2f50787c22ce77a2faae135b3086b9122e1fa6a7
[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 #define EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL -1
152
153 #define EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS 1024
154
155 /* With GnuTLS 2.12.x+ we have gnutls_sec_param_to_pk_bits() with which we
156 can ask for a bit-strength.  Without that, we stick to the constant we had
157 before, for now. */
158 #define EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12 1024
159
160 #define exim_gnutls_err_check(Label) do { \
161   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), host); } } while (0)
162
163 #define expand_check_tlsvar(Varname) expand_check(state->Varname, US #Varname, &state->exp_##Varname)
164
165 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020c00
166 #define HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
167 #define HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
168 #define HAVE_GNUTLS_RND
169 #endif
170
171
172
173
174 /* ------------------------------------------------------------------------ */
175 /* Callback declarations */
176
177 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
178 static void exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message);
179 #endif
180
181 static int exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session);
182
183
184
185
186 /* ------------------------------------------------------------------------ */
187 /* Static functions */
188
189 /*************************************************
190 *               Handle TLS error                 *
191 *************************************************/
192
193 /* Called from lots of places when errors occur before actually starting to do
194 the TLS handshake, that is, while the session is still in clear. Always returns
195 DEFER for a server and FAIL for a client so that most calls can use "return
196 tls_error(...)" to do this processing and then give an appropriate return. A
197 single function is used for both server and client, because it is called from
198 some shared functions.
199
200 Argument:
201   prefix    text to include in the logged error
202   msg       additional error string (may be NULL)
203             usually obtained from gnutls_strerror()
204   host      NULL if setting up a server;
205             the connected host if setting up a client
206
207 Returns:    OK/DEFER/FAIL
208 */
209
210 static int
211 tls_error(const uschar *prefix, const char *msg, const host_item *host)
212 {
213 if (host)
214   {
215   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on connection to %s [%s] (%s)%s%s",
216       host->name, host->address, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
217   return FAIL;
218   }
219 else
220   {
221   uschar *conn_info = smtp_get_connection_info();
222   if (Ustrncmp(conn_info, US"SMTP ", 5) == 0)
223     conn_info += 5;
224   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on %s (%s)%s%s",
225       conn_info, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
226   return DEFER;
227   }
228 }
229
230
231
232
233 /*************************************************
234 *    Deal with logging errors during I/O         *
235 *************************************************/
236
237 /* We have to get the identity of the peer from saved data.
238
239 Argument:
240   state    the current GnuTLS exim state container
241   rc       the GnuTLS error code, or 0 if it's a local error
242   when     text identifying read or write
243   text     local error text when ec is 0
244
245 Returns:   nothing
246 */
247
248 static void
249 record_io_error(exim_gnutls_state_st *state, int rc, uschar *when, uschar *text)
250 {
251 const char *msg;
252
253 if (rc == GNUTLS_E_FATAL_ALERT_RECEIVED)
254   msg = CS string_sprintf("%s: %s", US gnutls_strerror(rc),
255     US gnutls_alert_get_name(gnutls_alert_get(state->session)));
256 else
257   msg = gnutls_strerror(rc);
258
259 tls_error(when, msg, state->host);
260 }
261
262
263
264
265 /*************************************************
266 *        Set various Exim expansion vars         *
267 *************************************************/
268
269 /* We set various Exim global variables from the state, once a session has
270 been established.  With TLS callouts, may need to change this to stack
271 variables, or just re-call it with the server state after client callout
272 has finished.
273
274 Make sure anything set here is inset in tls_getc().
275
276 Sets:
277   tls_active                fd
278   tls_bits                  strength indicator
279   tls_certificate_verified  bool indicator
280   tls_channelbinding_b64    for some SASL mechanisms
281   tls_cipher                a string
282   tls_peerdn                a string
283   tls_sni                   a (UTF-8) string
284 Also:
285   current_global_tls_state  for API limitations
286
287 Argument:
288   state      the relevant exim_gnutls_state_st *
289 */
290
291 static void
292 extract_exim_vars_from_tls_state(exim_gnutls_state_st *state)
293 {
294 gnutls_protocol_t protocol;
295 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
296 gnutls_kx_algorithm_t kx;
297 gnutls_mac_algorithm_t mac;
298 uschar *p;
299 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
300 int old_pool;
301 int rc;
302 gnutls_datum_t channel;
303 #endif
304
305 current_global_tls_state = state;
306
307 tls_active = state->fd_out;
308
309 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
310 /* returns size in "bytes" */
311 tls_bits = gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8;
312
313 if (!*state->cipherbuf)
314   {
315   protocol = gnutls_protocol_get_version(state->session);
316   mac = gnutls_mac_get(state->session);
317   kx = gnutls_kx_get(state->session);
318
319   string_format(state->cipherbuf, sizeof(state->cipherbuf),
320       "%s:%s:%u",
321       gnutls_protocol_get_name(protocol),
322       gnutls_cipher_suite_get_name(kx, cipher, mac),
323       tls_bits);
324
325   /* I don't see a way that spaces could occur, in the current GnuTLS
326   code base, but it was a concern in the old code and perhaps older GnuTLS
327   releases did return "TLS 1.0"; play it safe, just in case. */
328   for (p = state->cipherbuf; *p != '\0'; ++p)
329     if (isspace(*p))
330       *p = '-';
331   }
332 tls_cipher = state->cipherbuf;
333
334 DEBUG(D_tls) debug_printf("cipher: %s\n", tls_cipher);
335
336 tls_certificate_verified = state->peer_cert_verified;
337
338 /* note that tls_channelbinding_b64 is not saved to the spool file, since it's
339 only available for use for authenticators while this TLS session is running. */
340
341 tls_channelbinding_b64 = NULL;
342 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
343 channel.data = NULL;
344 channel.size = 0;
345 rc = gnutls_session_channel_binding(state->session, GNUTLS_CB_TLS_UNIQUE, &channel);
346 if (rc) {
347   DEBUG(D_tls) debug_printf("Channel binding error: %s\n", gnutls_strerror(rc));
348 } else {
349   old_pool = store_pool;
350   store_pool = POOL_PERM;
351   tls_channelbinding_b64 = auth_b64encode(channel.data, (int)channel.size);
352   store_pool = old_pool;
353   DEBUG(D_tls) debug_printf("Have channel bindings cached for possible auth usage.\n");
354 }
355 #endif
356
357 tls_peerdn = state->peerdn;
358
359 tls_sni = state->received_sni;
360 }
361
362
363
364
365 /*************************************************
366 *            Setup up DH parameters              *
367 *************************************************/
368
369 /* Generating the D-H parameters may take a long time. They only need to
370 be re-generated every so often, depending on security policy. What we do is to
371 keep these parameters in a file in the spool directory. If the file does not
372 exist, we generate them. This means that it is easy to cause a regeneration.
373
374 The new file is written as a temporary file and renamed, so that an incomplete
375 file is never present. If two processes both compute some new parameters, you
376 waste a bit of effort, but it doesn't seem worth messing around with locking to
377 prevent this.
378
379 Argument:
380   host       NULL for server, server for client (for error handling)
381
382 Returns:     OK/DEFER/FAIL
383 */
384
385 static int
386 init_server_dh(void)
387 {
388 int fd, rc;
389 unsigned int dh_bits;
390 gnutls_datum m;
391 uschar filename[PATH_MAX];
392 size_t sz;
393 host_item *host = NULL; /* dummy for macros */
394
395 DEBUG(D_tls) debug_printf("Initialising GnuTLS server params.\n");
396
397 rc = gnutls_dh_params_init(&dh_server_params);
398 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_init");
399
400 #ifdef HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
401 /* If you change this constant, also change dh_param_fn_ext so that we can use a
402 different filename and ensure we have sufficient bits. */
403 dh_bits = gnutls_sec_param_to_pk_bits(GNUTLS_PK_DH, GNUTLS_SEC_PARAM_NORMAL);
404 if (!dh_bits)
405   return tls_error(US"gnutls_sec_param_to_pk_bits() failed", NULL, NULL);
406 DEBUG(D_tls)
407   debug_printf("GnuTLS tells us that for D-H PK, NORMAL is %d bits.\n",
408       dh_bits);
409 #else
410 dh_bits = EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12;
411 DEBUG(D_tls)
412   debug_printf("GnuTLS lacks gnutls_sec_param_to_pk_bits(), using %d bits.\n",
413       dh_bits);
414 #endif
415
416 if (!string_format(filename, sizeof(filename),
417       "%s/gnutls-params-%d", spool_directory, dh_bits))
418   return tls_error(US"overlong filename", NULL, NULL);
419
420 /* Open the cache file for reading and if successful, read it and set up the
421 parameters. */
422
423 fd = Uopen(filename, O_RDONLY, 0);
424 if (fd >= 0)
425   {
426   struct stat statbuf;
427   FILE *fp;
428   int saved_errno;
429
430   if (fstat(fd, &statbuf) < 0)  /* EIO */
431     {
432     saved_errno = errno;
433     (void)close(fd);
434     return tls_error(US"TLS cache stat failed", strerror(saved_errno), NULL);
435     }
436   if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
437     {
438     (void)close(fd);
439     return tls_error(US"TLS cache not a file", NULL, NULL);
440     }
441   fp = fdopen(fd, "rb");
442   if (!fp)
443     {
444     saved_errno = errno;
445     (void)close(fd);
446     return tls_error(US"fdopen(TLS cache stat fd) failed",
447         strerror(saved_errno), NULL);
448     }
449
450   m.size = statbuf.st_size;
451   m.data = malloc(m.size);
452   if (m.data == NULL)
453     {
454     fclose(fp);
455     return tls_error(US"malloc failed", strerror(errno), NULL);
456     }
457   sz = fread(m.data, m.size, 1, fp);
458   if (!sz)
459     {
460     saved_errno = errno;
461     fclose(fp);
462     free(m.data);
463     return tls_error(US"fread failed", strerror(saved_errno), NULL);
464     }
465   fclose(fp);
466
467   rc = gnutls_dh_params_import_pkcs3(dh_server_params, &m, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
468   free(m.data);
469   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_import_pkcs3");
470   DEBUG(D_tls) debug_printf("read D-H parameters from file \"%s\"\n", filename);
471   }
472
473 /* If the file does not exist, fall through to compute new data and cache it.
474 If there was any other opening error, it is serious. */
475
476 else if (errno == ENOENT)
477   {
478   rc = -1;
479   DEBUG(D_tls)
480     debug_printf("D-H parameter cache file \"%s\" does not exist\n", filename);
481   }
482 else
483   return tls_error(string_open_failed(errno, "\"%s\" for reading", filename),
484       NULL, NULL);
485
486 /* If ret < 0, either the cache file does not exist, or the data it contains
487 is not useful. One particular case of this is when upgrading from an older
488 release of Exim in which the data was stored in a different format. We don't
489 try to be clever and support both formats; we just regenerate new data in this
490 case. */
491
492 if (rc < 0)
493   {
494   uschar *temp_fn;
495
496   if ((PATH_MAX - Ustrlen(filename)) < 10)
497     return tls_error(US"Filename too long to generate replacement",
498         CS filename, NULL);
499
500   temp_fn = string_copy(US "%s.XXXXXXX");
501   fd = mkstemp(CS temp_fn); /* modifies temp_fn */
502   if (fd < 0)
503     return tls_error(US"Unable to open temp file", strerror(errno), NULL);
504   (void)fchown(fd, exim_uid, exim_gid);   /* Probably not necessary */
505
506   DEBUG(D_tls) debug_printf("generating %d bits Diffie-Hellman key ...\n", dh_bits);
507   rc = gnutls_dh_params_generate2(dh_server_params, dh_bits);
508   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_generate2");
509
510   /* gnutls_dh_params_export_pkcs3() will tell us the exact size, every time,
511   and I confirmed that a NULL call to get the size first is how the GnuTLS
512   sample apps handle this. */
513
514   sz = 0;
515   m.data = NULL;
516   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
517       m.data, &sz);
518   if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
519     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3(NULL) sizing");
520   m.size = sz;
521   m.data = malloc(m.size);
522   if (m.data == NULL)
523     return tls_error(US"memory allocation failed", strerror(errno), NULL);
524   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
525       m.data, &sz);
526   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
527     {
528     free(m.data);
529     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3() real");
530     }
531
532   sz = write_to_fd_buf(fd, m.data, (size_t) m.size);
533   if (sz != m.size)
534     {
535     free(m.data);
536     return tls_error(US"TLS cache write D-H params failed",
537         strerror(errno), NULL);
538     }
539   free(m.data);
540   sz = write_to_fd_buf(fd, US"\n", 1);
541   if (sz != 1)
542     return tls_error(US"TLS cache write D-H params final newline failed",
543         strerror(errno), NULL);
544
545   rc = close(fd);
546   if (rc)
547     return tls_error(US"TLS cache write close() failed",
548         strerror(errno), NULL);
549
550   if (Urename(temp_fn, filename) < 0)
551     return tls_error(string_sprintf("failed to rename \"%s\" as \"%s\"",
552           temp_fn, filename), strerror(errno), NULL);
553
554   DEBUG(D_tls) debug_printf("wrote D-H parameters to file \"%s\"\n", filename);
555   }
556
557 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialized server D-H parameters\n");
558 return OK;
559 }
560
561
562
563
564 /*************************************************
565 *       Variables re-expanded post-SNI           *
566 *************************************************/
567
568 /* Called from both server and client code, via tls_init(), and also from
569 the SNI callback after receiving an SNI, if tls_certificate includes "tls_sni".
570
571 We can tell the two apart by state->received_sni being non-NULL in callback.
572
573 The callback should not call us unless state->trigger_sni_changes is true,
574 which we are responsible for setting on the first pass through.
575
576 Arguments:
577   state           exim_gnutls_state_st *
578
579 Returns:          OK/DEFER/FAIL
580 */
581
582 static int
583 tls_expand_session_files(exim_gnutls_state_st *state)
584 {
585 struct stat statbuf;
586 int rc;
587 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
588 uschar *saved_tls_certificate = NULL;
589 uschar *saved_tls_privatekey = NULL;
590 uschar *saved_tls_verify_certificates = NULL;
591 uschar *saved_tls_crl = NULL;
592 int cert_count;
593
594 /* We check for tls_sni *before* expansion. */
595 if (!state->host)
596   {
597   if (!state->received_sni)
598     {
599     if (Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_sni"))
600       {
601       DEBUG(D_tls) debug_printf("We will re-expand TLS session files if we receive SNI.\n");
602       state->trigger_sni_changes = TRUE;
603       }
604     }
605   else
606     {
607     /* useful for debugging */
608     saved_tls_certificate = state->exp_tls_certificate;
609     saved_tls_privatekey = state->exp_tls_privatekey;
610     saved_tls_verify_certificates = state->exp_tls_verify_certificates;
611     saved_tls_crl = state->exp_tls_crl;
612     }
613   }
614
615 rc = gnutls_certificate_allocate_credentials(&state->x509_cred);
616 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_allocate_credentials");
617
618 /* remember: expand_check_tlsvar() is expand_check() but fiddling with
619 state members, assuming consistent naming; and expand_check() returns
620 false if expansion failed, unless expansion was forced to fail. */
621
622 /* check if we at least have a certificate, before doing expensive
623 D-H generation. */
624
625 if (!expand_check_tlsvar(tls_certificate))
626   return DEFER;
627
628 /* certificate is mandatory in server, optional in client */
629
630 if ((state->exp_tls_certificate == NULL) ||
631     (*state->exp_tls_certificate == '\0'))
632   {
633   if (state->host == NULL)
634     return tls_error(US"no TLS server certificate is specified", NULL, NULL);
635   else
636     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no client certificate specified; okay\n");
637   }
638
639 if (state->tls_privatekey && !expand_check_tlsvar(tls_privatekey))
640   return DEFER;
641
642 /* tls_privatekey is optional, defaulting to same file as certificate */
643
644 if (state->tls_privatekey == NULL || *state->tls_privatekey == '\0')
645   {
646   state->tls_privatekey = state->tls_certificate;
647   state->exp_tls_privatekey = state->exp_tls_certificate;
648   }
649
650
651 if (state->exp_tls_certificate && *state->exp_tls_certificate)
652   {
653   DEBUG(D_tls) debug_printf("certificate file = %s\nkey file = %s\n",
654       state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey);
655
656   if (state->received_sni)
657     {
658     if ((Ustrcmp(state->exp_tls_certificate, saved_tls_certificate) == 0) &&
659         (Ustrcmp(state->exp_tls_privatekey, saved_tls_privatekey) == 0))
660       {
661       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: cert and key unchanged\n");
662       }
663     else
664       {
665       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: have a changed cert/key pair.\n");
666       }
667     }
668
669   rc = gnutls_certificate_set_x509_key_file(state->x509_cred,
670       CS state->exp_tls_certificate, CS state->exp_tls_privatekey,
671       GNUTLS_X509_FMT_PEM);
672   exim_gnutls_err_check(
673       string_sprintf("cert/key setup: cert=%s key=%s",
674         state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey));
675   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: cert/key registered\n");
676   } /* tls_certificate */
677
678 /* Set the trusted CAs file if one is provided, and then add the CRL if one is
679 provided. Experiment shows that, if the certificate file is empty, an unhelpful
680 error message is provided. However, if we just refrain from setting anything up
681 in that case, certificate verification fails, which seems to be the correct
682 behaviour. */
683
684 if (state->tls_verify_certificates && *state->tls_verify_certificates)
685   {
686   if (!expand_check_tlsvar(tls_verify_certificates))
687     return DEFER;
688   if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
689     if (!expand_check_tlsvar(tls_crl))
690       return DEFER;
691
692   if (!(state->exp_tls_verify_certificates &&
693         *state->exp_tls_verify_certificates))
694     {
695     DEBUG(D_tls)
696       debug_printf("TLS: tls_verify_certificates expanded empty, ignoring\n");
697     /* With no tls_verify_certificates, we ignore tls_crl too */
698     return OK;
699     }
700   }
701 else
702   {
703   DEBUG(D_tls)
704     debug_printf("TLS: tls_verify_certificates not set or empty, ignoring\n");
705   return OK;
706   }
707
708 if (Ustat(state->exp_tls_verify_certificates, &statbuf) < 0)
709   {
710   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC, "could not stat %s "
711       "(tls_verify_certificates): %s", state->exp_tls_verify_certificates,
712       strerror(errno));
713   return DEFER;
714   }
715
716 if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
717   {
718   DEBUG(D_tls)
719     debug_printf("verify certificates path is not a file: \"%s\"\n%s\n",
720         state->exp_tls_verify_certificates,
721         S_ISDIR(statbuf.st_mode)
722           ? " it's a directory, that's OpenSSL, this is GnuTLS"
723           : " (not a directory either)");
724   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
725       "tls_verify_certificates \"%s\" is not a file",
726       state->exp_tls_verify_certificates);
727   return DEFER;
728   }
729
730 DEBUG(D_tls) debug_printf("verify certificates = %s size=" OFF_T_FMT "\n",
731         state->exp_tls_verify_certificates, statbuf.st_size);
732
733 if (statbuf.st_size == 0)
734   {
735   DEBUG(D_tls)
736     debug_printf("cert file empty, no certs, no verification, ignoring any CRL\n");
737   return OK;
738   }
739
740 cert_count = gnutls_certificate_set_x509_trust_file(state->x509_cred,
741     CS state->exp_tls_verify_certificates, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
742 if (cert_count < 0)
743   {
744   rc = cert_count;
745   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_trust_file");
746   }
747 DEBUG(D_tls) debug_printf("Added %d certificate authorities.\n", cert_count);
748
749 if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
750   {
751   if (state->exp_tls_crl && *state->exp_tls_crl)
752     {
753     DEBUG(D_tls) debug_printf("loading CRL file = %s\n", state->exp_tls_crl);
754     rc = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(state->x509_cred,
755         CS state->exp_tls_crl, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
756     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_crl_file");
757     }
758   }
759
760 return OK;
761 }
762
763
764
765
766 /*************************************************
767 *          Set X.509 state variables             *
768 *************************************************/
769
770 /* In GnuTLS, the registered cert/key are not replaced by a later
771 set of a cert/key, so for SNI support we need a whole new x509_cred
772 structure.  Which means various other non-re-expanded pieces of state
773 need to be re-set in the new struct, so the setting logic is pulled
774 out to this.
775
776 Arguments:
777   state           exim_gnutls_state_st *
778
779 Returns:          OK/DEFER/FAIL
780 */
781
782 static int
783 tls_set_remaining_x509(exim_gnutls_state_st *state)
784 {
785 int rc;
786 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
787
788 /* Create D-H parameters, or read them from the cache file. This function does
789 its own SMTP error messaging. This only happens for the server, TLS D-H ignores
790 client-side params. */
791
792 if (!state->host)
793   {
794   if (!dh_server_params)
795     {
796     rc = init_server_dh();
797     if (rc != OK) return rc;
798     }
799   gnutls_certificate_set_dh_params(state->x509_cred, dh_server_params);
800   }
801
802 /* Link the credentials to the session. */
803
804 rc = gnutls_credentials_set(state->session, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, state->x509_cred);
805 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_credentials_set");
806
807 return OK;
808 }
809
810 /*************************************************
811 *            Initialize for GnuTLS               *
812 *************************************************/
813
814 /* Called from both server and client code. In the case of a server, errors
815 before actual TLS negotiation return DEFER.
816
817 Arguments:
818   host            connected host, if client; NULL if server
819   certificate     certificate file
820   privatekey      private key file
821   sni             TLS SNI to send, sometimes when client; else NULL
822   cas             CA certs file
823   crl             CRL file
824   require_ciphers tls_require_ciphers setting
825
826 Returns:          OK/DEFER/FAIL
827 */
828
829 static int
830 tls_init(
831     const host_item *host,
832     const uschar *certificate,
833     const uschar *privatekey,
834     const uschar *sni,
835     const uschar *cas,
836     const uschar *crl,
837     const uschar *require_ciphers,
838     exim_gnutls_state_st **caller_state)
839 {
840 exim_gnutls_state_st *state;
841 int rc;
842 size_t sz;
843 const char *errpos;
844 uschar *p;
845 BOOL want_default_priorities;
846
847 if (!exim_gnutls_base_init_done)
848   {
849   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS global init required.\n");
850
851   rc = gnutls_global_init();
852   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_global_init");
853
854 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
855   DEBUG(D_tls)
856     {
857     gnutls_global_set_log_function(exim_gnutls_logger_cb);
858     /* arbitrarily chosen level; bump upto 9 for more */
859     gnutls_global_set_log_level(EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL);
860     }
861 #endif
862
863   exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
864   }
865
866 if (host)
867   {
868   state = &state_client;
869   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
870   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS client session\n");
871   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_CLIENT);
872   }
873 else
874   {
875   state = &state_server;
876   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
877   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS server session\n");
878   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_SERVER);
879   }
880 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_init");
881
882 state->host = host;
883
884 state->tls_certificate = certificate;
885 state->tls_privatekey = privatekey;
886 state->tls_sni = sni;
887 state->tls_verify_certificates = cas;
888 state->tls_crl = crl;
889
890 /* This handles the variables that might get re-expanded after TLS SNI;
891 that's tls_certificate, tls_privatekey, tls_verify_certificates, tls_crl */
892
893 DEBUG(D_tls)
894   debug_printf("Expanding various TLS configuration options for session credentials.\n");
895 rc = tls_expand_session_files(state);
896 if (rc != OK) return rc;
897
898 /* These are all other parts of the x509_cred handling, since SNI in GnuTLS
899 requires a new structure afterwards. */
900
901 rc = tls_set_remaining_x509(state);
902 if (rc != OK) return rc;
903
904 /* set SNI in client, only */
905 if (host)
906   {
907   if (!expand_check_tlsvar(tls_sni))
908     return DEFER;
909   if (state->exp_tls_sni && *state->exp_tls_sni)
910     {
911     DEBUG(D_tls)
912       debug_printf("Setting TLS client SNI to \"%s\"\n", state->exp_tls_sni);
913     sz = Ustrlen(state->exp_tls_sni);
914     rc = gnutls_server_name_set(state->session,
915         GNUTLS_NAME_DNS, state->exp_tls_sni, sz);
916     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_server_name_set");
917     }
918   }
919 else if (state->tls_sni)
920   DEBUG(D_tls) debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
921       "have an SNI set for a client [%s]\n", state->tls_sni);
922
923 /* This is the priority string support,
924 http://www.gnu.org/software/gnutls/manual/html_node/Priority-Strings.html
925 and replaces gnutls_require_kx, gnutls_require_mac & gnutls_require_protocols.
926 This was backwards incompatible, but means Exim no longer needs to track
927 all algorithms and provide string forms for them. */
928
929 want_default_priorities = TRUE;
930
931 if (state->tls_require_ciphers && *state->tls_require_ciphers)
932   {
933   if (!expand_check_tlsvar(tls_require_ciphers))
934     return DEFER;
935   if (state->exp_tls_require_ciphers && *state->exp_tls_require_ciphers)
936     {
937     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS session cipher/priority \"%s\"\n",
938         state->exp_tls_require_ciphers);
939
940     rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
941         CS state->exp_tls_require_ciphers, &errpos);
942     want_default_priorities = FALSE;
943     p = state->exp_tls_require_ciphers;
944     }
945   }
946 if (want_default_priorities)
947   {
948   DEBUG(D_tls)
949     debug_printf("GnuTLS using default session cipher/priority \"%s\"\n",
950         exim_default_gnutls_priority);
951   rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
952       exim_default_gnutls_priority, &errpos);
953   p = US exim_default_gnutls_priority;
954   }
955
956 exim_gnutls_err_check(string_sprintf(
957       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.6s..\"",
958       p, errpos - CS p, errpos));
959
960 rc = gnutls_priority_set(state->session, state->priority_cache);
961 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_priority_set");
962
963 gnutls_db_set_cache_expiration(state->session, ssl_session_timeout);
964
965 /* Reduce security in favour of increased compatibility, if the admin
966 decides to make that trade-off. */
967 if (gnutls_compat_mode)
968   {
969 #if LIBGNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020104
970   DEBUG(D_tls) debug_printf("lowering GnuTLS security, compatibility mode\n");
971   gnutls_session_enable_compatibility_mode(state->session);
972 #else
973   DEBUG(D_tls) debug_printf("Unable to set gnutls_compat_mode - GnuTLS version too old\n");
974 #endif
975   }
976
977 *caller_state = state;
978 /* needs to happen before callbacks during handshake */
979 current_global_tls_state = state;
980 return OK;
981 }
982
983
984
985
986 /*************************************************
987 *            Extract peer information            *
988 *************************************************/
989
990 /* Called from both server and client code.
991 Only this is allowed to set state->peerdn and we use that to detect double-calls.
992
993 Arguments:
994   state           exim_gnutls_state_st *
995
996 Returns:          OK/DEFER/FAIL
997 */
998
999 static int
1000 peer_status(exim_gnutls_state_st *state)
1001 {
1002 const gnutls_datum *cert_list;
1003 int rc;
1004 unsigned int cert_list_size = 0;
1005 gnutls_certificate_type_t ct;
1006 gnutls_x509_crt_t crt;
1007 uschar *dn_buf;
1008 size_t sz;
1009
1010 if (state->peerdn)
1011   return OK;
1012
1013 state->peerdn = US"unknown";
1014
1015 cert_list = gnutls_certificate_get_peers(state->session, &cert_list_size);
1016
1017 if (cert_list == NULL || cert_list_size == 0)
1018   {
1019   state->peerdn = US"unknown (no certificate)";
1020   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no certificate from peer (%p & %d)\n",
1021       cert_list, cert_list_size);
1022   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1023     return tls_error(US"certificate verification failed",
1024         "no certificate received from peer", state->host);
1025   return OK;
1026   }
1027
1028 ct = gnutls_certificate_type_get(state->session);
1029 if (ct != GNUTLS_CRT_X509)
1030   {
1031   const char *ctn = gnutls_certificate_type_get_name(ct);
1032   state->peerdn = string_sprintf("unknown (type %s)", ctn);
1033   DEBUG(D_tls)
1034     debug_printf("TLS: peer cert not X.509 but instead \"%s\"\n", ctn);
1035   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1036     return tls_error(US"certificate verification not possible, unhandled type",
1037         ctn, state->host);
1038   return OK;
1039   }
1040
1041 #define exim_gnutls_peer_err(Label) do { \
1042   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
1043     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: peer cert problem: %s: %s\n", (Label), gnutls_strerror(rc)); \
1044     if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), state->host); } \
1045     return OK; } } while (0)
1046
1047 rc = gnutls_x509_crt_init(&crt);
1048 exim_gnutls_peer_err(US"gnutls_x509_crt_init (crt)");
1049
1050 rc = gnutls_x509_crt_import(crt, &cert_list[0], GNUTLS_X509_FMT_DER);
1051 exim_gnutls_peer_err(US"failed to import certificate [gnutls_x509_crt_import(cert 0)]");
1052 sz = 0;
1053 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, NULL, &sz);
1054 if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
1055   {
1056   exim_gnutls_peer_err(US"getting size for cert DN failed");
1057   return FAIL; /* should not happen */
1058   }
1059 dn_buf = store_get_perm(sz);
1060 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, CS dn_buf, &sz);
1061 exim_gnutls_peer_err(US"failed to extract certificate DN [gnutls_x509_crt_get_dn(cert 0)]");
1062 state->peerdn = dn_buf;
1063
1064 return OK;
1065 #undef exim_gnutls_peer_err
1066 }
1067
1068
1069
1070
1071 /*************************************************
1072 *            Verify peer certificate             *
1073 *************************************************/
1074
1075 /* Called from both server and client code.
1076 *Should* be using a callback registered with
1077 gnutls_certificate_set_verify_function() to fail the handshake if we dislike
1078 the peer information, but that's too new for some OSes.
1079
1080 Arguments:
1081   state           exim_gnutls_state_st *
1082   error           where to put an error message
1083
1084 Returns:
1085   FALSE     if the session should be rejected
1086   TRUE      if the cert is okay or we just don't care
1087 */
1088
1089 static BOOL
1090 verify_certificate(exim_gnutls_state_st *state, const char **error)
1091 {
1092 int rc;
1093 unsigned int verify;
1094
1095 *error = NULL;
1096
1097 rc = peer_status(state);
1098 if (rc != OK)
1099   {
1100   verify = GNUTLS_CERT_INVALID;
1101   *error = "not supplied";
1102   }
1103 else
1104   {
1105   rc = gnutls_certificate_verify_peers2(state->session, &verify);
1106   }
1107
1108 /* Handle the result of verification. INVALID seems to be set as well
1109 as REVOKED, but leave the test for both. */
1110
1111 if ((rc < 0) || (verify & (GNUTLS_CERT_INVALID|GNUTLS_CERT_REVOKED)) != 0)
1112   {
1113   state->peer_cert_verified = FALSE;
1114   if (*error == NULL)
1115     *error = ((verify & GNUTLS_CERT_REVOKED) != 0) ? "revoked" : "invalid";
1116
1117   DEBUG(D_tls)
1118     debug_printf("TLS certificate verification failed (%s): peerdn=%s\n",
1119         *error, state->peerdn);
1120
1121   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1122     {
1123     gnutls_alert_send(state->session, GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_BAD_CERTIFICATE);
1124     return FALSE;
1125     }
1126   DEBUG(D_tls)
1127     debug_printf("TLS verify failure overriden (host in tls_try_verify_hosts)\n");
1128   }
1129 else
1130   {
1131   state->peer_cert_verified = TRUE;
1132   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS certificate verified: peerdn=%s\n", state->peerdn);
1133   }
1134
1135 tls_peerdn = state->peerdn;
1136
1137 return TRUE;
1138 }
1139
1140
1141
1142
1143 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1144 /* Callbacks */
1145
1146 /* Logging function which can be registered with
1147  *   gnutls_global_set_log_function()
1148  *   gnutls_global_set_log_level() 0..9
1149  */
1150 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
1151 static void
1152 exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message)
1153 {
1154   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d>: %s\n", level, message);
1155 }
1156 #endif
1157
1158
1159 /* Called after client hello, should handle SNI work.
1160 This will always set tls_sni (state->received_sni) if available,
1161 and may trigger presenting different certificates,
1162 if state->trigger_sni_changes is TRUE.
1163
1164 Should be registered with
1165   gnutls_handshake_set_post_client_hello_function()
1166
1167 "This callback must return 0 on success or a gnutls error code to terminate the
1168 handshake.".
1169
1170 For inability to get SNI information, we return 0.
1171 We only return non-zero if re-setup failed.
1172 */
1173
1174 static int
1175 exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session)
1176 {
1177 char sni_name[MAX_HOST_LEN];
1178 size_t data_len = MAX_HOST_LEN;
1179 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1180 unsigned int sni_type;
1181 int rc, old_pool;
1182
1183 rc = gnutls_server_name_get(session, sni_name, &data_len, &sni_type, 0);
1184 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1185   {
1186   DEBUG(D_tls) {
1187     if (rc == GNUTLS_E_REQUESTED_DATA_NOT_AVAILABLE)
1188       debug_printf("TLS: no SNI presented in handshake.\n");
1189     else
1190       debug_printf("TLS failure: gnutls_server_name_get(): %s [%d]\n",
1191         gnutls_strerror(rc), rc);
1192   };
1193   return 0;
1194   }
1195
1196 if (sni_type != GNUTLS_NAME_DNS)
1197   {
1198   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: ignoring SNI of unhandled type %u\n", sni_type);
1199   return 0;
1200   }
1201
1202 /* We now have a UTF-8 string in sni_name */
1203 old_pool = store_pool;
1204 store_pool = POOL_PERM;
1205 state->received_sni = string_copyn(US sni_name, data_len);
1206 store_pool = old_pool;
1207
1208 /* We set this one now so that variable expansions below will work */
1209 tls_sni = state->received_sni;
1210
1211 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS SNI \"%s\"%s\n", sni_name,
1212     state->trigger_sni_changes ? "" : " (unused for certificate selection)");
1213
1214 if (!state->trigger_sni_changes)
1215   return 0;
1216
1217 rc = tls_expand_session_files(state);
1218 if (rc != OK)
1219   {
1220   /* If the setup of certs/etc failed before handshake, TLS would not have
1221   been offered.  The best we can do now is abort. */
1222   return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1223   }
1224
1225 rc = tls_set_remaining_x509(state);
1226 if (rc != OK) return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1227
1228 return 0;
1229 }
1230
1231
1232
1233
1234 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1235 /* Exported functions */
1236
1237
1238
1239
1240 /*************************************************
1241 *       Start a TLS session in a server          *
1242 *************************************************/
1243
1244 /* This is called when Exim is running as a server, after having received
1245 the STARTTLS command. It must respond to that command, and then negotiate
1246 a TLS session.
1247
1248 Arguments:
1249   require_ciphers  list of allowed ciphers or NULL
1250
1251 Returns:           OK on success
1252                    DEFER for errors before the start of the negotiation
1253                    FAIL for errors during the negotation; the server can't
1254                      continue running.
1255 */
1256
1257 int
1258 tls_server_start(const uschar *require_ciphers)
1259 {
1260 int rc;
1261 const char *error;
1262 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1263
1264 /* Check for previous activation */
1265 /* nb: this will not be TLS callout safe, needs reworking as part of that. */
1266
1267 if (tls_active >= 0)
1268   {
1269   tls_error(US"STARTTLS received after TLS started", "", NULL);
1270   smtp_printf("554 Already in TLS\r\n");
1271   return FAIL;
1272   }
1273
1274 /* Initialize the library. If it fails, it will already have logged the error
1275 and sent an SMTP response. */
1276
1277 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a server\n");
1278
1279 rc = tls_init(NULL, tls_certificate, tls_privatekey,
1280     NULL, tls_verify_certificates, tls_crl,
1281     require_ciphers, &state);
1282 if (rc != OK) return rc;
1283
1284 /* If this is a host for which certificate verification is mandatory or
1285 optional, set up appropriately. */
1286
1287 if (verify_check_host(&tls_verify_hosts) == OK)
1288   {
1289   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be required.\n");
1290   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1291   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1292   }
1293 else if (verify_check_host(&tls_try_verify_hosts) == OK)
1294   {
1295   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be requested but not required.\n");
1296   state->verify_requirement = VERIFY_OPTIONAL;
1297   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1298   }
1299 else
1300   {
1301   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will not be requested.\n");
1302   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1303   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_IGNORE);
1304   }
1305
1306 /* Register SNI handling; always, even if not in tls_certificate, so that the
1307 expansion variable $tls_sni is always available. */
1308
1309 gnutls_handshake_set_post_client_hello_function(state->session,
1310     exim_sni_handling_cb);
1311
1312 /* Set context and tell client to go ahead, except in the case of TLS startup
1313 on connection, where outputting anything now upsets the clients and tends to
1314 make them disconnect. We need to have an explicit fflush() here, to force out
1315 the response. Other smtp_printf() calls do not need it, because in non-TLS
1316 mode, the fflush() happens when smtp_getc() is called. */
1317
1318 if (!tls_on_connect)
1319   {
1320   smtp_printf("220 TLS go ahead\r\n");
1321   fflush(smtp_out);
1322   }
1323
1324 /* Now negotiate the TLS session. We put our own timer on it, since it seems
1325 that the GnuTLS library doesn't. */
1326
1327 gnutls_transport_set_ptr2(state->session,
1328     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_in),
1329     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_out));
1330 state->fd_in = fileno(smtp_in);
1331 state->fd_out = fileno(smtp_out);
1332
1333 sigalrm_seen = FALSE;
1334 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1335 do
1336   {
1337   rc = gnutls_handshake(state->session);
1338   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) || (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED));
1339 alarm(0);
1340
1341 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1342   {
1343   tls_error(US"gnutls_handshake",
1344       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), NULL);
1345   /* It seems that, except in the case of a timeout, we have to close the
1346   connection right here; otherwise if the other end is running OpenSSL it hangs
1347   until the server times out. */
1348
1349   if (!sigalrm_seen)
1350     {
1351     (void)fclose(smtp_out);
1352     (void)fclose(smtp_in);
1353     }
1354
1355   return FAIL;
1356   }
1357
1358 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1359
1360 /* Verify after the fact */
1361
1362 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE)
1363   {
1364   if (!verify_certificate(state, &error))
1365     {
1366     if (state->verify_requirement == VERIFY_OPTIONAL)
1367       {
1368       DEBUG(D_tls)
1369         debug_printf("TLS: continuing on only because verification was optional, after: %s\n",
1370             error);
1371       }
1372     else
1373       {
1374       tls_error(US"certificate verification failed", error, NULL);
1375       return FAIL;
1376       }
1377     }
1378   }
1379
1380 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1381
1382 rc = peer_status(state);
1383 if (rc != OK) return rc;
1384
1385 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1386
1387 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1388
1389 /* TLS has been set up. Adjust the input functions to read via TLS,
1390 and initialize appropriately. */
1391
1392 state->xfer_buffer = store_malloc(ssl_xfer_buffer_size);
1393
1394 receive_getc = tls_getc;
1395 receive_ungetc = tls_ungetc;
1396 receive_feof = tls_feof;
1397 receive_ferror = tls_ferror;
1398 receive_smtp_buffered = tls_smtp_buffered;
1399
1400 return OK;
1401 }
1402
1403
1404
1405
1406 /*************************************************
1407 *    Start a TLS session in a client             *
1408 *************************************************/
1409
1410 /* Called from the smtp transport after STARTTLS has been accepted.
1411
1412 Arguments:
1413   fd                the fd of the connection
1414   host              connected host (for messages)
1415   addr              the first address (not used)
1416   dhparam           DH parameter file (ignored, we're a client)
1417   certificate       certificate file
1418   privatekey        private key file
1419   sni               TLS SNI to send to remote host
1420   verify_certs      file for certificate verify
1421   verify_crl        CRL for verify
1422   require_ciphers   list of allowed ciphers or NULL
1423   timeout           startup timeout
1424
1425 Returns:            OK/DEFER/FAIL (because using common functions),
1426                     but for a client, DEFER and FAIL have the same meaning
1427 */
1428
1429 int
1430 tls_client_start(int fd, host_item *host,
1431     address_item *addr ARG_UNUSED, uschar *dhparam ARG_UNUSED,
1432     uschar *certificate, uschar *privatekey, uschar *sni,
1433     uschar *verify_certs, uschar *verify_crl,
1434     uschar *require_ciphers, int timeout)
1435 {
1436 int rc;
1437 const char *error;
1438 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1439
1440 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a client on fd %d\n", fd);
1441
1442 rc = tls_init(host, certificate, privatekey,
1443     sni, verify_certs, verify_crl, require_ciphers, &state);
1444 if (rc != OK) return rc;
1445
1446 gnutls_dh_set_prime_bits(state->session, EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS);
1447
1448 if (verify_certs == NULL)
1449   {
1450   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification not required\n");
1451   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1452   /* we still ask for it, to log it, etc */
1453   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1454   }
1455 else
1456   {
1457   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification required\n");
1458   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1459   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1460   }
1461
1462 gnutls_transport_set_ptr(state->session, (gnutls_transport_ptr)fd);
1463 state->fd_in = fd;
1464 state->fd_out = fd;
1465
1466 /* There doesn't seem to be a built-in timeout on connection. */
1467
1468 sigalrm_seen = FALSE;
1469 alarm(timeout);
1470 do
1471   {
1472   rc = gnutls_handshake(state->session);
1473   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) || (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED));
1474 alarm(0);
1475
1476 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1477
1478 /* Verify late */
1479
1480 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE &&
1481     !verify_certificate(state, &error))
1482   return tls_error(US"certificate verification failed", error, state->host);
1483
1484 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1485
1486 rc = peer_status(state);
1487 if (rc != OK) return rc;
1488
1489 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1490
1491 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1492
1493 return OK;
1494 }
1495
1496
1497
1498
1499 /*************************************************
1500 *         Close down a TLS session               *
1501 *************************************************/
1502
1503 /* This is also called from within a delivery subprocess forked from the
1504 daemon, to shut down the TLS library, without actually doing a shutdown (which
1505 would tamper with the TLS session in the parent process).
1506
1507 Arguments:   TRUE if gnutls_bye is to be called
1508 Returns:     nothing
1509 */
1510
1511 void
1512 tls_close(BOOL shutdown)
1513 {
1514 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1515
1516 if (tls_active < 0) return;  /* TLS was not active */
1517
1518 if (shutdown)
1519   {
1520   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_close(): shutting down TLS\n");
1521   gnutls_bye(state->session, GNUTLS_SHUT_WR);
1522   }
1523
1524 gnutls_deinit(state->session);
1525
1526 memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
1527
1528 if ((state_server.session == NULL) && (state_client.session == NULL))
1529   {
1530   gnutls_global_deinit();
1531   exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
1532   }
1533
1534 tls_active = -1;
1535 }
1536
1537
1538
1539
1540 /*************************************************
1541 *            TLS version of getc                 *
1542 *************************************************/
1543
1544 /* This gets the next byte from the TLS input buffer. If the buffer is empty,
1545 it refills the buffer via the GnuTLS reading function.
1546
1547 This feeds DKIM and should be used for all message-body reads.
1548
1549 Arguments:  none
1550 Returns:    the next character or EOF
1551 */
1552
1553 int
1554 tls_getc(void)
1555 {
1556 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1557 if (state->xfer_buffer_lwm >= state->xfer_buffer_hwm)
1558   {
1559   ssize_t inbytes;
1560
1561   DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, %u)\n",
1562     state->session, state->xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
1563
1564   if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1565   inbytes = gnutls_record_recv(state->session, state->xfer_buffer,
1566     ssl_xfer_buffer_size);
1567   alarm(0);
1568
1569   /* A zero-byte return appears to mean that the TLS session has been
1570      closed down, not that the socket itself has been closed down. Revert to
1571      non-TLS handling. */
1572
1573   if (inbytes == 0)
1574     {
1575     DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1576
1577     receive_getc = smtp_getc;
1578     receive_ungetc = smtp_ungetc;
1579     receive_feof = smtp_feof;
1580     receive_ferror = smtp_ferror;
1581     receive_smtp_buffered = smtp_buffered;
1582
1583     gnutls_deinit(state->session);
1584     state->session = NULL;
1585     tls_active = -1;
1586     tls_bits = 0;
1587     tls_certificate_verified = FALSE;
1588     tls_channelbinding_b64 = NULL;
1589     tls_cipher = NULL;
1590     tls_peerdn = NULL;
1591
1592     return smtp_getc();
1593     }
1594
1595   /* Handle genuine errors */
1596
1597   else if (inbytes < 0)
1598     {
1599     record_io_error(state, (int) inbytes, US"recv", NULL);
1600     state->xfer_error = 1;
1601     return EOF;
1602     }
1603 #ifndef DISABLE_DKIM
1604   dkim_exim_verify_feed(state->xfer_buffer, inbytes);
1605 #endif
1606   state->xfer_buffer_hwm = (int) inbytes;
1607   state->xfer_buffer_lwm = 0;
1608   }
1609
1610 /* Something in the buffer; return next uschar */
1611
1612 return state->xfer_buffer[state->xfer_buffer_lwm++];
1613 }
1614
1615
1616
1617
1618 /*************************************************
1619 *          Read bytes from TLS channel           *
1620 *************************************************/
1621
1622 /* This does not feed DKIM, so if the caller uses this for reading message body,
1623 then the caller must feed DKIM.
1624 Arguments:
1625   buff      buffer of data
1626   len       size of buffer
1627
1628 Returns:    the number of bytes read
1629             -1 after a failed read
1630 */
1631
1632 int
1633 tls_read(uschar *buff, size_t len)
1634 {
1635 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1636 ssize_t inbytes;
1637
1638 if (len > INT_MAX)
1639   len = INT_MAX;
1640
1641 if (state->xfer_buffer_lwm < state->xfer_buffer_hwm)
1642   DEBUG(D_tls)
1643     debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
1644         "tls_read() called with data in the tls_getc() buffer, %d ignored\n",
1645         state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm);
1646
1647 DEBUG(D_tls)
1648   debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1649       state->session, buff, len);
1650
1651 inbytes = gnutls_record_recv(state->session, buff, len);
1652 if (inbytes > 0) return inbytes;
1653 if (inbytes == 0)
1654   {
1655   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1656   }
1657 else record_io_error(state, (int)inbytes, US"recv", NULL);
1658
1659 return -1;
1660 }
1661
1662
1663
1664
1665 /*************************************************
1666 *         Write bytes down TLS channel           *
1667 *************************************************/
1668
1669 /*
1670 Arguments:
1671   buff      buffer of data
1672   len       number of bytes
1673
1674 Returns:    the number of bytes after a successful write,
1675             -1 after a failed write
1676 */
1677
1678 int
1679 tls_write(const uschar *buff, size_t len)
1680 {
1681 ssize_t outbytes;
1682 size_t left = len;
1683 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1684
1685 DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_do_write(%p, " SIZE_T_FMT ")\n", buff, left);
1686 while (left > 0)
1687   {
1688   DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_record_send(SSL, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1689       buff, left);
1690   outbytes = gnutls_record_send(state->session, buff, left);
1691
1692   DEBUG(D_tls) debug_printf("outbytes=" SSIZE_T_FMT "\n", outbytes);
1693   if (outbytes < 0)
1694     {
1695     record_io_error(state, outbytes, US"send", NULL);
1696     return -1;
1697     }
1698   if (outbytes == 0)
1699     {
1700     record_io_error(state, 0, US"send", US"TLS channel closed on write");
1701     return -1;
1702     }
1703
1704   left -= outbytes;
1705   buff += outbytes;
1706   }
1707
1708 if (len > INT_MAX)
1709   {
1710   DEBUG(D_tls)
1711     debug_printf("Whoops!  Wrote more bytes (" SIZE_T_FMT ") than INT_MAX\n",
1712         len);
1713   len = INT_MAX;
1714   }
1715
1716 return (int) len;
1717 }
1718
1719
1720
1721
1722 /*************************************************
1723 *            Random number generation            *
1724 *************************************************/
1725
1726 /* Pseudo-random number generation.  The result is not expected to be
1727 cryptographically strong but not so weak that someone will shoot themselves
1728 in the foot using it as a nonce in input in some email header scheme or
1729 whatever weirdness they'll twist this into.  The result should handle fork()
1730 and avoid repeating sequences.  OpenSSL handles that for us.
1731
1732 Arguments:
1733   max       range maximum
1734 Returns     a random number in range [0, max-1]
1735 */
1736
1737 #ifdef HAVE_GNUTLS_RND
1738 int
1739 vaguely_random_number(int max)
1740 {
1741 unsigned int r;
1742 int i, needed_len;
1743 uschar *p;
1744 uschar smallbuf[sizeof(r)];
1745
1746 if (max <= 1)
1747   return 0;
1748
1749 needed_len = sizeof(r);
1750 /* Don't take 8 times more entropy than needed if int is 8 octets and we were
1751  * asked for a number less than 10. */
1752 for (r = max, i = 0; r; ++i)
1753   r >>= 1;
1754 i = (i + 7) / 8;
1755 if (i < needed_len)
1756   needed_len = i;
1757
1758 i = gnutls_rnd(GNUTLS_RND_NONCE, smallbuf, needed_len);
1759 if (i < 0)
1760   {
1761   DEBUG(D_all) debug_printf("gnutls_rnd() failed, using fallback.\n");
1762   return vaguely_random_number_fallback(max);
1763   }
1764 r = 0;
1765 for (p = smallbuf; needed_len; --needed_len, ++p)
1766   {
1767   r *= 256;
1768   r += *p;
1769   }
1770
1771 /* We don't particularly care about weighted results; if someone wants
1772  * smooth distribution and cares enough then they should submit a patch then. */
1773 return r % max;
1774 }
1775 #else /* HAVE_GNUTLS_RND */
1776 int
1777 vaguely_random_number(int max)
1778 {
1779   return vaguely_random_number_fallback(max);
1780 }
1781 #endif /* HAVE_GNUTLS_RND */
1782
1783
1784
1785
1786 /*************************************************
1787 *         Report the library versions.           *
1788 *************************************************/
1789
1790 /* See a description in tls-openssl.c for an explanation of why this exists.
1791
1792 Arguments:   a FILE* to print the results to
1793 Returns:     nothing
1794 */
1795
1796 void
1797 tls_version_report(FILE *f)
1798 {
1799 fprintf(f, "Library version: GnuTLS: Compile: %s\n"
1800            "                         Runtime: %s\n",
1801            LIBGNUTLS_VERSION,
1802            gnutls_check_version(NULL));
1803 }
1804
1805 /* End of tls-gnu.c */