expanded comment, noting size types and API issue
[exim.git] / src / src / tls-gnu.c
1 /*************************************************
2 *     Exim - an Internet mail transport agent    *
3 *************************************************/
4
5 /* Copyright (c) University of Cambridge 1995 - 2012 */
6 /* See the file NOTICE for conditions of use and distribution. */
7
8 /* Copyright (c) Phil Pennock 2012 */
9
10 /* This file provides TLS/SSL support for Exim using the GnuTLS library,
11 one of the available supported implementations.  This file is #included into
12 tls.c when USE_GNUTLS has been set.
13
14 The code herein is a revamp of GnuTLS integration using the current APIs; the
15 original tls-gnu.c was based on a patch which was contributed by Nikos
16 Mavroyanopoulos.  The revamp is partially a rewrite, partially cut&paste as
17 appropriate.
18
19 APIs current as of GnuTLS 2.12.18; note that the GnuTLS manual is for GnuTLS 3,
20 which is not widely deployed by OS vendors.  Will note issues below, which may
21 assist in updating the code in the future.  Another sources of hints is
22 mod_gnutls for Apache (SNI callback registration and handling).
23
24 Keeping client and server variables more split than before and is currently
25 the norm, in anticipation of TLS in ACL callouts.
26
27 I wanted to switch to gnutls_certificate_set_verify_function() so that
28 certificate rejection could happen during handshake where it belongs, rather
29 than being dropped afterwards, but that was introduced in 2.10.0 and Debian
30 (6.0.5) is still on 2.8.6.  So for now we have to stick with sub-par behaviour.
31
32 (I wasn't looking for libraries quite that old, when updating to get rid of
33 compiler warnings of deprecated APIs.  If it turns out that a lot of the rest
34 require current GnuTLS, then we'll drop support for the ancient libraries).
35 */
36
37 #include <gnutls/gnutls.h>
38 /* needed for cert checks in verification and DN extraction: */
39 #include <gnutls/x509.h>
40 /* man-page is incorrect, gnutls_rnd() is not in gnutls.h: */
41 #include <gnutls/crypto.h>
42
43 /* GnuTLS 2 vs 3
44
45 GnuTLS 3 only:
46   gnutls_global_set_audit_log_function()
47
48 Changes:
49   gnutls_certificate_verify_peers2(): is new, drop the 2 for old version
50 */
51
52 /* Local static variables for GnuTLS */
53
54 /* Values for verify_requirement */
55
56 enum peer_verify_requirement { VERIFY_NONE, VERIFY_OPTIONAL, VERIFY_REQUIRED };
57
58 /* This holds most state for server or client; with this, we can set up an
59 outbound TLS-enabled connection in an ACL callout, while not stomping all
60 over the TLS variables available for expansion.
61
62 Some of these correspond to variables in globals.c; those variables will
63 be set to point to content in one of these instances, as appropriate for
64 the stage of the process lifetime.
65
66 Not handled here: globals tls_active, tls_bits, tls_cipher, tls_peerdn,
67 tls_certificate_verified, tls_channelbinding_b64, tls_sni.
68 */
69
70 typedef struct exim_gnutls_state {
71   gnutls_session_t session;
72   gnutls_certificate_credentials_t x509_cred;
73   gnutls_priority_t priority_cache;
74   enum peer_verify_requirement verify_requirement;
75   int fd_in;
76   int fd_out;
77   BOOL peer_cert_verified;
78   BOOL trigger_sni_changes;
79   BOOL have_set_peerdn;
80   const struct host_item *host;
81   uschar *peerdn;
82   uschar *ciphersuite;
83   uschar *received_sni;
84
85   const uschar *tls_certificate;
86   const uschar *tls_privatekey;
87   const uschar *tls_sni; /* client send only, not received */
88   const uschar *tls_verify_certificates;
89   const uschar *tls_crl;
90   const uschar *tls_require_ciphers;
91   uschar *exp_tls_certificate;
92   uschar *exp_tls_privatekey;
93   uschar *exp_tls_sni;
94   uschar *exp_tls_verify_certificates;
95   uschar *exp_tls_crl;
96   uschar *exp_tls_require_ciphers;
97
98   uschar *xfer_buffer;
99   int xfer_buffer_lwm;
100   int xfer_buffer_hwm;
101   int xfer_eof;
102   int xfer_error;
103 } exim_gnutls_state_st;
104
105 static const exim_gnutls_state_st exim_gnutls_state_init = {
106   NULL, NULL, NULL, VERIFY_NONE, -1, -1, FALSE, FALSE, FALSE,
107   NULL, NULL, NULL, NULL,
108   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
109   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
110   NULL, 0, 0, 0, 0,
111 };
112
113 /* Not only do we have our own APIs which don't pass around state, assuming
114 it's held in globals, GnuTLS doesn't appear to let us register callback data
115 for callbacks, or as part of the session, so we have to keep a "this is the
116 context we're currently dealing with" pointer and rely upon being
117 single-threaded to keep from processing data on an inbound TLS connection while
118 talking to another TLS connection for an outbound check.  This does mean that
119 there's no way for heart-beats to be responded to, for the duration of the
120 second connection. */
121
122 static exim_gnutls_state_st state_server, state_client;
123 static exim_gnutls_state_st *current_global_tls_state;
124
125 /* dh_params are initialised once within the lifetime of a process using TLS;
126 if we used TLS in a long-lived daemon, we'd have to reconsider this.  But we
127 don't want to repeat this. */
128
129 static gnutls_dh_params_t dh_server_params = NULL;
130
131 /* No idea how this value was chosen; preserving it.  Default is 3600. */
132
133 static const int ssl_session_timeout = 200;
134
135 static const char * const exim_default_gnutls_priority = "NORMAL";
136
137 /* Guard library core initialisation */
138
139 static BOOL exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
140
141
142 /* ------------------------------------------------------------------------ */
143 /* macros */
144
145 #define MAX_HOST_LEN 255
146
147 /* Set this to control gnutls_global_set_log_level(); values 0 to 9 will setup
148 the library logging; a value less than 0 disables the calls to set up logging
149 callbacks. */
150 #ifndef EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL
151 #define EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL -1
152 #endif
153
154 #ifndef EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS
155 #define EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS 1024
156 #endif
157
158 /* With GnuTLS 2.12.x+ we have gnutls_sec_param_to_pk_bits() with which we
159 can ask for a bit-strength.  Without that, we stick to the constant we had
160 before, for now. */
161 #ifndef EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12
162 #define EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12 1024
163 #endif
164
165 #define exim_gnutls_err_check(Label) do { \
166   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), host); } } while (0)
167
168 #define expand_check_tlsvar(Varname) expand_check(state->Varname, US #Varname, &state->exp_##Varname)
169
170 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020c00
171 #define HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
172 #define HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
173 #define HAVE_GNUTLS_RND
174 #endif
175
176
177
178
179 /* ------------------------------------------------------------------------ */
180 /* Callback declarations */
181
182 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
183 static void exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message);
184 #endif
185
186 static int exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session);
187
188
189
190
191 /* ------------------------------------------------------------------------ */
192 /* Static functions */
193
194 /*************************************************
195 *               Handle TLS error                 *
196 *************************************************/
197
198 /* Called from lots of places when errors occur before actually starting to do
199 the TLS handshake, that is, while the session is still in clear. Always returns
200 DEFER for a server and FAIL for a client so that most calls can use "return
201 tls_error(...)" to do this processing and then give an appropriate return. A
202 single function is used for both server and client, because it is called from
203 some shared functions.
204
205 Argument:
206   prefix    text to include in the logged error
207   msg       additional error string (may be NULL)
208             usually obtained from gnutls_strerror()
209   host      NULL if setting up a server;
210             the connected host if setting up a client
211
212 Returns:    OK/DEFER/FAIL
213 */
214
215 static int
216 tls_error(const uschar *prefix, const char *msg, const host_item *host)
217 {
218 if (host)
219   {
220   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on connection to %s [%s] (%s)%s%s",
221       host->name, host->address, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
222   return FAIL;
223   }
224 else
225   {
226   uschar *conn_info = smtp_get_connection_info();
227   if (Ustrncmp(conn_info, US"SMTP ", 5) == 0)
228     conn_info += 5;
229   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on %s (%s)%s%s",
230       conn_info, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
231   return DEFER;
232   }
233 }
234
235
236
237
238 /*************************************************
239 *    Deal with logging errors during I/O         *
240 *************************************************/
241
242 /* We have to get the identity of the peer from saved data.
243
244 Argument:
245   state    the current GnuTLS exim state container
246   rc       the GnuTLS error code, or 0 if it's a local error
247   when     text identifying read or write
248   text     local error text when ec is 0
249
250 Returns:   nothing
251 */
252
253 static void
254 record_io_error(exim_gnutls_state_st *state, int rc, uschar *when, uschar *text)
255 {
256 const char *msg;
257
258 if (rc == GNUTLS_E_FATAL_ALERT_RECEIVED)
259   msg = CS string_sprintf("%s: %s", US gnutls_strerror(rc),
260     US gnutls_alert_get_name(gnutls_alert_get(state->session)));
261 else
262   msg = gnutls_strerror(rc);
263
264 tls_error(when, msg, state->host);
265 }
266
267
268
269
270 /*************************************************
271 *        Set various Exim expansion vars         *
272 *************************************************/
273
274 /* We set various Exim global variables from the state, once a session has
275 been established.  With TLS callouts, may need to change this to stack
276 variables, or just re-call it with the server state after client callout
277 has finished.
278
279 Make sure anything set here is inset in tls_getc().
280
281 Sets:
282   tls_active                fd
283   tls_bits                  strength indicator
284   tls_certificate_verified  bool indicator
285   tls_channelbinding_b64    for some SASL mechanisms
286   tls_cipher                a string
287   tls_peerdn                a string
288   tls_sni                   a (UTF-8) string
289 Also:
290   current_global_tls_state  for API limitations
291
292 Argument:
293   state      the relevant exim_gnutls_state_st *
294 */
295
296 static void
297 extract_exim_vars_from_tls_state(exim_gnutls_state_st *state)
298 {
299 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
300 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
301 int old_pool;
302 int rc;
303 gnutls_datum_t channel;
304 #endif
305
306 current_global_tls_state = state;
307
308 tls_active = state->fd_out;
309
310 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
311 /* returns size in "bytes" */
312 tls_bits = gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8;
313
314 tls_cipher = state->ciphersuite;
315
316 DEBUG(D_tls) debug_printf("cipher: %s\n", tls_cipher);
317
318 tls_certificate_verified = state->peer_cert_verified;
319
320 /* note that tls_channelbinding_b64 is not saved to the spool file, since it's
321 only available for use for authenticators while this TLS session is running. */
322
323 tls_channelbinding_b64 = NULL;
324 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
325 channel.data = NULL;
326 channel.size = 0;
327 rc = gnutls_session_channel_binding(state->session, GNUTLS_CB_TLS_UNIQUE, &channel);
328 if (rc) {
329   DEBUG(D_tls) debug_printf("Channel binding error: %s\n", gnutls_strerror(rc));
330 } else {
331   old_pool = store_pool;
332   store_pool = POOL_PERM;
333   tls_channelbinding_b64 = auth_b64encode(channel.data, (int)channel.size);
334   store_pool = old_pool;
335   DEBUG(D_tls) debug_printf("Have channel bindings cached for possible auth usage.\n");
336 }
337 #endif
338
339 tls_peerdn = state->peerdn;
340
341 tls_sni = state->received_sni;
342 }
343
344
345
346
347 /*************************************************
348 *            Setup up DH parameters              *
349 *************************************************/
350
351 /* Generating the D-H parameters may take a long time. They only need to
352 be re-generated every so often, depending on security policy. What we do is to
353 keep these parameters in a file in the spool directory. If the file does not
354 exist, we generate them. This means that it is easy to cause a regeneration.
355
356 The new file is written as a temporary file and renamed, so that an incomplete
357 file is never present. If two processes both compute some new parameters, you
358 waste a bit of effort, but it doesn't seem worth messing around with locking to
359 prevent this.
360
361 Argument:
362   host       NULL for server, server for client (for error handling)
363
364 Returns:     OK/DEFER/FAIL
365 */
366
367 static int
368 init_server_dh(void)
369 {
370 int fd, rc;
371 unsigned int dh_bits;
372 gnutls_datum m;
373 uschar filename[PATH_MAX];
374 size_t sz;
375 host_item *host = NULL; /* dummy for macros */
376
377 DEBUG(D_tls) debug_printf("Initialising GnuTLS server params.\n");
378
379 rc = gnutls_dh_params_init(&dh_server_params);
380 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_init");
381
382 #ifdef HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
383 /* If you change this constant, also change dh_param_fn_ext so that we can use a
384 different filename and ensure we have sufficient bits. */
385 dh_bits = gnutls_sec_param_to_pk_bits(GNUTLS_PK_DH, GNUTLS_SEC_PARAM_NORMAL);
386 if (!dh_bits)
387   return tls_error(US"gnutls_sec_param_to_pk_bits() failed", NULL, NULL);
388 DEBUG(D_tls)
389   debug_printf("GnuTLS tells us that for D-H PK, NORMAL is %d bits.\n",
390       dh_bits);
391 #else
392 dh_bits = EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12;
393 DEBUG(D_tls)
394   debug_printf("GnuTLS lacks gnutls_sec_param_to_pk_bits(), using %d bits.\n",
395       dh_bits);
396 #endif
397
398 /* Some clients have hard-coded limits. */
399 if (dh_bits > tls_dh_max_bits)
400   {
401   DEBUG(D_tls)
402     debug_printf("tls_dh_max_bits clamping override, using %d bits instead.\n",
403         tls_dh_max_bits);
404   dh_bits = tls_dh_max_bits;
405   }
406
407 if (!string_format(filename, sizeof(filename),
408       "%s/gnutls-params-%d", spool_directory, dh_bits))
409   return tls_error(US"overlong filename", NULL, NULL);
410
411 /* Open the cache file for reading and if successful, read it and set up the
412 parameters. */
413
414 fd = Uopen(filename, O_RDONLY, 0);
415 if (fd >= 0)
416   {
417   struct stat statbuf;
418   FILE *fp;
419   int saved_errno;
420
421   if (fstat(fd, &statbuf) < 0)  /* EIO */
422     {
423     saved_errno = errno;
424     (void)close(fd);
425     return tls_error(US"TLS cache stat failed", strerror(saved_errno), NULL);
426     }
427   if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
428     {
429     (void)close(fd);
430     return tls_error(US"TLS cache not a file", NULL, NULL);
431     }
432   fp = fdopen(fd, "rb");
433   if (!fp)
434     {
435     saved_errno = errno;
436     (void)close(fd);
437     return tls_error(US"fdopen(TLS cache stat fd) failed",
438         strerror(saved_errno), NULL);
439     }
440
441   m.size = statbuf.st_size;
442   m.data = malloc(m.size);
443   if (m.data == NULL)
444     {
445     fclose(fp);
446     return tls_error(US"malloc failed", strerror(errno), NULL);
447     }
448   sz = fread(m.data, m.size, 1, fp);
449   if (!sz)
450     {
451     saved_errno = errno;
452     fclose(fp);
453     free(m.data);
454     return tls_error(US"fread failed", strerror(saved_errno), NULL);
455     }
456   fclose(fp);
457
458   rc = gnutls_dh_params_import_pkcs3(dh_server_params, &m, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
459   free(m.data);
460   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_import_pkcs3");
461   DEBUG(D_tls) debug_printf("read D-H parameters from file \"%s\"\n", filename);
462   }
463
464 /* If the file does not exist, fall through to compute new data and cache it.
465 If there was any other opening error, it is serious. */
466
467 else if (errno == ENOENT)
468   {
469   rc = -1;
470   DEBUG(D_tls)
471     debug_printf("D-H parameter cache file \"%s\" does not exist\n", filename);
472   }
473 else
474   return tls_error(string_open_failed(errno, "\"%s\" for reading", filename),
475       NULL, NULL);
476
477 /* If ret < 0, either the cache file does not exist, or the data it contains
478 is not useful. One particular case of this is when upgrading from an older
479 release of Exim in which the data was stored in a different format. We don't
480 try to be clever and support both formats; we just regenerate new data in this
481 case. */
482
483 if (rc < 0)
484   {
485   uschar *temp_fn;
486
487   if ((PATH_MAX - Ustrlen(filename)) < 10)
488     return tls_error(US"Filename too long to generate replacement",
489         CS filename, NULL);
490
491   temp_fn = string_copy(US "%s.XXXXXXX");
492   fd = mkstemp(CS temp_fn); /* modifies temp_fn */
493   if (fd < 0)
494     return tls_error(US"Unable to open temp file", strerror(errno), NULL);
495   (void)fchown(fd, exim_uid, exim_gid);   /* Probably not necessary */
496
497   DEBUG(D_tls) debug_printf("generating %d bits Diffie-Hellman key ...\n", dh_bits);
498   rc = gnutls_dh_params_generate2(dh_server_params, dh_bits);
499   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_generate2");
500
501   /* gnutls_dh_params_export_pkcs3() will tell us the exact size, every time,
502   and I confirmed that a NULL call to get the size first is how the GnuTLS
503   sample apps handle this. */
504
505   sz = 0;
506   m.data = NULL;
507   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
508       m.data, &sz);
509   if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
510     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3(NULL) sizing");
511   m.size = sz;
512   m.data = malloc(m.size);
513   if (m.data == NULL)
514     return tls_error(US"memory allocation failed", strerror(errno), NULL);
515   /* this will return a size 1 less than the allocation size above; I
516   originally used sz so as to avoid type compatibility errors, as gnutls_datum
517   uses "unsigned int" for the size field, but this call takes separate data
518   and size fields, with the latter being a size_t*.  For now, we live with
519   the error as being safer than throwing away type information. */
520   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
521       m.data, &m.size);
522   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
523     {
524     free(m.data);
525     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3() real");
526     }
527
528   sz = write_to_fd_buf(fd, m.data, (size_t) m.size);
529   if (sz != m.size)
530     {
531     free(m.data);
532     return tls_error(US"TLS cache write D-H params failed",
533         strerror(errno), NULL);
534     }
535   free(m.data);
536   sz = write_to_fd_buf(fd, US"\n", 1);
537   if (sz != 1)
538     return tls_error(US"TLS cache write D-H params final newline failed",
539         strerror(errno), NULL);
540
541   rc = close(fd);
542   if (rc)
543     return tls_error(US"TLS cache write close() failed",
544         strerror(errno), NULL);
545
546   if (Urename(temp_fn, filename) < 0)
547     return tls_error(string_sprintf("failed to rename \"%s\" as \"%s\"",
548           temp_fn, filename), strerror(errno), NULL);
549
550   DEBUG(D_tls) debug_printf("wrote D-H parameters to file \"%s\"\n", filename);
551   }
552
553 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialized server D-H parameters\n");
554 return OK;
555 }
556
557
558
559
560 /*************************************************
561 *       Variables re-expanded post-SNI           *
562 *************************************************/
563
564 /* Called from both server and client code, via tls_init(), and also from
565 the SNI callback after receiving an SNI, if tls_certificate includes "tls_sni".
566
567 We can tell the two apart by state->received_sni being non-NULL in callback.
568
569 The callback should not call us unless state->trigger_sni_changes is true,
570 which we are responsible for setting on the first pass through.
571
572 Arguments:
573   state           exim_gnutls_state_st *
574
575 Returns:          OK/DEFER/FAIL
576 */
577
578 static int
579 tls_expand_session_files(exim_gnutls_state_st *state)
580 {
581 struct stat statbuf;
582 int rc;
583 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
584 uschar *saved_tls_certificate = NULL;
585 uschar *saved_tls_privatekey = NULL;
586 uschar *saved_tls_verify_certificates = NULL;
587 uschar *saved_tls_crl = NULL;
588 int cert_count;
589
590 /* We check for tls_sni *before* expansion. */
591 if (!state->host)
592   {
593   if (!state->received_sni)
594     {
595     if (state->tls_certificate && Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_sni"))
596       {
597       DEBUG(D_tls) debug_printf("We will re-expand TLS session files if we receive SNI.\n");
598       state->trigger_sni_changes = TRUE;
599       }
600     }
601   else
602     {
603     /* useful for debugging */
604     saved_tls_certificate = state->exp_tls_certificate;
605     saved_tls_privatekey = state->exp_tls_privatekey;
606     saved_tls_verify_certificates = state->exp_tls_verify_certificates;
607     saved_tls_crl = state->exp_tls_crl;
608     }
609   }
610
611 rc = gnutls_certificate_allocate_credentials(&state->x509_cred);
612 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_allocate_credentials");
613
614 /* remember: expand_check_tlsvar() is expand_check() but fiddling with
615 state members, assuming consistent naming; and expand_check() returns
616 false if expansion failed, unless expansion was forced to fail. */
617
618 /* check if we at least have a certificate, before doing expensive
619 D-H generation. */
620
621 if (!expand_check_tlsvar(tls_certificate))
622   return DEFER;
623
624 /* certificate is mandatory in server, optional in client */
625
626 if ((state->exp_tls_certificate == NULL) ||
627     (*state->exp_tls_certificate == '\0'))
628   {
629   if (state->host == NULL)
630     return tls_error(US"no TLS server certificate is specified", NULL, NULL);
631   else
632     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no client certificate specified; okay\n");
633   }
634
635 if (state->tls_privatekey && !expand_check_tlsvar(tls_privatekey))
636   return DEFER;
637
638 /* tls_privatekey is optional, defaulting to same file as certificate */
639
640 if (state->tls_privatekey == NULL || *state->tls_privatekey == '\0')
641   {
642   state->tls_privatekey = state->tls_certificate;
643   state->exp_tls_privatekey = state->exp_tls_certificate;
644   }
645
646
647 if (state->exp_tls_certificate && *state->exp_tls_certificate)
648   {
649   DEBUG(D_tls) debug_printf("certificate file = %s\nkey file = %s\n",
650       state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey);
651
652   if (state->received_sni)
653     {
654     if ((Ustrcmp(state->exp_tls_certificate, saved_tls_certificate) == 0) &&
655         (Ustrcmp(state->exp_tls_privatekey, saved_tls_privatekey) == 0))
656       {
657       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: cert and key unchanged\n");
658       }
659     else
660       {
661       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: have a changed cert/key pair.\n");
662       }
663     }
664
665   rc = gnutls_certificate_set_x509_key_file(state->x509_cred,
666       CS state->exp_tls_certificate, CS state->exp_tls_privatekey,
667       GNUTLS_X509_FMT_PEM);
668   exim_gnutls_err_check(
669       string_sprintf("cert/key setup: cert=%s key=%s",
670         state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey));
671   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: cert/key registered\n");
672   } /* tls_certificate */
673
674 /* Set the trusted CAs file if one is provided, and then add the CRL if one is
675 provided. Experiment shows that, if the certificate file is empty, an unhelpful
676 error message is provided. However, if we just refrain from setting anything up
677 in that case, certificate verification fails, which seems to be the correct
678 behaviour. */
679
680 if (state->tls_verify_certificates && *state->tls_verify_certificates)
681   {
682   if (!expand_check_tlsvar(tls_verify_certificates))
683     return DEFER;
684   if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
685     if (!expand_check_tlsvar(tls_crl))
686       return DEFER;
687
688   if (!(state->exp_tls_verify_certificates &&
689         *state->exp_tls_verify_certificates))
690     {
691     DEBUG(D_tls)
692       debug_printf("TLS: tls_verify_certificates expanded empty, ignoring\n");
693     /* With no tls_verify_certificates, we ignore tls_crl too */
694     return OK;
695     }
696   }
697 else
698   {
699   DEBUG(D_tls)
700     debug_printf("TLS: tls_verify_certificates not set or empty, ignoring\n");
701   return OK;
702   }
703
704 if (Ustat(state->exp_tls_verify_certificates, &statbuf) < 0)
705   {
706   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC, "could not stat %s "
707       "(tls_verify_certificates): %s", state->exp_tls_verify_certificates,
708       strerror(errno));
709   return DEFER;
710   }
711
712 /* The test suite passes in /dev/null; we could check for that path explicitly,
713 but who knows if someone has some weird FIFO which always dumps some certs, or
714 other weirdness.  The thing we really want to check is that it's not a
715 directory, since while OpenSSL supports that, GnuTLS does not.
716 So s/!S_ISREG/S_ISDIR/ and change some messsaging ... */
717 if (S_ISDIR(statbuf.st_mode))
718   {
719   DEBUG(D_tls)
720     debug_printf("verify certificates path is a dir: \"%s\"\n",
721         state->exp_tls_verify_certificates);
722   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
723       "tls_verify_certificates \"%s\" is a directory",
724       state->exp_tls_verify_certificates);
725   return DEFER;
726   }
727
728 DEBUG(D_tls) debug_printf("verify certificates = %s size=" OFF_T_FMT "\n",
729         state->exp_tls_verify_certificates, statbuf.st_size);
730
731 if (statbuf.st_size == 0)
732   {
733   DEBUG(D_tls)
734     debug_printf("cert file empty, no certs, no verification, ignoring any CRL\n");
735   return OK;
736   }
737
738 cert_count = gnutls_certificate_set_x509_trust_file(state->x509_cred,
739     CS state->exp_tls_verify_certificates, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
740 if (cert_count < 0)
741   {
742   rc = cert_count;
743   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_trust_file");
744   }
745 DEBUG(D_tls) debug_printf("Added %d certificate authorities.\n", cert_count);
746
747 if (state->tls_crl && *state->tls_crl &&
748     state->exp_tls_crl && *state->exp_tls_crl)
749   {
750   DEBUG(D_tls) debug_printf("loading CRL file = %s\n", state->exp_tls_crl);
751   cert_count = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(state->x509_cred,
752       CS state->exp_tls_crl, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
753   if (cert_count < 0)
754     {
755     rc = cert_count;
756     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_crl_file");
757     }
758   DEBUG(D_tls) debug_printf("Processed %d CRLs.\n", cert_count);
759   }
760
761 return OK;
762 }
763
764
765
766
767 /*************************************************
768 *          Set X.509 state variables             *
769 *************************************************/
770
771 /* In GnuTLS, the registered cert/key are not replaced by a later
772 set of a cert/key, so for SNI support we need a whole new x509_cred
773 structure.  Which means various other non-re-expanded pieces of state
774 need to be re-set in the new struct, so the setting logic is pulled
775 out to this.
776
777 Arguments:
778   state           exim_gnutls_state_st *
779
780 Returns:          OK/DEFER/FAIL
781 */
782
783 static int
784 tls_set_remaining_x509(exim_gnutls_state_st *state)
785 {
786 int rc;
787 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
788
789 /* Create D-H parameters, or read them from the cache file. This function does
790 its own SMTP error messaging. This only happens for the server, TLS D-H ignores
791 client-side params. */
792
793 if (!state->host)
794   {
795   if (!dh_server_params)
796     {
797     rc = init_server_dh();
798     if (rc != OK) return rc;
799     }
800   gnutls_certificate_set_dh_params(state->x509_cred, dh_server_params);
801   }
802
803 /* Link the credentials to the session. */
804
805 rc = gnutls_credentials_set(state->session, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, state->x509_cred);
806 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_credentials_set");
807
808 return OK;
809 }
810
811 /*************************************************
812 *            Initialize for GnuTLS               *
813 *************************************************/
814
815 /* Called from both server and client code. In the case of a server, errors
816 before actual TLS negotiation return DEFER.
817
818 Arguments:
819   host            connected host, if client; NULL if server
820   certificate     certificate file
821   privatekey      private key file
822   sni             TLS SNI to send, sometimes when client; else NULL
823   cas             CA certs file
824   crl             CRL file
825   require_ciphers tls_require_ciphers setting
826
827 Returns:          OK/DEFER/FAIL
828 */
829
830 static int
831 tls_init(
832     const host_item *host,
833     const uschar *certificate,
834     const uschar *privatekey,
835     const uschar *sni,
836     const uschar *cas,
837     const uschar *crl,
838     const uschar *require_ciphers,
839     exim_gnutls_state_st **caller_state)
840 {
841 exim_gnutls_state_st *state;
842 int rc;
843 size_t sz;
844 const char *errpos;
845 uschar *p;
846 BOOL want_default_priorities;
847
848 if (!exim_gnutls_base_init_done)
849   {
850   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS global init required.\n");
851
852   rc = gnutls_global_init();
853   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_global_init");
854
855 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
856   DEBUG(D_tls)
857     {
858     gnutls_global_set_log_function(exim_gnutls_logger_cb);
859     /* arbitrarily chosen level; bump upto 9 for more */
860     gnutls_global_set_log_level(EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL);
861     }
862 #endif
863
864   exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
865   }
866
867 if (host)
868   {
869   state = &state_client;
870   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
871   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS client session\n");
872   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_CLIENT);
873   }
874 else
875   {
876   state = &state_server;
877   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
878   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS server session\n");
879   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_SERVER);
880   }
881 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_init");
882
883 state->host = host;
884
885 state->tls_certificate = certificate;
886 state->tls_privatekey = privatekey;
887 state->tls_require_ciphers = require_ciphers;
888 state->tls_sni = sni;
889 state->tls_verify_certificates = cas;
890 state->tls_crl = crl;
891
892 /* This handles the variables that might get re-expanded after TLS SNI;
893 that's tls_certificate, tls_privatekey, tls_verify_certificates, tls_crl */
894
895 DEBUG(D_tls)
896   debug_printf("Expanding various TLS configuration options for session credentials.\n");
897 rc = tls_expand_session_files(state);
898 if (rc != OK) return rc;
899
900 /* These are all other parts of the x509_cred handling, since SNI in GnuTLS
901 requires a new structure afterwards. */
902
903 rc = tls_set_remaining_x509(state);
904 if (rc != OK) return rc;
905
906 /* set SNI in client, only */
907 if (host)
908   {
909   if (!expand_check_tlsvar(tls_sni))
910     return DEFER;
911   if (state->exp_tls_sni && *state->exp_tls_sni)
912     {
913     DEBUG(D_tls)
914       debug_printf("Setting TLS client SNI to \"%s\"\n", state->exp_tls_sni);
915     sz = Ustrlen(state->exp_tls_sni);
916     rc = gnutls_server_name_set(state->session,
917         GNUTLS_NAME_DNS, state->exp_tls_sni, sz);
918     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_server_name_set");
919     }
920   }
921 else if (state->tls_sni)
922   DEBUG(D_tls) debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
923       "have an SNI set for a client [%s]\n", state->tls_sni);
924
925 /* This is the priority string support,
926 http://www.gnu.org/software/gnutls/manual/html_node/Priority-Strings.html
927 and replaces gnutls_require_kx, gnutls_require_mac & gnutls_require_protocols.
928 This was backwards incompatible, but means Exim no longer needs to track
929 all algorithms and provide string forms for them. */
930
931 want_default_priorities = TRUE;
932
933 if (state->tls_require_ciphers && *state->tls_require_ciphers)
934   {
935   if (!expand_check_tlsvar(tls_require_ciphers))
936     return DEFER;
937   if (state->exp_tls_require_ciphers && *state->exp_tls_require_ciphers)
938     {
939     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS session cipher/priority \"%s\"\n",
940         state->exp_tls_require_ciphers);
941
942     rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
943         CS state->exp_tls_require_ciphers, &errpos);
944     want_default_priorities = FALSE;
945     p = state->exp_tls_require_ciphers;
946     }
947   }
948 if (want_default_priorities)
949   {
950   DEBUG(D_tls)
951     debug_printf("GnuTLS using default session cipher/priority \"%s\"\n",
952         exim_default_gnutls_priority);
953   rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
954       exim_default_gnutls_priority, &errpos);
955   p = US exim_default_gnutls_priority;
956   }
957
958 exim_gnutls_err_check(string_sprintf(
959       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.6s..\"",
960       p, errpos - CS p, errpos));
961
962 rc = gnutls_priority_set(state->session, state->priority_cache);
963 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_priority_set");
964
965 gnutls_db_set_cache_expiration(state->session, ssl_session_timeout);
966
967 /* Reduce security in favour of increased compatibility, if the admin
968 decides to make that trade-off. */
969 if (gnutls_compat_mode)
970   {
971 #if LIBGNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020104
972   DEBUG(D_tls) debug_printf("lowering GnuTLS security, compatibility mode\n");
973   gnutls_session_enable_compatibility_mode(state->session);
974 #else
975   DEBUG(D_tls) debug_printf("Unable to set gnutls_compat_mode - GnuTLS version too old\n");
976 #endif
977   }
978
979 *caller_state = state;
980 /* needs to happen before callbacks during handshake */
981 current_global_tls_state = state;
982 return OK;
983 }
984
985
986
987
988 /*************************************************
989 *            Extract peer information            *
990 *************************************************/
991
992 /* Called from both server and client code.
993 Only this is allowed to set state->peerdn and state->have_set_peerdn
994 and we use that to detect double-calls.
995
996 NOTE: the state blocks last while the TLS connection is up, which is fine
997 for logging in the server side, but for the client side, we log after teardown
998 in src/deliver.c.  While the session is up, we can twist about states and
999 repoint tls_* globals, but those variables used for logging or other variable
1000 expansion that happens _after_ delivery need to have a longer life-time.
1001
1002 So for those, we get the data from POOL_PERM; the re-invoke guard keeps us from
1003 doing this more than once per generation of a state context.  We set them in
1004 the state context, and repoint tls_* to them.  After the state goes away, the
1005 tls_* copies of the pointers remain valid and client delivery logging is happy.
1006
1007 tls_certificate_verified is a BOOL, so the tls_peerdn and tls_cipher issues
1008 don't apply.
1009
1010 Arguments:
1011   state           exim_gnutls_state_st *
1012
1013 Returns:          OK/DEFER/FAIL
1014 */
1015
1016 static int
1017 peer_status(exim_gnutls_state_st *state)
1018 {
1019 uschar cipherbuf[256];
1020 const gnutls_datum *cert_list;
1021 int old_pool, rc;
1022 unsigned int cert_list_size = 0;
1023 gnutls_protocol_t protocol;
1024 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
1025 gnutls_kx_algorithm_t kx;
1026 gnutls_mac_algorithm_t mac;
1027 gnutls_certificate_type_t ct;
1028 gnutls_x509_crt_t crt;
1029 uschar *p, *dn_buf;
1030 size_t sz;
1031
1032 if (state->have_set_peerdn)
1033   return OK;
1034 state->have_set_peerdn = TRUE;
1035
1036 state->peerdn = NULL;
1037
1038 /* tls_cipher */
1039 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
1040 protocol = gnutls_protocol_get_version(state->session);
1041 mac = gnutls_mac_get(state->session);
1042 kx = gnutls_kx_get(state->session);
1043
1044 string_format(cipherbuf, sizeof(cipherbuf),
1045     "%s:%s:%d",
1046     gnutls_protocol_get_name(protocol),
1047     gnutls_cipher_suite_get_name(kx, cipher, mac),
1048     (int) gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8);
1049
1050 /* I don't see a way that spaces could occur, in the current GnuTLS
1051 code base, but it was a concern in the old code and perhaps older GnuTLS
1052 releases did return "TLS 1.0"; play it safe, just in case. */
1053 for (p = cipherbuf; *p != '\0'; ++p)
1054   if (isspace(*p))
1055     *p = '-';
1056 old_pool = store_pool;
1057 store_pool = POOL_PERM;
1058 state->ciphersuite = string_copy(cipherbuf);
1059 store_pool = old_pool;
1060 tls_cipher = state->ciphersuite;
1061
1062 /* tls_peerdn */
1063 cert_list = gnutls_certificate_get_peers(state->session, &cert_list_size);
1064
1065 if (cert_list == NULL || cert_list_size == 0)
1066   {
1067   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no certificate from peer (%p & %d)\n",
1068       cert_list, cert_list_size);
1069   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1070     return tls_error(US"certificate verification failed",
1071         "no certificate received from peer", state->host);
1072   return OK;
1073   }
1074
1075 ct = gnutls_certificate_type_get(state->session);
1076 if (ct != GNUTLS_CRT_X509)
1077   {
1078   const char *ctn = gnutls_certificate_type_get_name(ct);
1079   DEBUG(D_tls)
1080     debug_printf("TLS: peer cert not X.509 but instead \"%s\"\n", ctn);
1081   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1082     return tls_error(US"certificate verification not possible, unhandled type",
1083         ctn, state->host);
1084   return OK;
1085   }
1086
1087 #define exim_gnutls_peer_err(Label) do { \
1088   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
1089     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: peer cert problem: %s: %s\n", (Label), gnutls_strerror(rc)); \
1090     if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), state->host); } \
1091     return OK; } } while (0)
1092
1093 rc = gnutls_x509_crt_init(&crt);
1094 exim_gnutls_peer_err(US"gnutls_x509_crt_init (crt)");
1095
1096 rc = gnutls_x509_crt_import(crt, &cert_list[0], GNUTLS_X509_FMT_DER);
1097 exim_gnutls_peer_err(US"failed to import certificate [gnutls_x509_crt_import(cert 0)]");
1098 sz = 0;
1099 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, NULL, &sz);
1100 if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
1101   {
1102   exim_gnutls_peer_err(US"getting size for cert DN failed");
1103   return FAIL; /* should not happen */
1104   }
1105 dn_buf = store_get_perm(sz);
1106 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, CS dn_buf, &sz);
1107 exim_gnutls_peer_err(US"failed to extract certificate DN [gnutls_x509_crt_get_dn(cert 0)]");
1108 state->peerdn = dn_buf;
1109
1110 return OK;
1111 #undef exim_gnutls_peer_err
1112 }
1113
1114
1115
1116
1117 /*************************************************
1118 *            Verify peer certificate             *
1119 *************************************************/
1120
1121 /* Called from both server and client code.
1122 *Should* be using a callback registered with
1123 gnutls_certificate_set_verify_function() to fail the handshake if we dislike
1124 the peer information, but that's too new for some OSes.
1125
1126 Arguments:
1127   state           exim_gnutls_state_st *
1128   error           where to put an error message
1129
1130 Returns:
1131   FALSE     if the session should be rejected
1132   TRUE      if the cert is okay or we just don't care
1133 */
1134
1135 static BOOL
1136 verify_certificate(exim_gnutls_state_st *state, const char **error)
1137 {
1138 int rc;
1139 unsigned int verify;
1140
1141 *error = NULL;
1142
1143 rc = peer_status(state);
1144 if (rc != OK)
1145   {
1146   verify = GNUTLS_CERT_INVALID;
1147   *error = "not supplied";
1148   }
1149 else
1150   {
1151   rc = gnutls_certificate_verify_peers2(state->session, &verify);
1152   }
1153
1154 /* Handle the result of verification. INVALID seems to be set as well
1155 as REVOKED, but leave the test for both. */
1156
1157 if ((rc < 0) || (verify & (GNUTLS_CERT_INVALID|GNUTLS_CERT_REVOKED)) != 0)
1158   {
1159   state->peer_cert_verified = FALSE;
1160   if (*error == NULL)
1161     *error = ((verify & GNUTLS_CERT_REVOKED) != 0) ? "revoked" : "invalid";
1162
1163   DEBUG(D_tls)
1164     debug_printf("TLS certificate verification failed (%s): peerdn=%s\n",
1165         *error, state->peerdn ? state->peerdn : US"<unset>");
1166
1167   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1168     {
1169     gnutls_alert_send(state->session, GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_BAD_CERTIFICATE);
1170     return FALSE;
1171     }
1172   DEBUG(D_tls)
1173     debug_printf("TLS verify failure overriden (host in tls_try_verify_hosts)\n");
1174   }
1175 else
1176   {
1177   state->peer_cert_verified = TRUE;
1178   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS certificate verified: peerdn=%s\n",
1179       state->peerdn ? state->peerdn : US"<unset>");
1180   }
1181
1182 tls_peerdn = state->peerdn;
1183
1184 return TRUE;
1185 }
1186
1187
1188
1189
1190 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1191 /* Callbacks */
1192
1193 /* Logging function which can be registered with
1194  *   gnutls_global_set_log_function()
1195  *   gnutls_global_set_log_level() 0..9
1196  */
1197 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
1198 static void
1199 exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message)
1200 {
1201   size_t len = strlen(message);
1202   if (len < 1)
1203     {
1204     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d> empty debug message\n", level);
1205     return;
1206     }
1207   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d>: %s%s", level, message,
1208       message[len-1] == '\n' ? "" : "\n");
1209 }
1210 #endif
1211
1212
1213 /* Called after client hello, should handle SNI work.
1214 This will always set tls_sni (state->received_sni) if available,
1215 and may trigger presenting different certificates,
1216 if state->trigger_sni_changes is TRUE.
1217
1218 Should be registered with
1219   gnutls_handshake_set_post_client_hello_function()
1220
1221 "This callback must return 0 on success or a gnutls error code to terminate the
1222 handshake.".
1223
1224 For inability to get SNI information, we return 0.
1225 We only return non-zero if re-setup failed.
1226 */
1227
1228 static int
1229 exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session)
1230 {
1231 char sni_name[MAX_HOST_LEN];
1232 size_t data_len = MAX_HOST_LEN;
1233 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1234 unsigned int sni_type;
1235 int rc, old_pool;
1236
1237 rc = gnutls_server_name_get(session, sni_name, &data_len, &sni_type, 0);
1238 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1239   {
1240   DEBUG(D_tls) {
1241     if (rc == GNUTLS_E_REQUESTED_DATA_NOT_AVAILABLE)
1242       debug_printf("TLS: no SNI presented in handshake.\n");
1243     else
1244       debug_printf("TLS failure: gnutls_server_name_get(): %s [%d]\n",
1245         gnutls_strerror(rc), rc);
1246   };
1247   return 0;
1248   }
1249
1250 if (sni_type != GNUTLS_NAME_DNS)
1251   {
1252   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: ignoring SNI of unhandled type %u\n", sni_type);
1253   return 0;
1254   }
1255
1256 /* We now have a UTF-8 string in sni_name */
1257 old_pool = store_pool;
1258 store_pool = POOL_PERM;
1259 state->received_sni = string_copyn(US sni_name, data_len);
1260 store_pool = old_pool;
1261
1262 /* We set this one now so that variable expansions below will work */
1263 tls_sni = state->received_sni;
1264
1265 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS SNI \"%s\"%s\n", sni_name,
1266     state->trigger_sni_changes ? "" : " (unused for certificate selection)");
1267
1268 if (!state->trigger_sni_changes)
1269   return 0;
1270
1271 rc = tls_expand_session_files(state);
1272 if (rc != OK)
1273   {
1274   /* If the setup of certs/etc failed before handshake, TLS would not have
1275   been offered.  The best we can do now is abort. */
1276   return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1277   }
1278
1279 rc = tls_set_remaining_x509(state);
1280 if (rc != OK) return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1281
1282 return 0;
1283 }
1284
1285
1286
1287
1288 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1289 /* Exported functions */
1290
1291
1292
1293
1294 /*************************************************
1295 *       Start a TLS session in a server          *
1296 *************************************************/
1297
1298 /* This is called when Exim is running as a server, after having received
1299 the STARTTLS command. It must respond to that command, and then negotiate
1300 a TLS session.
1301
1302 Arguments:
1303   require_ciphers  list of allowed ciphers or NULL
1304
1305 Returns:           OK on success
1306                    DEFER for errors before the start of the negotiation
1307                    FAIL for errors during the negotation; the server can't
1308                      continue running.
1309 */
1310
1311 int
1312 tls_server_start(const uschar *require_ciphers)
1313 {
1314 int rc;
1315 const char *error;
1316 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1317
1318 /* Check for previous activation */
1319 /* nb: this will not be TLS callout safe, needs reworking as part of that. */
1320
1321 if (tls_active >= 0)
1322   {
1323   tls_error(US"STARTTLS received after TLS started", "", NULL);
1324   smtp_printf("554 Already in TLS\r\n");
1325   return FAIL;
1326   }
1327
1328 /* Initialize the library. If it fails, it will already have logged the error
1329 and sent an SMTP response. */
1330
1331 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a server\n");
1332
1333 rc = tls_init(NULL, tls_certificate, tls_privatekey,
1334     NULL, tls_verify_certificates, tls_crl,
1335     require_ciphers, &state);
1336 if (rc != OK) return rc;
1337
1338 /* If this is a host for which certificate verification is mandatory or
1339 optional, set up appropriately. */
1340
1341 if (verify_check_host(&tls_verify_hosts) == OK)
1342   {
1343   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be required.\n");
1344   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1345   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1346   }
1347 else if (verify_check_host(&tls_try_verify_hosts) == OK)
1348   {
1349   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be requested but not required.\n");
1350   state->verify_requirement = VERIFY_OPTIONAL;
1351   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1352   }
1353 else
1354   {
1355   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will not be requested.\n");
1356   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1357   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_IGNORE);
1358   }
1359
1360 /* Register SNI handling; always, even if not in tls_certificate, so that the
1361 expansion variable $tls_sni is always available. */
1362
1363 gnutls_handshake_set_post_client_hello_function(state->session,
1364     exim_sni_handling_cb);
1365
1366 /* Set context and tell client to go ahead, except in the case of TLS startup
1367 on connection, where outputting anything now upsets the clients and tends to
1368 make them disconnect. We need to have an explicit fflush() here, to force out
1369 the response. Other smtp_printf() calls do not need it, because in non-TLS
1370 mode, the fflush() happens when smtp_getc() is called. */
1371
1372 if (!tls_on_connect)
1373   {
1374   smtp_printf("220 TLS go ahead\r\n");
1375   fflush(smtp_out);
1376   }
1377
1378 /* Now negotiate the TLS session. We put our own timer on it, since it seems
1379 that the GnuTLS library doesn't. */
1380
1381 gnutls_transport_set_ptr2(state->session,
1382     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_in),
1383     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_out));
1384 state->fd_in = fileno(smtp_in);
1385 state->fd_out = fileno(smtp_out);
1386
1387 sigalrm_seen = FALSE;
1388 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1389 do
1390   {
1391   rc = gnutls_handshake(state->session);
1392   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) ||
1393       (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED && !sigalrm_seen));
1394 alarm(0);
1395
1396 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1397   {
1398   tls_error(US"gnutls_handshake",
1399       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), NULL);
1400   /* It seems that, except in the case of a timeout, we have to close the
1401   connection right here; otherwise if the other end is running OpenSSL it hangs
1402   until the server times out. */
1403
1404   if (!sigalrm_seen)
1405     {
1406     (void)fclose(smtp_out);
1407     (void)fclose(smtp_in);
1408     }
1409
1410   return FAIL;
1411   }
1412
1413 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1414
1415 /* Verify after the fact */
1416
1417 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE)
1418   {
1419   if (!verify_certificate(state, &error))
1420     {
1421     if (state->verify_requirement == VERIFY_OPTIONAL)
1422       {
1423       DEBUG(D_tls)
1424         debug_printf("TLS: continuing on only because verification was optional, after: %s\n",
1425             error);
1426       }
1427     else
1428       {
1429       tls_error(US"certificate verification failed", error, NULL);
1430       return FAIL;
1431       }
1432     }
1433   }
1434
1435 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1436
1437 rc = peer_status(state);
1438 if (rc != OK) return rc;
1439
1440 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1441
1442 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1443
1444 /* TLS has been set up. Adjust the input functions to read via TLS,
1445 and initialize appropriately. */
1446
1447 state->xfer_buffer = store_malloc(ssl_xfer_buffer_size);
1448
1449 receive_getc = tls_getc;
1450 receive_ungetc = tls_ungetc;
1451 receive_feof = tls_feof;
1452 receive_ferror = tls_ferror;
1453 receive_smtp_buffered = tls_smtp_buffered;
1454
1455 return OK;
1456 }
1457
1458
1459
1460
1461 /*************************************************
1462 *    Start a TLS session in a client             *
1463 *************************************************/
1464
1465 /* Called from the smtp transport after STARTTLS has been accepted.
1466
1467 Arguments:
1468   fd                the fd of the connection
1469   host              connected host (for messages)
1470   addr              the first address (not used)
1471   dhparam           DH parameter file (ignored, we're a client)
1472   certificate       certificate file
1473   privatekey        private key file
1474   sni               TLS SNI to send to remote host
1475   verify_certs      file for certificate verify
1476   verify_crl        CRL for verify
1477   require_ciphers   list of allowed ciphers or NULL
1478   timeout           startup timeout
1479
1480 Returns:            OK/DEFER/FAIL (because using common functions),
1481                     but for a client, DEFER and FAIL have the same meaning
1482 */
1483
1484 int
1485 tls_client_start(int fd, host_item *host,
1486     address_item *addr ARG_UNUSED, uschar *dhparam ARG_UNUSED,
1487     uschar *certificate, uschar *privatekey, uschar *sni,
1488     uschar *verify_certs, uschar *verify_crl,
1489     uschar *require_ciphers, int timeout)
1490 {
1491 int rc;
1492 const char *error;
1493 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1494
1495 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a client on fd %d\n", fd);
1496
1497 rc = tls_init(host, certificate, privatekey,
1498     sni, verify_certs, verify_crl, require_ciphers, &state);
1499 if (rc != OK) return rc;
1500
1501 gnutls_dh_set_prime_bits(state->session, EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS);
1502
1503 if (verify_certs == NULL)
1504   {
1505   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification not required\n");
1506   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1507   /* we still ask for it, to log it, etc */
1508   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1509   }
1510 else
1511   {
1512   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification required\n");
1513   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1514   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1515   }
1516
1517 gnutls_transport_set_ptr(state->session, (gnutls_transport_ptr)fd);
1518 state->fd_in = fd;
1519 state->fd_out = fd;
1520
1521 /* There doesn't seem to be a built-in timeout on connection. */
1522
1523 sigalrm_seen = FALSE;
1524 alarm(timeout);
1525 do
1526   {
1527   rc = gnutls_handshake(state->session);
1528   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) ||
1529       (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED && !sigalrm_seen));
1530 alarm(0);
1531
1532 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1533   return tls_error(US"gnutls_handshake",
1534       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), state->host);
1535
1536 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1537
1538 /* Verify late */
1539
1540 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE &&
1541     !verify_certificate(state, &error))
1542   return tls_error(US"certificate verification failed", error, state->host);
1543
1544 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1545
1546 rc = peer_status(state);
1547 if (rc != OK) return rc;
1548
1549 /* Sets various Exim expansion variables; may need to adjust for ACL callouts */
1550
1551 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1552
1553 return OK;
1554 }
1555
1556
1557
1558
1559 /*************************************************
1560 *         Close down a TLS session               *
1561 *************************************************/
1562
1563 /* This is also called from within a delivery subprocess forked from the
1564 daemon, to shut down the TLS library, without actually doing a shutdown (which
1565 would tamper with the TLS session in the parent process).
1566
1567 Arguments:   TRUE if gnutls_bye is to be called
1568 Returns:     nothing
1569 */
1570
1571 void
1572 tls_close(BOOL shutdown)
1573 {
1574 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1575
1576 if (tls_active < 0) return;  /* TLS was not active */
1577
1578 if (shutdown)
1579   {
1580   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_close(): shutting down TLS\n");
1581   gnutls_bye(state->session, GNUTLS_SHUT_WR);
1582   }
1583
1584 gnutls_deinit(state->session);
1585
1586 memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
1587
1588 if ((state_server.session == NULL) && (state_client.session == NULL))
1589   {
1590   gnutls_global_deinit();
1591   exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
1592   }
1593
1594 tls_active = -1;
1595 }
1596
1597
1598
1599
1600 /*************************************************
1601 *            TLS version of getc                 *
1602 *************************************************/
1603
1604 /* This gets the next byte from the TLS input buffer. If the buffer is empty,
1605 it refills the buffer via the GnuTLS reading function.
1606
1607 This feeds DKIM and should be used for all message-body reads.
1608
1609 Arguments:  none
1610 Returns:    the next character or EOF
1611 */
1612
1613 int
1614 tls_getc(void)
1615 {
1616 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1617 if (state->xfer_buffer_lwm >= state->xfer_buffer_hwm)
1618   {
1619   ssize_t inbytes;
1620
1621   DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, %u)\n",
1622     state->session, state->xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
1623
1624   if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1625   inbytes = gnutls_record_recv(state->session, state->xfer_buffer,
1626     ssl_xfer_buffer_size);
1627   alarm(0);
1628
1629   /* A zero-byte return appears to mean that the TLS session has been
1630      closed down, not that the socket itself has been closed down. Revert to
1631      non-TLS handling. */
1632
1633   if (inbytes == 0)
1634     {
1635     DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1636
1637     receive_getc = smtp_getc;
1638     receive_ungetc = smtp_ungetc;
1639     receive_feof = smtp_feof;
1640     receive_ferror = smtp_ferror;
1641     receive_smtp_buffered = smtp_buffered;
1642
1643     gnutls_deinit(state->session);
1644     state->session = NULL;
1645     tls_active = -1;
1646     tls_bits = 0;
1647     tls_certificate_verified = FALSE;
1648     tls_channelbinding_b64 = NULL;
1649     tls_cipher = NULL;
1650     tls_peerdn = NULL;
1651
1652     return smtp_getc();
1653     }
1654
1655   /* Handle genuine errors */
1656
1657   else if (inbytes < 0)
1658     {
1659     record_io_error(state, (int) inbytes, US"recv", NULL);
1660     state->xfer_error = 1;
1661     return EOF;
1662     }
1663 #ifndef DISABLE_DKIM
1664   dkim_exim_verify_feed(state->xfer_buffer, inbytes);
1665 #endif
1666   state->xfer_buffer_hwm = (int) inbytes;
1667   state->xfer_buffer_lwm = 0;
1668   }
1669
1670 /* Something in the buffer; return next uschar */
1671
1672 return state->xfer_buffer[state->xfer_buffer_lwm++];
1673 }
1674
1675
1676
1677
1678 /*************************************************
1679 *          Read bytes from TLS channel           *
1680 *************************************************/
1681
1682 /* This does not feed DKIM, so if the caller uses this for reading message body,
1683 then the caller must feed DKIM.
1684 Arguments:
1685   buff      buffer of data
1686   len       size of buffer
1687
1688 Returns:    the number of bytes read
1689             -1 after a failed read
1690 */
1691
1692 int
1693 tls_read(uschar *buff, size_t len)
1694 {
1695 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1696 ssize_t inbytes;
1697
1698 if (len > INT_MAX)
1699   len = INT_MAX;
1700
1701 if (state->xfer_buffer_lwm < state->xfer_buffer_hwm)
1702   DEBUG(D_tls)
1703     debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
1704         "tls_read() called with data in the tls_getc() buffer, %d ignored\n",
1705         state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm);
1706
1707 DEBUG(D_tls)
1708   debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1709       state->session, buff, len);
1710
1711 inbytes = gnutls_record_recv(state->session, buff, len);
1712 if (inbytes > 0) return inbytes;
1713 if (inbytes == 0)
1714   {
1715   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1716   }
1717 else record_io_error(state, (int)inbytes, US"recv", NULL);
1718
1719 return -1;
1720 }
1721
1722
1723
1724
1725 /*************************************************
1726 *         Write bytes down TLS channel           *
1727 *************************************************/
1728
1729 /*
1730 Arguments:
1731   buff      buffer of data
1732   len       number of bytes
1733
1734 Returns:    the number of bytes after a successful write,
1735             -1 after a failed write
1736 */
1737
1738 int
1739 tls_write(const uschar *buff, size_t len)
1740 {
1741 ssize_t outbytes;
1742 size_t left = len;
1743 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1744
1745 DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_do_write(%p, " SIZE_T_FMT ")\n", buff, left);
1746 while (left > 0)
1747   {
1748   DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_record_send(SSL, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1749       buff, left);
1750   outbytes = gnutls_record_send(state->session, buff, left);
1751
1752   DEBUG(D_tls) debug_printf("outbytes=" SSIZE_T_FMT "\n", outbytes);
1753   if (outbytes < 0)
1754     {
1755     record_io_error(state, outbytes, US"send", NULL);
1756     return -1;
1757     }
1758   if (outbytes == 0)
1759     {
1760     record_io_error(state, 0, US"send", US"TLS channel closed on write");
1761     return -1;
1762     }
1763
1764   left -= outbytes;
1765   buff += outbytes;
1766   }
1767
1768 if (len > INT_MAX)
1769   {
1770   DEBUG(D_tls)
1771     debug_printf("Whoops!  Wrote more bytes (" SIZE_T_FMT ") than INT_MAX\n",
1772         len);
1773   len = INT_MAX;
1774   }
1775
1776 return (int) len;
1777 }
1778
1779
1780
1781
1782 /*************************************************
1783 *            Random number generation            *
1784 *************************************************/
1785
1786 /* Pseudo-random number generation.  The result is not expected to be
1787 cryptographically strong but not so weak that someone will shoot themselves
1788 in the foot using it as a nonce in input in some email header scheme or
1789 whatever weirdness they'll twist this into.  The result should handle fork()
1790 and avoid repeating sequences.  OpenSSL handles that for us.
1791
1792 Arguments:
1793   max       range maximum
1794 Returns     a random number in range [0, max-1]
1795 */
1796
1797 #ifdef HAVE_GNUTLS_RND
1798 int
1799 vaguely_random_number(int max)
1800 {
1801 unsigned int r;
1802 int i, needed_len;
1803 uschar *p;
1804 uschar smallbuf[sizeof(r)];
1805
1806 if (max <= 1)
1807   return 0;
1808
1809 needed_len = sizeof(r);
1810 /* Don't take 8 times more entropy than needed if int is 8 octets and we were
1811  * asked for a number less than 10. */
1812 for (r = max, i = 0; r; ++i)
1813   r >>= 1;
1814 i = (i + 7) / 8;
1815 if (i < needed_len)
1816   needed_len = i;
1817
1818 i = gnutls_rnd(GNUTLS_RND_NONCE, smallbuf, needed_len);
1819 if (i < 0)
1820   {
1821   DEBUG(D_all) debug_printf("gnutls_rnd() failed, using fallback.\n");
1822   return vaguely_random_number_fallback(max);
1823   }
1824 r = 0;
1825 for (p = smallbuf; needed_len; --needed_len, ++p)
1826   {
1827   r *= 256;
1828   r += *p;
1829   }
1830
1831 /* We don't particularly care about weighted results; if someone wants
1832  * smooth distribution and cares enough then they should submit a patch then. */
1833 return r % max;
1834 }
1835 #else /* HAVE_GNUTLS_RND */
1836 int
1837 vaguely_random_number(int max)
1838 {
1839   return vaguely_random_number_fallback(max);
1840 }
1841 #endif /* HAVE_GNUTLS_RND */
1842
1843
1844
1845
1846 /*************************************************
1847 *  Let tls_require_ciphers be checked at startup *
1848 *************************************************/
1849
1850 /* The tls_require_ciphers option, if set, must be something which the
1851 library can parse.
1852
1853 Returns:     NULL on success, or error message
1854 */
1855
1856 uschar *
1857 tls_validate_require_cipher(void)
1858 {
1859 int rc;
1860 uschar *expciphers = NULL;
1861 gnutls_priority_t priority_cache;
1862 const char *errpos;
1863
1864 #define validate_check_rc(Label) do { \
1865   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { if (exim_gnutls_base_init_done) gnutls_global_deinit(); \
1866   return string_sprintf("%s failed: %s", (Label), gnutls_strerror(rc)); } } while (0)
1867 #define return_deinit(Label) do { gnutls_global_deinit(); return (Label); } while (0)
1868
1869 if (exim_gnutls_base_init_done)
1870   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
1871       "already initialised GnuTLS, Exim developer bug");
1872
1873 rc = gnutls_global_init();
1874 validate_check_rc(US"gnutls_global_init()");
1875 exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
1876
1877 if (!(tls_require_ciphers && *tls_require_ciphers))
1878   return_deinit(NULL);
1879
1880 if (!expand_check(tls_require_ciphers, US"tls_require_ciphers", &expciphers))
1881   return_deinit(US"failed to expand tls_require_ciphers");
1882
1883 if (!(expciphers && *expciphers))
1884   return_deinit(NULL);
1885
1886 DEBUG(D_tls)
1887   debug_printf("tls_require_ciphers expands to \"%s\"\n", expciphers);
1888
1889 rc = gnutls_priority_init(&priority_cache, CS expciphers, &errpos);
1890 validate_check_rc(string_sprintf(
1891       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.8s..\"",
1892       expciphers, errpos - CS expciphers, errpos));
1893
1894 #undef return_deinit
1895 #undef validate_check_rc
1896 gnutls_global_deinit();
1897
1898 return NULL;
1899 }
1900
1901
1902
1903
1904 /*************************************************
1905 *         Report the library versions.           *
1906 *************************************************/
1907
1908 /* See a description in tls-openssl.c for an explanation of why this exists.
1909
1910 Arguments:   a FILE* to print the results to
1911 Returns:     nothing
1912 */
1913
1914 void
1915 tls_version_report(FILE *f)
1916 {
1917 fprintf(f, "Library version: GnuTLS: Compile: %s\n"
1918            "                         Runtime: %s\n",
1919            LIBGNUTLS_VERSION,
1920            gnutls_check_version(NULL));
1921 }
1922
1923 /* End of tls-gnu.c */