TLS: do decent PIPELINING under TLS, at least with GnuTLS
[exim.git] / src / src / tls-gnu.c
1 /*************************************************
2 *     Exim - an Internet mail transport agent    *
3 *************************************************/
4
5 /* Copyright (c) University of Cambridge 1995 - 2015 */
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 Mavrogiannopoulos.  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 /* needed to disable PKCS11 autoload unless requested */
43 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020c00
44 # include <gnutls/pkcs11.h>
45 # define SUPPORT_PARAM_TO_PK_BITS
46 #endif
47 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER < 0x030103 && !defined(DISABLE_OCSP)
48 # warning "GnuTLS library version too old; define DISABLE_OCSP in Makefile"
49 # define DISABLE_OCSP
50 #endif
51 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER < 0x020a00 && !defined(DISABLE_EVENT)
52 # warning "GnuTLS library version too old; tls:cert event unsupported"
53 # define DISABLE_EVENT
54 #endif
55 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x030306
56 # define SUPPORT_CA_DIR
57 #else
58 # undef  SUPPORT_CA_DIR
59 #endif
60 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x030014
61 # define SUPPORT_SYSDEFAULT_CABUNDLE
62 #endif
63 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x030109
64 # define SUPPORT_CORK
65 #endif
66
67 #ifndef DISABLE_OCSP
68 # include <gnutls/ocsp.h>
69 #endif
70
71 /* GnuTLS 2 vs 3
72
73 GnuTLS 3 only:
74   gnutls_global_set_audit_log_function()
75
76 Changes:
77   gnutls_certificate_verify_peers2(): is new, drop the 2 for old version
78 */
79
80 /* Local static variables for GnuTLS */
81
82 /* Values for verify_requirement */
83
84 enum peer_verify_requirement
85   { VERIFY_NONE, VERIFY_OPTIONAL, VERIFY_REQUIRED };
86
87 /* This holds most state for server or client; with this, we can set up an
88 outbound TLS-enabled connection in an ACL callout, while not stomping all
89 over the TLS variables available for expansion.
90
91 Some of these correspond to variables in globals.c; those variables will
92 be set to point to content in one of these instances, as appropriate for
93 the stage of the process lifetime.
94
95 Not handled here: global tls_channelbinding_b64.
96 */
97
98 typedef struct exim_gnutls_state {
99   gnutls_session_t      session;
100   gnutls_certificate_credentials_t x509_cred;
101   gnutls_priority_t     priority_cache;
102   enum peer_verify_requirement verify_requirement;
103   int                   fd_in;
104   int                   fd_out;
105   BOOL                  peer_cert_verified;
106   BOOL                  trigger_sni_changes;
107   BOOL                  have_set_peerdn;
108   const struct host_item *host;
109   gnutls_x509_crt_t     peercert;
110   uschar                *peerdn;
111   uschar                *ciphersuite;
112   uschar                *received_sni;
113
114   const uschar *tls_certificate;
115   const uschar *tls_privatekey;
116   const uschar *tls_sni; /* client send only, not received */
117   const uschar *tls_verify_certificates;
118   const uschar *tls_crl;
119   const uschar *tls_require_ciphers;
120
121   uschar *exp_tls_certificate;
122   uschar *exp_tls_privatekey;
123   uschar *exp_tls_verify_certificates;
124   uschar *exp_tls_crl;
125   uschar *exp_tls_require_ciphers;
126   uschar *exp_tls_ocsp_file;
127   const uschar *exp_tls_verify_cert_hostnames;
128 #ifndef DISABLE_EVENT
129   uschar *event_action;
130 #endif
131
132   tls_support *tlsp;    /* set in tls_init() */
133
134   uschar *xfer_buffer;
135   int xfer_buffer_lwm;
136   int xfer_buffer_hwm;
137   int xfer_eof;
138   int xfer_error;
139 } exim_gnutls_state_st;
140
141 static const exim_gnutls_state_st exim_gnutls_state_init = {
142   NULL, NULL, NULL, VERIFY_NONE, -1, -1, FALSE, FALSE, FALSE,
143   NULL, NULL, NULL, NULL,
144   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
145   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
146   NULL,
147 #ifndef DISABLE_EVENT
148                                             NULL,
149 #endif
150   NULL,
151   NULL, 0, 0, 0, 0,
152 };
153
154 /* Not only do we have our own APIs which don't pass around state, assuming
155 it's held in globals, GnuTLS doesn't appear to let us register callback data
156 for callbacks, or as part of the session, so we have to keep a "this is the
157 context we're currently dealing with" pointer and rely upon being
158 single-threaded to keep from processing data on an inbound TLS connection while
159 talking to another TLS connection for an outbound check.  This does mean that
160 there's no way for heart-beats to be responded to, for the duration of the
161 second connection.
162 XXX But see gnutls_session_get_ptr()
163 */
164
165 static exim_gnutls_state_st state_server, state_client;
166
167 /* dh_params are initialised once within the lifetime of a process using TLS;
168 if we used TLS in a long-lived daemon, we'd have to reconsider this.  But we
169 don't want to repeat this. */
170
171 static gnutls_dh_params_t dh_server_params = NULL;
172
173 /* No idea how this value was chosen; preserving it.  Default is 3600. */
174
175 static const int ssl_session_timeout = 200;
176
177 static const char * const exim_default_gnutls_priority = "NORMAL";
178
179 /* Guard library core initialisation */
180
181 static BOOL exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
182
183 #ifndef DISABLE_OCSP
184 static BOOL gnutls_buggy_ocsp = FALSE;
185 #endif
186
187
188 /* ------------------------------------------------------------------------ */
189 /* macros */
190
191 #define MAX_HOST_LEN 255
192
193 /* Set this to control gnutls_global_set_log_level(); values 0 to 9 will setup
194 the library logging; a value less than 0 disables the calls to set up logging
195 callbacks. */
196 #ifndef EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL
197 # define EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL -1
198 #endif
199
200 #ifndef EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS
201 # define EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS 1024
202 #endif
203
204 /* With GnuTLS 2.12.x+ we have gnutls_sec_param_to_pk_bits() with which we
205 can ask for a bit-strength.  Without that, we stick to the constant we had
206 before, for now. */
207 #ifndef EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12
208 # define EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12 1024
209 #endif
210
211 #define exim_gnutls_err_check(Label) do { \
212   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) \
213     return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), host, errstr); \
214   } while (0)
215
216 #define expand_check_tlsvar(Varname, errstr) \
217   expand_check(state->Varname, US #Varname, &state->exp_##Varname, errstr)
218
219 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020c00
220 # define HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
221 # define HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
222 # define HAVE_GNUTLS_RND
223 /* The security fix we provide with the gnutls_allow_auto_pkcs11 option
224  * (4.82 PP/09) introduces a compatibility regression. The symbol simply
225  * isn't available sometimes, so this needs to become a conditional
226  * compilation; the sanest way to deal with this being a problem on
227  * older OSes is to block it in the Local/Makefile with this compiler
228  * definition  */
229 # ifndef AVOID_GNUTLS_PKCS11
230 #  define HAVE_GNUTLS_PKCS11
231 # endif /* AVOID_GNUTLS_PKCS11 */
232 #endif
233
234
235
236
237 /* ------------------------------------------------------------------------ */
238 /* Callback declarations */
239
240 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
241 static void exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message);
242 #endif
243
244 static int exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session);
245
246 #ifndef DISABLE_OCSP
247 static int server_ocsp_stapling_cb(gnutls_session_t session, void * ptr,
248   gnutls_datum_t * ocsp_response);
249 #endif
250
251
252
253 /* ------------------------------------------------------------------------ */
254 /* Static functions */
255
256 /*************************************************
257 *               Handle TLS error                 *
258 *************************************************/
259
260 /* Called from lots of places when errors occur before actually starting to do
261 the TLS handshake, that is, while the session is still in clear. Always returns
262 DEFER for a server and FAIL for a client so that most calls can use "return
263 tls_error(...)" to do this processing and then give an appropriate return. A
264 single function is used for both server and client, because it is called from
265 some shared functions.
266
267 Argument:
268   prefix    text to include in the logged error
269   msg       additional error string (may be NULL)
270             usually obtained from gnutls_strerror()
271   host      NULL if setting up a server;
272             the connected host if setting up a client
273   errstr    pointer to returned error string
274
275 Returns:    OK/DEFER/FAIL
276 */
277
278 static int
279 tls_error(const uschar *prefix, const char *msg, const host_item *host,
280   uschar ** errstr)
281 {
282 if (errstr)
283   *errstr = string_sprintf("(%s)%s%s", prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
284 return host ? FAIL : DEFER;
285 }
286
287
288
289
290 /*************************************************
291 *    Deal with logging errors during I/O         *
292 *************************************************/
293
294 /* We have to get the identity of the peer from saved data.
295
296 Argument:
297   state    the current GnuTLS exim state container
298   rc       the GnuTLS error code, or 0 if it's a local error
299   when     text identifying read or write
300   text     local error text when ec is 0
301
302 Returns:   nothing
303 */
304
305 static void
306 record_io_error(exim_gnutls_state_st *state, int rc, uschar *when, uschar *text)
307 {
308 const char * msg;
309 uschar * errstr;
310
311 if (rc == GNUTLS_E_FATAL_ALERT_RECEIVED)
312   msg = CS string_sprintf("%s: %s", US gnutls_strerror(rc),
313     US gnutls_alert_get_name(gnutls_alert_get(state->session)));
314 else
315   msg = gnutls_strerror(rc);
316
317 (void) tls_error(when, msg, state->host, &errstr);
318
319 if (state->host)
320   log_write(0, LOG_MAIN, "H=%s [%s] TLS error on connection %s",
321     state->host->name, state->host->address, errstr);
322 else
323   {
324   uschar * conn_info = smtp_get_connection_info();
325   if (Ustrncmp(conn_info, US"SMTP ", 5) == 0) conn_info += 5;
326   /* I'd like to get separated H= here, but too hard for now */
327   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on %s %s", conn_info, errstr);
328   }
329 }
330
331
332
333
334 /*************************************************
335 *        Set various Exim expansion vars         *
336 *************************************************/
337
338 #define exim_gnutls_cert_err(Label) \
339   do \
340     { \
341     if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) \
342       { \
343       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: cert problem: %s: %s\n", \
344         (Label), gnutls_strerror(rc)); \
345       return rc; \
346       } \
347     } while (0)
348
349 static int
350 import_cert(const gnutls_datum_t * cert, gnutls_x509_crt_t * crtp)
351 {
352 int rc;
353
354 rc = gnutls_x509_crt_init(crtp);
355 exim_gnutls_cert_err(US"gnutls_x509_crt_init (crt)");
356
357 rc = gnutls_x509_crt_import(*crtp, cert, GNUTLS_X509_FMT_DER);
358 exim_gnutls_cert_err(US"failed to import certificate [gnutls_x509_crt_import(cert)]");
359
360 return rc;
361 }
362
363 #undef exim_gnutls_cert_err
364
365
366 /* We set various Exim global variables from the state, once a session has
367 been established.  With TLS callouts, may need to change this to stack
368 variables, or just re-call it with the server state after client callout
369 has finished.
370
371 Make sure anything set here is unset in tls_getc().
372
373 Sets:
374   tls_active                fd
375   tls_bits                  strength indicator
376   tls_certificate_verified  bool indicator
377   tls_channelbinding_b64    for some SASL mechanisms
378   tls_cipher                a string
379   tls_peercert              pointer to library internal
380   tls_peerdn                a string
381   tls_sni                   a (UTF-8) string
382   tls_ourcert               pointer to library internal
383
384 Argument:
385   state      the relevant exim_gnutls_state_st *
386 */
387
388 static void
389 extract_exim_vars_from_tls_state(exim_gnutls_state_st * state)
390 {
391 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
392 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
393 int old_pool;
394 int rc;
395 gnutls_datum_t channel;
396 #endif
397 tls_support * tlsp = state->tlsp;
398
399 tlsp->active = state->fd_out;
400
401 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
402 /* returns size in "bytes" */
403 tlsp->bits = gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8;
404
405 tlsp->cipher = state->ciphersuite;
406
407 DEBUG(D_tls) debug_printf("cipher: %s\n", state->ciphersuite);
408
409 tlsp->certificate_verified = state->peer_cert_verified;
410
411 /* note that tls_channelbinding_b64 is not saved to the spool file, since it's
412 only available for use for authenticators while this TLS session is running. */
413
414 tls_channelbinding_b64 = NULL;
415 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
416 channel.data = NULL;
417 channel.size = 0;
418 rc = gnutls_session_channel_binding(state->session, GNUTLS_CB_TLS_UNIQUE, &channel);
419 if (rc) {
420   DEBUG(D_tls) debug_printf("Channel binding error: %s\n", gnutls_strerror(rc));
421 } else {
422   old_pool = store_pool;
423   store_pool = POOL_PERM;
424   tls_channelbinding_b64 = b64encode(channel.data, (int)channel.size);
425   store_pool = old_pool;
426   DEBUG(D_tls) debug_printf("Have channel bindings cached for possible auth usage.\n");
427 }
428 #endif
429
430 /* peercert is set in peer_status() */
431 tlsp->peerdn = state->peerdn;
432 tlsp->sni =    state->received_sni;
433
434 /* record our certificate */
435   {
436   const gnutls_datum_t * cert = gnutls_certificate_get_ours(state->session);
437   gnutls_x509_crt_t crt;
438
439   tlsp->ourcert = cert && import_cert(cert, &crt)==0 ? crt : NULL;
440   }
441 }
442
443
444
445
446 /*************************************************
447 *            Setup up DH parameters              *
448 *************************************************/
449
450 /* Generating the D-H parameters may take a long time. They only need to
451 be re-generated every so often, depending on security policy. What we do is to
452 keep these parameters in a file in the spool directory. If the file does not
453 exist, we generate them. This means that it is easy to cause a regeneration.
454
455 The new file is written as a temporary file and renamed, so that an incomplete
456 file is never present. If two processes both compute some new parameters, you
457 waste a bit of effort, but it doesn't seem worth messing around with locking to
458 prevent this.
459
460 Returns:     OK/DEFER/FAIL
461 */
462
463 static int
464 init_server_dh(uschar ** errstr)
465 {
466 int fd, rc;
467 unsigned int dh_bits;
468 gnutls_datum_t m;
469 uschar filename_buf[PATH_MAX];
470 uschar *filename = NULL;
471 size_t sz;
472 uschar *exp_tls_dhparam;
473 BOOL use_file_in_spool = FALSE;
474 BOOL use_fixed_file = FALSE;
475 host_item *host = NULL; /* dummy for macros */
476
477 DEBUG(D_tls) debug_printf("Initialising GnuTLS server params.\n");
478
479 rc = gnutls_dh_params_init(&dh_server_params);
480 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_init");
481
482 m.data = NULL;
483 m.size = 0;
484
485 if (!expand_check(tls_dhparam, US"tls_dhparam", &exp_tls_dhparam, errstr))
486   return DEFER;
487
488 if (!exp_tls_dhparam)
489   {
490   DEBUG(D_tls) debug_printf("Loading default hard-coded DH params\n");
491   m.data = US std_dh_prime_default();
492   m.size = Ustrlen(m.data);
493   }
494 else if (Ustrcmp(exp_tls_dhparam, "historic") == 0)
495   use_file_in_spool = TRUE;
496 else if (Ustrcmp(exp_tls_dhparam, "none") == 0)
497   {
498   DEBUG(D_tls) debug_printf("Requested no DH parameters.\n");
499   return OK;
500   }
501 else if (exp_tls_dhparam[0] != '/')
502   {
503   if (!(m.data = US std_dh_prime_named(exp_tls_dhparam)))
504     return tls_error(US"No standard prime named", CS exp_tls_dhparam, NULL, errstr);
505   m.size = Ustrlen(m.data);
506   }
507 else
508   {
509   use_fixed_file = TRUE;
510   filename = exp_tls_dhparam;
511   }
512
513 if (m.data)
514   {
515   rc = gnutls_dh_params_import_pkcs3(dh_server_params, &m, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
516   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_import_pkcs3");
517   DEBUG(D_tls) debug_printf("Loaded fixed standard D-H parameters\n");
518   return OK;
519   }
520
521 #ifdef HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
522 /* If you change this constant, also change dh_param_fn_ext so that we can use a
523 different filename and ensure we have sufficient bits. */
524 dh_bits = gnutls_sec_param_to_pk_bits(GNUTLS_PK_DH, GNUTLS_SEC_PARAM_NORMAL);
525 if (!dh_bits)
526   return tls_error(US"gnutls_sec_param_to_pk_bits() failed", NULL, NULL, errstr);
527 DEBUG(D_tls)
528   debug_printf("GnuTLS tells us that for D-H PK, NORMAL is %d bits.\n",
529       dh_bits);
530 #else
531 dh_bits = EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12;
532 DEBUG(D_tls)
533   debug_printf("GnuTLS lacks gnutls_sec_param_to_pk_bits(), using %d bits.\n",
534       dh_bits);
535 #endif
536
537 /* Some clients have hard-coded limits. */
538 if (dh_bits > tls_dh_max_bits)
539   {
540   DEBUG(D_tls)
541     debug_printf("tls_dh_max_bits clamping override, using %d bits instead.\n",
542         tls_dh_max_bits);
543   dh_bits = tls_dh_max_bits;
544   }
545
546 if (use_file_in_spool)
547   {
548   if (!string_format(filename_buf, sizeof(filename_buf),
549         "%s/gnutls-params-%d", spool_directory, dh_bits))
550     return tls_error(US"overlong filename", NULL, NULL, errstr);
551   filename = filename_buf;
552   }
553
554 /* Open the cache file for reading and if successful, read it and set up the
555 parameters. */
556
557 if ((fd = Uopen(filename, O_RDONLY, 0)) >= 0)
558   {
559   struct stat statbuf;
560   FILE *fp;
561   int saved_errno;
562
563   if (fstat(fd, &statbuf) < 0)  /* EIO */
564     {
565     saved_errno = errno;
566     (void)close(fd);
567     return tls_error(US"TLS cache stat failed", strerror(saved_errno), NULL, errstr);
568     }
569   if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
570     {
571     (void)close(fd);
572     return tls_error(US"TLS cache not a file", NULL, NULL, errstr);
573     }
574   if (!(fp = fdopen(fd, "rb")))
575     {
576     saved_errno = errno;
577     (void)close(fd);
578     return tls_error(US"fdopen(TLS cache stat fd) failed",
579         strerror(saved_errno), NULL, errstr);
580     }
581
582   m.size = statbuf.st_size;
583   if (!(m.data = malloc(m.size)))
584     {
585     fclose(fp);
586     return tls_error(US"malloc failed", strerror(errno), NULL, errstr);
587     }
588   if (!(sz = fread(m.data, m.size, 1, fp)))
589     {
590     saved_errno = errno;
591     fclose(fp);
592     free(m.data);
593     return tls_error(US"fread failed", strerror(saved_errno), NULL, errstr);
594     }
595   fclose(fp);
596
597   rc = gnutls_dh_params_import_pkcs3(dh_server_params, &m, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
598   free(m.data);
599   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_import_pkcs3");
600   DEBUG(D_tls) debug_printf("read D-H parameters from file \"%s\"\n", filename);
601   }
602
603 /* If the file does not exist, fall through to compute new data and cache it.
604 If there was any other opening error, it is serious. */
605
606 else if (errno == ENOENT)
607   {
608   rc = -1;
609   DEBUG(D_tls)
610     debug_printf("D-H parameter cache file \"%s\" does not exist\n", filename);
611   }
612 else
613   return tls_error(string_open_failed(errno, "\"%s\" for reading", filename),
614       NULL, NULL, errstr);
615
616 /* If ret < 0, either the cache file does not exist, or the data it contains
617 is not useful. One particular case of this is when upgrading from an older
618 release of Exim in which the data was stored in a different format. We don't
619 try to be clever and support both formats; we just regenerate new data in this
620 case. */
621
622 if (rc < 0)
623   {
624   uschar *temp_fn;
625   unsigned int dh_bits_gen = dh_bits;
626
627   if ((PATH_MAX - Ustrlen(filename)) < 10)
628     return tls_error(US"Filename too long to generate replacement",
629         CS filename, NULL, errstr);
630
631   temp_fn = string_copy(US "%s.XXXXXXX");
632   if ((fd = mkstemp(CS temp_fn)) < 0)   /* modifies temp_fn */
633     return tls_error(US"Unable to open temp file", strerror(errno), NULL, errstr);
634   (void)fchown(fd, exim_uid, exim_gid);   /* Probably not necessary */
635
636   /* GnuTLS overshoots!
637    * If we ask for 2236, we might get 2237 or more.
638    * But there's no way to ask GnuTLS how many bits there really are.
639    * We can ask how many bits were used in a TLS session, but that's it!
640    * The prime itself is hidden behind too much abstraction.
641    * So we ask for less, and proceed on a wing and a prayer.
642    * First attempt, subtracted 3 for 2233 and got 2240.
643    */
644   if (dh_bits >= EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS + 10)
645     {
646     dh_bits_gen = dh_bits - 10;
647     DEBUG(D_tls)
648       debug_printf("being paranoid about DH generation, make it '%d' bits'\n",
649           dh_bits_gen);
650     }
651
652   DEBUG(D_tls)
653     debug_printf("requesting generation of %d bit Diffie-Hellman prime ...\n",
654         dh_bits_gen);
655   rc = gnutls_dh_params_generate2(dh_server_params, dh_bits_gen);
656   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_generate2");
657
658   /* gnutls_dh_params_export_pkcs3() will tell us the exact size, every time,
659   and I confirmed that a NULL call to get the size first is how the GnuTLS
660   sample apps handle this. */
661
662   sz = 0;
663   m.data = NULL;
664   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
665       m.data, &sz);
666   if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
667     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3(NULL) sizing");
668   m.size = sz;
669   if (!(m.data = malloc(m.size)))
670     return tls_error(US"memory allocation failed", strerror(errno), NULL, errstr);
671
672   /* this will return a size 1 less than the allocation size above */
673   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
674       m.data, &sz);
675   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
676     {
677     free(m.data);
678     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3() real");
679     }
680   m.size = sz; /* shrink by 1, probably */
681
682   if ((sz = write_to_fd_buf(fd, m.data, (size_t) m.size)) != m.size)
683     {
684     free(m.data);
685     return tls_error(US"TLS cache write D-H params failed",
686         strerror(errno), NULL, errstr);
687     }
688   free(m.data);
689   if ((sz = write_to_fd_buf(fd, US"\n", 1)) != 1)
690     return tls_error(US"TLS cache write D-H params final newline failed",
691         strerror(errno), NULL, errstr);
692
693   if ((rc = close(fd)))
694     return tls_error(US"TLS cache write close() failed", strerror(errno), NULL, errstr);
695
696   if (Urename(temp_fn, filename) < 0)
697     return tls_error(string_sprintf("failed to rename \"%s\" as \"%s\"",
698           temp_fn, filename), strerror(errno), NULL, errstr);
699
700   DEBUG(D_tls) debug_printf("wrote D-H parameters to file \"%s\"\n", filename);
701   }
702
703 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialized server D-H parameters\n");
704 return OK;
705 }
706
707
708
709
710 /* Create and install a selfsigned certificate, for use in server mode */
711
712 static int
713 tls_install_selfsign(exim_gnutls_state_st * state, uschar ** errstr)
714 {
715 gnutls_x509_crt_t cert = NULL;
716 time_t now;
717 gnutls_x509_privkey_t pkey = NULL;
718 const uschar * where;
719 int rc;
720
721 where = US"initialising pkey";
722 if ((rc = gnutls_x509_privkey_init(&pkey))) goto err;
723
724 where = US"initialising cert";
725 if ((rc = gnutls_x509_crt_init(&cert))) goto err;
726
727 where = US"generating pkey";
728 if ((rc = gnutls_x509_privkey_generate(pkey, GNUTLS_PK_RSA,
729 #ifdef SUPPORT_PARAM_TO_PK_BITS
730             gnutls_sec_param_to_pk_bits(GNUTLS_PK_RSA, GNUTLS_SEC_PARAM_LOW),
731 #else
732             1024,
733 #endif
734             0)))
735   goto err;
736
737 where = US"configuring cert";
738 now = 0;
739 if (  (rc = gnutls_x509_crt_set_version(cert, 3))
740    || (rc = gnutls_x509_crt_set_serial(cert, &now, sizeof(now)))
741    || (rc = gnutls_x509_crt_set_activation_time(cert, now = time(NULL)))
742    || (rc = gnutls_x509_crt_set_expiration_time(cert, now + 60 * 60)) /* 1 hr */
743    || (rc = gnutls_x509_crt_set_key(cert, pkey))
744
745    || (rc = gnutls_x509_crt_set_dn_by_oid(cert,
746               GNUTLS_OID_X520_COUNTRY_NAME, 0, "UK", 2))
747    || (rc = gnutls_x509_crt_set_dn_by_oid(cert,
748               GNUTLS_OID_X520_ORGANIZATION_NAME, 0, "Exim Developers", 15))
749    || (rc = gnutls_x509_crt_set_dn_by_oid(cert,
750               GNUTLS_OID_X520_COMMON_NAME, 0,
751               smtp_active_hostname, Ustrlen(smtp_active_hostname)))
752    )
753   goto err;
754
755 where = US"signing cert";
756 if ((rc = gnutls_x509_crt_sign(cert, cert, pkey))) goto err;
757
758 where = US"installing selfsign cert";
759                                         /* Since: 2.4.0 */
760 if ((rc = gnutls_certificate_set_x509_key(state->x509_cred, &cert, 1, pkey)))
761   goto err;
762
763 rc = OK;
764
765 out:
766   if (cert) gnutls_x509_crt_deinit(cert);
767   if (pkey) gnutls_x509_privkey_deinit(pkey);
768   return rc;
769
770 err:
771   rc = tls_error(where, gnutls_strerror(rc), NULL, errstr);
772   goto out;
773 }
774
775
776
777
778 /*************************************************
779 *       Variables re-expanded post-SNI           *
780 *************************************************/
781
782 /* Called from both server and client code, via tls_init(), and also from
783 the SNI callback after receiving an SNI, if tls_certificate includes "tls_sni".
784
785 We can tell the two apart by state->received_sni being non-NULL in callback.
786
787 The callback should not call us unless state->trigger_sni_changes is true,
788 which we are responsible for setting on the first pass through.
789
790 Arguments:
791   state           exim_gnutls_state_st *
792   errstr          error string pointer
793
794 Returns:          OK/DEFER/FAIL
795 */
796
797 static int
798 tls_expand_session_files(exim_gnutls_state_st *state, uschar ** errstr)
799 {
800 struct stat statbuf;
801 int rc;
802 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
803 uschar *saved_tls_certificate = NULL;
804 uschar *saved_tls_privatekey = NULL;
805 uschar *saved_tls_verify_certificates = NULL;
806 uschar *saved_tls_crl = NULL;
807 int cert_count;
808
809 /* We check for tls_sni *before* expansion. */
810 if (!host)      /* server */
811   if (!state->received_sni)
812     {
813     if (state->tls_certificate &&
814         (Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_sni") ||
815          Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_in_sni") ||
816          Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_out_sni")
817        ))
818       {
819       DEBUG(D_tls) debug_printf("We will re-expand TLS session files if we receive SNI.\n");
820       state->trigger_sni_changes = TRUE;
821       }
822     }
823   else
824     {
825     /* useful for debugging */
826     saved_tls_certificate = state->exp_tls_certificate;
827     saved_tls_privatekey = state->exp_tls_privatekey;
828     saved_tls_verify_certificates = state->exp_tls_verify_certificates;
829     saved_tls_crl = state->exp_tls_crl;
830     }
831
832 rc = gnutls_certificate_allocate_credentials(&state->x509_cred);
833 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_allocate_credentials");
834
835 /* remember: expand_check_tlsvar() is expand_check() but fiddling with
836 state members, assuming consistent naming; and expand_check() returns
837 false if expansion failed, unless expansion was forced to fail. */
838
839 /* check if we at least have a certificate, before doing expensive
840 D-H generation. */
841
842 if (!expand_check_tlsvar(tls_certificate, errstr))
843   return DEFER;
844
845 /* certificate is mandatory in server, optional in client */
846
847 if (  !state->exp_tls_certificate
848    || !*state->exp_tls_certificate
849    )
850   if (!host)
851     return tls_install_selfsign(state, errstr);
852   else
853     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no client certificate specified; okay\n");
854
855 if (state->tls_privatekey && !expand_check_tlsvar(tls_privatekey, errstr))
856   return DEFER;
857
858 /* tls_privatekey is optional, defaulting to same file as certificate */
859
860 if (state->tls_privatekey == NULL || *state->tls_privatekey == '\0')
861   {
862   state->tls_privatekey = state->tls_certificate;
863   state->exp_tls_privatekey = state->exp_tls_certificate;
864   }
865
866
867 if (state->exp_tls_certificate && *state->exp_tls_certificate)
868   {
869   DEBUG(D_tls) debug_printf("certificate file = %s\nkey file = %s\n",
870       state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey);
871
872   if (state->received_sni)
873     if (  Ustrcmp(state->exp_tls_certificate, saved_tls_certificate) == 0
874        && Ustrcmp(state->exp_tls_privatekey,  saved_tls_privatekey)  == 0
875        )
876       {
877       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: cert and key unchanged\n");
878       }
879     else
880       {
881       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: have a changed cert/key pair.\n");
882       }
883
884   rc = gnutls_certificate_set_x509_key_file(state->x509_cred,
885       CS state->exp_tls_certificate, CS state->exp_tls_privatekey,
886       GNUTLS_X509_FMT_PEM);
887   exim_gnutls_err_check(
888       string_sprintf("cert/key setup: cert=%s key=%s",
889         state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey));
890   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: cert/key registered\n");
891   } /* tls_certificate */
892
893
894 /* Set the OCSP stapling server info */
895
896 #ifndef DISABLE_OCSP
897 if (  !host     /* server */
898    && tls_ocsp_file
899    )
900   {
901   if (gnutls_buggy_ocsp)
902     {
903     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS library is buggy for OCSP; avoiding\n");
904     }
905   else
906     {
907     if (!expand_check(tls_ocsp_file, US"tls_ocsp_file",
908           &state->exp_tls_ocsp_file, errstr))
909       return DEFER;
910
911     /* Use the full callback method for stapling just to get observability.
912     More efficient would be to read the file once only, if it never changed
913     (due to SNI). Would need restart on file update, or watch datestamp.  */
914
915     gnutls_certificate_set_ocsp_status_request_function(state->x509_cred,
916       server_ocsp_stapling_cb, state->exp_tls_ocsp_file);
917
918     DEBUG(D_tls) debug_printf("OCSP response file = %s\n", state->exp_tls_ocsp_file);
919     }
920   }
921 #endif
922
923
924 /* Set the trusted CAs file if one is provided, and then add the CRL if one is
925 provided. Experiment shows that, if the certificate file is empty, an unhelpful
926 error message is provided. However, if we just refrain from setting anything up
927 in that case, certificate verification fails, which seems to be the correct
928 behaviour. */
929
930 if (state->tls_verify_certificates && *state->tls_verify_certificates)
931   {
932   if (!expand_check_tlsvar(tls_verify_certificates, errstr))
933     return DEFER;
934 #ifndef SUPPORT_SYSDEFAULT_CABUNDLE
935   if (Ustrcmp(state->exp_tls_verify_certificates, "system") == 0)
936     state->exp_tls_verify_certificates = NULL;
937 #endif
938   if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
939     if (!expand_check_tlsvar(tls_crl, errstr))
940       return DEFER;
941
942   if (!(state->exp_tls_verify_certificates &&
943         *state->exp_tls_verify_certificates))
944     {
945     DEBUG(D_tls)
946       debug_printf("TLS: tls_verify_certificates expanded empty, ignoring\n");
947     /* With no tls_verify_certificates, we ignore tls_crl too */
948     return OK;
949     }
950   }
951 else
952   {
953   DEBUG(D_tls)
954     debug_printf("TLS: tls_verify_certificates not set or empty, ignoring\n");
955   return OK;
956   }
957
958 #ifdef SUPPORT_SYSDEFAULT_CABUNDLE
959 if (Ustrcmp(state->exp_tls_verify_certificates, "system") == 0)
960   cert_count = gnutls_certificate_set_x509_system_trust(state->x509_cred);
961 else
962 #endif
963   {
964   if (Ustat(state->exp_tls_verify_certificates, &statbuf) < 0)
965     {
966     log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC, "could not stat %s "
967         "(tls_verify_certificates): %s", state->exp_tls_verify_certificates,
968         strerror(errno));
969     return DEFER;
970     }
971
972 #ifndef SUPPORT_CA_DIR
973   /* The test suite passes in /dev/null; we could check for that path explicitly,
974   but who knows if someone has some weird FIFO which always dumps some certs, or
975   other weirdness.  The thing we really want to check is that it's not a
976   directory, since while OpenSSL supports that, GnuTLS does not.
977   So s/!S_ISREG/S_ISDIR/ and change some messaging ... */
978   if (S_ISDIR(statbuf.st_mode))
979     {
980     DEBUG(D_tls)
981       debug_printf("verify certificates path is a dir: \"%s\"\n",
982           state->exp_tls_verify_certificates);
983     log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
984         "tls_verify_certificates \"%s\" is a directory",
985         state->exp_tls_verify_certificates);
986     return DEFER;
987     }
988 #endif
989
990   DEBUG(D_tls) debug_printf("verify certificates = %s size=" OFF_T_FMT "\n",
991           state->exp_tls_verify_certificates, statbuf.st_size);
992
993   if (statbuf.st_size == 0)
994     {
995     DEBUG(D_tls)
996       debug_printf("cert file empty, no certs, no verification, ignoring any CRL\n");
997     return OK;
998     }
999
1000   cert_count =
1001
1002 #ifdef SUPPORT_CA_DIR
1003     (statbuf.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR
1004     ?
1005     gnutls_certificate_set_x509_trust_dir(state->x509_cred,
1006       CS state->exp_tls_verify_certificates, GNUTLS_X509_FMT_PEM)
1007     :
1008 #endif
1009     gnutls_certificate_set_x509_trust_file(state->x509_cred,
1010       CS state->exp_tls_verify_certificates, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
1011   }
1012
1013 if (cert_count < 0)
1014   {
1015   rc = cert_count;
1016   exim_gnutls_err_check(US"setting certificate trust");
1017   }
1018 DEBUG(D_tls) debug_printf("Added %d certificate authorities.\n", cert_count);
1019
1020 if (state->tls_crl && *state->tls_crl &&
1021     state->exp_tls_crl && *state->exp_tls_crl)
1022   {
1023   DEBUG(D_tls) debug_printf("loading CRL file = %s\n", state->exp_tls_crl);
1024   cert_count = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(state->x509_cred,
1025       CS state->exp_tls_crl, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
1026   if (cert_count < 0)
1027     {
1028     rc = cert_count;
1029     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_crl_file");
1030     }
1031   DEBUG(D_tls) debug_printf("Processed %d CRLs.\n", cert_count);
1032   }
1033
1034 return OK;
1035 }
1036
1037
1038
1039
1040 /*************************************************
1041 *          Set X.509 state variables             *
1042 *************************************************/
1043
1044 /* In GnuTLS, the registered cert/key are not replaced by a later
1045 set of a cert/key, so for SNI support we need a whole new x509_cred
1046 structure.  Which means various other non-re-expanded pieces of state
1047 need to be re-set in the new struct, so the setting logic is pulled
1048 out to this.
1049
1050 Arguments:
1051   state           exim_gnutls_state_st *
1052   errstr          error string pointer
1053
1054 Returns:          OK/DEFER/FAIL
1055 */
1056
1057 static int
1058 tls_set_remaining_x509(exim_gnutls_state_st *state, uschar ** errstr)
1059 {
1060 int rc;
1061 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
1062
1063 /* Create D-H parameters, or read them from the cache file. This function does
1064 its own SMTP error messaging. This only happens for the server, TLS D-H ignores
1065 client-side params. */
1066
1067 if (!state->host)
1068   {
1069   if (!dh_server_params)
1070     {
1071     rc = init_server_dh(errstr);
1072     if (rc != OK) return rc;
1073     }
1074   gnutls_certificate_set_dh_params(state->x509_cred, dh_server_params);
1075   }
1076
1077 /* Link the credentials to the session. */
1078
1079 rc = gnutls_credentials_set(state->session, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, state->x509_cred);
1080 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_credentials_set");
1081
1082 return OK;
1083 }
1084
1085 /*************************************************
1086 *            Initialize for GnuTLS               *
1087 *************************************************/
1088
1089
1090 #ifndef DISABLE_OCSP
1091
1092 static BOOL
1093 tls_is_buggy_ocsp(void)
1094 {
1095 const uschar * s;
1096 uschar maj, mid, mic;
1097
1098 s = CUS gnutls_check_version(NULL);
1099 maj = atoi(CCS s);
1100 if (maj == 3)
1101   {
1102   while (*s && *s != '.') s++;
1103   mid = atoi(CCS ++s);
1104   if (mid <= 2)
1105     return TRUE;
1106   else if (mid >= 5)
1107     return FALSE;
1108   else
1109     {
1110     while (*s && *s != '.') s++;
1111     mic = atoi(CCS ++s);
1112     return mic <= (mid == 3 ? 16 : 3);
1113     }
1114   }
1115 return FALSE;
1116 }
1117
1118 #endif
1119
1120
1121 /* Called from both server and client code. In the case of a server, errors
1122 before actual TLS negotiation return DEFER.
1123
1124 Arguments:
1125   host            connected host, if client; NULL if server
1126   certificate     certificate file
1127   privatekey      private key file
1128   sni             TLS SNI to send, sometimes when client; else NULL
1129   cas             CA certs file
1130   crl             CRL file
1131   require_ciphers tls_require_ciphers setting
1132   caller_state    returned state-info structure
1133   errstr          error string pointer
1134
1135 Returns:          OK/DEFER/FAIL
1136 */
1137
1138 static int
1139 tls_init(
1140     const host_item *host,
1141     const uschar *certificate,
1142     const uschar *privatekey,
1143     const uschar *sni,
1144     const uschar *cas,
1145     const uschar *crl,
1146     const uschar *require_ciphers,
1147     exim_gnutls_state_st **caller_state,
1148     uschar ** errstr)
1149 {
1150 exim_gnutls_state_st *state;
1151 int rc;
1152 size_t sz;
1153 const char *errpos;
1154 uschar *p;
1155 BOOL want_default_priorities;
1156
1157 if (!exim_gnutls_base_init_done)
1158   {
1159   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS global init required.\n");
1160
1161 #ifdef HAVE_GNUTLS_PKCS11
1162   /* By default, gnutls_global_init will init PKCS11 support in auto mode,
1163   which loads modules from a config file, which sounds good and may be wanted
1164   by some sysadmin, but also means in common configurations that GNOME keyring
1165   environment variables are used and so breaks for users calling mailq.
1166   To prevent this, we init PKCS11 first, which is the documented approach. */
1167   if (!gnutls_allow_auto_pkcs11)
1168     {
1169     rc = gnutls_pkcs11_init(GNUTLS_PKCS11_FLAG_MANUAL, NULL);
1170     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_pkcs11_init");
1171     }
1172 #endif
1173
1174   rc = gnutls_global_init();
1175   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_global_init");
1176
1177 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
1178   DEBUG(D_tls)
1179     {
1180     gnutls_global_set_log_function(exim_gnutls_logger_cb);
1181     /* arbitrarily chosen level; bump upto 9 for more */
1182     gnutls_global_set_log_level(EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL);
1183     }
1184 #endif
1185
1186 #ifndef DISABLE_OCSP
1187   if (tls_ocsp_file && (gnutls_buggy_ocsp = tls_is_buggy_ocsp()))
1188     log_write(0, LOG_MAIN, "OCSP unusable with this GnuTLS library version");
1189 #endif
1190
1191   exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
1192   }
1193
1194 if (host)
1195   {
1196   state = &state_client;
1197   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
1198   state->tlsp = &tls_out;
1199   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS client session\n");
1200   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_CLIENT);
1201   }
1202 else
1203   {
1204   state = &state_server;
1205   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
1206   state->tlsp = &tls_in;
1207   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS server session\n");
1208   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_SERVER);
1209   }
1210 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_init");
1211
1212 state->host = host;
1213
1214 state->tls_certificate = certificate;
1215 state->tls_privatekey = privatekey;
1216 state->tls_require_ciphers = require_ciphers;
1217 state->tls_sni = sni;
1218 state->tls_verify_certificates = cas;
1219 state->tls_crl = crl;
1220
1221 /* This handles the variables that might get re-expanded after TLS SNI;
1222 that's tls_certificate, tls_privatekey, tls_verify_certificates, tls_crl */
1223
1224 DEBUG(D_tls)
1225   debug_printf("Expanding various TLS configuration options for session credentials.\n");
1226 if ((rc = tls_expand_session_files(state, errstr)) != OK) return rc;
1227
1228 /* These are all other parts of the x509_cred handling, since SNI in GnuTLS
1229 requires a new structure afterwards. */
1230
1231 if ((rc = tls_set_remaining_x509(state, errstr)) != OK) return rc;
1232
1233 /* set SNI in client, only */
1234 if (host)
1235   {
1236   if (!expand_check(sni, US"tls_out_sni", &state->tlsp->sni, errstr))
1237     return DEFER;
1238   if (state->tlsp->sni && *state->tlsp->sni)
1239     {
1240     DEBUG(D_tls)
1241       debug_printf("Setting TLS client SNI to \"%s\"\n", state->tlsp->sni);
1242     sz = Ustrlen(state->tlsp->sni);
1243     rc = gnutls_server_name_set(state->session,
1244         GNUTLS_NAME_DNS, state->tlsp->sni, sz);
1245     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_server_name_set");
1246     }
1247   }
1248 else if (state->tls_sni)
1249   DEBUG(D_tls) debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
1250       "have an SNI set for a client [%s]\n", state->tls_sni);
1251
1252 /* This is the priority string support,
1253 http://www.gnutls.org/manual/html_node/Priority-Strings.html
1254 and replaces gnutls_require_kx, gnutls_require_mac & gnutls_require_protocols.
1255 This was backwards incompatible, but means Exim no longer needs to track
1256 all algorithms and provide string forms for them. */
1257
1258 want_default_priorities = TRUE;
1259
1260 if (state->tls_require_ciphers && *state->tls_require_ciphers)
1261   {
1262   if (!expand_check_tlsvar(tls_require_ciphers, errstr))
1263     return DEFER;
1264   if (state->exp_tls_require_ciphers && *state->exp_tls_require_ciphers)
1265     {
1266     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS session cipher/priority \"%s\"\n",
1267         state->exp_tls_require_ciphers);
1268
1269     rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
1270         CS state->exp_tls_require_ciphers, &errpos);
1271     want_default_priorities = FALSE;
1272     p = state->exp_tls_require_ciphers;
1273     }
1274   }
1275 if (want_default_priorities)
1276   {
1277   DEBUG(D_tls)
1278     debug_printf("GnuTLS using default session cipher/priority \"%s\"\n",
1279         exim_default_gnutls_priority);
1280   rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
1281       exim_default_gnutls_priority, &errpos);
1282   p = US exim_default_gnutls_priority;
1283   }
1284
1285 exim_gnutls_err_check(string_sprintf(
1286       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.6s..\"",
1287       p, errpos - CS p, errpos));
1288
1289 rc = gnutls_priority_set(state->session, state->priority_cache);
1290 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_priority_set");
1291
1292 gnutls_db_set_cache_expiration(state->session, ssl_session_timeout);
1293
1294 /* Reduce security in favour of increased compatibility, if the admin
1295 decides to make that trade-off. */
1296 if (gnutls_compat_mode)
1297   {
1298 #if LIBGNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020104
1299   DEBUG(D_tls) debug_printf("lowering GnuTLS security, compatibility mode\n");
1300   gnutls_session_enable_compatibility_mode(state->session);
1301 #else
1302   DEBUG(D_tls) debug_printf("Unable to set gnutls_compat_mode - GnuTLS version too old\n");
1303 #endif
1304   }
1305
1306 *caller_state = state;
1307 return OK;
1308 }
1309
1310
1311
1312 /*************************************************
1313 *            Extract peer information            *
1314 *************************************************/
1315
1316 /* Called from both server and client code.
1317 Only this is allowed to set state->peerdn and state->have_set_peerdn
1318 and we use that to detect double-calls.
1319
1320 NOTE: the state blocks last while the TLS connection is up, which is fine
1321 for logging in the server side, but for the client side, we log after teardown
1322 in src/deliver.c.  While the session is up, we can twist about states and
1323 repoint tls_* globals, but those variables used for logging or other variable
1324 expansion that happens _after_ delivery need to have a longer life-time.
1325
1326 So for those, we get the data from POOL_PERM; the re-invoke guard keeps us from
1327 doing this more than once per generation of a state context.  We set them in
1328 the state context, and repoint tls_* to them.  After the state goes away, the
1329 tls_* copies of the pointers remain valid and client delivery logging is happy.
1330
1331 tls_certificate_verified is a BOOL, so the tls_peerdn and tls_cipher issues
1332 don't apply.
1333
1334 Arguments:
1335   state           exim_gnutls_state_st *
1336   errstr          pointer to error string
1337
1338 Returns:          OK/DEFER/FAIL
1339 */
1340
1341 static int
1342 peer_status(exim_gnutls_state_st *state, uschar ** errstr)
1343 {
1344 uschar cipherbuf[256];
1345 const gnutls_datum_t *cert_list;
1346 int old_pool, rc;
1347 unsigned int cert_list_size = 0;
1348 gnutls_protocol_t protocol;
1349 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
1350 gnutls_kx_algorithm_t kx;
1351 gnutls_mac_algorithm_t mac;
1352 gnutls_certificate_type_t ct;
1353 gnutls_x509_crt_t crt;
1354 uschar *p, *dn_buf;
1355 size_t sz;
1356
1357 if (state->have_set_peerdn)
1358   return OK;
1359 state->have_set_peerdn = TRUE;
1360
1361 state->peerdn = NULL;
1362
1363 /* tls_cipher */
1364 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
1365 protocol = gnutls_protocol_get_version(state->session);
1366 mac = gnutls_mac_get(state->session);
1367 kx = gnutls_kx_get(state->session);
1368
1369 string_format(cipherbuf, sizeof(cipherbuf),
1370     "%s:%s:%d",
1371     gnutls_protocol_get_name(protocol),
1372     gnutls_cipher_suite_get_name(kx, cipher, mac),
1373     (int) gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8);
1374
1375 /* I don't see a way that spaces could occur, in the current GnuTLS
1376 code base, but it was a concern in the old code and perhaps older GnuTLS
1377 releases did return "TLS 1.0"; play it safe, just in case. */
1378 for (p = cipherbuf; *p != '\0'; ++p)
1379   if (isspace(*p))
1380     *p = '-';
1381 old_pool = store_pool;
1382 store_pool = POOL_PERM;
1383 state->ciphersuite = string_copy(cipherbuf);
1384 store_pool = old_pool;
1385 state->tlsp->cipher = state->ciphersuite;
1386
1387 /* tls_peerdn */
1388 cert_list = gnutls_certificate_get_peers(state->session, &cert_list_size);
1389
1390 if (cert_list == NULL || cert_list_size == 0)
1391   {
1392   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no certificate from peer (%p & %d)\n",
1393       cert_list, cert_list_size);
1394   if (state->verify_requirement >= VERIFY_REQUIRED)
1395     return tls_error(US"certificate verification failed",
1396         "no certificate received from peer", state->host, errstr);
1397   return OK;
1398   }
1399
1400 ct = gnutls_certificate_type_get(state->session);
1401 if (ct != GNUTLS_CRT_X509)
1402   {
1403   const char *ctn = gnutls_certificate_type_get_name(ct);
1404   DEBUG(D_tls)
1405     debug_printf("TLS: peer cert not X.509 but instead \"%s\"\n", ctn);
1406   if (state->verify_requirement >= VERIFY_REQUIRED)
1407     return tls_error(US"certificate verification not possible, unhandled type",
1408         ctn, state->host, errstr);
1409   return OK;
1410   }
1411
1412 #define exim_gnutls_peer_err(Label) \
1413   do { \
1414     if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) \
1415       { \
1416       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: peer cert problem: %s: %s\n", \
1417         (Label), gnutls_strerror(rc)); \
1418       if (state->verify_requirement >= VERIFY_REQUIRED) \
1419         return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), state->host, errstr); \
1420       return OK; \
1421       } \
1422     } while (0)
1423
1424 rc = import_cert(&cert_list[0], &crt);
1425 exim_gnutls_peer_err(US"cert 0");
1426
1427 state->tlsp->peercert = state->peercert = crt;
1428
1429 sz = 0;
1430 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, NULL, &sz);
1431 if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
1432   {
1433   exim_gnutls_peer_err(US"getting size for cert DN failed");
1434   return FAIL; /* should not happen */
1435   }
1436 dn_buf = store_get_perm(sz);
1437 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, CS dn_buf, &sz);
1438 exim_gnutls_peer_err(US"failed to extract certificate DN [gnutls_x509_crt_get_dn(cert 0)]");
1439
1440 state->peerdn = dn_buf;
1441
1442 return OK;
1443 #undef exim_gnutls_peer_err
1444 }
1445
1446
1447
1448
1449 /*************************************************
1450 *            Verify peer certificate             *
1451 *************************************************/
1452
1453 /* Called from both server and client code.
1454 *Should* be using a callback registered with
1455 gnutls_certificate_set_verify_function() to fail the handshake if we dislike
1456 the peer information, but that's too new for some OSes.
1457
1458 Arguments:
1459   state           exim_gnutls_state_st *
1460   errstr          where to put an error message
1461
1462 Returns:
1463   FALSE     if the session should be rejected
1464   TRUE      if the cert is okay or we just don't care
1465 */
1466
1467 static BOOL
1468 verify_certificate(exim_gnutls_state_st *state, uschar ** errstr)
1469 {
1470 int rc;
1471 unsigned int verify;
1472
1473 *errstr = NULL;
1474
1475 if ((rc = peer_status(state, errstr)) != OK)
1476   {
1477   verify = GNUTLS_CERT_INVALID;
1478   *errstr = US"certificate not supplied";
1479   }
1480 else
1481   rc = gnutls_certificate_verify_peers2(state->session, &verify);
1482
1483 /* Handle the result of verification. INVALID seems to be set as well
1484 as REVOKED, but leave the test for both. */
1485
1486 if (rc < 0 ||
1487     verify & (GNUTLS_CERT_INVALID|GNUTLS_CERT_REVOKED)
1488    )
1489   {
1490   state->peer_cert_verified = FALSE;
1491   if (!*errstr)
1492     *errstr = verify & GNUTLS_CERT_REVOKED
1493       ? US"certificate revoked" : US"certificate invalid";
1494
1495   DEBUG(D_tls)
1496     debug_printf("TLS certificate verification failed (%s): peerdn=\"%s\"\n",
1497         *errstr, state->peerdn ? state->peerdn : US"<unset>");
1498
1499   if (state->verify_requirement >= VERIFY_REQUIRED)
1500     {
1501     gnutls_alert_send(state->session,
1502       GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_BAD_CERTIFICATE);
1503     return FALSE;
1504     }
1505   DEBUG(D_tls)
1506     debug_printf("TLS verify failure overridden (host in tls_try_verify_hosts)\n");
1507   }
1508
1509 else
1510   {
1511   if (state->exp_tls_verify_cert_hostnames)
1512     {
1513     int sep = 0;
1514     const uschar * list = state->exp_tls_verify_cert_hostnames;
1515     uschar * name;
1516     while ((name = string_nextinlist(&list, &sep, NULL, 0)))
1517       if (gnutls_x509_crt_check_hostname(state->tlsp->peercert, CS name))
1518         break;
1519     if (!name)
1520       {
1521       DEBUG(D_tls)
1522         debug_printf("TLS certificate verification failed: cert name mismatch\n");
1523       if (state->verify_requirement >= VERIFY_REQUIRED)
1524         {
1525         gnutls_alert_send(state->session,
1526           GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_BAD_CERTIFICATE);
1527         return FALSE;
1528         }
1529       return TRUE;
1530       }
1531     }
1532   state->peer_cert_verified = TRUE;
1533   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS certificate verified: peerdn=\"%s\"\n",
1534       state->peerdn ? state->peerdn : US"<unset>");
1535   }
1536
1537 state->tlsp->peerdn = state->peerdn;
1538
1539 return TRUE;
1540 }
1541
1542
1543
1544
1545 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1546 /* Callbacks */
1547
1548 /* Logging function which can be registered with
1549  *   gnutls_global_set_log_function()
1550  *   gnutls_global_set_log_level() 0..9
1551  */
1552 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
1553 static void
1554 exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message)
1555 {
1556   size_t len = strlen(message);
1557   if (len < 1)
1558     {
1559     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d> empty debug message\n", level);
1560     return;
1561     }
1562   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d>: %s%s", level, message,
1563       message[len-1] == '\n' ? "" : "\n");
1564 }
1565 #endif
1566
1567
1568 /* Called after client hello, should handle SNI work.
1569 This will always set tls_sni (state->received_sni) if available,
1570 and may trigger presenting different certificates,
1571 if state->trigger_sni_changes is TRUE.
1572
1573 Should be registered with
1574   gnutls_handshake_set_post_client_hello_function()
1575
1576 "This callback must return 0 on success or a gnutls error code to terminate the
1577 handshake.".
1578
1579 For inability to get SNI information, we return 0.
1580 We only return non-zero if re-setup failed.
1581 Only used for server-side TLS.
1582 */
1583
1584 static int
1585 exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session)
1586 {
1587 char sni_name[MAX_HOST_LEN];
1588 size_t data_len = MAX_HOST_LEN;
1589 exim_gnutls_state_st *state = &state_server;
1590 unsigned int sni_type;
1591 int rc, old_pool;
1592 uschar * dummy_errstr;
1593
1594 rc = gnutls_server_name_get(session, sni_name, &data_len, &sni_type, 0);
1595 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1596   {
1597   DEBUG(D_tls) {
1598     if (rc == GNUTLS_E_REQUESTED_DATA_NOT_AVAILABLE)
1599       debug_printf("TLS: no SNI presented in handshake.\n");
1600     else
1601       debug_printf("TLS failure: gnutls_server_name_get(): %s [%d]\n",
1602         gnutls_strerror(rc), rc);
1603     }
1604   return 0;
1605   }
1606
1607 if (sni_type != GNUTLS_NAME_DNS)
1608   {
1609   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: ignoring SNI of unhandled type %u\n", sni_type);
1610   return 0;
1611   }
1612
1613 /* We now have a UTF-8 string in sni_name */
1614 old_pool = store_pool;
1615 store_pool = POOL_PERM;
1616 state->received_sni = string_copyn(US sni_name, data_len);
1617 store_pool = old_pool;
1618
1619 /* We set this one now so that variable expansions below will work */
1620 state->tlsp->sni = state->received_sni;
1621
1622 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS SNI \"%s\"%s\n", sni_name,
1623     state->trigger_sni_changes ? "" : " (unused for certificate selection)");
1624
1625 if (!state->trigger_sni_changes)
1626   return 0;
1627
1628 if ((rc = tls_expand_session_files(state, &dummy_errstr)) != OK)
1629   {
1630   /* If the setup of certs/etc failed before handshake, TLS would not have
1631   been offered.  The best we can do now is abort. */
1632   return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1633   }
1634
1635 rc = tls_set_remaining_x509(state, &dummy_errstr);
1636 if (rc != OK) return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1637
1638 return 0;
1639 }
1640
1641
1642
1643 #ifndef DISABLE_OCSP
1644
1645 static int
1646 server_ocsp_stapling_cb(gnutls_session_t session, void * ptr,
1647   gnutls_datum_t * ocsp_response)
1648 {
1649 int ret;
1650
1651 if ((ret = gnutls_load_file(ptr, ocsp_response)) < 0)
1652   {
1653   DEBUG(D_tls) debug_printf("Failed to load ocsp stapling file %s\n",
1654                               (char *)ptr);
1655   tls_in.ocsp = OCSP_NOT_RESP;
1656   return GNUTLS_E_NO_CERTIFICATE_STATUS;
1657   }
1658
1659 tls_in.ocsp = OCSP_VFY_NOT_TRIED;
1660 return 0;
1661 }
1662
1663 #endif
1664
1665
1666 #ifndef DISABLE_EVENT
1667 /*
1668 We use this callback to get observability and detail-level control
1669 for an exim TLS connection (either direction), raising a tls:cert event
1670 for each cert in the chain presented by the peer.  Any event
1671 can deny verification.
1672
1673 Return 0 for the handshake to continue or non-zero to terminate.
1674 */
1675
1676 static int
1677 verify_cb(gnutls_session_t session)
1678 {
1679 const gnutls_datum_t * cert_list;
1680 unsigned int cert_list_size = 0;
1681 gnutls_x509_crt_t crt;
1682 int rc;
1683 uschar * yield;
1684 exim_gnutls_state_st * state = gnutls_session_get_ptr(session);
1685
1686 cert_list = gnutls_certificate_get_peers(session, &cert_list_size);
1687 if (cert_list)
1688   while (cert_list_size--)
1689   {
1690   rc = import_cert(&cert_list[cert_list_size], &crt);
1691   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1692     {
1693     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: peer cert problem: depth %d: %s\n",
1694       cert_list_size, gnutls_strerror(rc));
1695     break;
1696     }
1697
1698   state->tlsp->peercert = crt;
1699   if ((yield = event_raise(state->event_action,
1700               US"tls:cert", string_sprintf("%d", cert_list_size))))
1701     {
1702     log_write(0, LOG_MAIN,
1703               "SSL verify denied by event-action: depth=%d: %s",
1704               cert_list_size, yield);
1705     return 1;                     /* reject */
1706     }
1707   state->tlsp->peercert = NULL;
1708   }
1709
1710 return 0;
1711 }
1712
1713 #endif
1714
1715
1716
1717 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1718 /* Exported functions */
1719
1720
1721
1722
1723 /*************************************************
1724 *       Start a TLS session in a server          *
1725 *************************************************/
1726
1727 /* This is called when Exim is running as a server, after having received
1728 the STARTTLS command. It must respond to that command, and then negotiate
1729 a TLS session.
1730
1731 Arguments:
1732   require_ciphers  list of allowed ciphers or NULL
1733   errstr           pointer to error string
1734
1735 Returns:           OK on success
1736                    DEFER for errors before the start of the negotiation
1737                    FAIL for errors during the negotiation; the server can't
1738                      continue running.
1739 */
1740
1741 int
1742 tls_server_start(const uschar * require_ciphers, uschar ** errstr)
1743 {
1744 int rc;
1745 exim_gnutls_state_st * state = NULL;
1746
1747 /* Check for previous activation */
1748 if (tls_in.active >= 0)
1749   {
1750   tls_error(US"STARTTLS received after TLS started", "", NULL, errstr);
1751   smtp_printf("554 Already in TLS\r\n", FALSE);
1752   return FAIL;
1753   }
1754
1755 /* Initialize the library. If it fails, it will already have logged the error
1756 and sent an SMTP response. */
1757
1758 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a server\n");
1759
1760 if ((rc = tls_init(NULL, tls_certificate, tls_privatekey,
1761     NULL, tls_verify_certificates, tls_crl,
1762     require_ciphers, &state, errstr)) != OK) return rc;
1763
1764 /* If this is a host for which certificate verification is mandatory or
1765 optional, set up appropriately. */
1766
1767 if (verify_check_host(&tls_verify_hosts) == OK)
1768   {
1769   DEBUG(D_tls)
1770     debug_printf("TLS: a client certificate will be required.\n");
1771   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1772   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1773   }
1774 else if (verify_check_host(&tls_try_verify_hosts) == OK)
1775   {
1776   DEBUG(D_tls)
1777     debug_printf("TLS: a client certificate will be requested but not required.\n");
1778   state->verify_requirement = VERIFY_OPTIONAL;
1779   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1780   }
1781 else
1782   {
1783   DEBUG(D_tls)
1784     debug_printf("TLS: a client certificate will not be requested.\n");
1785   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1786   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_IGNORE);
1787   }
1788
1789 #ifndef DISABLE_EVENT
1790 if (event_action)
1791   {
1792   state->event_action = event_action;
1793   gnutls_session_set_ptr(state->session, state);
1794   gnutls_certificate_set_verify_function(state->x509_cred, verify_cb);
1795   }
1796 #endif
1797
1798 /* Register SNI handling; always, even if not in tls_certificate, so that the
1799 expansion variable $tls_sni is always available. */
1800
1801 gnutls_handshake_set_post_client_hello_function(state->session,
1802     exim_sni_handling_cb);
1803
1804 /* Set context and tell client to go ahead, except in the case of TLS startup
1805 on connection, where outputting anything now upsets the clients and tends to
1806 make them disconnect. We need to have an explicit fflush() here, to force out
1807 the response. Other smtp_printf() calls do not need it, because in non-TLS
1808 mode, the fflush() happens when smtp_getc() is called. */
1809
1810 if (!state->tlsp->on_connect)
1811   {
1812   smtp_printf("220 TLS go ahead\r\n", FALSE);
1813   fflush(smtp_out);
1814   }
1815
1816 /* Now negotiate the TLS session. We put our own timer on it, since it seems
1817 that the GnuTLS library doesn't. */
1818
1819 gnutls_transport_set_ptr2(state->session,
1820     (gnutls_transport_ptr_t)(long) fileno(smtp_in),
1821     (gnutls_transport_ptr_t)(long) fileno(smtp_out));
1822 state->fd_in = fileno(smtp_in);
1823 state->fd_out = fileno(smtp_out);
1824
1825 sigalrm_seen = FALSE;
1826 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1827 do
1828   rc = gnutls_handshake(state->session);
1829 while (rc == GNUTLS_E_AGAIN ||  rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED && !sigalrm_seen);
1830 alarm(0);
1831
1832 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1833   {
1834   /* It seems that, except in the case of a timeout, we have to close the
1835   connection right here; otherwise if the other end is running OpenSSL it hangs
1836   until the server times out. */
1837
1838   if (sigalrm_seen)
1839     {
1840     tls_error(US"gnutls_handshake", "timed out", NULL, errstr);
1841     gnutls_db_remove_session(state->session);
1842     }
1843   else
1844     {
1845     tls_error(US"gnutls_handshake", gnutls_strerror(rc), NULL, errstr);
1846     (void) gnutls_alert_send_appropriate(state->session, rc);
1847     gnutls_deinit(state->session);
1848     gnutls_certificate_free_credentials(state->x509_cred);
1849     millisleep(500);
1850     shutdown(state->fd_out, SHUT_WR);
1851     for (rc = 1024; fgetc(smtp_in) != EOF && rc > 0; ) rc--;    /* drain skt */
1852     (void)fclose(smtp_out);
1853     (void)fclose(smtp_in);
1854     smtp_out = smtp_in = NULL;
1855     }
1856
1857   return FAIL;
1858   }
1859
1860 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1861
1862 /* Verify after the fact */
1863
1864 if (  state->verify_requirement != VERIFY_NONE
1865    && !verify_certificate(state, errstr))
1866   {
1867   if (state->verify_requirement != VERIFY_OPTIONAL)
1868     {
1869     (void) tls_error(US"certificate verification failed", *errstr, NULL, errstr);
1870     return FAIL;
1871     }
1872   DEBUG(D_tls)
1873     debug_printf("TLS: continuing on only because verification was optional, after: %s\n",
1874         *errstr);
1875   }
1876
1877 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1878
1879 if ((rc = peer_status(state, NULL)) != OK) return rc;
1880
1881 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1882
1883 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1884
1885 /* TLS has been set up. Adjust the input functions to read via TLS,
1886 and initialize appropriately. */
1887
1888 state->xfer_buffer = store_malloc(ssl_xfer_buffer_size);
1889
1890 receive_getc = tls_getc;
1891 receive_getbuf = tls_getbuf;
1892 receive_get_cache = tls_get_cache;
1893 receive_ungetc = tls_ungetc;
1894 receive_feof = tls_feof;
1895 receive_ferror = tls_ferror;
1896 receive_smtp_buffered = tls_smtp_buffered;
1897
1898 return OK;
1899 }
1900
1901
1902
1903
1904 static void
1905 tls_client_setup_hostname_checks(host_item * host, exim_gnutls_state_st * state,
1906   smtp_transport_options_block * ob)
1907 {
1908 if (verify_check_given_host(&ob->tls_verify_cert_hostnames, host) == OK)
1909   {
1910   state->exp_tls_verify_cert_hostnames =
1911 #ifdef SUPPORT_I18N
1912     string_domain_utf8_to_alabel(host->name, NULL);
1913 #else
1914     host->name;
1915 #endif
1916   DEBUG(D_tls)
1917     debug_printf("TLS: server cert verification includes hostname: \"%s\".\n",
1918                     state->exp_tls_verify_cert_hostnames);
1919   }
1920 }
1921
1922
1923 /*************************************************
1924 *    Start a TLS session in a client             *
1925 *************************************************/
1926
1927 /* Called from the smtp transport after STARTTLS has been accepted.
1928
1929 Arguments:
1930   fd                the fd of the connection
1931   host              connected host (for messages)
1932   addr              the first address (not used)
1933   tb                transport (always smtp)
1934
1935   errstr            error string pointer
1936
1937 Returns:            OK/DEFER/FAIL (because using common functions),
1938                     but for a client, DEFER and FAIL have the same meaning
1939 */
1940
1941 int
1942 tls_client_start(int fd, host_item *host,
1943     address_item *addr ARG_UNUSED,
1944     transport_instance * tb,
1945 #ifdef EXPERIMENTAL_DANE
1946     dns_answer * tlsa_dnsa ARG_UNUSED,
1947 #endif
1948     uschar ** errstr)
1949 {
1950 smtp_transport_options_block *ob =
1951   (smtp_transport_options_block *)tb->options_block;
1952 int rc;
1953 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1954 #ifndef DISABLE_OCSP
1955 BOOL require_ocsp =
1956   verify_check_given_host(&ob->hosts_require_ocsp, host) == OK;
1957 BOOL request_ocsp = require_ocsp ? TRUE
1958   : verify_check_given_host(&ob->hosts_request_ocsp, host) == OK;
1959 #endif
1960
1961 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a client on fd %d\n", fd);
1962
1963 if ((rc = tls_init(host, ob->tls_certificate, ob->tls_privatekey,
1964     ob->tls_sni, ob->tls_verify_certificates, ob->tls_crl,
1965     ob->tls_require_ciphers, &state, errstr)) != OK)
1966   return rc;
1967
1968   {
1969   int dh_min_bits = ob->tls_dh_min_bits;
1970   if (dh_min_bits < EXIM_CLIENT_DH_MIN_MIN_BITS)
1971     {
1972     DEBUG(D_tls)
1973       debug_printf("WARNING: tls_dh_min_bits far too low,"
1974                     " clamping %d up to %d\n",
1975           dh_min_bits, EXIM_CLIENT_DH_MIN_MIN_BITS);
1976     dh_min_bits = EXIM_CLIENT_DH_MIN_MIN_BITS;
1977     }
1978
1979   DEBUG(D_tls) debug_printf("Setting D-H prime minimum"
1980                     " acceptable bits to %d\n",
1981       dh_min_bits);
1982   gnutls_dh_set_prime_bits(state->session, dh_min_bits);
1983   }
1984
1985 /* Stick to the old behaviour for compatibility if tls_verify_certificates is
1986 set but both tls_verify_hosts and tls_try_verify_hosts are unset. Check only
1987 the specified host patterns if one of them is defined */
1988
1989 if (  (  state->exp_tls_verify_certificates
1990       && !ob->tls_verify_hosts
1991       && (!ob->tls_try_verify_hosts || !*ob->tls_try_verify_hosts)
1992       )
1993     || verify_check_given_host(&ob->tls_verify_hosts, host) == OK
1994    )
1995   {
1996   tls_client_setup_hostname_checks(host, state, ob);
1997   DEBUG(D_tls)
1998     debug_printf("TLS: server certificate verification required.\n");
1999   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
2000   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
2001   }
2002 else if (verify_check_given_host(&ob->tls_try_verify_hosts, host) == OK)
2003   {
2004   tls_client_setup_hostname_checks(host, state, ob);
2005   DEBUG(D_tls)
2006     debug_printf("TLS: server certificate verification optional.\n");
2007   state->verify_requirement = VERIFY_OPTIONAL;
2008   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
2009   }
2010 else
2011   {
2012   DEBUG(D_tls)
2013     debug_printf("TLS: server certificate verification not required.\n");
2014   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
2015   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_IGNORE);
2016   }
2017
2018 #ifndef DISABLE_OCSP
2019                         /* supported since GnuTLS 3.1.3 */
2020 if (request_ocsp)
2021   {
2022   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: will request OCSP stapling\n");
2023   if ((rc = gnutls_ocsp_status_request_enable_client(state->session,
2024                     NULL, 0, NULL)) != OK)
2025     return tls_error(US"cert-status-req",
2026                     gnutls_strerror(rc), state->host, errstr);
2027   tls_out.ocsp = OCSP_NOT_RESP;
2028   }
2029 #endif
2030
2031 #ifndef DISABLE_EVENT
2032 if (tb->event_action)
2033   {
2034   state->event_action = tb->event_action;
2035   gnutls_session_set_ptr(state->session, state);
2036   gnutls_certificate_set_verify_function(state->x509_cred, verify_cb);
2037   }
2038 #endif
2039
2040 gnutls_transport_set_ptr(state->session, (gnutls_transport_ptr_t)(long) fd);
2041 state->fd_in = fd;
2042 state->fd_out = fd;
2043
2044 DEBUG(D_tls) debug_printf("about to gnutls_handshake\n");
2045 /* There doesn't seem to be a built-in timeout on connection. */
2046
2047 sigalrm_seen = FALSE;
2048 alarm(ob->command_timeout);
2049 do
2050   {
2051   rc = gnutls_handshake(state->session);
2052   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) ||
2053       (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED && !sigalrm_seen));
2054 alarm(0);
2055
2056 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
2057   if (sigalrm_seen)
2058     {
2059     gnutls_alert_send(state->session, GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_USER_CANCELED);
2060     return tls_error(US"gnutls_handshake", "timed out", state->host, errstr);
2061     }
2062   else
2063     return tls_error(US"gnutls_handshake", gnutls_strerror(rc), state->host, errstr);
2064
2065 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
2066
2067 /* Verify late */
2068
2069 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE &&
2070     !verify_certificate(state, errstr))
2071   return tls_error(US"certificate verification failed", *errstr, state->host, errstr);
2072
2073 #ifndef DISABLE_OCSP
2074 if (require_ocsp)
2075   {
2076   DEBUG(D_tls)
2077     {
2078     gnutls_datum_t stapling;
2079     gnutls_ocsp_resp_t resp;
2080     gnutls_datum_t printed;
2081     if (  (rc= gnutls_ocsp_status_request_get(state->session, &stapling)) == 0
2082        && (rc= gnutls_ocsp_resp_init(&resp)) == 0
2083        && (rc= gnutls_ocsp_resp_import(resp, &stapling)) == 0
2084        && (rc= gnutls_ocsp_resp_print(resp, GNUTLS_OCSP_PRINT_FULL, &printed)) == 0
2085        )
2086       {
2087       debug_printf("%.4096s", printed.data);
2088       gnutls_free(printed.data);
2089       }
2090     else
2091       (void) tls_error(US"ocsp decode", gnutls_strerror(rc), state->host, errstr);
2092     }
2093
2094   if (gnutls_ocsp_status_request_is_checked(state->session, 0) == 0)
2095     {
2096     tls_out.ocsp = OCSP_FAILED;
2097     return tls_error(US"certificate status check failed", NULL, state->host, errstr);
2098     }
2099   DEBUG(D_tls) debug_printf("Passed OCSP checking\n");
2100   tls_out.ocsp = OCSP_VFIED;
2101   }
2102 #endif
2103
2104 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
2105
2106 if ((rc = peer_status(state, errstr)) != OK)
2107   return rc;
2108
2109 /* Sets various Exim expansion variables; may need to adjust for ACL callouts */
2110
2111 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
2112
2113 return OK;
2114 }
2115
2116
2117
2118
2119 /*************************************************
2120 *         Close down a TLS session               *
2121 *************************************************/
2122
2123 /* This is also called from within a delivery subprocess forked from the
2124 daemon, to shut down the TLS library, without actually doing a shutdown (which
2125 would tamper with the TLS session in the parent process).
2126
2127 Arguments:   TRUE if gnutls_bye is to be called
2128 Returns:     nothing
2129 */
2130
2131 void
2132 tls_close(BOOL is_server, BOOL shutdown)
2133 {
2134 exim_gnutls_state_st *state = is_server ? &state_server : &state_client;
2135
2136 if (!state->tlsp || state->tlsp->active < 0) return;  /* TLS was not active */
2137
2138 if (shutdown)
2139   {
2140   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_close(): shutting down TLS\n");
2141   gnutls_bye(state->session, GNUTLS_SHUT_WR);
2142   }
2143
2144 gnutls_deinit(state->session);
2145 gnutls_certificate_free_credentials(state->x509_cred);
2146
2147
2148 state->tlsp->active = -1;
2149 memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
2150
2151 if ((state_server.session == NULL) && (state_client.session == NULL))
2152   {
2153   gnutls_global_deinit();
2154   exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
2155   }
2156 }
2157
2158
2159
2160
2161 static BOOL
2162 tls_refill(unsigned lim)
2163 {
2164 exim_gnutls_state_st * state = &state_server;
2165 ssize_t inbytes;
2166
2167 DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, %u)\n",
2168   state->session, state->xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
2169
2170 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
2171 inbytes = gnutls_record_recv(state->session, state->xfer_buffer,
2172   MIN(ssl_xfer_buffer_size, lim));
2173 alarm(0);
2174
2175 /* Timeouts do not get this far; see command_timeout_handler().
2176    A zero-byte return appears to mean that the TLS session has been
2177    closed down, not that the socket itself has been closed down. Revert to
2178    non-TLS handling. */
2179
2180 if (sigalrm_seen)
2181   {
2182   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got tls read timeout\n");
2183   state->xfer_error = 1;
2184   return FALSE;
2185   }
2186
2187 else if (inbytes == 0)
2188   {
2189   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
2190
2191   receive_getc = smtp_getc;
2192   receive_getbuf = smtp_getbuf;
2193   receive_get_cache = smtp_get_cache;
2194   receive_ungetc = smtp_ungetc;
2195   receive_feof = smtp_feof;
2196   receive_ferror = smtp_ferror;
2197   receive_smtp_buffered = smtp_buffered;
2198
2199   gnutls_deinit(state->session);
2200   gnutls_certificate_free_credentials(state->x509_cred);
2201
2202   state->session = NULL;
2203   state->tlsp->active = -1;
2204   state->tlsp->bits = 0;
2205   state->tlsp->certificate_verified = FALSE;
2206   tls_channelbinding_b64 = NULL;
2207   state->tlsp->cipher = NULL;
2208   state->tlsp->peercert = NULL;
2209   state->tlsp->peerdn = NULL;
2210
2211   return FALSE;
2212   }
2213
2214 /* Handle genuine errors */
2215
2216 else if (inbytes < 0)
2217   {
2218   record_io_error(state, (int) inbytes, US"recv", NULL);
2219   state->xfer_error = 1;
2220   return FALSE;
2221   }
2222 #ifndef DISABLE_DKIM
2223 dkim_exim_verify_feed(state->xfer_buffer, inbytes);
2224 #endif
2225 state->xfer_buffer_hwm = (int) inbytes;
2226 state->xfer_buffer_lwm = 0;
2227 return TRUE;
2228 }
2229
2230 /*************************************************
2231 *            TLS version of getc                 *
2232 *************************************************/
2233
2234 /* This gets the next byte from the TLS input buffer. If the buffer is empty,
2235 it refills the buffer via the GnuTLS reading function.
2236 Only used by the server-side TLS.
2237
2238 This feeds DKIM and should be used for all message-body reads.
2239
2240 Arguments:  lim         Maximum amount to read/bufffer
2241 Returns:    the next character or EOF
2242 */
2243
2244 int
2245 tls_getc(unsigned lim)
2246 {
2247 exim_gnutls_state_st * state = &state_server;
2248
2249 if (state->xfer_buffer_lwm >= state->xfer_buffer_hwm)
2250   if (!tls_refill(lim))
2251     return state->xfer_error ? EOF : smtp_getc(lim);
2252
2253 /* Something in the buffer; return next uschar */
2254
2255 return state->xfer_buffer[state->xfer_buffer_lwm++];
2256 }
2257
2258 uschar *
2259 tls_getbuf(unsigned * len)
2260 {
2261 exim_gnutls_state_st * state = &state_server;
2262 unsigned size;
2263 uschar * buf;
2264
2265 if (state->xfer_buffer_lwm >= state->xfer_buffer_hwm)
2266   if (!tls_refill(*len))
2267     {
2268     if (!state->xfer_error) return smtp_getbuf(len);
2269     *len = 0;
2270     return NULL;
2271     }
2272
2273 if ((size = state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm) > *len)
2274   size = *len;
2275 buf = &state->xfer_buffer[state->xfer_buffer_lwm];
2276 state->xfer_buffer_lwm += size;
2277 *len = size;
2278 return buf;
2279 }
2280
2281
2282 void
2283 tls_get_cache()
2284 {
2285 #ifndef DISABLE_DKIM
2286 exim_gnutls_state_st * state = &state_server;
2287 int n = state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm;
2288 if (n > 0)
2289   dkim_exim_verify_feed(state->xfer_buffer+state->xfer_buffer_lwm, n);
2290 #endif
2291 }
2292
2293
2294 BOOL
2295 tls_could_read(void)
2296 {
2297 return state_server.xfer_buffer_lwm < state_server.xfer_buffer_hwm
2298  || gnutls_record_check_pending(state_server.session) > 0;
2299 }
2300
2301
2302
2303
2304 /*************************************************
2305 *          Read bytes from TLS channel           *
2306 *************************************************/
2307
2308 /* This does not feed DKIM, so if the caller uses this for reading message body,
2309 then the caller must feed DKIM.
2310
2311 Arguments:
2312   buff      buffer of data
2313   len       size of buffer
2314
2315 Returns:    the number of bytes read
2316             -1 after a failed read
2317 */
2318
2319 int
2320 tls_read(BOOL is_server, uschar *buff, size_t len)
2321 {
2322 exim_gnutls_state_st *state = is_server ? &state_server : &state_client;
2323 ssize_t inbytes;
2324
2325 if (len > INT_MAX)
2326   len = INT_MAX;
2327
2328 if (state->xfer_buffer_lwm < state->xfer_buffer_hwm)
2329   DEBUG(D_tls)
2330     debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
2331         "tls_read() called with data in the tls_getc() buffer, %d ignored\n",
2332         state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm);
2333
2334 DEBUG(D_tls)
2335   debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
2336       state->session, buff, len);
2337
2338 inbytes = gnutls_record_recv(state->session, buff, len);
2339 if (inbytes > 0) return inbytes;
2340 if (inbytes == 0)
2341   {
2342   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
2343   }
2344 else record_io_error(state, (int)inbytes, US"recv", NULL);
2345
2346 return -1;
2347 }
2348
2349
2350
2351
2352 /*************************************************
2353 *         Write bytes down TLS channel           *
2354 *************************************************/
2355
2356 /*
2357 Arguments:
2358   is_server channel specifier
2359   buff      buffer of data
2360   len       number of bytes
2361   more      more data expected soon
2362
2363 Returns:    the number of bytes after a successful write,
2364             -1 after a failed write
2365 */
2366
2367 int
2368 tls_write(BOOL is_server, const uschar *buff, size_t len, BOOL more)
2369 {
2370 ssize_t outbytes;
2371 size_t left = len;
2372 exim_gnutls_state_st *state = is_server ? &state_server : &state_client;
2373 #ifdef SUPPORT_CORK
2374 static BOOL corked = FALSE;
2375
2376 if (more && !corked) gnutls_record_cork(state->session);
2377 #endif
2378
2379 DEBUG(D_tls) debug_printf("%s(%p, " SIZE_T_FMT "%s)\n", __FUNCTION__,
2380   buff, left, more ? ", more" : "");
2381
2382 while (left > 0)
2383   {
2384   DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_record_send(SSL, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
2385       buff, left);
2386   outbytes = gnutls_record_send(state->session, buff, left);
2387
2388   DEBUG(D_tls) debug_printf("outbytes=" SSIZE_T_FMT "\n", outbytes);
2389   if (outbytes < 0)
2390     {
2391     record_io_error(state, outbytes, US"send", NULL);
2392     return -1;
2393     }
2394   if (outbytes == 0)
2395     {
2396     record_io_error(state, 0, US"send", US"TLS channel closed on write");
2397     return -1;
2398     }
2399
2400   left -= outbytes;
2401   buff += outbytes;
2402   }
2403
2404 if (len > INT_MAX)
2405   {
2406   DEBUG(D_tls)
2407     debug_printf("Whoops!  Wrote more bytes (" SIZE_T_FMT ") than INT_MAX\n",
2408         len);
2409   len = INT_MAX;
2410   }
2411
2412 #ifdef SUPPORT_CORK
2413 if (more != corked)
2414   {
2415   if (!more) (void) gnutls_record_uncork(state->session, 0);
2416   corked = more;
2417   }
2418 #endif
2419
2420 return (int) len;
2421 }
2422
2423
2424
2425
2426 /*************************************************
2427 *            Random number generation            *
2428 *************************************************/
2429
2430 /* Pseudo-random number generation.  The result is not expected to be
2431 cryptographically strong but not so weak that someone will shoot themselves
2432 in the foot using it as a nonce in input in some email header scheme or
2433 whatever weirdness they'll twist this into.  The result should handle fork()
2434 and avoid repeating sequences.  OpenSSL handles that for us.
2435
2436 Arguments:
2437   max       range maximum
2438 Returns     a random number in range [0, max-1]
2439 */
2440
2441 #ifdef HAVE_GNUTLS_RND
2442 int
2443 vaguely_random_number(int max)
2444 {
2445 unsigned int r;
2446 int i, needed_len;
2447 uschar *p;
2448 uschar smallbuf[sizeof(r)];
2449
2450 if (max <= 1)
2451   return 0;
2452
2453 needed_len = sizeof(r);
2454 /* Don't take 8 times more entropy than needed if int is 8 octets and we were
2455  * asked for a number less than 10. */
2456 for (r = max, i = 0; r; ++i)
2457   r >>= 1;
2458 i = (i + 7) / 8;
2459 if (i < needed_len)
2460   needed_len = i;
2461
2462 i = gnutls_rnd(GNUTLS_RND_NONCE, smallbuf, needed_len);
2463 if (i < 0)
2464   {
2465   DEBUG(D_all) debug_printf("gnutls_rnd() failed, using fallback.\n");
2466   return vaguely_random_number_fallback(max);
2467   }
2468 r = 0;
2469 for (p = smallbuf; needed_len; --needed_len, ++p)
2470   {
2471   r *= 256;
2472   r += *p;
2473   }
2474
2475 /* We don't particularly care about weighted results; if someone wants
2476  * smooth distribution and cares enough then they should submit a patch then. */
2477 return r % max;
2478 }
2479 #else /* HAVE_GNUTLS_RND */
2480 int
2481 vaguely_random_number(int max)
2482 {
2483   return vaguely_random_number_fallback(max);
2484 }
2485 #endif /* HAVE_GNUTLS_RND */
2486
2487
2488
2489
2490 /*************************************************
2491 *  Let tls_require_ciphers be checked at startup *
2492 *************************************************/
2493
2494 /* The tls_require_ciphers option, if set, must be something which the
2495 library can parse.
2496
2497 Returns:     NULL on success, or error message
2498 */
2499
2500 uschar *
2501 tls_validate_require_cipher(void)
2502 {
2503 int rc;
2504 uschar *expciphers = NULL;
2505 gnutls_priority_t priority_cache;
2506 const char *errpos;
2507 uschar * dummy_errstr;
2508
2509 #define validate_check_rc(Label) do { \
2510   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { if (exim_gnutls_base_init_done) gnutls_global_deinit(); \
2511   return string_sprintf("%s failed: %s", (Label), gnutls_strerror(rc)); } } while (0)
2512 #define return_deinit(Label) do { gnutls_global_deinit(); return (Label); } while (0)
2513
2514 if (exim_gnutls_base_init_done)
2515   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
2516       "already initialised GnuTLS, Exim developer bug");
2517
2518 #ifdef HAVE_GNUTLS_PKCS11
2519 if (!gnutls_allow_auto_pkcs11)
2520   {
2521   rc = gnutls_pkcs11_init(GNUTLS_PKCS11_FLAG_MANUAL, NULL);
2522   validate_check_rc(US"gnutls_pkcs11_init");
2523   }
2524 #endif
2525 rc = gnutls_global_init();
2526 validate_check_rc(US"gnutls_global_init()");
2527 exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
2528
2529 if (!(tls_require_ciphers && *tls_require_ciphers))
2530   return_deinit(NULL);
2531
2532 if (!expand_check(tls_require_ciphers, US"tls_require_ciphers", &expciphers,
2533                   &dummy_errstr))
2534   return_deinit(US"failed to expand tls_require_ciphers");
2535
2536 if (!(expciphers && *expciphers))
2537   return_deinit(NULL);
2538
2539 DEBUG(D_tls)
2540   debug_printf("tls_require_ciphers expands to \"%s\"\n", expciphers);
2541
2542 rc = gnutls_priority_init(&priority_cache, CS expciphers, &errpos);
2543 validate_check_rc(string_sprintf(
2544       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.8s..\"",
2545       expciphers, errpos - CS expciphers, errpos));
2546
2547 #undef return_deinit
2548 #undef validate_check_rc
2549 gnutls_global_deinit();
2550
2551 return NULL;
2552 }
2553
2554
2555
2556
2557 /*************************************************
2558 *         Report the library versions.           *
2559 *************************************************/
2560
2561 /* See a description in tls-openssl.c for an explanation of why this exists.
2562
2563 Arguments:   a FILE* to print the results to
2564 Returns:     nothing
2565 */
2566
2567 void
2568 tls_version_report(FILE *f)
2569 {
2570 fprintf(f, "Library version: GnuTLS: Compile: %s\n"
2571            "                         Runtime: %s\n",
2572            LIBGNUTLS_VERSION,
2573            gnutls_check_version(NULL));
2574 }
2575
2576 /* vi: aw ai sw=2
2577 */
2578 /* End of tls-gnu.c */