a0a35b447c833acef6d24e37ffed0dabf99876e2
[exim.git] / src / src / tls-gnu.c
1 /*************************************************
2 *     Exim - an Internet mail transport agent    *
3 *************************************************/
4
5 /* Copyright (c) University of Cambridge 1995 - 2012 */
6 /* See the file NOTICE for conditions of use and distribution. */
7
8 /* Copyright (c) Phil Pennock 2012 */
9
10 /* This file provides TLS/SSL support for Exim using the GnuTLS library,
11 one of the available supported implementations.  This file is #included into
12 tls.c when USE_GNUTLS has been set.
13
14 The code herein is a revamp of GnuTLS integration using the current APIs; the
15 original tls-gnu.c was based on a patch which was contributed by Nikos
16 Mavroyanopoulos.  The revamp is partially a rewrite, partially cut&paste as
17 appropriate.
18
19 APIs current as of GnuTLS 2.12.18; note that the GnuTLS manual is for GnuTLS 3,
20 which is not widely deployed by OS vendors.  Will note issues below, which may
21 assist in updating the code in the future.  Another sources of hints is
22 mod_gnutls for Apache (SNI callback registration and handling).
23
24 Keeping client and server variables more split than before and is currently
25 the norm, in anticipation of TLS in ACL callouts.
26
27 I wanted to switch to gnutls_certificate_set_verify_function() so that
28 certificate rejection could happen during handshake where it belongs, rather
29 than being dropped afterwards, but that was introduced in 2.10.0 and Debian
30 (6.0.5) is still on 2.8.6.  So for now we have to stick with sub-par behaviour.
31
32 (I wasn't looking for libraries quite that old, when updating to get rid of
33 compiler warnings of deprecated APIs.  If it turns out that a lot of the rest
34 require current GnuTLS, then we'll drop support for the ancient libraries).
35 */
36
37 #include <gnutls/gnutls.h>
38 /* needed for cert checks in verification and DN extraction: */
39 #include <gnutls/x509.h>
40 /* man-page is incorrect, gnutls_rnd() is not in gnutls.h: */
41 #include <gnutls/crypto.h>
42
43 /* GnuTLS 2 vs 3
44
45 GnuTLS 3 only:
46   gnutls_global_set_audit_log_function()
47
48 Changes:
49   gnutls_certificate_verify_peers2(): is new, drop the 2 for old version
50 */
51
52 /* Local static variables for GnuTLS */
53
54 /* Values for verify_requirement */
55
56 enum peer_verify_requirement { VERIFY_NONE, VERIFY_OPTIONAL, VERIFY_REQUIRED };
57
58 /* This holds most state for server or client; with this, we can set up an
59 outbound TLS-enabled connection in an ACL callout, while not stomping all
60 over the TLS variables available for expansion.
61
62 Some of these correspond to variables in globals.c; those variables will
63 be set to point to content in one of these instances, as appropriate for
64 the stage of the process lifetime.
65
66 Not handled here: globals tls_active, tls_bits, tls_cipher, tls_peerdn,
67 tls_certificate_verified, tls_channelbinding_b64, tls_sni.
68 */
69
70 typedef struct exim_gnutls_state {
71   gnutls_session_t session;
72   gnutls_certificate_credentials_t x509_cred;
73   gnutls_priority_t priority_cache;
74   enum peer_verify_requirement verify_requirement;
75   int fd_in;
76   int fd_out;
77   BOOL peer_cert_verified;
78   BOOL trigger_sni_changes;
79   const struct host_item *host;
80   uschar *peerdn;
81   uschar *received_sni;
82
83   const uschar *tls_certificate;
84   const uschar *tls_privatekey;
85   const uschar *tls_sni; /* client send only, not received */
86   const uschar *tls_verify_certificates;
87   const uschar *tls_crl;
88   const uschar *tls_require_ciphers;
89   uschar *exp_tls_certificate;
90   uschar *exp_tls_privatekey;
91   uschar *exp_tls_sni;
92   uschar *exp_tls_verify_certificates;
93   uschar *exp_tls_crl;
94   uschar *exp_tls_require_ciphers;
95
96   uschar *xfer_buffer;
97   int xfer_buffer_lwm;
98   int xfer_buffer_hwm;
99   int xfer_eof;
100   int xfer_error;
101
102   uschar cipherbuf[256];
103 } exim_gnutls_state_st;
104
105 static const exim_gnutls_state_st exim_gnutls_state_init = {
106   NULL, NULL, NULL, VERIFY_NONE, -1, -1, FALSE, FALSE,
107   NULL, NULL, NULL,
108   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
109   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
110   NULL, 0, 0, 0, 0,
111   ""
112 };
113
114 /* Not only do we have our own APIs which don't pass around state, assuming
115 it's held in globals, GnuTLS doesn't appear to let us register callback data
116 for callbacks, or as part of the session, so we have to keep a "this is the
117 context we're currently dealing with" pointer and rely upon being
118 single-threaded to keep from processing data on an inbound TLS connection while
119 talking to another TLS connection for an outbound check.  This does mean that
120 there's no way for heart-beats to be responded to, for the duration of the
121 second connection. */
122
123 static exim_gnutls_state_st state_server, state_client;
124 static exim_gnutls_state_st *current_global_tls_state;
125
126 /* dh_params are initialised once within the lifetime of a process using TLS;
127 if we used TLS in a long-lived daemon, we'd have to reconsider this.  But we
128 don't want to repeat this. */
129
130 static gnutls_dh_params_t dh_server_params = NULL;
131
132 /* No idea how this value was chosen; preserving it.  Default is 3600. */
133
134 static const int ssl_session_timeout = 200;
135
136 static const char * const exim_default_gnutls_priority = "NORMAL";
137
138 /* Guard library core initialisation */
139
140 static BOOL exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
141
142
143 /* ------------------------------------------------------------------------ */
144 /* macros */
145
146 #define MAX_HOST_LEN 255
147
148 /* Set this to control gnutls_global_set_log_level(); values 0 to 9 will setup
149 the library logging; a value less than 0 disables the calls to set up logging
150 callbacks. */
151 #define EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL -1
152
153 #define EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS 1024
154
155 /* With GnuTLS 2.12.x+ we have gnutls_sec_param_to_pk_bits() with which we
156 can ask for a bit-strength.  Without that, we stick to the constant we had
157 before, for now. */
158 #define EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12 1024
159
160 #define exim_gnutls_err_check(Label) do { \
161   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), host); } } while (0)
162
163 #define expand_check_tlsvar(Varname) expand_check(state->Varname, US #Varname, &state->exp_##Varname)
164
165 #if GNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020c00
166 #define HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
167 #define HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
168 #define HAVE_GNUTLS_RND
169 #endif
170
171
172
173
174 /* ------------------------------------------------------------------------ */
175 /* Callback declarations */
176
177 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
178 static void exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message);
179 #endif
180
181 static int exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session);
182
183
184
185
186 /* ------------------------------------------------------------------------ */
187 /* Static functions */
188
189 /*************************************************
190 *               Handle TLS error                 *
191 *************************************************/
192
193 /* Called from lots of places when errors occur before actually starting to do
194 the TLS handshake, that is, while the session is still in clear. Always returns
195 DEFER for a server and FAIL for a client so that most calls can use "return
196 tls_error(...)" to do this processing and then give an appropriate return. A
197 single function is used for both server and client, because it is called from
198 some shared functions.
199
200 Argument:
201   prefix    text to include in the logged error
202   msg       additional error string (may be NULL)
203             usually obtained from gnutls_strerror()
204   host      NULL if setting up a server;
205             the connected host if setting up a client
206
207 Returns:    OK/DEFER/FAIL
208 */
209
210 static int
211 tls_error(const uschar *prefix, const char *msg, const host_item *host)
212 {
213 if (host)
214   {
215   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on connection to %s [%s] (%s)%s%s",
216       host->name, host->address, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
217   return FAIL;
218   }
219 else
220   {
221   uschar *conn_info = smtp_get_connection_info();
222   if (Ustrncmp(conn_info, US"SMTP ", 5) == 0)
223     conn_info += 5;
224   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on %s (%s)%s%s",
225       conn_info, prefix, msg ? ": " : "", msg ? msg : "");
226   return DEFER;
227   }
228 }
229
230
231
232
233 /*************************************************
234 *    Deal with logging errors during I/O         *
235 *************************************************/
236
237 /* We have to get the identity of the peer from saved data.
238
239 Argument:
240   state    the current GnuTLS exim state container
241   rc       the GnuTLS error code, or 0 if it's a local error
242   when     text identifying read or write
243   text     local error text when ec is 0
244
245 Returns:   nothing
246 */
247
248 static void
249 record_io_error(exim_gnutls_state_st *state, int rc, uschar *when, uschar *text)
250 {
251 const char *msg;
252
253 if (rc == GNUTLS_E_FATAL_ALERT_RECEIVED)
254   msg = CS string_sprintf("%s: %s", US gnutls_strerror(rc),
255     US gnutls_alert_get_name(gnutls_alert_get(state->session)));
256 else
257   msg = gnutls_strerror(rc);
258
259 tls_error(when, msg, state->host);
260 }
261
262
263
264
265 /*************************************************
266 *        Set various Exim expansion vars         *
267 *************************************************/
268
269 /* We set various Exim global variables from the state, once a session has
270 been established.  With TLS callouts, may need to change this to stack
271 variables, or just re-call it with the server state after client callout
272 has finished.
273
274 Make sure anything set here is inset in tls_getc().
275
276 Sets:
277   tls_active                fd
278   tls_bits                  strength indicator
279   tls_certificate_verified  bool indicator
280   tls_channelbinding_b64    for some SASL mechanisms
281   tls_cipher                a string
282   tls_peerdn                a string
283   tls_sni                   a (UTF-8) string
284 Also:
285   current_global_tls_state  for API limitations
286
287 Argument:
288   state      the relevant exim_gnutls_state_st *
289 */
290
291 static void
292 extract_exim_vars_from_tls_state(exim_gnutls_state_st *state)
293 {
294 gnutls_protocol_t protocol;
295 gnutls_cipher_algorithm_t cipher;
296 gnutls_kx_algorithm_t kx;
297 gnutls_mac_algorithm_t mac;
298 uschar *p;
299 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
300 int old_pool;
301 int rc;
302 gnutls_datum_t channel;
303 #endif
304
305 current_global_tls_state = state;
306
307 tls_active = state->fd_out;
308
309 cipher = gnutls_cipher_get(state->session);
310 /* returns size in "bytes" */
311 tls_bits = gnutls_cipher_get_key_size(cipher) * 8;
312
313 if (!*state->cipherbuf)
314   {
315   protocol = gnutls_protocol_get_version(state->session);
316   mac = gnutls_mac_get(state->session);
317   kx = gnutls_kx_get(state->session);
318
319   string_format(state->cipherbuf, sizeof(state->cipherbuf),
320       "%s:%s:%u",
321       gnutls_protocol_get_name(protocol),
322       gnutls_cipher_suite_get_name(kx, cipher, mac),
323       tls_bits);
324
325   /* I don't see a way that spaces could occur, in the current GnuTLS
326   code base, but it was a concern in the old code and perhaps older GnuTLS
327   releases did return "TLS 1.0"; play it safe, just in case. */
328   for (p = state->cipherbuf; *p != '\0'; ++p)
329     if (isspace(*p))
330       *p = '-';
331   }
332 tls_cipher = state->cipherbuf;
333
334 DEBUG(D_tls) debug_printf("cipher: %s\n", tls_cipher);
335
336 tls_certificate_verified = state->peer_cert_verified;
337
338 /* note that tls_channelbinding_b64 is not saved to the spool file, since it's
339 only available for use for authenticators while this TLS session is running. */
340
341 tls_channelbinding_b64 = NULL;
342 #ifdef HAVE_GNUTLS_SESSION_CHANNEL_BINDING
343 channel.data = NULL;
344 channel.size = 0;
345 rc = gnutls_session_channel_binding(state->session, GNUTLS_CB_TLS_UNIQUE, &channel);
346 if (rc) {
347   DEBUG(D_tls) debug_printf("Channel binding error: %s\n", gnutls_strerror(rc));
348 } else {
349   old_pool = store_pool;
350   store_pool = POOL_PERM;
351   tls_channelbinding_b64 = auth_b64encode(channel.data, (int)channel.size);
352   store_pool = old_pool;
353   DEBUG(D_tls) debug_printf("Have channel bindings cached for possible auth usage.\n");
354 }
355 #endif
356
357 tls_peerdn = state->peerdn;
358
359 tls_sni = state->received_sni;
360 }
361
362
363
364
365 /*************************************************
366 *            Setup up DH parameters              *
367 *************************************************/
368
369 /* Generating the D-H parameters may take a long time. They only need to
370 be re-generated every so often, depending on security policy. What we do is to
371 keep these parameters in a file in the spool directory. If the file does not
372 exist, we generate them. This means that it is easy to cause a regeneration.
373
374 The new file is written as a temporary file and renamed, so that an incomplete
375 file is never present. If two processes both compute some new parameters, you
376 waste a bit of effort, but it doesn't seem worth messing around with locking to
377 prevent this.
378
379 Argument:
380   host       NULL for server, server for client (for error handling)
381
382 Returns:     OK/DEFER/FAIL
383 */
384
385 static int
386 init_server_dh(void)
387 {
388 int fd, rc;
389 unsigned int dh_bits;
390 gnutls_datum m;
391 uschar filename[PATH_MAX];
392 size_t sz;
393 host_item *host = NULL; /* dummy for macros */
394
395 DEBUG(D_tls) debug_printf("Initialising GnuTLS server params.\n");
396
397 rc = gnutls_dh_params_init(&dh_server_params);
398 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_init");
399
400 #ifdef HAVE_GNUTLS_SEC_PARAM_CONSTANTS
401 /* If you change this constant, also change dh_param_fn_ext so that we can use a
402 different filename and ensure we have sufficient bits. */
403 dh_bits = gnutls_sec_param_to_pk_bits(GNUTLS_PK_DH, GNUTLS_SEC_PARAM_NORMAL);
404 if (!dh_bits)
405   return tls_error(US"gnutls_sec_param_to_pk_bits() failed", NULL, NULL);
406 DEBUG(D_tls)
407   debug_printf("GnuTLS tells us that for D-H PK, NORMAL is %d bits.\n",
408       dh_bits);
409 #else
410 dh_bits = EXIM_SERVER_DH_BITS_PRE2_12;
411 DEBUG(D_tls)
412   debug_printf("GnuTLS lacks gnutls_sec_param_to_pk_bits(), using %d bits.\n",
413       dh_bits);
414 #endif
415
416 if (!string_format(filename, sizeof(filename),
417       "%s/gnutls-params-%d", spool_directory, dh_bits))
418   return tls_error(US"overlong filename", NULL, NULL);
419
420 /* Open the cache file for reading and if successful, read it and set up the
421 parameters. */
422
423 fd = Uopen(filename, O_RDONLY, 0);
424 if (fd >= 0)
425   {
426   struct stat statbuf;
427   FILE *fp;
428   int saved_errno;
429
430   if (fstat(fd, &statbuf) < 0)  /* EIO */
431     {
432     saved_errno = errno;
433     (void)close(fd);
434     return tls_error(US"TLS cache stat failed", strerror(saved_errno), NULL);
435     }
436   if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
437     {
438     (void)close(fd);
439     return tls_error(US"TLS cache not a file", NULL, NULL);
440     }
441   fp = fdopen(fd, "rb");
442   if (!fp)
443     {
444     saved_errno = errno;
445     (void)close(fd);
446     return tls_error(US"fdopen(TLS cache stat fd) failed",
447         strerror(saved_errno), NULL);
448     }
449
450   m.size = statbuf.st_size;
451   m.data = malloc(m.size);
452   if (m.data == NULL)
453     {
454     fclose(fp);
455     return tls_error(US"malloc failed", strerror(errno), NULL);
456     }
457   sz = fread(m.data, m.size, 1, fp);
458   if (!sz)
459     {
460     saved_errno = errno;
461     fclose(fp);
462     free(m.data);
463     return tls_error(US"fread failed", strerror(saved_errno), NULL);
464     }
465   fclose(fp);
466
467   rc = gnutls_dh_params_import_pkcs3(dh_server_params, &m, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
468   free(m.data);
469   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_import_pkcs3");
470   DEBUG(D_tls) debug_printf("read D-H parameters from file \"%s\"\n", filename);
471   }
472
473 /* If the file does not exist, fall through to compute new data and cache it.
474 If there was any other opening error, it is serious. */
475
476 else if (errno == ENOENT)
477   {
478   rc = -1;
479   DEBUG(D_tls)
480     debug_printf("D-H parameter cache file \"%s\" does not exist\n", filename);
481   }
482 else
483   return tls_error(string_open_failed(errno, "\"%s\" for reading", filename),
484       NULL, NULL);
485
486 /* If ret < 0, either the cache file does not exist, or the data it contains
487 is not useful. One particular case of this is when upgrading from an older
488 release of Exim in which the data was stored in a different format. We don't
489 try to be clever and support both formats; we just regenerate new data in this
490 case. */
491
492 if (rc < 0)
493   {
494   uschar *temp_fn;
495
496   if ((PATH_MAX - Ustrlen(filename)) < 10)
497     return tls_error(US"Filename too long to generate replacement",
498         CS filename, NULL);
499
500   temp_fn = string_copy(US "%s.XXXXXXX");
501   fd = mkstemp(CS temp_fn); /* modifies temp_fn */
502   if (fd < 0)
503     return tls_error(US"Unable to open temp file", strerror(errno), NULL);
504   (void)fchown(fd, exim_uid, exim_gid);   /* Probably not necessary */
505
506   DEBUG(D_tls) debug_printf("generating %d bits Diffie-Hellman key ...\n", dh_bits);
507   rc = gnutls_dh_params_generate2(dh_server_params, dh_bits);
508   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_generate2");
509
510   /* gnutls_dh_params_export_pkcs3() will tell us the exact size, every time,
511   and I confirmed that a NULL call to get the size first is how the GnuTLS
512   sample apps handle this. */
513
514   sz = 0;
515   m.data = NULL;
516   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
517       m.data, &sz);
518   if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
519     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3(NULL) sizing");
520   m.size = sz;
521   m.data = malloc(m.size);
522   if (m.data == NULL)
523     return tls_error(US"memory allocation failed", strerror(errno), NULL);
524   rc = gnutls_dh_params_export_pkcs3(dh_server_params, GNUTLS_X509_FMT_PEM,
525       m.data, &sz);
526   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
527     {
528     free(m.data);
529     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_dh_params_export_pkcs3() real");
530     }
531
532   sz = write_to_fd_buf(fd, m.data, (size_t) m.size);
533   if (sz != m.size)
534     {
535     free(m.data);
536     return tls_error(US"TLS cache write D-H params failed",
537         strerror(errno), NULL);
538     }
539   free(m.data);
540   sz = write_to_fd_buf(fd, US"\n", 1);
541   if (sz != 1)
542     return tls_error(US"TLS cache write D-H params final newline failed",
543         strerror(errno), NULL);
544
545   rc = close(fd);
546   if (rc)
547     return tls_error(US"TLS cache write close() failed",
548         strerror(errno), NULL);
549
550   if (Urename(temp_fn, filename) < 0)
551     return tls_error(string_sprintf("failed to rename \"%s\" as \"%s\"",
552           temp_fn, filename), strerror(errno), NULL);
553
554   DEBUG(D_tls) debug_printf("wrote D-H parameters to file \"%s\"\n", filename);
555   }
556
557 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialized server D-H parameters\n");
558 return OK;
559 }
560
561
562
563
564 /*************************************************
565 *       Variables re-expanded post-SNI           *
566 *************************************************/
567
568 /* Called from both server and client code, via tls_init(), and also from
569 the SNI callback after receiving an SNI, if tls_certificate includes "tls_sni".
570
571 We can tell the two apart by state->received_sni being non-NULL in callback.
572
573 The callback should not call us unless state->trigger_sni_changes is true,
574 which we are responsible for setting on the first pass through.
575
576 Arguments:
577   state           exim_gnutls_state_st *
578
579 Returns:          OK/DEFER/FAIL
580 */
581
582 static int
583 tls_expand_session_files(exim_gnutls_state_st *state)
584 {
585 struct stat statbuf;
586 int rc;
587 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
588 uschar *saved_tls_certificate = NULL;
589 uschar *saved_tls_privatekey = NULL;
590 uschar *saved_tls_verify_certificates = NULL;
591 uschar *saved_tls_crl = NULL;
592 int cert_count;
593
594 /* We check for tls_sni *before* expansion. */
595 if (!state->host)
596   {
597   if (!state->received_sni)
598     {
599     if (Ustrstr(state->tls_certificate, US"tls_sni"))
600       {
601       DEBUG(D_tls) debug_printf("We will re-expand TLS session files if we receive SNI.\n");
602       state->trigger_sni_changes = TRUE;
603       }
604     }
605   else
606     {
607     /* useful for debugging */
608     saved_tls_certificate = state->exp_tls_certificate;
609     saved_tls_privatekey = state->exp_tls_privatekey;
610     saved_tls_verify_certificates = state->exp_tls_verify_certificates;
611     saved_tls_crl = state->exp_tls_crl;
612     }
613   }
614
615 rc = gnutls_certificate_allocate_credentials(&state->x509_cred);
616 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_allocate_credentials");
617
618 /* remember: expand_check_tlsvar() is expand_check() but fiddling with
619 state members, assuming consistent naming; and expand_check() returns
620 false if expansion failed, unless expansion was forced to fail. */
621
622 /* check if we at least have a certificate, before doing expensive
623 D-H generation. */
624
625 if (!expand_check_tlsvar(tls_certificate))
626   return DEFER;
627
628 /* certificate is mandatory in server, optional in client */
629
630 if ((state->exp_tls_certificate == NULL) ||
631     (*state->exp_tls_certificate == '\0'))
632   {
633   if (state->host == NULL)
634     return tls_error(US"no TLS server certificate is specified", NULL, NULL);
635   else
636     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no client certificate specified; okay\n");
637   }
638
639 if (state->tls_privatekey && !expand_check_tlsvar(tls_privatekey))
640   return DEFER;
641
642 /* tls_privatekey is optional, defaulting to same file as certificate */
643
644 if (state->tls_privatekey == NULL || *state->tls_privatekey == '\0')
645   {
646   state->tls_privatekey = state->tls_certificate;
647   state->exp_tls_privatekey = state->exp_tls_certificate;
648   }
649
650
651 if (state->exp_tls_certificate && *state->exp_tls_certificate)
652   {
653   DEBUG(D_tls) debug_printf("certificate file = %s\nkey file = %s\n",
654       state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey);
655
656   if (state->received_sni)
657     {
658     if ((Ustrcmp(state->exp_tls_certificate, saved_tls_certificate) == 0) &&
659         (Ustrcmp(state->exp_tls_privatekey, saved_tls_privatekey) == 0))
660       {
661       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: cert and key unchanged\n");
662       }
663     else
664       {
665       DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS SNI: have a changed cert/key pair.\n");
666       }
667     }
668
669   rc = gnutls_certificate_set_x509_key_file(state->x509_cred,
670       CS state->exp_tls_certificate, CS state->exp_tls_privatekey,
671       GNUTLS_X509_FMT_PEM);
672   exim_gnutls_err_check(
673       string_sprintf("cert/key setup: cert=%s key=%s",
674         state->exp_tls_certificate, state->exp_tls_privatekey));
675   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: cert/key registered\n");
676   } /* tls_certificate */
677
678 /* Set the trusted CAs file if one is provided, and then add the CRL if one is
679 provided. Experiment shows that, if the certificate file is empty, an unhelpful
680 error message is provided. However, if we just refrain from setting anything up
681 in that case, certificate verification fails, which seems to be the correct
682 behaviour. */
683
684 if (state->tls_verify_certificates && *state->tls_verify_certificates)
685   {
686   if (!expand_check_tlsvar(tls_verify_certificates))
687     return DEFER;
688   if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
689     if (!expand_check_tlsvar(tls_crl))
690       return DEFER;
691
692   if (!(state->exp_tls_verify_certificates &&
693         *state->exp_tls_verify_certificates))
694     {
695     DEBUG(D_tls)
696       debug_printf("TLS: tls_verify_certificates expanded empty, ignoring\n");
697     /* With no tls_verify_certificates, we ignore tls_crl too */
698     return OK;
699     }
700   }
701
702 if (Ustat(state->exp_tls_verify_certificates, &statbuf) < 0)
703   {
704   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC, "could not stat %s "
705       "(tls_verify_certificates): %s", state->exp_tls_verify_certificates,
706       strerror(errno));
707   return DEFER;
708   }
709
710 if (!S_ISREG(statbuf.st_mode))
711   {
712   DEBUG(D_tls)
713     debug_printf("verify certificates path is not a file: \"%s\"\n%s\n",
714         state->exp_tls_verify_certificates,
715         S_ISDIR(statbuf.st_mode)
716           ? " it's a directory, that's OpenSSL, this is GnuTLS"
717           : " (not a directory either)");
718   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
719       "tls_verify_certificates \"%s\" is not a file",
720       state->exp_tls_verify_certificates);
721   return DEFER;
722   }
723
724 DEBUG(D_tls) debug_printf("verify certificates = %s size=" OFF_T_FMT "\n",
725         state->exp_tls_verify_certificates, statbuf.st_size);
726
727 if (statbuf.st_size == 0)
728   {
729   DEBUG(D_tls)
730     debug_printf("cert file empty, no certs, no verification, ignoring any CRL\n");
731   return OK;
732   }
733
734 cert_count = gnutls_certificate_set_x509_trust_file(state->x509_cred,
735     CS state->exp_tls_verify_certificates, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
736 if (cert_count < 0)
737   {
738   rc = cert_count;
739   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_trust_file");
740   }
741 DEBUG(D_tls) debug_printf("Added %d certificate authorities.\n", cert_count);
742
743 if (state->tls_crl && *state->tls_crl)
744   {
745   if (state->exp_tls_crl && *state->exp_tls_crl)
746     {
747     DEBUG(D_tls) debug_printf("loading CRL file = %s\n", state->exp_tls_crl);
748     rc = gnutls_certificate_set_x509_crl_file(state->x509_cred,
749         CS state->exp_tls_crl, GNUTLS_X509_FMT_PEM);
750     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_certificate_set_x509_crl_file");
751     }
752   }
753
754 return OK;
755 }
756
757
758
759
760 /*************************************************
761 *          Set X.509 state variables             *
762 *************************************************/
763
764 /* In GnuTLS, the registered cert/key are not replaced by a later
765 set of a cert/key, so for SNI support we need a whole new x509_cred
766 structure.  Which means various other non-re-expanded pieces of state
767 need to be re-set in the new struct, so the setting logic is pulled
768 out to this.
769
770 Arguments:
771   state           exim_gnutls_state_st *
772
773 Returns:          OK/DEFER/FAIL
774 */
775
776 static int
777 tls_set_remaining_x509(exim_gnutls_state_st *state)
778 {
779 int rc;
780 const host_item *host = state->host;  /* macro should be reconsidered? */
781
782 /* Create D-H parameters, or read them from the cache file. This function does
783 its own SMTP error messaging. This only happens for the server, TLS D-H ignores
784 client-side params. */
785
786 if (!state->host)
787   {
788   if (!dh_server_params)
789     {
790     rc = init_server_dh();
791     if (rc != OK) return rc;
792     }
793   gnutls_certificate_set_dh_params(state->x509_cred, dh_server_params);
794   }
795
796 /* Link the credentials to the session. */
797
798 rc = gnutls_credentials_set(state->session, GNUTLS_CRD_CERTIFICATE, state->x509_cred);
799 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_credentials_set");
800
801 return OK;
802 }
803
804 /*************************************************
805 *            Initialize for GnuTLS               *
806 *************************************************/
807
808 /* Called from both server and client code. In the case of a server, errors
809 before actual TLS negotiation return DEFER.
810
811 Arguments:
812   host            connected host, if client; NULL if server
813   certificate     certificate file
814   privatekey      private key file
815   sni             TLS SNI to send, sometimes when client; else NULL
816   cas             CA certs file
817   crl             CRL file
818   require_ciphers tls_require_ciphers setting
819
820 Returns:          OK/DEFER/FAIL
821 */
822
823 static int
824 tls_init(
825     const host_item *host,
826     const uschar *certificate,
827     const uschar *privatekey,
828     const uschar *sni,
829     const uschar *cas,
830     const uschar *crl,
831     const uschar *require_ciphers,
832     exim_gnutls_state_st **caller_state)
833 {
834 exim_gnutls_state_st *state;
835 int rc;
836 size_t sz;
837 const char *errpos;
838 uschar *p;
839 BOOL want_default_priorities;
840
841 if (!exim_gnutls_base_init_done)
842   {
843   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS global init required.\n");
844
845   rc = gnutls_global_init();
846   exim_gnutls_err_check(US"gnutls_global_init");
847
848 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
849   DEBUG(D_tls)
850     {
851     gnutls_global_set_log_function(exim_gnutls_logger_cb);
852     /* arbitrarily chosen level; bump upto 9 for more */
853     gnutls_global_set_log_level(EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL);
854     }
855 #endif
856
857   exim_gnutls_base_init_done = TRUE;
858   }
859
860 if (host)
861   {
862   state = &state_client;
863   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
864   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS client session\n");
865   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_CLIENT);
866   }
867 else
868   {
869   state = &state_server;
870   memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
871   DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS server session\n");
872   rc = gnutls_init(&state->session, GNUTLS_SERVER);
873   }
874 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_init");
875
876 state->host = host;
877
878 state->tls_certificate = certificate;
879 state->tls_privatekey = privatekey;
880 state->tls_sni = sni;
881 state->tls_verify_certificates = cas;
882 state->tls_crl = crl;
883
884 /* This handles the variables that might get re-expanded after TLS SNI;
885 that's tls_certificate, tls_privatekey, tls_verify_certificates, tls_crl */
886
887 DEBUG(D_tls)
888   debug_printf("Expanding various TLS configuration options for session credentials.\n");
889 rc = tls_expand_session_files(state);
890 if (rc != OK) return rc;
891
892 /* These are all other parts of the x509_cred handling, since SNI in GnuTLS
893 requires a new structure afterwards. */
894
895 rc = tls_set_remaining_x509(state);
896 if (rc != OK) return rc;
897
898 /* set SNI in client, only */
899 if (host)
900   {
901   if (!expand_check_tlsvar(tls_sni))
902     return DEFER;
903   if (state->exp_tls_sni && *state->exp_tls_sni)
904     {
905     DEBUG(D_tls)
906       debug_printf("Setting TLS client SNI to \"%s\"\n", state->exp_tls_sni);
907     sz = Ustrlen(state->exp_tls_sni);
908     rc = gnutls_server_name_set(state->session,
909         GNUTLS_NAME_DNS, state->exp_tls_sni, sz);
910     exim_gnutls_err_check(US"gnutls_server_name_set");
911     }
912   }
913 else if (state->tls_sni)
914   DEBUG(D_tls) debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
915       "have an SNI set for a client [%s]\n", state->tls_sni);
916
917 /* This is the priority string support,
918 http://www.gnu.org/software/gnutls/manual/html_node/Priority-Strings.html
919 and replaces gnutls_require_kx, gnutls_require_mac & gnutls_require_protocols.
920 This was backwards incompatible, but means Exim no longer needs to track
921 all algorithms and provide string forms for them. */
922
923 want_default_priorities = TRUE;
924
925 if (state->tls_require_ciphers && *state->tls_require_ciphers)
926   {
927   if (!expand_check_tlsvar(tls_require_ciphers))
928     return DEFER;
929   if (state->exp_tls_require_ciphers && *state->exp_tls_require_ciphers)
930     {
931     DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS session cipher/priority \"%s\"\n",
932         state->exp_tls_require_ciphers);
933
934     rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
935         CS state->exp_tls_require_ciphers, &errpos);
936     want_default_priorities = FALSE;
937     p = state->exp_tls_require_ciphers;
938     }
939   }
940 if (want_default_priorities)
941   {
942   rc = gnutls_priority_init(&state->priority_cache,
943       exim_default_gnutls_priority, &errpos);
944   p = US exim_default_gnutls_priority;
945   }
946
947 exim_gnutls_err_check(string_sprintf(
948       "gnutls_priority_init(%s) failed at offset %ld, \"%.6s..\"",
949       p, errpos - CS p, errpos));
950
951 rc = gnutls_priority_set(state->session, state->priority_cache);
952 exim_gnutls_err_check(US"gnutls_priority_set");
953
954 gnutls_db_set_cache_expiration(state->session, ssl_session_timeout);
955
956 /* Reduce security in favour of increased compatibility, if the admin
957 decides to make that trade-off. */
958 if (gnutls_compat_mode)
959   {
960 #if LIBGNUTLS_VERSION_NUMBER >= 0x020104
961   DEBUG(D_tls) debug_printf("lowering GnuTLS security, compatibility mode\n");
962   gnutls_session_enable_compatibility_mode(state->session);
963 #else
964   DEBUG(D_tls) debug_printf("Unable to set gnutls_compat_mode - GnuTLS version too old\n");
965 #endif
966   }
967
968 *caller_state = state;
969 /* needs to happen before callbacks during handshake */
970 current_global_tls_state = state;
971 return OK;
972 }
973
974
975
976
977 /*************************************************
978 *            Extract peer information            *
979 *************************************************/
980
981 /* Called from both server and client code.
982 Only this is allowed to set state->peerdn and we use that to detect double-calls.
983
984 Arguments:
985   state           exim_gnutls_state_st *
986
987 Returns:          OK/DEFER/FAIL
988 */
989
990 static int
991 peer_status(exim_gnutls_state_st *state)
992 {
993 const gnutls_datum *cert_list;
994 int rc;
995 unsigned int cert_list_size = 0;
996 gnutls_certificate_type_t ct;
997 gnutls_x509_crt_t crt;
998 uschar *dn_buf;
999 size_t sz;
1000
1001 if (state->peerdn)
1002   return OK;
1003
1004 state->peerdn = US"unknown";
1005
1006 cert_list = gnutls_certificate_get_peers(state->session, &cert_list_size);
1007
1008 if (cert_list == NULL || cert_list_size == 0)
1009   {
1010   state->peerdn = US"unknown (no certificate)";
1011   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: no certificate from peer (%p & %d)\n",
1012       cert_list, cert_list_size);
1013   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1014     return tls_error(US"certificate verification failed",
1015         "no certificate received from peer", state->host);
1016   return OK;
1017   }
1018
1019 ct = gnutls_certificate_type_get(state->session);
1020 if (ct != GNUTLS_CRT_X509)
1021   {
1022   const char *ctn = gnutls_certificate_type_get_name(ct);
1023   state->peerdn = string_sprintf("unknown (type %s)", ctn);
1024   DEBUG(D_tls)
1025     debug_printf("TLS: peer cert not X.509 but instead \"%s\"\n", ctn);
1026   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1027     return tls_error(US"certificate verification not possible, unhandled type",
1028         ctn, state->host);
1029   return OK;
1030   }
1031
1032 #define exim_gnutls_peer_err(Label) do { \
1033   if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS) { \
1034     DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: peer cert problem: %s: %s\n", (Label), gnutls_strerror(rc)); \
1035     if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED) { return tls_error((Label), gnutls_strerror(rc), state->host); } \
1036     return OK; } } while (0)
1037
1038 rc = gnutls_x509_crt_init(&crt);
1039 exim_gnutls_peer_err(US"gnutls_x509_crt_init (crt)");
1040
1041 rc = gnutls_x509_crt_import(crt, &cert_list[0], GNUTLS_X509_FMT_DER);
1042 exim_gnutls_peer_err(US"failed to import certificate [gnutls_x509_crt_import(cert 0)]");
1043 sz = 0;
1044 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, NULL, &sz);
1045 if (rc != GNUTLS_E_SHORT_MEMORY_BUFFER)
1046   {
1047   exim_gnutls_peer_err(US"getting size for cert DN failed");
1048   return FAIL; /* should not happen */
1049   }
1050 dn_buf = store_get_perm(sz);
1051 rc = gnutls_x509_crt_get_dn(crt, CS dn_buf, &sz);
1052 exim_gnutls_peer_err(US"failed to extract certificate DN [gnutls_x509_crt_get_dn(cert 0)]");
1053 state->peerdn = dn_buf;
1054
1055 return OK;
1056 #undef exim_gnutls_peer_err
1057 }
1058
1059
1060
1061
1062 /*************************************************
1063 *            Verify peer certificate             *
1064 *************************************************/
1065
1066 /* Called from both server and client code.
1067 *Should* be using a callback registered with
1068 gnutls_certificate_set_verify_function() to fail the handshake if we dislike
1069 the peer information, but that's too new for some OSes.
1070
1071 Arguments:
1072   state           exim_gnutls_state_st *
1073   error           where to put an error message
1074
1075 Returns:
1076   FALSE     if the session should be rejected
1077   TRUE      if the cert is okay or we just don't care
1078 */
1079
1080 static BOOL
1081 verify_certificate(exim_gnutls_state_st *state, const char **error)
1082 {
1083 int rc;
1084 unsigned int verify;
1085
1086 *error = NULL;
1087
1088 rc = peer_status(state);
1089 if (rc != OK)
1090   {
1091   verify = GNUTLS_CERT_INVALID;
1092   *error = "not supplied";
1093   }
1094 else
1095   {
1096   rc = gnutls_certificate_verify_peers2(state->session, &verify);
1097   }
1098
1099 /* Handle the result of verification. INVALID seems to be set as well
1100 as REVOKED, but leave the test for both. */
1101
1102 if ((rc < 0) || (verify & (GNUTLS_CERT_INVALID|GNUTLS_CERT_REVOKED)) != 0)
1103   {
1104   state->peer_cert_verified = FALSE;
1105   if (*error == NULL)
1106     *error = ((verify & GNUTLS_CERT_REVOKED) != 0) ? "revoked" : "invalid";
1107
1108   DEBUG(D_tls)
1109     debug_printf("TLS certificate verification failed (%s): peerdn=%s\n",
1110         *error, state->peerdn);
1111
1112   if (state->verify_requirement == VERIFY_REQUIRED)
1113     {
1114     gnutls_alert_send(state->session, GNUTLS_AL_FATAL, GNUTLS_A_BAD_CERTIFICATE);
1115     return FALSE;
1116     }
1117   DEBUG(D_tls)
1118     debug_printf("TLS verify failure overriden (host in tls_try_verify_hosts)\n");
1119   }
1120 else
1121   {
1122   state->peer_cert_verified = TRUE;
1123   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS certificate verified: peerdn=%s\n", state->peerdn);
1124   }
1125
1126 tls_peerdn = state->peerdn;
1127
1128 return TRUE;
1129 }
1130
1131
1132
1133
1134 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1135 /* Callbacks */
1136
1137 /* Logging function which can be registered with
1138  *   gnutls_global_set_log_function()
1139  *   gnutls_global_set_log_level() 0..9
1140  */
1141 #if EXIM_GNUTLS_LIBRARY_LOG_LEVEL >= 0
1142 static void
1143 exim_gnutls_logger_cb(int level, const char *message)
1144 {
1145   DEBUG(D_tls) debug_printf("GnuTLS<%d>: %s\n", level, message);
1146 }
1147 #endif
1148
1149
1150 /* Called after client hello, should handle SNI work.
1151 This will always set tls_sni (state->received_sni) if available,
1152 and may trigger presenting different certificates,
1153 if state->trigger_sni_changes is TRUE.
1154
1155 Should be registered with
1156   gnutls_handshake_set_post_client_hello_function()
1157
1158 "This callback must return 0 on success or a gnutls error code to terminate the
1159 handshake.".
1160
1161 For inability to get SNI information, we return 0.
1162 We only return non-zero if re-setup failed.
1163 */
1164
1165 static int
1166 exim_sni_handling_cb(gnutls_session_t session)
1167 {
1168 char sni_name[MAX_HOST_LEN];
1169 size_t data_len = MAX_HOST_LEN;
1170 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1171 unsigned int sni_type;
1172 int rc, old_pool;
1173
1174 rc = gnutls_server_name_get(session, sni_name, &data_len, &sni_type, 0);
1175 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1176   {
1177   DEBUG(D_tls) {
1178     if (rc == GNUTLS_E_REQUESTED_DATA_NOT_AVAILABLE)
1179       debug_printf("TLS: no SNI presented in handshake.\n");
1180     else
1181       debug_printf("TLS failure: gnutls_server_name_get(): %s [%d]\n",
1182         gnutls_strerror(rc), rc);
1183   };
1184   return 0;
1185   }
1186
1187 if (sni_type != GNUTLS_NAME_DNS)
1188   {
1189   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: ignoring SNI of unhandled type %u\n", sni_type);
1190   return 0;
1191   }
1192
1193 /* We now have a UTF-8 string in sni_name */
1194 old_pool = store_pool;
1195 store_pool = POOL_PERM;
1196 state->received_sni = string_copyn(US sni_name, data_len);
1197 store_pool = old_pool;
1198
1199 /* We set this one now so that variable expansions below will work */
1200 tls_sni = state->received_sni;
1201
1202 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS SNI \"%s\"%s\n", sni_name,
1203     state->trigger_sni_changes ? "" : " (unused for certificate selection)");
1204
1205 if (!state->trigger_sni_changes)
1206   return 0;
1207
1208 rc = tls_expand_session_files(state);
1209 if (rc != OK)
1210   {
1211   /* If the setup of certs/etc failed before handshake, TLS would not have
1212   been offered.  The best we can do now is abort. */
1213   return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1214   }
1215
1216 rc = tls_set_remaining_x509(state);
1217 if (rc != OK) return GNUTLS_E_APPLICATION_ERROR_MIN;
1218
1219 return 0;
1220 }
1221
1222
1223
1224
1225 /* ------------------------------------------------------------------------ */
1226 /* Exported functions */
1227
1228
1229
1230
1231 /*************************************************
1232 *       Start a TLS session in a server          *
1233 *************************************************/
1234
1235 /* This is called when Exim is running as a server, after having received
1236 the STARTTLS command. It must respond to that command, and then negotiate
1237 a TLS session.
1238
1239 Arguments:
1240   require_ciphers  list of allowed ciphers or NULL
1241
1242 Returns:           OK on success
1243                    DEFER for errors before the start of the negotiation
1244                    FAIL for errors during the negotation; the server can't
1245                      continue running.
1246 */
1247
1248 int
1249 tls_server_start(const uschar *require_ciphers)
1250 {
1251 int rc;
1252 const char *error;
1253 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1254
1255 /* Check for previous activation */
1256 /* nb: this will not be TLS callout safe, needs reworking as part of that. */
1257
1258 if (tls_active >= 0)
1259   {
1260   tls_error(US"STARTTLS received after TLS started", "", NULL);
1261   smtp_printf("554 Already in TLS\r\n");
1262   return FAIL;
1263   }
1264
1265 /* Initialize the library. If it fails, it will already have logged the error
1266 and sent an SMTP response. */
1267
1268 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a server\n");
1269
1270 rc = tls_init(NULL, tls_certificate, tls_privatekey,
1271     NULL, tls_verify_certificates, tls_crl,
1272     require_ciphers, &state);
1273 if (rc != OK) return rc;
1274
1275 /* If this is a host for which certificate verification is mandatory or
1276 optional, set up appropriately. */
1277
1278 if (verify_check_host(&tls_verify_hosts) == OK)
1279   {
1280   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be required.\n");
1281   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1282   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1283   }
1284 else if (verify_check_host(&tls_try_verify_hosts) == OK)
1285   {
1286   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will be requested but not required.\n");
1287   state->verify_requirement = VERIFY_OPTIONAL;
1288   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1289   }
1290 else
1291   {
1292   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: a client certificate will not be requested.\n");
1293   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1294   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_IGNORE);
1295   }
1296
1297 /* Register SNI handling; always, even if not in tls_certificate, so that the
1298 expansion variable $tls_sni is always available. */
1299
1300 gnutls_handshake_set_post_client_hello_function(state->session,
1301     exim_sni_handling_cb);
1302
1303 /* Set context and tell client to go ahead, except in the case of TLS startup
1304 on connection, where outputting anything now upsets the clients and tends to
1305 make them disconnect. We need to have an explicit fflush() here, to force out
1306 the response. Other smtp_printf() calls do not need it, because in non-TLS
1307 mode, the fflush() happens when smtp_getc() is called. */
1308
1309 if (!tls_on_connect)
1310   {
1311   smtp_printf("220 TLS go ahead\r\n");
1312   fflush(smtp_out);
1313   }
1314
1315 /* Now negotiate the TLS session. We put our own timer on it, since it seems
1316 that the GnuTLS library doesn't. */
1317
1318 gnutls_transport_set_ptr2(state->session,
1319     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_in),
1320     (gnutls_transport_ptr)fileno(smtp_out));
1321 state->fd_in = fileno(smtp_in);
1322 state->fd_out = fileno(smtp_out);
1323
1324 sigalrm_seen = FALSE;
1325 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1326 do
1327   {
1328   rc = gnutls_handshake(state->session);
1329   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) || (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED));
1330 alarm(0);
1331
1332 if (rc != GNUTLS_E_SUCCESS)
1333   {
1334   tls_error(US"gnutls_handshake",
1335       sigalrm_seen ? "timed out" : gnutls_strerror(rc), NULL);
1336   /* It seems that, except in the case of a timeout, we have to close the
1337   connection right here; otherwise if the other end is running OpenSSL it hangs
1338   until the server times out. */
1339
1340   if (!sigalrm_seen)
1341     {
1342     (void)fclose(smtp_out);
1343     (void)fclose(smtp_in);
1344     }
1345
1346   return FAIL;
1347   }
1348
1349 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1350
1351 /* Verify after the fact */
1352
1353 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE)
1354   {
1355   if (!verify_certificate(state, &error))
1356     {
1357     if (state->verify_requirement == VERIFY_OPTIONAL)
1358       {
1359       DEBUG(D_tls)
1360         debug_printf("TLS: continuing on only because verification was optional, after: %s\n",
1361             error);
1362       }
1363     else
1364       {
1365       tls_error(US"certificate verification failed", error, NULL);
1366       return FAIL;
1367       }
1368     }
1369   }
1370
1371 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1372
1373 rc = peer_status(state);
1374 if (rc != OK) return rc;
1375
1376 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1377
1378 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1379
1380 /* TLS has been set up. Adjust the input functions to read via TLS,
1381 and initialize appropriately. */
1382
1383 state->xfer_buffer = store_malloc(ssl_xfer_buffer_size);
1384
1385 receive_getc = tls_getc;
1386 receive_ungetc = tls_ungetc;
1387 receive_feof = tls_feof;
1388 receive_ferror = tls_ferror;
1389 receive_smtp_buffered = tls_smtp_buffered;
1390
1391 return OK;
1392 }
1393
1394
1395
1396
1397 /*************************************************
1398 *    Start a TLS session in a client             *
1399 *************************************************/
1400
1401 /* Called from the smtp transport after STARTTLS has been accepted.
1402
1403 Arguments:
1404   fd                the fd of the connection
1405   host              connected host (for messages)
1406   addr              the first address (not used)
1407   dhparam           DH parameter file (ignored, we're a client)
1408   certificate       certificate file
1409   privatekey        private key file
1410   sni               TLS SNI to send to remote host
1411   verify_certs      file for certificate verify
1412   verify_crl        CRL for verify
1413   require_ciphers   list of allowed ciphers or NULL
1414   timeout           startup timeout
1415
1416 Returns:            OK/DEFER/FAIL (because using common functions),
1417                     but for a client, DEFER and FAIL have the same meaning
1418 */
1419
1420 int
1421 tls_client_start(int fd, host_item *host,
1422     address_item *addr ARG_UNUSED, uschar *dhparam ARG_UNUSED,
1423     uschar *certificate, uschar *privatekey, uschar *sni,
1424     uschar *verify_certs, uschar *verify_crl,
1425     uschar *require_ciphers, int timeout)
1426 {
1427 int rc;
1428 const char *error;
1429 exim_gnutls_state_st *state = NULL;
1430
1431 DEBUG(D_tls) debug_printf("initialising GnuTLS as a client on fd %d\n", fd);
1432
1433 rc = tls_init(host, certificate, privatekey,
1434     sni, verify_certs, verify_crl, require_ciphers, &state);
1435 if (rc != OK) return rc;
1436
1437 gnutls_dh_set_prime_bits(state->session, EXIM_CLIENT_DH_MIN_BITS);
1438
1439 if (verify_certs == NULL)
1440   {
1441   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification not required\n");
1442   state->verify_requirement = VERIFY_NONE;
1443   /* we still ask for it, to log it, etc */
1444   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUEST);
1445   }
1446 else
1447   {
1448   DEBUG(D_tls) debug_printf("TLS: server certificate verification required\n");
1449   state->verify_requirement = VERIFY_REQUIRED;
1450   gnutls_certificate_server_set_request(state->session, GNUTLS_CERT_REQUIRE);
1451   }
1452
1453 gnutls_transport_set_ptr(state->session, (gnutls_transport_ptr)fd);
1454 state->fd_in = fd;
1455 state->fd_out = fd;
1456
1457 /* There doesn't seem to be a built-in timeout on connection. */
1458
1459 sigalrm_seen = FALSE;
1460 alarm(timeout);
1461 do
1462   {
1463   rc = gnutls_handshake(state->session);
1464   } while ((rc == GNUTLS_E_AGAIN) || (rc == GNUTLS_E_INTERRUPTED));
1465 alarm(0);
1466
1467 DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_handshake was successful\n");
1468
1469 /* Verify late */
1470
1471 if (state->verify_requirement != VERIFY_NONE &&
1472     !verify_certificate(state, &error))
1473   return tls_error(US"certificate verification failed", error, state->host);
1474
1475 /* Figure out peer DN, and if authenticated, etc. */
1476
1477 rc = peer_status(state);
1478 if (rc != OK) return rc;
1479
1480 /* Sets various Exim expansion variables; always safe within server */
1481
1482 extract_exim_vars_from_tls_state(state);
1483
1484 return OK;
1485 }
1486
1487
1488
1489
1490 /*************************************************
1491 *         Close down a TLS session               *
1492 *************************************************/
1493
1494 /* This is also called from within a delivery subprocess forked from the
1495 daemon, to shut down the TLS library, without actually doing a shutdown (which
1496 would tamper with the TLS session in the parent process).
1497
1498 Arguments:   TRUE if gnutls_bye is to be called
1499 Returns:     nothing
1500 */
1501
1502 void
1503 tls_close(BOOL shutdown)
1504 {
1505 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1506
1507 if (tls_active < 0) return;  /* TLS was not active */
1508
1509 if (shutdown)
1510   {
1511   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_close(): shutting down TLS\n");
1512   gnutls_bye(state->session, GNUTLS_SHUT_WR);
1513   }
1514
1515 gnutls_deinit(state->session);
1516
1517 memcpy(state, &exim_gnutls_state_init, sizeof(exim_gnutls_state_init));
1518
1519 if ((state_server.session == NULL) && (state_client.session == NULL))
1520   {
1521   gnutls_global_deinit();
1522   exim_gnutls_base_init_done = FALSE;
1523   }
1524
1525 tls_active = -1;
1526 }
1527
1528
1529
1530
1531 /*************************************************
1532 *            TLS version of getc                 *
1533 *************************************************/
1534
1535 /* This gets the next byte from the TLS input buffer. If the buffer is empty,
1536 it refills the buffer via the GnuTLS reading function.
1537
1538 This feeds DKIM and should be used for all message-body reads.
1539
1540 Arguments:  none
1541 Returns:    the next character or EOF
1542 */
1543
1544 int
1545 tls_getc(void)
1546 {
1547 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1548 if (state->xfer_buffer_lwm >= state->xfer_buffer_hwm)
1549   {
1550   ssize_t inbytes;
1551
1552   DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, %u)\n",
1553     state->session, state->xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
1554
1555   if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1556   inbytes = gnutls_record_recv(state->session, state->xfer_buffer,
1557     ssl_xfer_buffer_size);
1558   alarm(0);
1559
1560   /* A zero-byte return appears to mean that the TLS session has been
1561      closed down, not that the socket itself has been closed down. Revert to
1562      non-TLS handling. */
1563
1564   if (inbytes == 0)
1565     {
1566     DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1567
1568     receive_getc = smtp_getc;
1569     receive_ungetc = smtp_ungetc;
1570     receive_feof = smtp_feof;
1571     receive_ferror = smtp_ferror;
1572     receive_smtp_buffered = smtp_buffered;
1573
1574     gnutls_deinit(state->session);
1575     state->session = NULL;
1576     tls_active = -1;
1577     tls_bits = 0;
1578     tls_certificate_verified = FALSE;
1579     tls_channelbinding_b64 = NULL;
1580     tls_cipher = NULL;
1581     tls_peerdn = NULL;
1582
1583     return smtp_getc();
1584     }
1585
1586   /* Handle genuine errors */
1587
1588   else if (inbytes < 0)
1589     {
1590     record_io_error(state, (int) inbytes, US"recv", NULL);
1591     state->xfer_error = 1;
1592     return EOF;
1593     }
1594 #ifndef DISABLE_DKIM
1595   dkim_exim_verify_feed(state->xfer_buffer, inbytes);
1596 #endif
1597   state->xfer_buffer_hwm = (int) inbytes;
1598   state->xfer_buffer_lwm = 0;
1599   }
1600
1601 /* Something in the buffer; return next uschar */
1602
1603 return state->xfer_buffer[state->xfer_buffer_lwm++];
1604 }
1605
1606
1607
1608
1609 /*************************************************
1610 *          Read bytes from TLS channel           *
1611 *************************************************/
1612
1613 /* This does not feed DKIM, so if the caller uses this for reading message body,
1614 then the caller must feed DKIM.
1615 Arguments:
1616   buff      buffer of data
1617   len       size of buffer
1618
1619 Returns:    the number of bytes read
1620             -1 after a failed read
1621 */
1622
1623 int
1624 tls_read(uschar *buff, size_t len)
1625 {
1626 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1627 ssize_t inbytes;
1628
1629 if (len > INT_MAX)
1630   len = INT_MAX;
1631
1632 if (state->xfer_buffer_lwm < state->xfer_buffer_hwm)
1633   DEBUG(D_tls)
1634     debug_printf("*** PROBABLY A BUG *** " \
1635         "tls_read() called with data in the tls_getc() buffer, %d ignored\n",
1636         state->xfer_buffer_hwm - state->xfer_buffer_lwm);
1637
1638 DEBUG(D_tls)
1639   debug_printf("Calling gnutls_record_recv(%p, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1640       state->session, buff, len);
1641
1642 inbytes = gnutls_record_recv(state->session, buff, len);
1643 if (inbytes > 0) return inbytes;
1644 if (inbytes == 0)
1645   {
1646   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got TLS_EOF\n");
1647   }
1648 else record_io_error(state, (int)inbytes, US"recv", NULL);
1649
1650 return -1;
1651 }
1652
1653
1654
1655
1656 /*************************************************
1657 *         Write bytes down TLS channel           *
1658 *************************************************/
1659
1660 /*
1661 Arguments:
1662   buff      buffer of data
1663   len       number of bytes
1664
1665 Returns:    the number of bytes after a successful write,
1666             -1 after a failed write
1667 */
1668
1669 int
1670 tls_write(const uschar *buff, size_t len)
1671 {
1672 ssize_t outbytes;
1673 size_t left = len;
1674 exim_gnutls_state_st *state = current_global_tls_state;
1675
1676 DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_do_write(%p, " SIZE_T_FMT ")\n", buff, left);
1677 while (left > 0)
1678   {
1679   DEBUG(D_tls) debug_printf("gnutls_record_send(SSL, %p, " SIZE_T_FMT ")\n",
1680       buff, left);
1681   outbytes = gnutls_record_send(state->session, buff, left);
1682
1683   DEBUG(D_tls) debug_printf("outbytes=" SSIZE_T_FMT "\n", outbytes);
1684   if (outbytes < 0)
1685     {
1686     record_io_error(state, outbytes, US"send", NULL);
1687     return -1;
1688     }
1689   if (outbytes == 0)
1690     {
1691     record_io_error(state, 0, US"send", US"TLS channel closed on write");
1692     return -1;
1693     }
1694
1695   left -= outbytes;
1696   buff += outbytes;
1697   }
1698
1699 if (len > INT_MAX)
1700   {
1701   DEBUG(D_tls)
1702     debug_printf("Whoops!  Wrote more bytes (" SIZE_T_FMT ") than INT_MAX\n",
1703         len);
1704   len = INT_MAX;
1705   }
1706
1707 return (int) len;
1708 }
1709
1710
1711
1712
1713 /*************************************************
1714 *            Random number generation            *
1715 *************************************************/
1716
1717 /* Pseudo-random number generation.  The result is not expected to be
1718 cryptographically strong but not so weak that someone will shoot themselves
1719 in the foot using it as a nonce in input in some email header scheme or
1720 whatever weirdness they'll twist this into.  The result should handle fork()
1721 and avoid repeating sequences.  OpenSSL handles that for us.
1722
1723 Arguments:
1724   max       range maximum
1725 Returns     a random number in range [0, max-1]
1726 */
1727
1728 #ifdef HAVE_GNUTLS_RND
1729 int
1730 vaguely_random_number(int max)
1731 {
1732 unsigned int r;
1733 int i, needed_len;
1734 uschar *p;
1735 uschar smallbuf[sizeof(r)];
1736
1737 if (max <= 1)
1738   return 0;
1739
1740 needed_len = sizeof(r);
1741 /* Don't take 8 times more entropy than needed if int is 8 octets and we were
1742  * asked for a number less than 10. */
1743 for (r = max, i = 0; r; ++i)
1744   r >>= 1;
1745 i = (i + 7) / 8;
1746 if (i < needed_len)
1747   needed_len = i;
1748
1749 i = gnutls_rnd(GNUTLS_RND_NONCE, smallbuf, needed_len);
1750 if (i < 0)
1751   {
1752   DEBUG(D_all) debug_printf("gnutls_rnd() failed, using fallback.\n");
1753   return vaguely_random_number_fallback(max);
1754   }
1755 r = 0;
1756 for (p = smallbuf; needed_len; --needed_len, ++p)
1757   {
1758   r *= 256;
1759   r += *p;
1760   }
1761
1762 /* We don't particularly care about weighted results; if someone wants
1763  * smooth distribution and cares enough then they should submit a patch then. */
1764 return r % max;
1765 }
1766 #else /* HAVE_GNUTLS_RND */
1767 int
1768 vaguely_random_number(int max)
1769 {
1770   return vaguely_random_number_fallback(max);
1771 }
1772 #endif /* HAVE_GNUTLS_RND */
1773
1774
1775
1776
1777 /*************************************************
1778 *         Report the library versions.           *
1779 *************************************************/
1780
1781 /* See a description in tls-openssl.c for an explanation of why this exists.
1782
1783 Arguments:   a FILE* to print the results to
1784 Returns:     nothing
1785 */
1786
1787 void
1788 tls_version_report(FILE *f)
1789 {
1790 fprintf(f, "Library version: GnuTLS: Compile: %s\n"
1791            "                         Runtime: %s\n",
1792            LIBGNUTLS_VERSION,
1793            gnutls_check_version(NULL));
1794 }
1795
1796 /* End of tls-gnu.c */