Added tls_dh_max_bits & check tls_require_ciphers early.
[exim.git] / src / src / tls-gnu.c
1 /*************************************************
2 *     Exim - an Internet mail transport agent    *
3 *************************************************/
4
5 /* Copyright (c) University of Cambridge 1995 - 2012 */
6 /* See the file NOTICE for conditions of use and distribution. */
7
8 /* Copyright (c) Phil Pennock 2012 */
9
10 /* This file provides TLS/SSL support for Exim using the GnuTLS library,
11 one of the available supported implementations.  This file is #included into
12 tls.c when USE_GNUTLS has been set.
13
14 The code herein is a revamp of GnuTLS integration using the current APIs; the
15 original tls-gnu.c was based on a patch which was contributed by Nikos
16 Mavroyanopoulos.  The revamp is partially a rewrite, partially cut&paste as
17 appropriate.
18
19 APIs current as of GnuTLS 2.12.18; note that the GnuTLS manual is for GnuTLS 3,
20 which is not widely deployed by OS vendors.  Will note issues below, which may
21 assist in updating the code in the future.  Another sources of hints is
22 mod_gnutls for Apache (SNI callback registration and handling).
23
24 Keeping client and server variables more split than before and is currently
25 the norm, in anticipation of TLS in ACL callouts.
26
27 I wanted to switch to gnutls_certificate_set_verify_function() so that
28 certificate rejection could happen during handshake where it belongs, rather
29 than being dropped afterwards, but that was introduced in 2.10.0 and Debian
30 (6.0.5) is still on 2.8.6.  So for now we have to stick with sub-par behaviour.
31
32 (I wasn't looking for libraries quite that old, when updating to get rid of
33 compiler warnings of deprecated APIs.  If it turns out that a lot of the rest
34 require current GnuTLS, then we'll drop support for the ancient libraries).
35 */
36
37 #include <gnutls/gnutls.h>
38 /* needed for cert checks in verification and DN extraction: */
39 #include <gnutls/x509.h>
40 /* man-page is incorrect, gnutls_rnd() is not in gnutls.h: */
41 #include <gnutls/crypto.h>
42
43 /* GnuTLS 2 vs 3
44
45 GnuTLS 3 only:
46   gnutls_global_set_audit_log_function()
47
48 Changes:
49   gnutls_certificate_verify_peers2(): is new, drop the 2 for old version
50 */
51
52 /* Local static variables for GnuTLS */
53
54 /* Values for verify_requirement */
55
56 enum peer_verify_requirement { VERIFY_NONE, VERIFY_OPTIONAL, VERIFY_REQUIRED };
57
58 /* This holds most state for server or client; with this, we can set up an
59 outbound TLS-enabled connection in an ACL callout, while not stomping all
60 over the TLS variables available for expansion.
61
62 Some of these correspond to variables in globals.c; those variables will
63 be set to point to content in one of these instances, as appropriate for
64 the stage of the process lifetime.
65
66 Not handled here: globals tls_active, tls_bits, tls_cipher, tls_peerdn,
67 tls_certificate_verified, tls_channelbinding_b64, tls_sni.
68 */
69
70 typedef struct exim_gnutls_state {
71   gnutls_session_t session;
72   gnutls_certificate_credentials_t x509_cred;
73   gnutls_priority_t priority_cache;
74   enum peer_verify_requirement verify_requirement;
75   int fd_in;
76   int fd_out;
77   BOOL peer_cert_verified;
78   BOOL trigger_sni_changes;
79   BOOL have_set_peerdn;
80   const struct host_item *host;
81   uschar *peerdn;
82   uschar *ciphersuite;
83   uschar *received_sni;
84
85   const uschar *tls_certificate;
86   const uschar *tls_privatekey;
87   const uschar *tls_sni; /* client send only, not received */
88   const uschar *tls_verify_certificates;
89   const uschar *tls_crl;
90   const uschar *tls_require_ciphers;
91   uschar *exp_tls_certificate;
92   uschar *exp_tls_privatekey;
93   uschar *exp_tls_sni;
94   uschar *exp_tls_verify_certificates;
95   uschar *exp_tls_crl;
96   uschar *exp_tls_require_ciphers;
97
98   uschar *xfer_buffer;
99   int xfer_buffer_lwm;
100   int xfer_buffer_hwm;
101   int xfer_eof;
102   int xfer_error;
103 } exim_gnutls_state_st;
104
105 static const exim_gnutls_state_st exim_gnutls_state_init = {
106   NULL, NULL, NULL, VERIFY_NONE, -1, -1, FALSE, FALSE, FALSE,
107   NULL, NULL, NULL, NULL,
108   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
109   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
110   NULL, 0, 0, 0, 0,
111 };
112
113 /* Not only do we have our own APIs which don't pass around state, assuming
114 it's held in globals, GnuTLS doesn't appear to let us register callback data
115 for callbacks, or as part of the session, so we have to keep a "this is the
116 context we're currently dealing with" pointer and rely upon being
117 single-threaded to keep from processing data on an inbound TLS connection while
118 talking to another TLS connection for an outbound check.  This does mean that
119 there's no way for heart-beats to be responded to, for the duration of the
120 second connection. */
121
122 static exim_gnutls_state_st state_server, state_client;
123 static exim_gnutls_state_st *current_global_tls_state;
124
125 /* dh_params are initialised once within the lifetime of a process using TLS;
126 if we used TLS in a long-lived daemon, we'd have to reconsider this.  But we
127 don't want to repeat this. */
128
129 static gnutls_dh_params_t dh_server_params = NULL;
130
131 /* No idea how this value was chosen; preserving it.  Default is 3600. */
132
133 static const int ssl_session_timeout = 200;
134
135 static const char * const exim_default_gnutls_priority = "NORMAL";
136
137 /* Guard library core initialisation */
138
139 static BOOL exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
140
141
142 /* ------------------------------------------------------------------------ */
143 /* macros */
144
145 #define MAX_HOST_LEN 255
146
147 /* Set this to control gnutls_global_set_log_level(); values 0 to 9 will setup
148 the library logging; a value less than 0 disables the calls to set up logging
149 callbacks. */
150 #ifndef EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL
151 #define EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL -1
152 #endif
153
154 #ifndef EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS
155 #define EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS 1024
156 #endif
157
158 /* With GnuTLS 2.12.x+ we have gnutls_sec_param_to_pk_bits() with which we
159 can ask for a bit-strength.  Without that, we stick to the constant we had
160 before, for now. */
161 #ifndef EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12
162 #define EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12 1024
163 #endif
164
165 #define exim_gnutls_err_check(Label) do { \
166   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), host); } } while (0)
167
168 #define expand_check_tlsvar(Varname) expand_check(state->Varname, US #Varname, &state->exp_##Varname)
169
170 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020c00
171 #define HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
172 #define HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
173 #define HAVE_GNUTLS_RND
174 #endif
175
176
177
178
179 /* ------------------------------------------------------------------------ */
180 /* Callback declarations */
181
182 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
183 static void exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message);
184 #endif
185
186 static int exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session);
187
188
189
190
191 /* ------------------------------------------------------------------------ */
192 /* Static functions */
193
194 /*************************************************
195 *               Handle TLS error                 *
196 *************************************************/
197
198 /* Called from lots of places when errors occur before actually starting to do
199 the TLS handshake, that is, while the session is still in clear. Always returns
200 DEFER for a server and FAIL for a client so that most calls can use "return
201 tls_error(...)" to do this processing and then give an appropriate return. A
202 single function is used for both server and client, because it is called from
203 some shared functions.
204
205 Argument:
206   prefix    text to include in the logged error
207   msg       additional error string (may be NULL)
208             usually obtained from gnutls_strerror()
209   host      NULL if setting up a server;
210             the connected host if setting up a client
211
212 Returns:    OK/DEFER/FAIL
213 */
214
215 static int
216 tls_error(const uschar *prefix, const char *msg, const host_item *host)
217 {
218 if (host)
219   {
220   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on connection to %s [%s] (%s)%s%s",
221       host->name, host->address, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
222   return FAIL;
223   }
224 else
225   {
226   uschar *conn_info = smtp_get_connection_info();
227   if (Ustrncmp(conn_info, US"SMTP ", 5) == 0)
228     conn_info += 5;
229   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on %s (%s)%s%s",
230       conn_info, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
231   return DEFER;
232   }
233 }
234
235
236
237
238 /*************************************************
239 *    Deal with logging errors during I/O         *
240 *************************************************/
241
242 /* We have to get the identity of the peer from saved data.
243
244 Argument:
245   state    the current GnuTLS exim state container
246   rc       the GnuTLS error code, or 0 if it's a local error
247   when     text identifying read or write
248   text     local error text when ec is 0
249
250 Returns:   nothing
251 */
252
253 static void
254 record_io_error(exim_gnutls_state_st *state, int rc, uschar *when, uschar *text)
255 {
256 const char *msg;
257
258 if (rc == GNUTLS_E_FATAL_ALERT_RECEIVED)
259   msg = CS string_sprintf("%s: %s", US gnutls_strerror(rc),
260     US gnutls_alert_get_name(gnutls_alert_get(state->session)));
261 else
262   msg = gnutls_strerror(rc);
263
264 tls_error(when, msg, state->host);
265 }
266
267
268
269
270 /*************************************************
271 *        Set various Exim expansion vars         *
272 *************************************************/
273
274 /* We set various Exim global variables from the state, once a session has
275 been established.  With TLS callouts, may need to change this to stack
276 variables, or just re-call it with the server state after client callout
277 has finished.
278
279 Make sure anything set here is inset in tls_getc().
280
281 Sets:
282   tls_active                fd
283   tls_bits                  strength indicator
284   tls_certificate_verified  bool indicator
285   tls_channelbinding_b64    for some SASL mechanisms
286   tls_cipher                a string
287   tls_peerdn                a string
288   tls_sni                   a (UTF-8) string
289 Also:
290   current_global_tls_state  for API limitations
291
292 Argument:
293   state      the relevant exim_gnutls_state_st *
294 */
295
296 static void
297 extract_exim_vars_from_tls_state(exim_gnutls_state_st *state)
298 {
299 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
300 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
301 int old_pool;
302 int rc;
303 gnutls_datum_t channel;
304 #endif
305
306 current_global_tls_state = state;
307
308 tls_active = state->fd_out;
309
310 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
311 /* returns size in "bytes" */
312 tls_bits = gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8;
313
314 tls_cipher = state->ciphersuite;
315
316 DEBUG(D_tls) debug_printf("cipher: %s\n", tls_cipher);
317
318 tls_certificate_verified = state->peer_cert_verified;
319
320 /* note that tls_channelbinding_b64 is not saved to the spool file, since it's
321 only available for use for authenticators while this TLS session is running. */
322
323 tls_channelbinding_b64 = NULL;
324 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
325 channel.data = NULL;
326 channel.size = 0;
327 rc = gnutls_session_channel_binding(state->session, GNUTLS_CB_TLS_UNIQUE, &channel);
328 if (rc) {
329   DEBUG(D_tls) debug_printf("Channel binding error: %s\n", gnutls_strerror(rc));
330 } else {
331   old_pool = store_pool;
332   store_pool = POOL_PERM;
333   tls_channelbinding_b64 = auth_b64encode(channel.data, (int)channel.size);
334   store_pool = old_pool;
335   DEBUG(D_tls) debug_printf("Have channel bindings cached for possible auth usage.\n");
336 }
337 #endif
338
339 tls_peerdn = state->peerdn;
340
341 tls_sni = state->received_sni;
342 }
343
344
345
346
347 /*************************************************
348 *            Setup up DH parameters              *
349 *************************************************/
350
351 /* Generating the D-H parameters may take a long time. They only need to
352 be re-generated every so often, depending on security policy. What we do is to
353 keep these parameters in a file in the spool directory. If the file does not
354 exist, we generate them. This means that it is easy to cause a regeneration.
355
356 The new file is written as a temporary file and renamed, so that an incomplete
357 file is never present. If two processes both compute some new parameters, you
358 waste a bit of effort, but it doesn't seem worth messing around with locking to
359 prevent this.
360
361 Argument:
362   host       NULL for server, server for client (for error handling)
363
364 Returns:     OK/DEFER/FAIL
365 */
366
367 static int
368 init_server_dh(void)
369 {
370 int fd, rc;
371 unsigned int dh_bits;
372 gnutls_datum m;
373 uschar filename[PATH_MAX];
374 size_t sz;
375 host_item *host = NULL; /* dummy for macros */
376
377 DEBUG(D_tls) debug_printf("Initialising GnuTLS server params.\n");
378
379 rc = gnutls_dh_params_init(&dh_server_params);
380 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_init");
381
382 #ifdef HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
383 /* If you change this constant, also change dh_param_fn_ext so that we can use a
384 different filename and ensure we have sufficient bits. */
385 dh_bits = gnutls_sec_param_to_pk_bits(GNUTLS_PK_DH, GNUTLS_SEC_PARAM_NORMAL);
386 if (!dh_bits)
387   return tls_error(US"gnutls_sec_param_to_pk_bits() failed", NULL, NULL);
388 DEBUG(D_tls)
389   debug_printf("GnuTLS tells us that for D-H PK, NORMAL is %d bits.\n",
390       dh_bits);
391 #else
392 dh_bits = EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12;
393 DEBUG(D_tls)
394   debug_printf("GnuTLS lacks gnutls_sec_param_to_pk_bits(), using %d bits.\n",
395       dh_bits);
396 #endif
397
398 /* Some clients have hard-coded limits. */
399 if (dh_bits > tls_dh_max_bits)
400   {
401   DEBUG(D_tls)
402     debug_printf("tls_dh_max_bits clamping override, using %d bits instead.\n",
403         tls_dh_max_bits);
404   dh_bits = tls_dh_max_bits;
405   }
406
407 if (!string_format(filename, sizeof(filename),
408       "%s/gnutls-params-%d", spool_directory, dh_bits))
409   return tls_error(US"overlong filename", NULL, NULL);
410
411 /* Open the cache file for reading and if successful, read it and set up the
412 parameters. */
413
414 fd = Uopen(filename, O_RDONLY, 0);
415 if (fd >= 0)
416   {
417   struct stat statbuf;
418   FILE *fp;
419   int saved_errno;
420
421   if (fstat(fd, &statbuf) < 0)  /* EIO */
422     {
423     saved_errno = errno;
424     (void)close(fd);
425     return tls_error(US"TLS cache stat failed", strerror(saved_errno), NULL);
426     }
427   if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
428     {
429     (void)close(fd);
430     return tls_error(US"TLS cache not a file", NULL, NULL);
431     }
432   fp = fdopen(fd, "rb");
433   if (!fp)
434     {
435     saved_errno = errno;
436     (void)close(fd);
437     return tls_error(US"fdopen(TLS cache stat fd) failed",
438         strerror(saved_errno), NULL);
439     }
440
441   m.size = statbuf.st_size;
442   m.data = malloc(m.size);
443   if (m.data == NULL)
444     {
445     fclose(fp);
446     return tls_error(US"malloc failed", strerror(errno), NULL);
447     }
448   sz = fread(m.data, m.size, 1, fp);
449   if (!sz)
450     {
451     saved_errno = errno;
452     fclose(fp);
453     free(m.data);
454     return tls_error(US"fread failed", strerror(saved_errno), NULL);
455     }
456   fclose(fp);
457
458   rc = gnutls_dh_params_import_pkcs3(dh_server_params, &m, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
459   free(m.data);
460   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_import_pkcs3");
461   DEBUG(D_tls) debug_printf("read D-H parameters from file \"%s\"\n", filename);
462   }
463
464 /* If the file does not exist, fall through to compute new data and cache it.
465 If there was any other opening error, it is serious. */
466
467 else if (errno == ENOENT)
468   {
469   rc = -1;
470   DEBUG(D_tls)
471     debug_printf("D-H parameter cache file \"%s\" does not exist\n", filename);
472   }
473 else
474   return tls_error(string_open_failed(errno, "\"%s\" for reading", filename),
475       NULL, NULL);
476
477 /* If ret < 0, either the cache file does not exist, or the data it contains
478 is not useful. One particular case of this is when upgrading from an older
479 release of Exim in which the data was stored in a different format. We don't
480 try to be clever and support both formats; we just regenerate new data in this
481 case. */
482
483 if (rc < 0)
484   {
485   uschar *temp_fn;
486
487   if ((PATH_MAX - Ustrlen(filename)) < 10)
488     return tls_error(US"Filename too long to generate replacement",
489         CS filename, NULL);
490
491   temp_fn = string_copy(US "%s.XXXXXXX");
492   fd = mkstemp(CS temp_fn); /* modifies temp_fn */
493   if (fd < 0)
494     return tls_error(US"Unable to open temp file", strerror(errno), NULL);
495   (void)fchown(fd, exim_uid, exim_gid);   /* Probably not necessary */
496
497   DEBUG(D_tls) debug_printf("generating %d bits Diffie-Hellman key ...\n", dh_bits);
498   rc = gnutls_dh_params_generate2(dh_server_params, dh_bits);
499   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_generate2");
500
501   /* gnutls_dh_params_export_pkcs3() will tell us the exact size, every time,
502   and I confirmed that a NULL call to get the size first is how the GnuTLS
503   sample apps handle this. */
504
505   sz = 0;
506   m.data = NULL;
507   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
508       m.data, &sz);
509   if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
510     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3(NULL) sizing");
511   m.size = sz;
512   m.data = malloc(m.size);
513   if (m.data == NULL)
514     return tls_error(US"memory allocation failed", strerror(errno), NULL);
515   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
516       m.data, &sz);
517   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
518     {
519     free(m.data);
520     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3() real");
521     }
522
523   sz = write_to_fd_buf(fd, m.data, (size_t) m.size);
524   if (sz != m.size)
525     {
526     free(m.data);
527     return tls_error(US"TLS cache write D-H params failed",
528         strerror(errno), NULL);
529     }
530   free(m.data);
531   sz = write_to_fd_buf(fd, US"\n", 1);
532   if (sz != 1)
533     return tls_error(US"TLS cache write D-H params final newline failed",
534         strerror(errno), NULL);
535
536   rc = close(fd);
537   if (rc)
538     return tls_error(US"TLS cache write close() failed",
539         strerror(errno), NULL);
540
541   if (Urename(temp_fn, filename) < 0)
542     return tls_error(string_sprintf("failed to rename \"%s\" as \"%s\"",
543           temp_fn, filename), strerror(errno), NULL);
544
545   DEBUG(D_tls) debug_printf("wrote D-H parameters to file \"%s\"\n", filename);
546   }
547
548 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialized server D-H parameters\n");
549 return OK;
550 }
551
552
553
554
555 /*************************************************
556 *       Variables re-expanded post-SNI           *
557 *************************************************/
558
559 /* Called from both server and client code, via tls_init(), and also from
560 the SNI callback after receiving an SNI, if tls_certificate includes "tls_sni".
561
562 We can tell the two apart by state->received_sni being non-NULL in callback.
563
564 The callback should not call us unless state->trigger_sni_changes is true,
565 which we are responsible for setting on the first pass through.
566
567 Arguments:
568   state           exim_gnutls_state_st *
569
570 Returns:          OK/DEFER/FAIL
571 */
572
573 static int
574 tls_expand_session_files(exim_gnutls_state_st *state)
575 {
576 struct stat statbuf;
577 int rc;
578 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
579 uschar *saved_tls_certificate = NULL;
580 uschar *saved_tls_privatekey = NULL;
581 uschar *saved_tls_verify_certificates = NULL;
582 uschar *saved_tls_crl = NULL;
583 int cert_count;
584
585 /* We check for tls_sni *before* expansion. */
586 if (!state->host)
587   {
588   if (!state->received_sni)
589     {
590     if (state->tls_certificate && Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_sni"))
591       {
592       DEBUG(D_tls) debug_printf("We will re-expand TLS session files if we receive SNI.\n");
593       state->trigger_sni_changes = TRUE;
594       }
595     }
596   else
597     {
598     /* useful for debugging */
599     saved_tls_certificate = state->exp_tls_certificate;
600     saved_tls_privatekey = state->exp_tls_privatekey;
601     saved_tls_verify_certificates = state->exp_tls_verify_certificates;
602     saved_tls_crl = state->exp_tls_crl;
603     }
604   }
605
606 rc = gnutls_certificate_allocate_credentials(&state->x509_cred);
607 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_allocate_credentials");
608
609 /* remember: expand_check_tlsvar() is expand_check() but fiddling with
610 state members, assuming consistent naming; and expand_check() returns
611 false if expansion failed, unless expansion was forced to fail. */
612
613 /* check if we at least have a certificate, before doing expensive
614 D-H generation. */
615
616 if (!expand_check_tlsvar(tls_certificate))
617   return DEFER;
618
619 /* certificate is mandatory in server, optional in client */
620
621 if ((state->exp_tls_certificate == NULL) ||
622     (*state->exp_tls_certificate == '\0'))
623   {
624   if (state->host == NULL)
625     return tls_error(US"no TLS server certificate is specified", NULL, NULL);
626   else
627     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no client certificate specified; okay\n");
628   }
629
630 if (state->tls_privatekey && !expand_check_tlsvar(tls_privatekey))
631   return DEFER;
632
633 /* tls_privatekey is optional, defaulting to same file as certificate */
634
635 if (state->tls_privatekey == NULL || *state->tls_privatekey == '\0')
636   {
637   state->tls_privatekey = state->tls_certificate;
638   state->exp_tls_privatekey = state->exp_tls_certificate;
639   }
640
641
642 if (state->exp_tls_certificate && *state->exp_tls_certificate)
643   {
644   DEBUG(D_tls) debug_printf("certificate file = %s\nkey file = %s\n",
645       state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey);
646
647   if (state->received_sni)
648     {
649     if ((Ustrcmp(state->exp_tls_certificate, saved_tls_certificate) == 0) &&
650         (Ustrcmp(state->exp_tls_privatekey, saved_tls_privatekey) == 0))
651       {
652       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: cert and key unchanged\n");
653       }
654     else
655       {
656       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: have a changed cert/key pair.\n");
657       }
658     }
659
660   rc = gnutls_certificate_set_x509_key_file(state->x509_cred,
661       CS state->exp_tls_certificate, CS state->exp_tls_privatekey,
662       GNUTLS_X509_FMT_PEM);
663   exim_gnutls_err_check(
664       string_sprintf("cert/key setup: cert=%s key=%s",
665         state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey));
666   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: cert/key registered\n");
667   } /* tls_certificate */
668
669 /* Set the trusted CAs file if one is provided, and then add the CRL if one is
670 provided. Experiment shows that, if the certificate file is empty, an unhelpful
671 error message is provided. However, if we just refrain from setting anything up
672 in that case, certificate verification fails, which seems to be the correct
673 behaviour. */
674
675 if (state->tls_verify_certificates && *state->tls_verify_certificates)
676   {
677   if (!expand_check_tlsvar(tls_verify_certificates))
678     return DEFER;
679   if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
680     if (!expand_check_tlsvar(tls_crl))
681       return DEFER;
682
683   if (!(state->exp_tls_verify_certificates &&
684         *state->exp_tls_verify_certificates))
685     {
686     DEBUG(D_tls)
687       debug_printf("TLS: tls_verify_certificates expanded empty, ignoring\n");
688     /* With no tls_verify_certificates, we ignore tls_crl too */
689     return OK;
690     }
691   }
692 else
693   {
694   DEBUG(D_tls)
695     debug_printf("TLS: tls_verify_certificates not set or empty, ignoring\n");
696   return OK;
697   }
698
699 if (Ustat(state->exp_tls_verify_certificates, &statbuf) < 0)
700   {
701   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC, "could not stat %s "
702       "(tls_verify_certificates): %s", state->exp_tls_verify_certificates,
703       strerror(errno));
704   return DEFER;
705   }
706
707 /* The test suite passes in /dev/null; we could check for that path explicitly,
708 but who knows if someone has some weird FIFO which always dumps some certs, or
709 other weirdness.  The thing we really want to check is that it's not a
710 directory, since while OpenSSL supports that, GnuTLS does not.
711 So s/!S_ISREG/S_ISDIR/ and change some messsaging ... */
712 if (S_ISDIR(statbuf.st_mode))
713   {
714   DEBUG(D_tls)
715     debug_printf("verify certificates path is a dir: \"%s\"\n",
716         state->exp_tls_verify_certificates);
717   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
718       "tls_verify_certificates \"%s\" is a directory",
719       state->exp_tls_verify_certificates);
720   return DEFER;
721   }
722
723 DEBUG(D_tls) debug_printf("verify certificates = %s size=" OFF_T_FMT "\n",
724         state->exp_tls_verify_certificates, statbuf.st_size);
725
726 if (statbuf.st_size == 0)
727   {
728   DEBUG(D_tls)
729     debug_printf("cert file empty, no certs, no verification, ignoring any CRL\n");
730   return OK;
731   }
732
733 cert_count = gnutls_certificate_set_x509_trust_file(state->x509_cred,
734     CS state->exp_tls_verify_certificates, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
735 if (cert_count < 0)
736   {
737   rc = cert_count;
738   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_trust_file");
739   }
740 DEBUG(D_tls) debug_printf("Added %d certificate authorities.\n", cert_count);
741
742 if (state->tls_crl && *state->tls_crl &&
743     state->exp_tls_crl && *state->exp_tls_crl)
744   {
745   DEBUG(D_tls) debug_printf("loading CRL file = %s\n", state->exp_tls_crl);
746   cert_count = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(state->x509_cred,
747       CS state->exp_tls_crl, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
748   if (cert_count < 0)
749     {
750     rc = cert_count;
751     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_crl_file");
752     }
753   DEBUG(D_tls) debug_printf("Processed %d CRLs.\n", cert_count);
754   }
755
756 return OK;
757 }
758
759
760
761
762 /*************************************************
763 *          Set X.509 state variables             *
764 *************************************************/
765
766 /* In GnuTLS, the registered cert/key are not replaced by a later
767 set of a cert/key, so for SNI support we need a whole new x509_cred
768 structure.  Which means various other non-re-expanded pieces of state
769 need to be re-set in the new struct, so the setting logic is pulled
770 out to this.
771
772 Arguments:
773   state           exim_gnutls_state_st *
774
775 Returns:          OK/DEFER/FAIL
776 */
777
778 static int
779 tls_set_remaining_x509(exim_gnutls_state_st *state)
780 {
781 int rc;
782 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
783
784 /* Create D-H parameters, or read them from the cache file. This function does
785 its own SMTP error messaging. This only happens for the server, TLS D-H ignores
786 client-side params. */
787
788 if (!state->host)
789   {
790   if (!dh_server_params)
791     {
792     rc = init_server_dh();
793     if (rc != OK) return rc;
794     }
795   gnutls_certificate_set_dh_params(state->x509_cred, dh_server_params);
796   }
797
798 /* Link the credentials to the session. */
799
800 rc = gnutls_credentials_set(state->session, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, state->x509_cred);
801 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_credentials_set");
802
803 return OK;
804 }
805
806 /*************************************************
807 *            Initialize for GnuTLS               *
808 *************************************************/
809
810 /* Called from both server and client code. In the case of a server, errors
811 before actual TLS negotiation return DEFER.
812
813 Arguments:
814   host            connected host, if client; NULL if server
815   certificate     certificate file
816   privatekey      private key file
817   sni             TLS SNI to send, sometimes when client; else NULL
818   cas             CA certs file
819   crl             CRL file
820   require_ciphers tls_require_ciphers setting
821
822 Returns:          OK/DEFER/FAIL
823 */
824
825 static int
826 tls_init(
827     const host_item *host,
828     const uschar *certificate,
829     const uschar *privatekey,
830     const uschar *sni,
831     const uschar *cas,
832     const uschar *crl,
833     const uschar *require_ciphers,
834     exim_gnutls_state_st **caller_state)
835 {
836 exim_gnutls_state_st *state;
837 int rc;
838 size_t sz;
839 const char *errpos;
840 uschar *p;
841 BOOL want_default_priorities;
842
843 if (!exim_gnutls_base_init_done)
844   {
845   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS global init required.\n");
846
847   rc = gnutls_global_init();
848   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_global_init");
849
850 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
851   DEBUG(D_tls)
852     {
853     gnutls_global_set_log_function(exim_gnutls_logger_cb);
854     /* arbitrarily chosen level; bump upto 9 for more */
855     gnutls_global_set_log_level(EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL);
856     }
857 #endif
858
859   exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
860   }
861
862 if (host)
863   {
864   state = &state_client;
865   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
866   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS client session\n");
867   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_CLIENT);
868   }
869 else
870   {
871   state = &state_server;
872   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
873   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS server session\n");
874   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_SERVER);
875   }
876 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_init");
877
878 state->host = host;
879
880 state->tls_certificate = certificate;
881 state->tls_privatekey = privatekey;
882 state->tls_require_ciphers = require_ciphers;
883 state->tls_sni = sni;
884 state->tls_verify_certificates = cas;
885 state->tls_crl = crl;
886
887 /* This handles the variables that might get re-expanded after TLS SNI;
888 that's tls_certificate, tls_privatekey, tls_verify_certificates, tls_crl */
889
890 DEBUG(D_tls)
891   debug_printf("Expanding various TLS configuration options for session credentials.\n");
892 rc = tls_expand_session_files(state);
893 if (rc != OK) return rc;
894
895 /* These are all other parts of the x509_cred handling, since SNI in GnuTLS
896 requires a new structure afterwards. */
897
898 rc = tls_set_remaining_x509(state);
899 if (rc != OK) return rc;
900
901 /* set SNI in client, only */
902 if (host)
903   {
904   if (!expand_check_tlsvar(tls_sni))
905     return DEFER;
906   if (state->exp_tls_sni && *state->exp_tls_sni)
907     {
908     DEBUG(D_tls)
909       debug_printf("Setting TLS client SNI to \"%s\"\n", state->exp_tls_sni);
910     sz = Ustrlen(state->exp_tls_sni);
911     rc = gnutls_server_name_set(state->session,
912         GNUTLS_NAME_DNS, state->exp_tls_sni, sz);
913     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_server_name_set");
914     }
915   }
916 else if (state->tls_sni)
917   DEBUG(D_tls) debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
918       "have an SNI set for a client [%s]\n", state->tls_sni);
919
920 /* This is the priority string support,
921 http://www.gnu.org/software/gnutls/manual/html_node/Priority-Strings.html
922 and replaces gnutls_require_kx, gnutls_require_mac & gnutls_require_protocols.
923 This was backwards incompatible, but means Exim no longer needs to track
924 all algorithms and provide string forms for them. */
925
926 want_default_priorities = TRUE;
927
928 if (state->tls_require_ciphers && *state->tls_require_ciphers)
929   {
930   if (!expand_check_tlsvar(tls_require_ciphers))
931     return DEFER;
932   if (state->exp_tls_require_ciphers && *state->exp_tls_require_ciphers)
933     {
934     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS session cipher/priority \"%s\"\n",
935         state->exp_tls_require_ciphers);
936
937     rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
938         CS state->exp_tls_require_ciphers, &errpos);
939     want_default_priorities = FALSE;
940     p = state->exp_tls_require_ciphers;
941     }
942   }
943 if (want_default_priorities)
944   {
945   DEBUG(D_tls)
946     debug_printf("GnuTLS using default session cipher/priority \"%s\"\n",
947         exim_default_gnutls_priority);
948   rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
949       exim_default_gnutls_priority, &errpos);
950   p = US exim_default_gnutls_priority;
951   }
952
953 exim_gnutls_err_check(string_sprintf(
954       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.6s..\"",
955       p, errpos - CS p, errpos));
956
957 rc = gnutls_priority_set(state->session, state->priority_cache);
958 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_priority_set");
959
960 gnutls_db_set_cache_expiration(state->session, ssl_session_timeout);
961
962 /* Reduce security in favour of increased compatibility, if the admin
963 decides to make that trade-off. */
964 if (gnutls_compat_mode)
965   {
966 #if LIBGNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020104
967   DEBUG(D_tls) debug_printf("lowering GnuTLS security, compatibility mode\n");
968   gnutls_session_enable_compatibility_mode(state->session);
969 #else
970   DEBUG(D_tls) debug_printf("Unable to set gnutls_compat_mode - GnuTLS version too old\n");
971 #endif
972   }
973
974 *caller_state = state;
975 /* needs to happen before callbacks during handshake */
976 current_global_tls_state = state;
977 return OK;
978 }
979
980
981
982
983 /*************************************************
984 *            Extract peer information            *
985 *************************************************/
986
987 /* Called from both server and client code.
988 Only this is allowed to set state->peerdn and state->have_set_peerdn
989 and we use that to detect double-calls.
990
991 NOTE: the state blocks last while the TLS connection is up, which is fine
992 for logging in the server side, but for the client side, we log after teardown
993 in src/deliver.c.  While the session is up, we can twist about states and
994 repoint tls_* globals, but those variables used for logging or other variable
995 expansion that happens _after_ delivery need to have a longer life-time.
996
997 So for those, we get the data from POOL_PERM; the re-invoke guard keeps us from
998 doing this more than once per generation of a state context.  We set them in
999 the state context, and repoint tls_* to them.  After the state goes away, the
1000 tls_* copies of the pointers remain valid and client delivery logging is happy.
1001
1002 tls_certificate_verified is a BOOL, so the tls_peerdn and tls_cipher issues
1003 don't apply.
1004
1005 Arguments:
1006   state           exim_gnutls_state_st *
1007
1008 Returns:          OK/DEFER/FAIL
1009 */
1010
1011 static int
1012 peer_status(exim_gnutls_state_st *state)
1013 {
1014 uschar cipherbuf[256];
1015 const gnutls_datum *cert_list;
1016 int old_pool, rc;
1017 unsigned int cert_list_size = 0;
1018 gnutls_protocol_t protocol;
1019 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
1020 gnutls_kx_algorithm_t kx;
1021 gnutls_mac_algorithm_t mac;
1022 gnutls_certificate_type_t ct;
1023 gnutls_x509_crt_t crt;
1024 uschar *p, *dn_buf;
1025 size_t sz;
1026
1027 if (state->have_set_peerdn)
1028   return OK;
1029 state->have_set_peerdn = TRUE;
1030
1031 state->peerdn = NULL;
1032
1033 /* tls_cipher */
1034 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
1035 protocol = gnutls_protocol_get_version(state->session);
1036 mac = gnutls_mac_get(state->session);
1037 kx = gnutls_kx_get(state->session);
1038
1039 string_format(cipherbuf, sizeof(cipherbuf),
1040     "%s:%s:%d",
1041     gnutls_protocol_get_name(protocol),
1042     gnutls_cipher_suite_get_name(kx, cipher, mac),
1043     (int) gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8);
1044
1045 /* I don't see a way that spaces could occur, in the current GnuTLS
1046 code base, but it was a concern in the old code and perhaps older GnuTLS
1047 releases did return "TLS 1.0"; play it safe, just in case. */
1048 for (p = cipherbuf; *p != '\0'; ++p)
1049   if (isspace(*p))
1050     *p = '-';
1051 old_pool = store_pool;
1052 store_pool = POOL_PERM;
1053 state->ciphersuite = string_copy(cipherbuf);
1054 store_pool = old_pool;
1055 tls_cipher = state->ciphersuite;
1056
1057 /* tls_peerdn */
1058 cert_list = gnutls_certificate_get_peers(state->session, &cert_list_size);
1059
1060 if (cert_list == NULL || cert_list_size == 0)
1061   {
1062   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no certificate from peer (%p & %d)\n",
1063       cert_list, cert_list_size);
1064   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1065     return tls_error(US"certificate verification failed",
1066         "no certificate received from peer", state->host);
1067   return OK;
1068   }
1069
1070 ct = gnutls_certificate_type_get(state->session);
1071 if (ct != GNUTLS_CRT_X509)
1072   {
1073   const char *ctn = gnutls_certificate_type_get_name(ct);
1074   DEBUG(D_tls)
1075     debug_printf("TLS: peer cert not X.509 but instead \"%s\"\n", ctn);
1076   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1077     return tls_error(US"certificate verification not possible, unhandled type",
1078         ctn, state->host);
1079   return OK;
1080   }
1081
1082 #define exim_gnutls_peer_err(Label) do { \
1083   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
1084     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: peer cert problem: %s: %s\n", (Label), gnutls_strerror(rc)); \
1085     if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), state->host); } \
1086     return OK; } } while (0)
1087
1088 rc = gnutls_x509_crt_init(&crt);
1089 exim_gnutls_peer_err(US"gnutls_x509_crt_init (crt)");
1090
1091 rc = gnutls_x509_crt_import(crt, &cert_list[0], GNUTLS_X509_FMT_DER);
1092 exim_gnutls_peer_err(US"failed to import certificate [gnutls_x509_crt_import(cert 0)]");
1093 sz = 0;
1094 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, NULL, &sz);
1095 if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
1096   {
1097   exim_gnutls_peer_err(US"getting size for cert DN failed");
1098   return FAIL; /* should not happen */
1099   }
1100 dn_buf = store_get_perm(sz);
1101 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, CS dn_buf, &sz);
1102 exim_gnutls_peer_err(US"failed to extract certificate DN [gnutls_x509_crt_get_dn(cert 0)]");
1103 state->peerdn = dn_buf;
1104
1105 return OK;
1106 #undef exim_gnutls_peer_err
1107 }
1108
1109
1110
1111
1112 /*************************************************
1113 *            Verify peer certificate             *
1114 *************************************************/
1115
1116 /* Called from both server and client code.
1117 *Should* be using a callback registered with
1118 gnutls_certificate_set_verify_function() to fail the handshake if we dislike
1119 the peer information, but that's too new for some OSes.
1120
1121 Arguments:
1122   state           exim_gnutls_state_st *
1123   error           where to put an error message
1124
1125 Returns:
1126   FALSE     if the session should be rejected
1127   TRUE      if the cert is okay or we just don't care
1128 */
1129
1130 static BOOL
1131 verify_certificate(exim_gnutls_state_st *state, const char **error)
1132 {
1133 int rc;
1134 unsigned int verify;
1135
1136 *error = NULL;
1137
1138 rc = peer_status(state);
1139 if (rc != OK)
1140   {
1141   verify = GNUTLS_CERT_INVALID;
1142   *error = "not supplied";
1143   }
1144 else
1145   {
1146   rc = gnutls_certificate_verify_peers2(state->session, &verify);
1147   }
1148
1149 /* Handle the result of verification. INVALID seems to be set as well
1150 as REVOKED, but leave the test for both. */
1151
1152 if ((rc < 0) || (verify & (GNUTLS_CERT_INVALID|GNUTLS_CERT_REVOKED)) != 0)
1153   {
1154   state->peer_cert_verified = FALSE;
1155   if (*error == NULL)
1156     *error = ((verify & GNUTLS_CERT_REVOKED) != 0) ? "revoked" : "invalid";
1157
1158   DEBUG(D_tls)
1159     debug_printf("TLS certificate verification failed (%s): peerdn=%s\n",
1160         *error, state->peerdn ? state->peerdn : US"<unset>");
1161
1162   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1163     {
1164     gnutls_alert_send(state->session, GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_BAD_CERTIFICATE);
1165     return FALSE;
1166     }
1167   DEBUG(D_tls)
1168     debug_printf("TLS verify failure overriden (host in tls_try_verify_hosts)\n");
1169   }
1170 else
1171   {
1172   state->peer_cert_verified = TRUE;
1173   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS certificate verified: peerdn=%s\n",
1174       state->peerdn ? state->peerdn : US"<unset>");
1175   }
1176
1177 tls_peerdn = state->peerdn;
1178
1179 return TRUE;
1180 }
1181
1182
1183
1184
1185 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1186 /* Callbacks */
1187
1188 /* Logging function which can be registered with
1189  *   gnutls_global_set_log_function()
1190  *   gnutls_global_set_log_level() 0..9
1191  */
1192 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
1193 static void
1194 exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message)
1195 {
1196   size_t len = strlen(message);
1197   if (len < 1)
1198     {
1199     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d> empty debug message\n", level);
1200     return;
1201     }
1202   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d>: %s%s", level, message,
1203       message[len-1] == '\n' ? "" : "\n");
1204 }
1205 #endif
1206
1207
1208 /* Called after client hello, should handle SNI work.
1209 This will always set tls_sni (state->received_sni) if available,
1210 and may trigger presenting different certificates,
1211 if state->trigger_sni_changes is TRUE.
1212
1213 Should be registered with
1214   gnutls_handshake_set_post_client_hello_function()
1215
1216 "This callback must return 0 on success or a gnutls error code to terminate the
1217 handshake.".
1218
1219 For inability to get SNI information, we return 0.
1220 We only return non-zero if re-setup failed.
1221 */
1222
1223 static int
1224 exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session)
1225 {
1226 char sni_name[MAX_HOST_LEN];
1227 size_t data_len = MAX_HOST_LEN;
1228 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1229 unsigned int sni_type;
1230 int rc, old_pool;
1231
1232 rc = gnutls_server_name_get(session, sni_name, &data_len, &sni_type, 0);
1233 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1234   {
1235   DEBUG(D_tls) {
1236     if (rc == GNUTLS_E_REQUESTED_DATA_NOT_AVAILABLE)
1237       debug_printf("TLS: no SNI presented in handshake.\n");
1238     else
1239       debug_printf("TLS failure: gnutls_server_name_get(): %s [%d]\n",
1240         gnutls_strerror(rc), rc);
1241   };
1242   return 0;
1243   }
1244
1245 if (sni_type != GNUTLS_NAME_DNS)
1246   {
1247   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: ignoring SNI of unhandled type %u\n", sni_type);
1248   return 0;
1249   }
1250
1251 /* We now have a UTF-8 string in sni_name */
1252 old_pool = store_pool;
1253 store_pool = POOL_PERM;
1254 state->received_sni = string_copyn(US sni_name, data_len);
1255 store_pool = old_pool;
1256
1257 /* We set this one now so that variable expansions below will work */
1258 tls_sni = state->received_sni;
1259
1260 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS SNI \"%s\"%s\n", sni_name,
1261     state->trigger_sni_changes ? "" : " (unused for certificate selection)");
1262
1263 if (!state->trigger_sni_changes)
1264   return 0;
1265
1266 rc = tls_expand_session_files(state);
1267 if (rc != OK)
1268   {
1269   /* If the setup of certs/etc failed before handshake, TLS would not have
1270   been offered.  The best we can do now is abort. */
1271   return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1272   }
1273
1274 rc = tls_set_remaining_x509(state);
1275 if (rc != OK) return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1276
1277 return 0;
1278 }
1279
1280
1281
1282
1283 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1284 /* Exported functions */
1285
1286
1287
1288
1289 /*************************************************
1290 *       Start a TLS session in a server          *
1291 *************************************************/
1292
1293 /* This is called when Exim is running as a server, after having received
1294 the STARTTLS command. It must respond to that command, and then negotiate
1295 a TLS session.
1296
1297 Arguments:
1298   require_ciphers  list of allowed ciphers or NULL
1299
1300 Returns:           OK on success
1301                    DEFER for errors before the start of the negotiation
1302                    FAIL for errors during the negotation; the server can't
1303                      continue running.
1304 */
1305
1306 int
1307 tls_server_start(const uschar *require_ciphers)
1308 {
1309 int rc;
1310 const char *error;
1311 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1312
1313 /* Check for previous activation */
1314 /* nb: this will not be TLS callout safe, needs reworking as part of that. */
1315
1316 if (tls_active >= 0)
1317   {
1318   tls_error(US"STARTTLS received after TLS started", "", NULL);
1319   smtp_printf("554 Already in TLS\r\n");
1320   return FAIL;
1321   }
1322
1323 /* Initialize the library. If it fails, it will already have logged the error
1324 and sent an SMTP response. */
1325
1326 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a server\n");
1327
1328 rc = tls_init(NULL, tls_certificate, tls_privatekey,
1329     NULL, tls_verify_certificates, tls_crl,
1330     require_ciphers, &state);
1331 if (rc != OK) return rc;
1332
1333 /* If this is a host for which certificate verification is mandatory or
1334 optional, set up appropriately. */
1335
1336 if (verify_check_host(&tls_verify_hosts) == OK)
1337   {
1338   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be required.\n");
1339   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1340   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1341   }
1342 else if (verify_check_host(&tls_try_verify_hosts) == OK)
1343   {
1344   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be requested but not required.\n");
1345   state->verify_requirement = VERIFY_OPTIONAL;
1346   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1347   }
1348 else
1349   {
1350   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will not be requested.\n");
1351   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1352   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_IGNORE);
1353   }
1354
1355 /* Register SNI handling; always, even if not in tls_certificate, so that the
1356 expansion variable $tls_sni is always available. */
1357
1358 gnutls_handshake_set_post_client_hello_function(state->session,
1359     exim_sni_handling_cb);
1360
1361 /* Set context and tell client to go ahead, except in the case of TLS startup
1362 on connection, where outputting anything now upsets the clients and tends to
1363 make them disconnect. We need to have an explicit fflush() here, to force out
1364 the response. Other smtp_printf() calls do not need it, because in non-TLS
1365 mode, the fflush() happens when smtp_getc() is called. */
1366
1367 if (!tls_on_connect)
1368   {
1369   smtp_printf("220 TLS go ahead\r\n");
1370   fflush(smtp_out);
1371   }
1372
1373 /* Now negotiate the TLS session. We put our own timer on it, since it seems
1374 that the GnuTLS library doesn't. */
1375
1376 gnutls_transport_set_ptr2(state->session,
1377     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_in),
1378     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_out));
1379 state->fd_in = fileno(smtp_in);
1380 state->fd_out = fileno(smtp_out);
1381
1382 sigalrm_seen = FALSE;
1383 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1384 do
1385   {
1386   rc = gnutls_handshake(state->session);
1387   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) ||
1388       (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED && !sigalrm_seen));
1389 alarm(0);
1390
1391 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1392   {
1393   tls_error(US"gnutls_handshake",
1394       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), NULL);
1395   /* It seems that, except in the case of a timeout, we have to close the
1396   connection right here; otherwise if the other end is running OpenSSL it hangs
1397   until the server times out. */
1398
1399   if (!sigalrm_seen)
1400     {
1401     (void)fclose(smtp_out);
1402     (void)fclose(smtp_in);
1403     }
1404
1405   return FAIL;
1406   }
1407
1408 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1409
1410 /* Verify after the fact */
1411
1412 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE)
1413   {
1414   if (!verify_certificate(state, &error))
1415     {
1416     if (state->verify_requirement == VERIFY_OPTIONAL)
1417       {
1418       DEBUG(D_tls)
1419         debug_printf("TLS: continuing on only because verification was optional, after: %s\n",
1420             error);
1421       }
1422     else
1423       {
1424       tls_error(US"certificate verification failed", error, NULL);
1425       return FAIL;
1426       }
1427     }
1428   }
1429
1430 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1431
1432 rc = peer_status(state);
1433 if (rc != OK) return rc;
1434
1435 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1436
1437 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1438
1439 /* TLS has been set up. Adjust the input functions to read via TLS,
1440 and initialize appropriately. */
1441
1442 state->xfer_buffer = store_malloc(ssl_xfer_buffer_size);
1443
1444 receive_getc = tls_getc;
1445 receive_ungetc = tls_ungetc;
1446 receive_feof = tls_feof;
1447 receive_ferror = tls_ferror;
1448 receive_smtp_buffered = tls_smtp_buffered;
1449
1450 return OK;
1451 }
1452
1453
1454
1455
1456 /*************************************************
1457 *    Start a TLS session in a client             *
1458 *************************************************/
1459
1460 /* Called from the smtp transport after STARTTLS has been accepted.
1461
1462 Arguments:
1463   fd                the fd of the connection
1464   host              connected host (for messages)
1465   addr              the first address (not used)
1466   dhparam           DH parameter file (ignored, we're a client)
1467   certificate       certificate file
1468   privatekey        private key file
1469   sni               TLS SNI to send to remote host
1470   verify_certs      file for certificate verify
1471   verify_crl        CRL for verify
1472   require_ciphers   list of allowed ciphers or NULL
1473   timeout           startup timeout
1474
1475 Returns:            OK/DEFER/FAIL (because using common functions),
1476                     but for a client, DEFER and FAIL have the same meaning
1477 */
1478
1479 int
1480 tls_client_start(int fd, host_item *host,
1481     address_item *addr ARG_UNUSED, uschar *dhparam ARG_UNUSED,
1482     uschar *certificate, uschar *privatekey, uschar *sni,
1483     uschar *verify_certs, uschar *verify_crl,
1484     uschar *require_ciphers, int timeout)
1485 {
1486 int rc;
1487 const char *error;
1488 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1489
1490 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a client on fd %d\n", fd);
1491
1492 rc = tls_init(host, certificate, privatekey,
1493     sni, verify_certs, verify_crl, require_ciphers, &state);
1494 if (rc != OK) return rc;
1495
1496 gnutls_dh_set_prime_bits(state->session, EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS);
1497
1498 if (verify_certs == NULL)
1499   {
1500   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification not required\n");
1501   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1502   /* we still ask for it, to log it, etc */
1503   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1504   }
1505 else
1506   {
1507   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification required\n");
1508   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1509   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1510   }
1511
1512 gnutls_transport_set_ptr(state->session, (gnutls_transport_ptr)fd);
1513 state->fd_in = fd;
1514 state->fd_out = fd;
1515
1516 /* There doesn't seem to be a built-in timeout on connection. */
1517
1518 sigalrm_seen = FALSE;
1519 alarm(timeout);
1520 do
1521   {
1522   rc = gnutls_handshake(state->session);
1523   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) ||
1524       (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED && !sigalrm_seen));
1525 alarm(0);
1526
1527 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1528   return tls_error(US"gnutls_handshake",
1529       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), state->host);
1530
1531 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1532
1533 /* Verify late */
1534
1535 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE &&
1536     !verify_certificate(state, &error))
1537   return tls_error(US"certificate verification failed", error, state->host);
1538
1539 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1540
1541 rc = peer_status(state);
1542 if (rc != OK) return rc;
1543
1544 /* Sets various Exim expansion variables; may need to adjust for ACL callouts */
1545
1546 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1547
1548 return OK;
1549 }
1550
1551
1552
1553
1554 /*************************************************
1555 *         Close down a TLS session               *
1556 *************************************************/
1557
1558 /* This is also called from within a delivery subprocess forked from the
1559 daemon, to shut down the TLS library, without actually doing a shutdown (which
1560 would tamper with the TLS session in the parent process).
1561
1562 Arguments:   TRUE if gnutls_bye is to be called
1563 Returns:     nothing
1564 */
1565
1566 void
1567 tls_close(BOOL shutdown)
1568 {
1569 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1570
1571 if (tls_active < 0) return;  /* TLS was not active */
1572
1573 if (shutdown)
1574   {
1575   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_close(): shutting down TLS\n");
1576   gnutls_bye(state->session, GNUTLS_SHUT_WR);
1577   }
1578
1579 gnutls_deinit(state->session);
1580
1581 memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
1582
1583 if ((state_server.session == NULL) && (state_client.session == NULL))
1584   {
1585   gnutls_global_deinit();
1586   exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
1587   }
1588
1589 tls_active = -1;
1590 }
1591
1592
1593
1594
1595 /*************************************************
1596 *            TLS version of getc                 *
1597 *************************************************/
1598
1599 /* This gets the next byte from the TLS input buffer. If the buffer is empty,
1600 it refills the buffer via the GnuTLS reading function.
1601
1602 This feeds DKIM and should be used for all message-body reads.
1603
1604 Arguments:  none
1605 Returns:    the next character or EOF
1606 */
1607
1608 int
1609 tls_getc(void)
1610 {
1611 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1612 if (state->xfer_buffer_lwm >= state->xfer_buffer_hwm)
1613   {
1614   ssize_t inbytes;
1615
1616   DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, %u)\n",
1617     state->session, state->xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
1618
1619   if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1620   inbytes = gnutls_record_recv(state->session, state->xfer_buffer,
1621     ssl_xfer_buffer_size);
1622   alarm(0);
1623
1624   /* A zero-byte return appears to mean that the TLS session has been
1625      closed down, not that the socket itself has been closed down. Revert to
1626      non-TLS handling. */
1627
1628   if (inbytes == 0)
1629     {
1630     DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1631
1632     receive_getc = smtp_getc;
1633     receive_ungetc = smtp_ungetc;
1634     receive_feof = smtp_feof;
1635     receive_ferror = smtp_ferror;
1636     receive_smtp_buffered = smtp_buffered;
1637
1638     gnutls_deinit(state->session);
1639     state->session = NULL;
1640     tls_active = -1;
1641     tls_bits = 0;
1642     tls_certificate_verified = FALSE;
1643     tls_channelbinding_b64 = NULL;
1644     tls_cipher = NULL;
1645     tls_peerdn = NULL;
1646
1647     return smtp_getc();
1648     }
1649
1650   /* Handle genuine errors */
1651
1652   else if (inbytes < 0)
1653     {
1654     record_io_error(state, (int) inbytes, US"recv", NULL);
1655     state->xfer_error = 1;
1656     return EOF;
1657     }
1658 #ifndef DISABLE_DKIM
1659   dkim_exim_verify_feed(state->xfer_buffer, inbytes);
1660 #endif
1661   state->xfer_buffer_hwm = (int) inbytes;
1662   state->xfer_buffer_lwm = 0;
1663   }
1664
1665 /* Something in the buffer; return next uschar */
1666
1667 return state->xfer_buffer[state->xfer_buffer_lwm++];
1668 }
1669
1670
1671
1672
1673 /*************************************************
1674 *          Read bytes from TLS channel           *
1675 *************************************************/
1676
1677 /* This does not feed DKIM, so if the caller uses this for reading message body,
1678 then the caller must feed DKIM.
1679 Arguments:
1680   buff      buffer of data
1681   len       size of buffer
1682
1683 Returns:    the number of bytes read
1684             -1 after a failed read
1685 */
1686
1687 int
1688 tls_read(uschar *buff, size_t len)
1689 {
1690 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1691 ssize_t inbytes;
1692
1693 if (len > INT_MAX)
1694   len = INT_MAX;
1695
1696 if (state->xfer_buffer_lwm < state->xfer_buffer_hwm)
1697   DEBUG(D_tls)
1698     debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
1699         "tls_read() called with data in the tls_getc() buffer, %d ignored\n",
1700         state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm);
1701
1702 DEBUG(D_tls)
1703   debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1704       state->session, buff, len);
1705
1706 inbytes = gnutls_record_recv(state->session, buff, len);
1707 if (inbytes > 0) return inbytes;
1708 if (inbytes == 0)
1709   {
1710   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1711   }
1712 else record_io_error(state, (int)inbytes, US"recv", NULL);
1713
1714 return -1;
1715 }
1716
1717
1718
1719
1720 /*************************************************
1721 *         Write bytes down TLS channel           *
1722 *************************************************/
1723
1724 /*
1725 Arguments:
1726   buff      buffer of data
1727   len       number of bytes
1728
1729 Returns:    the number of bytes after a successful write,
1730             -1 after a failed write
1731 */
1732
1733 int
1734 tls_write(const uschar *buff, size_t len)
1735 {
1736 ssize_t outbytes;
1737 size_t left = len;
1738 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1739
1740 DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_do_write(%p, " SIZE_T_FMT ")\n", buff, left);
1741 while (left > 0)
1742   {
1743   DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_record_send(SSL, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1744       buff, left);
1745   outbytes = gnutls_record_send(state->session, buff, left);
1746
1747   DEBUG(D_tls) debug_printf("outbytes=" SSIZE_T_FMT "\n", outbytes);
1748   if (outbytes < 0)
1749     {
1750     record_io_error(state, outbytes, US"send", NULL);
1751     return -1;
1752     }
1753   if (outbytes == 0)
1754     {
1755     record_io_error(state, 0, US"send", US"TLS channel closed on write");
1756     return -1;
1757     }
1758
1759   left -= outbytes;
1760   buff += outbytes;
1761   }
1762
1763 if (len > INT_MAX)
1764   {
1765   DEBUG(D_tls)
1766     debug_printf("Whoops!  Wrote more bytes (" SIZE_T_FMT ") than INT_MAX\n",
1767         len);
1768   len = INT_MAX;
1769   }
1770
1771 return (int) len;
1772 }
1773
1774
1775
1776
1777 /*************************************************
1778 *            Random number generation            *
1779 *************************************************/
1780
1781 /* Pseudo-random number generation.  The result is not expected to be
1782 cryptographically strong but not so weak that someone will shoot themselves
1783 in the foot using it as a nonce in input in some email header scheme or
1784 whatever weirdness they'll twist this into.  The result should handle fork()
1785 and avoid repeating sequences.  OpenSSL handles that for us.
1786
1787 Arguments:
1788   max       range maximum
1789 Returns     a random number in range [0, max-1]
1790 */
1791
1792 #ifdef HAVE_GNUTLS_RND
1793 int
1794 vaguely_random_number(int max)
1795 {
1796 unsigned int r;
1797 int i, needed_len;
1798 uschar *p;
1799 uschar smallbuf[sizeof(r)];
1800
1801 if (max <= 1)
1802   return 0;
1803
1804 needed_len = sizeof(r);
1805 /* Don't take 8 times more entropy than needed if int is 8 octets and we were
1806  * asked for a number less than 10. */
1807 for (r = max, i = 0; r; ++i)
1808   r >>= 1;
1809 i = (i + 7) / 8;
1810 if (i < needed_len)
1811   needed_len = i;
1812
1813 i = gnutls_rnd(GNUTLS_RND_NONCE, smallbuf, needed_len);
1814 if (i < 0)
1815   {
1816   DEBUG(D_all) debug_printf("gnutls_rnd() failed, using fallback.\n");
1817   return vaguely_random_number_fallback(max);
1818   }
1819 r = 0;
1820 for (p = smallbuf; needed_len; --needed_len, ++p)
1821   {
1822   r *= 256;
1823   r += *p;
1824   }
1825
1826 /* We don't particularly care about weighted results; if someone wants
1827  * smooth distribution and cares enough then they should submit a patch then. */
1828 return r % max;
1829 }
1830 #else /* HAVE_GNUTLS_RND */
1831 int
1832 vaguely_random_number(int max)
1833 {
1834   return vaguely_random_number_fallback(max);
1835 }
1836 #endif /* HAVE_GNUTLS_RND */
1837
1838
1839
1840
1841 /*************************************************
1842 *  Let tls_require_ciphers be checked at startup *
1843 *************************************************/
1844
1845 /* The tls_require_ciphers option, if set, must be something which the
1846 library can parse.
1847
1848 Returns:     NULL on success, or error message
1849 */
1850
1851 uschar *
1852 tls_validate_require_cipher(void)
1853 {
1854 int rc;
1855 uschar *expciphers = NULL;
1856 gnutls_priority_t priority_cache;
1857 const char *errpos;
1858
1859 #define validate_check_rc(Label) do { \
1860   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { if (exim_gnutls_base_init_done) gnutls_global_deinit(); \
1861   return string_sprintf("%s failed: %s", (Label), gnutls_strerror(rc)); } } while (0)
1862 #define return_deinit(Label) do { gnutls_global_deinit(); return (Label); } while (0)
1863
1864 if (exim_gnutls_base_init_done)
1865   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
1866       "already initialised GnuTLS, Exim developer bug");
1867
1868 rc = gnutls_global_init();
1869 validate_check_rc(US"gnutls_global_init()");
1870 exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
1871
1872 if (!(tls_require_ciphers && *tls_require_ciphers))
1873   return_deinit(NULL);
1874
1875 if (!expand_check(tls_require_ciphers, US"tls_require_ciphers", &expciphers))
1876   return_deinit(US"failed to expand tls_require_ciphers");
1877
1878 if (!(expciphers && *expciphers))
1879   return_deinit(NULL);
1880
1881 DEBUG(D_tls)
1882   debug_printf("tls_require_ciphers expands to \"%s\"\n", expciphers);
1883
1884 rc = gnutls_priority_init(&priority_cache, CS expciphers, &errpos);
1885 validate_check_rc(string_sprintf(
1886       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.8s..\"",
1887       expciphers, errpos - CS expciphers, errpos));
1888
1889 #undef return_deinit
1890 #undef validate_check_rc
1891 gnutls_global_deinit();
1892
1893 return NULL;
1894 }
1895
1896
1897
1898
1899 /*************************************************
1900 *         Report the library versions.           *
1901 *************************************************/
1902
1903 /* See a description in tls-openssl.c for an explanation of why this exists.
1904
1905 Arguments:   a FILE* to print the results to
1906 Returns:     nothing
1907 */
1908
1909 void
1910 tls_version_report(FILE *f)
1911 {
1912 fprintf(f, "Library version: GnuTLS: Compile: %s\n"
1913            "                         Runtime: %s\n",
1914            LIBGNUTLS_VERSION,
1915            gnutls_check_version(NULL));
1916 }
1917
1918 /* End of tls-gnu.c */