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