* It seems that, except in the case of a timeout, we have to close the
1398   connection right here; otherwise if the other end is running OpenSSL it hangs
1399   until the server times out. */
1400
1401   if (!sigalrm_seen)
1402     {
1403     (void)fclose(smtp_out);
1404     (void)fclose(smtp_in);
1405     }
1406
1407   return FAIL;
1408   }
1409
1410 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1411
1412 /* Verify after the fact */
1413
1414 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE)
1415   {
1416   if (!verify_certificate(state, &error))
1417     {
1418     if (state->verify_requirement == VERIFY_OPTIONAL)
1419       {
1420       DEBUG(D_tls)
1421         debug_printf("TLS: continuing on only because verification was optional, after: %s\n",
1422             error);
1423       }
1424     else
1425       {
1426       tls_error(US"certificate verification failed", error, NULL);
1427       return FAIL;
1428       }
1429     }
1430   }
1431
1432 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1433
1434 rc = peer_status(state);
1435 if (rc != OK) return rc;
1436
1437 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1438
1439 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1440
1441 /* TLS has been set up. Adjust the input functions to read via TLS,
1442 and initialize appropriately. */
1443
1444 state->xfer_buffer = store_malloc(ssl_xfer_buffer_size);
1445
1446 receive_getc = tls_getc;
1447 receive_ungetc = tls_ungetc;
1448 receive_feof = tls_feof;
1449 receive_ferror = tls_ferror;
1450 receive_smtp_buffered = tls_smtp_buffered;
1451
1452 return OK;
1453 }
1454
1455
1456
1457
1458 /*************************************************
1459 *    Start a TLS session in a client             *
1460 *************************************************/
1461
1462 /* Called from the smtp transport after STARTTLS has been accepted.
1463
1464 Arguments:
1465   fd                the fd of the connection
1466   host              connected host (for messages)
1467   addr              the first address (not used)
1468   dhparam           DH parameter file (ignored, we're a client)
1469   certificate       certificate file
1470   privatekey        private key file
1471   sni               TLS SNI to send to remote host
1472   verify_certs      file for certificate verify
1473   verify_crl        CRL for verify
1474   require_ciphers   list of allowed ciphers or NULL
1475   timeout           startup timeout
1476
1477 Returns:            OK/DEFER/FAIL (because using common functions),
1478                     but for a client, DEFER and FAIL have the same meaning
1479 */
1480
1481 int
1482 tls_client_start(int fd, host_item *host,
1483     address_item *addr ARG_UNUSED, uschar *dhparam ARG_UNUSED,
1484     uschar *certificate, uschar *privatekey, uschar *sni,
1485     uschar *verify_certs, uschar *verify_crl,
1486     uschar *require_ciphers, int timeout)
1487 {
1488 int rc;
1489 const char *error;
1490 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1491
1492 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a client on fd %d\n", fd);
1493
1494 rc = tls_init(host, certificate, privatekey,
1495     sni, verify_certs, verify_crl, require_ciphers, &state);
1496 if (rc != OK) return rc;
1497
1498 gnutls_dh_set_prime_bits(state->session, EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS);
1499
1500 if (verify_certs == NULL)
1501   {
1502   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification not required\n");
1503   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1504   /* we still ask for it, to log it, etc */
1505   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1506   }
1507 else
1508   {
1509   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification required\n");
1510   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1511   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1512   }
1513
1514 gnutls_transport_set_ptr(state->session, (gnutls_transport_ptr)fd);
1515 state->fd_in = fd;
1516 state->fd_out = fd;
1517
1518 /* There doesn't seem to be a built-in timeout on connection. */
1519
1520 sigalrm_seen = FALSE;
1521 alarm(timeout);
1522 do
1523   {
1524   rc = gnutls_handshake(state->session);
1525   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) ||
1526       (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED && !sigalrm_seen));
1527 alarm(0);
1528
1529 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1530   return tls_error(US"gnutls_handshake",
1531       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), state->host);
1532
1533 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1534
1535 /* Verify late */
1536
1537 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE &&
1538     !verify_certificate(state, &error))
1539   return tls_error(US"certificate verification failed", error, state->host);
1540
1541 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1542
1543 rc = peer_status(state);
1544 if (rc != OK) return rc;
1545
1546 /* Sets various Exim expansion variables; may need to adjust for ACL callouts */
1547
1548 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1549
1550 return OK;
1551 }
1552
1553
1554
1555
1556 /*************************************************
1557 *         Close down a TLS session               *
1558 *************************************************/
1559
1560 /* This is also called from within a delivery subprocess forked from the
1561 daemon, to shut down the TLS library, without actually doing a shutdown (which
1562 would tamper with the TLS session in the parent process).
1563
1564 Arguments:   TRUE if gnutls_bye is to be called
1565 Returns:     nothing
1566 */
1567
1568 void
1569 tls_close(BOOL shutdown)
1570 {
1571 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1572
1573 if (tls_active < 0) return;  /* TLS was not active */
1574
1575 if (shutdown)
1576   {
1577   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_close(): shutting down TLS\n");
1578   gnutls_bye(state->session, GNUTLS_SHUT_WR);
1579   }
1580
1581 gnutls_deinit(state->session);
1582
1583 memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
1584
1585 if ((state_server.session == NULL) && (state_client.session == NULL))
1586   {
1587   gnutls_global_deinit();
1588   exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
1589   }
1590
1591 tls_active = -1;
1592 }
1593
1594
1595
1596
1597 /*************************************************
1598 *            TLS version of getc                 *
1599 *************************************************/
1600
1601 /* This gets the next byte from the TLS input buffer. If the buffer is empty,
1602 it refills the buffer via the GnuTLS reading function.
1603
1604 This feeds DKIM and should be used for all message-body reads.
1605
1606 Arguments:  none
1607 Returns:    the next character or EOF
1608 */
1609
1610 int
1611 tls_getc(void)
1612 {
1613 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1614 if (state->xfer_buffer_lwm >= state->xfer_buffer_hwm)
1615   {
1616   ssize_t inbytes;
1617
1618   DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, %u)\n",
1619     state->session, state->xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
1620
1621   if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1622   inbytes = gnutls_record_recv(state->session, state->xfer_buffer,
1623     ssl_xfer_buffer_size);
1624   alarm(0);
1625
1626   /* A zero-byte return appears to mean that the TLS session has been
1627      closed down, not that the socket itself has been closed down. Revert to
1628      non-TLS handling. */
1629
1630   if (inbytes == 0)
1631     {
1632     DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1633
1634     receive_getc = smtp_getc;
1635     receive_ungetc = smtp_ungetc;
1636     receive_feof = smtp_feof;
1637     receive_ferror = smtp_ferror;
1638     receive_smtp_buffered = smtp_buffered;
1639
1640     gnutls_deinit(state->session);
1641     state->session = NULL;
1642     tls_active = -1;
1643     tls_bits = 0;
1644     tls_certificate_verified = FALSE;
1645     tls_channelbinding_b64 = NULL;
1646     tls_cipher = NULL;
1647     tls_peerdn = NULL;
1648
1649     return smtp_getc();
1650     }
1651
1652   /* Handle genuine errors */
1653
1654   else if (inbytes < 0)
1655     {
1656     record_io_error(state, (int) inbytes, US"recv", NULL);
1657     state->xfer_error = 1;
1658     return EOF;
1659     }
1660 #ifndef DISABLE_DKIM
1661   dkim_exim_verify_feed(state->xfer_buffer, inbytes);
1662 #endif
1663   state->xfer_buffer_hwm = (int) inbytes;
1664   state->xfer_buffer_lwm = 0;
1665   }
1666
1667 /* Something in the buffer; return next uschar */
1668
1669 return state->xfer_buffer[state->xfer_buffer_lwm++];
1670 }
1671
1672
1673
1674
1675 /*************************************************
1676 *          Read bytes from TLS channel           *
1677 *************************************************/
1678
1679 /* This does not feed DKIM, so if the caller uses this for reading message body,
1680 then the caller must feed DKIM.
1681 Arguments:
1682   buff      buffer of data
1683   len       size of buffer
1684
1685 Returns:    the number of bytes read
1686             -1 after a failed read
1687 */
1688
1689 int
1690 tls_read(uschar *buff, size_t len)
1691 {
1692 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1693 ssize_t inbytes;
1694
1695 if (len > INT_MAX)
1696   len = INT_MAX;
1697
1698 if (state->xfer_buffer_lwm < state->xfer_buffer_hwm)
1699   DEBUG(D_tls)
1700     debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
1701         "tls_read() called with data in the tls_getc() buffer, %d ignored\n",
1702         state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm);
1703
1704 DEBUG(D_tls)
1705   debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1706       state->session, buff, len);
1707
1708 inbytes = gnutls_record_recv(state->session, buff, len);
1709 if (inbytes > 0) return inbytes;
1710 if (inbytes == 0)
1711   {
1712   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1713   }
1714 else record_io_error(state, (int)inbytes, US"recv", NULL);
1715
1716 return -1;
1717 }
1718
1719
1720
1721
1722 /*************************************************
1723 *         Write bytes down TLS channel           *
1724 *************************************************/
1725
1726 /*
1727 Arguments:
1728   buff      buffer of data
1729   len       number of bytes
1730
1731 Returns:    the number of bytes after a successful write,
1732             -1 after a failed write
1733 */
1734
1735 int
1736 tls_write(const uschar *buff, size_t len)
1737 {
1738 ssize_t outbytes;
1739 size_t left = len;
1740 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1741
1742 DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_do_write(%p, " SIZE_T_FMT ")\n", buff, left);
1743 while (left > 0)
1744   {
1745   DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_record_send(SSL, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1746       buff, left);
1747   outbytes = gnutls_record_send(state->session, buff, left);
1748
1749   DEBUG(D_tls) debug_printf("outbytes=" SSIZE_T_FMT "\n", outbytes);
1750   if (outbytes < 0)
1751     {
1752     record_io_error(state, outbytes, US"send", NULL);
1753     return -1;
1754     }
1755   if (outbytes == 0)
1756     {
1757     record_io_error(state, 0, US"send", US"TLS channel closed on write");
1758     return -1;
1759     }
1760
1761   left -= outbytes;
1762   buff += outbytes;
1763   }
1764
1765 if (len > INT_MAX)
1766   {
1767   DEBUG(D_tls)
1768     debug_printf("Whoops!  Wrote more bytes (" SIZE_T_FMT ") than INT_MAX\n",
1769         len);
1770   len = INT_MAX;
1771   }
1772
1773 return (int) len;
1774 }
1775
1776
1777
1778
1779 /*************************************************
1780 *            Random number generation            *
1781 *************************************************/
1782
1783 /* Pseudo-random number generation.  The result is not expected to be
1784 cryptographically strong but not so weak that someone will shoot themselves
1785 in the foot using it as a nonce in input in some email header scheme or
1786 whatever weirdness they'll twist this into.  The result should handle fork()
1787 and avoid repeating sequences.  OpenSSL handles that for us.
1788
1789 Arguments:
1790   max       range maximum
1791 Returns     a random number in range [0, max-1]
1792 */
1793
1794 #ifdef HAVE_GNUTLS_RND
1795 int
1796 vaguely_random_number(int max)
1797 {
1798 unsigned int r;
1799 int i, needed_len;
1800 uschar *p;
1801 uschar smallbuf[sizeof(r)];
1802
1803 if (max <= 1)
1804   return 0;
1805
1806 needed_len = sizeof(r);
1807 /* Don't take 8 times more entropy than needed if int is 8 octets and we were
1808  * asked for a number less than 10. */
1809 for (r = max, i = 0; r; ++i)
1810   r >>= 1;
1811 i = (i + 7) / 8;
1812 if (i < needed_len)
1813   needed_len = i;
1814
1815 i = gnutls_rnd(GNUTLS_RND_NONCE, smallbuf, needed_len);
1816 if (i < 0)
1817   {
1818   DEBUG(D_all) debug_printf("gnutls_rnd() failed, using fallback.\n");
1819   return vaguely_random_number_fallback(max);
1820   }
1821 r = 0;
1822 for (p = smallbuf; needed_len; --needed_len, ++p)
1823   {
1824   r *= 256;
1825   r += *p;
1826   }
1827
1828 /* We don't particularly care about weighted results; if someone wants
1829  * smooth distribution and cares enough then they should submit a patch then. */
1830 return r % max;
1831 }
1832 #else /* HAVE_GNUTLS_RND */
1833 int
1834 vaguely_random_number(int max)
1835 {
1836   return vaguely_random_number_fallback(max);
1837 }
1838 #endif /* HAVE_GNUTLS_RND */
1839
1840
1841
1842
1843 /*************************************************
1844 *  Let tls_require_ciphers be checked at startup *
1845 *************************************************/
1846
1847 /* The tls_require_ciphers option, if set, must be something which the
1848 library can parse.
1849
1850 Returns:     NULL on success, or error message
1851 */
1852
1853 uschar *
1854 tls_validate_require_cipher(void)
1855 {
1856 int rc;
1857 uschar *expciphers = NULL;
1858 gnutls_priority_t priority_cache;
1859 const char *errpos;
1860
1861 #define validate_check_rc(Label) do { \
1862   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { if (exim_gnutls_base_init_done) gnutls_global_deinit(); \
1863   return string_sprintf("%s failed: %s", (Label), gnutls_strerror(rc)); } } while (0)
1864 #define return_deinit(Label) do { gnutls_global_deinit(); return (Label); } while (0)
1865
1866 if (exim_gnutls_base_init_done)
1867   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
1868       "already initialised GnuTLS, Exim developer bug");
1869
1870 rc = gnutls_global_init();
1871 validate_check_rc(US"gnutls_global_init()");
1872 exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
1873
1874 if (!(tls_require_ciphers && *tls_require_ciphers))
1875   return_deinit(NULL);
1876
1877 if (!expand_check(tls_require_ciphers, US"tls_require_ciphers", &expciphers))
1878   return_deinit(US"failed to expand tls_require_ciphers");
1879
1880 if (!(expciphers && *expciphers))
1881   return_deinit(NULL);
1882
1883 DEBUG(D_tls)
1884   debug_printf("tls_require_ciphers expands to \"%s\"\n", expciphers);
1885
1886 rc = gnutls_priority_init(&priority_cache, CS expciphers, &errpos);
1887 validate_check_rc(string_sprintf(
1888       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.8s..\"",
1889       expciphers, errpos - CS expciphers, errpos));
1890
1891 #undef return_deinit
1892 #undef validate_check_rc
1893 gnutls_global_deinit();
1894
1895 return NULL;
1896 }
1897
1898
1899
1900
1901 /*************************************************
1902 *         Report the library versions.           *
1903 *************************************************/
1904
1905 /* See a description in tls-openssl.c for an explanation of why this exists.
1906
1907 Arguments:   a FILE* to print the results to
1908 Returns:     nothing
1909 */
1910
1911 void
1912 tls_version_report(FILE *f)
1913 {
1914 fprintf(f, "Library version: GnuTLS: Compile: %s\n"
1915            "                         Runtime: %s\n",
1916            LIBGNUTLS_VERSION,
1917            gnutls_check_version(NULL));
1918 }
1919
1920 /* End of tls-gnu.c */