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