Explain the 3 SSL_CTX we have
[exim.git] / src / src / tls-openssl.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 /* This module provides the TLS (aka SSL) support for Exim using the OpenSSL
9 library. It is #included into the tls.c file when that library is used. The
10 code herein is based on a patch that was originally contributed by Steve
11 Haslam. It was adapted from stunnel, a GPL program by Michal Trojnara.
12
13 No cryptographic code is included in Exim. All this module does is to call
14 functions from the OpenSSL library. */
15
16
17 /* Heading stuff */
18
19 #include <openssl/lhash.h>
20 #include <openssl/ssl.h>
21 #include <openssl/err.h>
22 #include <openssl/rand.h>
23 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
24 #include <openssl/ocsp.h>
25 #endif
26
27 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
28 #define EXIM_OCSP_SKEW_SECONDS (300L)
29 #define EXIM_OCSP_MAX_AGE (-1L)
30 #endif
31
32 #if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x0090806fL && !defined(OPENSSL_NO_TLSEXT)
33 #define EXIM_HAVE_OPENSSL_TLSEXT
34 #endif
35
36 /* Structure for collecting random data for seeding. */
37
38 typedef struct randstuff {
39   struct timeval tv;
40   pid_t          p;
41 } randstuff;
42
43 /* Local static variables */
44
45 static BOOL client_verify_callback_called = FALSE;
46 static BOOL server_verify_callback_called = FALSE;
47 static const uschar *sid_ctx = US"exim";
48
49 /* We have three different contexts to care about.
50
51 Simple case: client, `client_ctx`
52  As a client, we can be doing a callout or cut-through delivery while receiving
53  a message.  So we have a client context, which should have options initialised
54  from the SMTP Transport.
55
56 Server:
57  There are two cases: with and without ServerNameIndication from the client.
58  Given TLS SNI, we can be using different keys, certs and various other
59  configuration settings, because they're re-expanded with $tls_sni set.  This
60  allows vhosting with TLS.  This SNI is sent in the handshake.
61  A client might not send SNI, so we need a fallback, and an initial setup too.
62  So as a server, we start out using `server_ctx`.
63  If SNI is sent by the client, then we as server, mid-negotiation, try to clone
64  `server_sni` from `server_ctx` and then initialise settings by re-expanding
65  configuration.
66 */
67
68 static SSL_CTX *client_ctx = NULL;
69 static SSL_CTX *server_ctx = NULL;
70 static SSL     *client_ssl = NULL;
71 static SSL     *server_ssl = NULL;
72
73 #ifdef EXIM_HAVE_OPENSSL_TLSEXT
74 static SSL_CTX *server_sni = NULL;
75 #endif
76
77 static char ssl_errstring[256];
78
79 static int  ssl_session_timeout = 200;
80 static BOOL client_verify_optional = FALSE;
81 static BOOL server_verify_optional = FALSE;
82
83 static BOOL    reexpand_tls_files_for_sni = FALSE;
84
85
86 typedef struct tls_ext_ctx_cb {
87   uschar *certificate;
88   uschar *privatekey;
89 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
90   uschar *ocsp_file;
91   uschar *ocsp_file_expanded;
92   OCSP_RESPONSE *ocsp_response;
93 #endif
94   uschar *dhparam;
95   /* these are cached from first expand */
96   uschar *server_cipher_list;
97   /* only passed down to tls_error: */
98   host_item *host;
99 } tls_ext_ctx_cb;
100
101 /* should figure out a cleanup of API to handle state preserved per
102 implementation, for various reasons, which can be void * in the APIs.
103 For now, we hack around it. */
104 tls_ext_ctx_cb *client_static_cbinfo = NULL;
105 tls_ext_ctx_cb *server_static_cbinfo = NULL;
106
107 static int
108 setup_certs(SSL_CTX *sctx, uschar *certs, uschar *crl, host_item *host, BOOL optional, BOOL client);
109
110 /* Callbacks */
111 #ifdef EXIM_HAVE_OPENSSL_TLSEXT
112 static int tls_servername_cb(SSL *s, int *ad ARG_UNUSED, void *arg);
113 #endif
114 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
115 static int tls_stapling_cb(SSL *s, void *arg);
116 #endif
117
118
119 /*************************************************
120 *               Handle TLS error                 *
121 *************************************************/
122
123 /* Called from lots of places when errors occur before actually starting to do
124 the TLS handshake, that is, while the session is still in clear. Always returns
125 DEFER for a server and FAIL for a client so that most calls can use "return
126 tls_error(...)" to do this processing and then give an appropriate return. A
127 single function is used for both server and client, because it is called from
128 some shared functions.
129
130 Argument:
131   prefix    text to include in the logged error
132   host      NULL if setting up a server;
133             the connected host if setting up a client
134   msg       error message or NULL if we should ask OpenSSL
135
136 Returns:    OK/DEFER/FAIL
137 */
138
139 static int
140 tls_error(uschar *prefix, host_item *host, uschar *msg)
141 {
142 if (msg == NULL)
143   {
144   ERR_error_string(ERR_get_error(), ssl_errstring);
145   msg = (uschar *)ssl_errstring;
146   }
147
148 if (host == NULL)
149   {
150   uschar *conn_info = smtp_get_connection_info();
151   if (Ustrncmp(conn_info, US"SMTP ", 5) == 0)
152     conn_info += 5;
153   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on %s (%s): %s",
154     conn_info, prefix, msg);
155   return DEFER;
156   }
157 else
158   {
159   log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error on connection to %s [%s] (%s): %s",
160     host->name, host->address, prefix, msg);
161   return FAIL;
162   }
163 }
164
165
166
167 /*************************************************
168 *        Callback to generate RSA key            *
169 *************************************************/
170
171 /*
172 Arguments:
173   s          SSL connection
174   export     not used
175   keylength  keylength
176
177 Returns:     pointer to generated key
178 */
179
180 static RSA *
181 rsa_callback(SSL *s, int export, int keylength)
182 {
183 RSA *rsa_key;
184 export = export;     /* Shut picky compilers up */
185 DEBUG(D_tls) debug_printf("Generating %d bit RSA key...\n", keylength);
186 rsa_key = RSA_generate_key(keylength, RSA_F4, NULL, NULL);
187 if (rsa_key == NULL)
188   {
189   ERR_error_string(ERR_get_error(), ssl_errstring);
190   log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC, "TLS error (RSA_generate_key): %s",
191     ssl_errstring);
192   return NULL;
193   }
194 return rsa_key;
195 }
196
197
198
199
200 /*************************************************
201 *        Callback for verification               *
202 *************************************************/
203
204 /* The SSL library does certificate verification if set up to do so. This
205 callback has the current yes/no state is in "state". If verification succeeded,
206 we set up the tls_peerdn string. If verification failed, what happens depends
207 on whether the client is required to present a verifiable certificate or not.
208
209 If verification is optional, we change the state to yes, but still log the
210 verification error. For some reason (it really would help to have proper
211 documentation of OpenSSL), this callback function then gets called again, this
212 time with state = 1. In fact, that's useful, because we can set up the peerdn
213 value, but we must take care not to set the private verified flag on the second
214 time through.
215
216 Note: this function is not called if the client fails to present a certificate
217 when asked. We get here only if a certificate has been received. Handling of
218 optional verification for this case is done when requesting SSL to verify, by
219 setting SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT in the non-optional case.
220
221 Arguments:
222   state      current yes/no state as 1/0
223   x509ctx    certificate information.
224   client     TRUE for client startup, FALSE for server startup
225
226 Returns:     1 if verified, 0 if not
227 */
228
229 static int
230 verify_callback(int state, X509_STORE_CTX *x509ctx, BOOL client)
231 {
232 static uschar txt[256];
233 tls_support * tlsp;
234 BOOL * calledp;
235 BOOL * optionalp;
236
237 if (client)
238   {
239   tlsp= &tls_out;
240   calledp= &client_verify_callback_called;
241   optionalp= &client_verify_optional;
242   }
243 else
244   {
245   tlsp= &tls_in;
246   calledp= &server_verify_callback_called;
247   optionalp= &server_verify_optional;
248   }
249
250 X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(x509ctx->current_cert),
251   CS txt, sizeof(txt));
252
253 if (state == 0)
254   {
255   log_write(0, LOG_MAIN, "SSL verify error: depth=%d error=%s cert=%s",
256     x509ctx->error_depth,
257     X509_verify_cert_error_string(x509ctx->error),
258     txt);
259   tlsp->certificate_verified = FALSE;
260   *calledp = TRUE;
261   if (!*optionalp) return 0;    /* reject */
262   DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL verify failure overridden (host in "
263     "tls_try_verify_hosts)\n");
264   return 1;                          /* accept */
265   }
266
267 if (x509ctx->error_depth != 0)
268   {
269   DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL verify ok: depth=%d cert=%s\n",
270      x509ctx->error_depth, txt);
271   }
272 else
273   {
274   DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL%s peer: %s\n",
275     *calledp ? "" : " authenticated", txt);
276   tlsp->peerdn = txt;
277   }
278
279 if (!*calledp) tlsp->certificate_verified = TRUE;
280 *calledp = TRUE;
281
282 return 1;   /* accept */
283 }
284
285 static int
286 verify_callback_client(int state, X509_STORE_CTX *x509ctx)
287 {
288 return verify_callback(state, x509ctx, TRUE);
289 }
290
291 static int
292 verify_callback_server(int state, X509_STORE_CTX *x509ctx)
293 {
294 return verify_callback(state, x509ctx, FALSE);
295 }
296
297
298
299 /*************************************************
300 *           Information callback                 *
301 *************************************************/
302
303 /* The SSL library functions call this from time to time to indicate what they
304 are doing. We copy the string to the debugging output when TLS debugging has
305 been requested.
306
307 Arguments:
308   s         the SSL connection
309   where
310   ret
311
312 Returns:    nothing
313 */
314
315 static void
316 info_callback(SSL *s, int where, int ret)
317 {
318 where = where;
319 ret = ret;
320 DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL info: %s\n", SSL_state_string_long(s));
321 }
322
323
324
325 /*************************************************
326 *                Initialize for DH               *
327 *************************************************/
328
329 /* If dhparam is set, expand it, and load up the parameters for DH encryption.
330
331 Arguments:
332   dhparam   DH parameter file or fixed parameter identity string
333   host      connected host, if client; NULL if server
334
335 Returns:    TRUE if OK (nothing to set up, or setup worked)
336 */
337
338 static BOOL
339 init_dh(SSL_CTX *sctx, uschar *dhparam, host_item *host)
340 {
341 BIO *bio;
342 DH *dh;
343 uschar *dhexpanded;
344 const char *pem;
345
346 if (!expand_check(dhparam, US"tls_dhparam", &dhexpanded))
347   return FALSE;
348
349 if (dhexpanded == NULL || *dhexpanded == '\0')
350   {
351   bio = BIO_new_mem_buf(CS std_dh_prime_default(), -1);
352   }
353 else if (dhexpanded[0] == '/')
354   {
355   bio = BIO_new_file(CS dhexpanded, "r");
356   if (bio == NULL)
357     {
358     tls_error(string_sprintf("could not read dhparams file %s", dhexpanded),
359           host, US strerror(errno));
360     return FALSE;
361     }
362   }
363 else
364   {
365   if (Ustrcmp(dhexpanded, "none") == 0)
366     {
367     DEBUG(D_tls) debug_printf("Requested no DH parameters.\n");
368     return TRUE;
369     }
370
371   pem = std_dh_prime_named(dhexpanded);
372   if (!pem)
373     {
374     tls_error(string_sprintf("Unknown standard DH prime \"%s\"", dhexpanded),
375         host, US strerror(errno));
376     return FALSE;
377     }
378   bio = BIO_new_mem_buf(CS pem, -1);
379   }
380
381 dh = PEM_read_bio_DHparams(bio, NULL, NULL, NULL);
382 if (dh == NULL)
383   {
384   BIO_free(bio);
385   tls_error(string_sprintf("Could not read tls_dhparams \"%s\"", dhexpanded),
386       host, NULL);
387   return FALSE;
388   }
389
390 /* Even if it is larger, we silently return success rather than cause things
391  * to fail out, so that a too-large DH will not knock out all TLS; it's a
392  * debatable choice. */
393 if ((8*DH_size(dh)) > tls_dh_max_bits)
394   {
395   DEBUG(D_tls)
396     debug_printf("dhparams file %d bits, is > tls_dh_max_bits limit of %d",
397         8*DH_size(dh), tls_dh_max_bits);
398   }
399 else
400   {
401   SSL_CTX_set_tmp_dh(sctx, dh);
402   DEBUG(D_tls)
403     debug_printf("Diffie-Hellman initialized from %s with %d-bit prime\n",
404       dhexpanded ? dhexpanded : US"default", 8*DH_size(dh));
405   }
406
407 DH_free(dh);
408 BIO_free(bio);
409
410 return TRUE;
411 }
412
413
414
415
416 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
417 /*************************************************
418 *       Load OCSP information into state         *
419 *************************************************/
420
421 /* Called to load the OCSP response from the given file into memory, once
422 caller has determined this is needed.  Checks validity.  Debugs a message
423 if invalid.
424
425 ASSUMES: single response, for single cert.
426
427 Arguments:
428   sctx            the SSL_CTX* to update
429   cbinfo          various parts of session state
430   expanded        the filename putatively holding an OCSP response
431
432 */
433
434 static void
435 ocsp_load_response(SSL_CTX *sctx,
436     tls_ext_ctx_cb *cbinfo,
437     const uschar *expanded)
438 {
439 BIO *bio;
440 OCSP_RESPONSE *resp;
441 OCSP_BASICRESP *basic_response;
442 OCSP_SINGLERESP *single_response;
443 ASN1_GENERALIZEDTIME *rev, *thisupd, *nextupd;
444 X509_STORE *store;
445 unsigned long verify_flags;
446 int status, reason, i;
447
448 cbinfo->ocsp_file_expanded = string_copy(expanded);
449 if (cbinfo->ocsp_response)
450   {
451   OCSP_RESPONSE_free(cbinfo->ocsp_response);
452   cbinfo->ocsp_response = NULL;
453   }
454
455 bio = BIO_new_file(CS cbinfo->ocsp_file_expanded, "rb");
456 if (!bio)
457   {
458   DEBUG(D_tls) debug_printf("Failed to open OCSP response file \"%s\"\n",
459       cbinfo->ocsp_file_expanded);
460   return;
461   }
462
463 resp = d2i_OCSP_RESPONSE_bio(bio, NULL);
464 BIO_free(bio);
465 if (!resp)
466   {
467   DEBUG(D_tls) debug_printf("Error reading OCSP response.\n");
468   return;
469   }
470
471 status = OCSP_response_status(resp);
472 if (status != OCSP_RESPONSE_STATUS_SUCCESSFUL)
473   {
474   DEBUG(D_tls) debug_printf("OCSP response not valid: %s (%d)\n",
475       OCSP_response_status_str(status), status);
476   return;
477   }
478
479 basic_response = OCSP_response_get1_basic(resp);
480 if (!basic_response)
481   {
482   DEBUG(D_tls)
483     debug_printf("OCSP response parse error: unable to extract basic response.\n");
484   return;
485   }
486
487 store = SSL_CTX_get_cert_store(sctx);
488 verify_flags = OCSP_NOVERIFY; /* check sigs, but not purpose */
489
490 /* May need to expose ability to adjust those flags?
491 OCSP_NOSIGS OCSP_NOVERIFY OCSP_NOCHAIN OCSP_NOCHECKS OCSP_NOEXPLICIT
492 OCSP_TRUSTOTHER OCSP_NOINTERN */
493
494 i = OCSP_basic_verify(basic_response, NULL, store, verify_flags);
495 if (i <= 0)
496   {
497   DEBUG(D_tls) {
498     ERR_error_string(ERR_get_error(), ssl_errstring);
499     debug_printf("OCSP response verify failure: %s\n", US ssl_errstring);
500   }
501   return;
502   }
503
504 /* Here's the simplifying assumption: there's only one response, for the
505 one certificate we use, and nothing for anything else in a chain.  If this
506 proves false, we need to extract a cert id from our issued cert
507 (tls_certificate) and use that for OCSP_resp_find_status() (which finds the
508 right cert in the stack and then calls OCSP_single_get0_status()).
509
510 I'm hoping to avoid reworking a bunch more of how we handle state here. */
511 single_response = OCSP_resp_get0(basic_response, 0);
512 if (!single_response)
513   {
514   DEBUG(D_tls)
515     debug_printf("Unable to get first response from OCSP basic response.\n");
516   return;
517   }
518
519 status = OCSP_single_get0_status(single_response, &reason, &rev, &thisupd, &nextupd);
520 /* how does this status differ from the one above? */
521 if (status != OCSP_RESPONSE_STATUS_SUCCESSFUL)
522   {
523   DEBUG(D_tls) debug_printf("OCSP response not valid (take 2): %s (%d)\n",
524       OCSP_response_status_str(status), status);
525   return;
526   }
527
528 if (!OCSP_check_validity(thisupd, nextupd, EXIM_OCSP_SKEW_SECONDS, EXIM_OCSP_MAX_AGE))
529   {
530   DEBUG(D_tls) debug_printf("OCSP status invalid times.\n");
531   return;
532   }
533
534 cbinfo->ocsp_response = resp;
535 }
536 #endif
537
538
539
540
541 /*************************************************
542 *        Expand key and cert file specs          *
543 *************************************************/
544
545 /* Called once during tls_init and possibly againt during TLS setup, for a
546 new context, if Server Name Indication was used and tls_sni was seen in
547 the certificate string.
548
549 Arguments:
550   sctx            the SSL_CTX* to update
551   cbinfo          various parts of session state
552
553 Returns:          OK/DEFER/FAIL
554 */
555
556 static int
557 tls_expand_session_files(SSL_CTX *sctx, tls_ext_ctx_cb *cbinfo)
558 {
559 uschar *expanded;
560
561 if (cbinfo->certificate == NULL)
562   return OK;
563
564 if (Ustrstr(cbinfo->certificate, US"tls_sni") ||
565     Ustrstr(cbinfo->certificate, US"tls_in_sni") ||
566     Ustrstr(cbinfo->certificate, US"tls_out_sni")
567    )
568   reexpand_tls_files_for_sni = TRUE;
569
570 if (!expand_check(cbinfo->certificate, US"tls_certificate", &expanded))
571   return DEFER;
572
573 if (expanded != NULL)
574   {
575   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_certificate file %s\n", expanded);
576   if (!SSL_CTX_use_certificate_chain_file(sctx, CS expanded))
577     return tls_error(string_sprintf(
578       "SSL_CTX_use_certificate_chain_file file=%s", expanded),
579         cbinfo->host, NULL);
580   }
581
582 if (cbinfo->privatekey != NULL &&
583     !expand_check(cbinfo->privatekey, US"tls_privatekey", &expanded))
584   return DEFER;
585
586 /* If expansion was forced to fail, key_expanded will be NULL. If the result
587 of the expansion is an empty string, ignore it also, and assume the private
588 key is in the same file as the certificate. */
589
590 if (expanded != NULL && *expanded != 0)
591   {
592   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_privatekey file %s\n", expanded);
593   if (!SSL_CTX_use_PrivateKey_file(sctx, CS expanded, SSL_FILETYPE_PEM))
594     return tls_error(string_sprintf(
595       "SSL_CTX_use_PrivateKey_file file=%s", expanded), cbinfo->host, NULL);
596   }
597
598 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
599 if (cbinfo->ocsp_file != NULL)
600   {
601   if (!expand_check(cbinfo->ocsp_file, US"tls_ocsp_file", &expanded))
602     return DEFER;
603
604   if (expanded != NULL && *expanded != 0)
605     {
606     DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_ocsp_file %s\n", expanded);
607     if (cbinfo->ocsp_file_expanded &&
608         (Ustrcmp(expanded, cbinfo->ocsp_file_expanded) == 0))
609       {
610       DEBUG(D_tls)
611         debug_printf("tls_ocsp_file value unchanged, using existing values.\n");
612       } else {
613         ocsp_load_response(sctx, cbinfo, expanded);
614       }
615     }
616   }
617 #endif
618
619 return OK;
620 }
621
622
623
624
625 /*************************************************
626 *            Callback to handle SNI              *
627 *************************************************/
628
629 /* Called when acting as server during the TLS session setup if a Server Name
630 Indication extension was sent by the client.
631
632 API documentation is OpenSSL s_server.c implementation.
633
634 Arguments:
635   s               SSL* of the current session
636   ad              unknown (part of OpenSSL API) (unused)
637   arg             Callback of "our" registered data
638
639 Returns:          SSL_TLSEXT_ERR_{OK,ALERT_WARNING,ALERT_FATAL,NOACK}
640 */
641
642 #ifdef EXIM_HAVE_OPENSSL_TLSEXT
643 static int
644 tls_servername_cb(SSL *s, int *ad ARG_UNUSED, void *arg)
645 {
646 const char *servername = SSL_get_servername(s, TLSEXT_NAMETYPE_host_name);
647 tls_ext_ctx_cb *cbinfo = (tls_ext_ctx_cb *) arg;
648 int rc;
649 int old_pool = store_pool;
650
651 if (!servername)
652   return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
653
654 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS SNI \"%s\"%s\n", servername,
655     reexpand_tls_files_for_sni ? "" : " (unused for certificate selection)");
656
657 /* Make the extension value available for expansion */
658 store_pool = POOL_PERM;
659 tls_in.sni = string_copy(US servername);
660 store_pool = old_pool;
661
662 if (!reexpand_tls_files_for_sni)
663   return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
664
665 /* Can't find an SSL_CTX_clone() or equivalent, so we do it manually;
666 not confident that memcpy wouldn't break some internal reference counting.
667 Especially since there's a references struct member, which would be off. */
668
669 server_sni = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
670 if (!server_sni)
671   {
672   ERR_error_string(ERR_get_error(), ssl_errstring);
673   DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL_CTX_new() failed: %s\n", ssl_errstring);
674   return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
675   }
676
677 /* Not sure how many of these are actually needed, since SSL object
678 already exists.  Might even need this selfsame callback, for reneg? */
679
680 SSL_CTX_set_info_callback(server_sni, SSL_CTX_get_info_callback(server_ctx));
681 SSL_CTX_set_mode(server_sni, SSL_CTX_get_mode(server_ctx));
682 SSL_CTX_set_options(server_sni, SSL_CTX_get_options(server_ctx));
683 SSL_CTX_set_timeout(server_sni, SSL_CTX_get_timeout(server_ctx));
684 SSL_CTX_set_tlsext_servername_callback(server_sni, tls_servername_cb);
685 SSL_CTX_set_tlsext_servername_arg(server_sni, cbinfo);
686 if (cbinfo->server_cipher_list)
687   SSL_CTX_set_cipher_list(server_sni, CS cbinfo->server_cipher_list);
688 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
689 if (cbinfo->ocsp_file)
690   {
691   SSL_CTX_set_tlsext_status_cb(server_sni, tls_stapling_cb);
692   SSL_CTX_set_tlsext_status_arg(server_ctx, cbinfo);
693   }
694 #endif
695
696 rc = setup_certs(server_sni, tls_verify_certificates, tls_crl, NULL, FALSE, FALSE);
697 if (rc != OK) return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
698
699 /* do this after setup_certs, because this can require the certs for verifying
700 OCSP information. */
701 rc = tls_expand_session_files(server_sni, cbinfo);
702 if (rc != OK) return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
703
704 rc = init_dh(server_sni, cbinfo->dhparam, NULL);
705 if (rc != OK) return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
706
707 DEBUG(D_tls) debug_printf("Switching SSL context.\n");
708 SSL_set_SSL_CTX(s, server_sni);
709
710 return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
711 }
712 #endif /* EXIM_HAVE_OPENSSL_TLSEXT */
713
714
715
716
717 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
718 /*************************************************
719 *        Callback to handle OCSP Stapling        *
720 *************************************************/
721
722 /* Called when acting as server during the TLS session setup if the client
723 requests OCSP information with a Certificate Status Request.
724
725 Documentation via openssl s_server.c and the Apache patch from the OpenSSL
726 project.
727
728 */
729
730 static int
731 tls_stapling_cb(SSL *s, void *arg)
732 {
733 const tls_ext_ctx_cb *cbinfo = (tls_ext_ctx_cb *) arg;
734 uschar *response_der;
735 int response_der_len;
736
737 DEBUG(D_tls) debug_printf("Received TLS status request (OCSP stapling); %s response.\n",
738     cbinfo->ocsp_response ? "have" : "lack");
739 if (!cbinfo->ocsp_response)
740   return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
741
742 response_der = NULL;
743 response_der_len = i2d_OCSP_RESPONSE(cbinfo->ocsp_response, &response_der);
744 if (response_der_len <= 0)
745   return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
746
747 SSL_set_tlsext_status_ocsp_resp(server_ssl, response_der, response_der_len);
748 return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
749 }
750
751 #endif /* EXPERIMENTAL_OCSP */
752
753
754
755
756 /*************************************************
757 *            Initialize for TLS                  *
758 *************************************************/
759
760 /* Called from both server and client code, to do preliminary initialization of
761 the library.
762
763 Arguments:
764   host            connected host, if client; NULL if server
765   dhparam         DH parameter file
766   certificate     certificate file
767   privatekey      private key
768   addr            address if client; NULL if server (for some randomness)
769
770 Returns:          OK/DEFER/FAIL
771 */
772
773 static int
774 tls_init(SSL_CTX **ctxp, host_item *host, uschar *dhparam, uschar *certificate,
775   uschar *privatekey,
776 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
777   uschar *ocsp_file,
778 #endif
779   address_item *addr, tls_ext_ctx_cb ** cbp)
780 {
781 long init_options;
782 int rc;
783 BOOL okay;
784 tls_ext_ctx_cb *cbinfo;
785
786 cbinfo = store_malloc(sizeof(tls_ext_ctx_cb));
787 cbinfo->certificate = certificate;
788 cbinfo->privatekey = privatekey;
789 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
790 cbinfo->ocsp_file = ocsp_file;
791 #endif
792 cbinfo->dhparam = dhparam;
793 cbinfo->host = host;
794
795 SSL_load_error_strings();          /* basic set up */
796 OpenSSL_add_ssl_algorithms();
797
798 #if (OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x0090800fL) && !defined(OPENSSL_NO_SHA256)
799 /* SHA256 is becoming ever more popular. This makes sure it gets added to the
800 list of available digests. */
801 EVP_add_digest(EVP_sha256());
802 #endif
803
804 /* Create a context.
805 The OpenSSL docs in 1.0.1b have not been updated to clarify TLS variant
806 negotiation in the different methods; as far as I can tell, the only
807 *_{server,client}_method which allows negotiation is SSLv23, which exists even
808 when OpenSSL is built without SSLv2 support.
809 By disabling with openssl_options, we can let admins re-enable with the
810 existing knob. */
811
812 *ctxp = SSL_CTX_new((host == NULL)?
813   SSLv23_server_method() : SSLv23_client_method());
814
815 if (*ctxp == NULL) return tls_error(US"SSL_CTX_new", host, NULL);
816
817 /* It turns out that we need to seed the random number generator this early in
818 order to get the full complement of ciphers to work. It took me roughly a day
819 of work to discover this by experiment.
820
821 On systems that have /dev/urandom, SSL may automatically seed itself from
822 there. Otherwise, we have to make something up as best we can. Double check
823 afterwards. */
824
825 if (!RAND_status())
826   {
827   randstuff r;
828   gettimeofday(&r.tv, NULL);
829   r.p = getpid();
830
831   RAND_seed((uschar *)(&r), sizeof(r));
832   RAND_seed((uschar *)big_buffer, big_buffer_size);
833   if (addr != NULL) RAND_seed((uschar *)addr, sizeof(addr));
834
835   if (!RAND_status())
836     return tls_error(US"RAND_status", host,
837       US"unable to seed random number generator");
838   }
839
840 /* Set up the information callback, which outputs if debugging is at a suitable
841 level. */
842
843 SSL_CTX_set_info_callback(*ctxp, (void (*)())info_callback);
844
845 /* Automatically re-try reads/writes after renegotiation. */
846 (void) SSL_CTX_set_mode(*ctxp, SSL_MODE_AUTO_RETRY);
847
848 /* Apply administrator-supplied work-arounds.
849 Historically we applied just one requested option,
850 SSL_OP_DONT_INSERT_EMPTY_FRAGMENTS, but when bug 994 requested a second, we
851 moved to an administrator-controlled list of options to specify and
852 grandfathered in the first one as the default value for "openssl_options".
853
854 No OpenSSL version number checks: the options we accept depend upon the
855 availability of the option value macros from OpenSSL.  */
856
857 okay = tls_openssl_options_parse(openssl_options, &init_options);
858 if (!okay)
859   return tls_error(US"openssl_options parsing failed", host, NULL);
860
861 if (init_options)
862   {
863   DEBUG(D_tls) debug_printf("setting SSL CTX options: %#lx\n", init_options);
864   if (!(SSL_CTX_set_options(*ctxp, init_options)))
865     return tls_error(string_sprintf(
866           "SSL_CTX_set_option(%#lx)", init_options), host, NULL);
867   }
868 else
869   DEBUG(D_tls) debug_printf("no SSL CTX options to set\n");
870
871 /* Initialize with DH parameters if supplied */
872
873 if (!init_dh(*ctxp, dhparam, host)) return DEFER;
874
875 /* Set up certificate and key (and perhaps OCSP info) */
876
877 rc = tls_expand_session_files(*ctxp, cbinfo);
878 if (rc != OK) return rc;
879
880 /* If we need to handle SNI, do so */
881 #ifdef EXIM_HAVE_OPENSSL_TLSEXT
882 if (host == NULL)
883   {
884 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
885   /* We check ocsp_file, not ocsp_response, because we care about if
886   the option exists, not what the current expansion might be, as SNI might
887   change the certificate and OCSP file in use between now and the time the
888   callback is invoked. */
889   if (cbinfo->ocsp_file)
890     {
891     SSL_CTX_set_tlsext_status_cb(server_ctx, tls_stapling_cb);
892     SSL_CTX_set_tlsext_status_arg(server_ctx, cbinfo);
893     }
894 #endif
895   /* We always do this, so that $tls_sni is available even if not used in
896   tls_certificate */
897   SSL_CTX_set_tlsext_servername_callback(*ctxp, tls_servername_cb);
898   SSL_CTX_set_tlsext_servername_arg(*ctxp, cbinfo);
899   }
900 #endif
901
902 /* Set up the RSA callback */
903
904 SSL_CTX_set_tmp_rsa_callback(*ctxp, rsa_callback);
905
906 /* Finally, set the timeout, and we are done */
907
908 SSL_CTX_set_timeout(*ctxp, ssl_session_timeout);
909 DEBUG(D_tls) debug_printf("Initialized TLS\n");
910
911 *cbp = cbinfo;
912
913 return OK;
914 }
915
916
917
918
919 /*************************************************
920 *           Get name of cipher in use            *
921 *************************************************/
922
923 /*
924 Argument:   pointer to an SSL structure for the connection
925             buffer to use for answer
926             size of buffer
927             pointer to number of bits for cipher
928 Returns:    nothing
929 */
930
931 static void
932 construct_cipher_name(SSL *ssl, uschar *cipherbuf, int bsize, int *bits)
933 {
934 /* With OpenSSL 1.0.0a, this needs to be const but the documentation doesn't
935 yet reflect that.  It should be a safe change anyway, even 0.9.8 versions have
936 the accessor functions use const in the prototype. */
937 const SSL_CIPHER *c;
938 uschar *ver;
939
940 switch (ssl->session->ssl_version)
941   {
942   case SSL2_VERSION:
943   ver = US"SSLv2";
944   break;
945
946   case SSL3_VERSION:
947   ver = US"SSLv3";
948   break;
949
950   case TLS1_VERSION:
951   ver = US"TLSv1";
952   break;
953
954 #ifdef TLS1_1_VERSION
955   case TLS1_1_VERSION:
956   ver = US"TLSv1.1";
957   break;
958 #endif
959
960 #ifdef TLS1_2_VERSION
961   case TLS1_2_VERSION:
962   ver = US"TLSv1.2";
963   break;
964 #endif
965
966   default:
967   ver = US"UNKNOWN";
968   }
969
970 c = (const SSL_CIPHER *) SSL_get_current_cipher(ssl);
971 SSL_CIPHER_get_bits(c, bits);
972
973 string_format(cipherbuf, bsize, "%s:%s:%u", ver,
974   SSL_CIPHER_get_name(c), *bits);
975
976 DEBUG(D_tls) debug_printf("Cipher: %s\n", cipherbuf);
977 }
978
979
980
981
982
983 /*************************************************
984 *        Set up for verifying certificates       *
985 *************************************************/
986
987 /* Called by both client and server startup
988
989 Arguments:
990   sctx          SSL_CTX* to initialise
991   certs         certs file or NULL
992   crl           CRL file or NULL
993   host          NULL in a server; the remote host in a client
994   optional      TRUE if called from a server for a host in tls_try_verify_hosts;
995                 otherwise passed as FALSE
996   client        TRUE if called for client startup, FALSE for server startup
997
998 Returns:        OK/DEFER/FAIL
999 */
1000
1001 static int
1002 setup_certs(SSL_CTX *sctx, uschar *certs, uschar *crl, host_item *host, BOOL optional, BOOL client)
1003 {
1004 uschar *expcerts, *expcrl;
1005
1006 if (!expand_check(certs, US"tls_verify_certificates", &expcerts))
1007   return DEFER;
1008
1009 if (expcerts != NULL)
1010   {
1011   struct stat statbuf;
1012   if (!SSL_CTX_set_default_verify_paths(sctx))
1013     return tls_error(US"SSL_CTX_set_default_verify_paths", host, NULL);
1014
1015   if (Ustat(expcerts, &statbuf) < 0)
1016     {
1017     log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
1018       "failed to stat %s for certificates", expcerts);
1019     return DEFER;
1020     }
1021   else
1022     {
1023     uschar *file, *dir;
1024     if ((statbuf.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR)
1025       { file = NULL; dir = expcerts; }
1026     else
1027       { file = expcerts; dir = NULL; }
1028
1029     /* If a certificate file is empty, the next function fails with an
1030     unhelpful error message. If we skip it, we get the correct behaviour (no
1031     certificates are recognized, but the error message is still misleading (it
1032     says no certificate was supplied.) But this is better. */
1033
1034     if ((file == NULL || statbuf.st_size > 0) &&
1035           !SSL_CTX_load_verify_locations(sctx, CS file, CS dir))
1036       return tls_error(US"SSL_CTX_load_verify_locations", host, NULL);
1037
1038     if (file != NULL)
1039       {
1040       SSL_CTX_set_client_CA_list(sctx, SSL_load_client_CA_file(CS file));
1041       }
1042     }
1043
1044   /* Handle a certificate revocation list. */
1045
1046   #if OPENSSL_VERSION_NUMBER > 0x00907000L
1047
1048   /* This bit of code is now the version supplied by Lars Mainka. (I have
1049    * merely reformatted it into the Exim code style.)
1050
1051    * "From here I changed the code to add support for multiple crl's
1052    * in pem format in one file or to support hashed directory entries in
1053    * pem format instead of a file. This method now uses the library function
1054    * X509_STORE_load_locations to add the CRL location to the SSL context.
1055    * OpenSSL will then handle the verify against CA certs and CRLs by
1056    * itself in the verify callback." */
1057
1058   if (!expand_check(crl, US"tls_crl", &expcrl)) return DEFER;
1059   if (expcrl != NULL && *expcrl != 0)
1060     {
1061     struct stat statbufcrl;
1062     if (Ustat(expcrl, &statbufcrl) < 0)
1063       {
1064       log_write(0, LOG_MAIN|LOG_PANIC,
1065         "failed to stat %s for certificates revocation lists", expcrl);
1066       return DEFER;
1067       }
1068     else
1069       {
1070       /* is it a file or directory? */
1071       uschar *file, *dir;
1072       X509_STORE *cvstore = SSL_CTX_get_cert_store(sctx);
1073       if ((statbufcrl.st_mode & S_IFMT) == S_IFDIR)
1074         {
1075         file = NULL;
1076         dir = expcrl;
1077         DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL CRL value is a directory %s\n", dir);
1078         }
1079       else
1080         {
1081         file = expcrl;
1082         dir = NULL;
1083         DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL CRL value is a file %s\n", file);
1084         }
1085       if (X509_STORE_load_locations(cvstore, CS file, CS dir) == 0)
1086         return tls_error(US"X509_STORE_load_locations", host, NULL);
1087
1088       /* setting the flags to check against the complete crl chain */
1089
1090       X509_STORE_set_flags(cvstore,
1091         X509_V_FLAG_CRL_CHECK|X509_V_FLAG_CRL_CHECK_ALL);
1092       }
1093     }
1094
1095   #endif  /* OPENSSL_VERSION_NUMBER > 0x00907000L */
1096
1097   /* If verification is optional, don't fail if no certificate */
1098
1099   SSL_CTX_set_verify(sctx,
1100     SSL_VERIFY_PEER | (optional? 0 : SSL_VERIFY_FAIL_IF_NO_PEER_CERT),
1101     client ? verify_callback_client : verify_callback_server);
1102   }
1103
1104 return OK;
1105 }
1106
1107
1108
1109 /*************************************************
1110 *       Start a TLS session in a server          *
1111 *************************************************/
1112
1113 /* This is called when Exim is running as a server, after having received
1114 the STARTTLS command. It must respond to that command, and then negotiate
1115 a TLS session.
1116
1117 Arguments:
1118   require_ciphers   allowed ciphers
1119
1120 Returns:            OK on success
1121                     DEFER for errors before the start of the negotiation
1122                     FAIL for errors during the negotation; the server can't
1123                       continue running.
1124 */
1125
1126 int
1127 tls_server_start(const uschar *require_ciphers)
1128 {
1129 int rc;
1130 uschar *expciphers;
1131 tls_ext_ctx_cb *cbinfo;
1132 static uschar cipherbuf[256];
1133
1134 /* Check for previous activation */
1135
1136 if (tls_in.active >= 0)
1137   {
1138   tls_error(US"STARTTLS received after TLS started", NULL, US"");
1139   smtp_printf("554 Already in TLS\r\n");
1140   return FAIL;
1141   }
1142
1143 /* Initialize the SSL library. If it fails, it will already have logged
1144 the error. */
1145
1146 rc = tls_init(&server_ctx, NULL, tls_dhparam, tls_certificate, tls_privatekey,
1147 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
1148     tls_ocsp_file,
1149 #endif
1150     NULL, &server_static_cbinfo);
1151 if (rc != OK) return rc;
1152 cbinfo = server_static_cbinfo;
1153
1154 if (!expand_check(require_ciphers, US"tls_require_ciphers", &expciphers))
1155   return FAIL;
1156
1157 /* In OpenSSL, cipher components are separated by hyphens. In GnuTLS, they
1158 were historically separated by underscores. So that I can use either form in my
1159 tests, and also for general convenience, we turn underscores into hyphens here.
1160 */
1161
1162 if (expciphers != NULL)
1163   {
1164   uschar *s = expciphers;
1165   while (*s != 0) { if (*s == '_') *s = '-'; s++; }
1166   DEBUG(D_tls) debug_printf("required ciphers: %s\n", expciphers);
1167   if (!SSL_CTX_set_cipher_list(server_ctx, CS expciphers))
1168     return tls_error(US"SSL_CTX_set_cipher_list", NULL, NULL);
1169   cbinfo->server_cipher_list = expciphers;
1170   }
1171
1172 /* If this is a host for which certificate verification is mandatory or
1173 optional, set up appropriately. */
1174
1175 tls_in.certificate_verified = FALSE;
1176 server_verify_callback_called = FALSE;
1177
1178 if (verify_check_host(&tls_verify_hosts) == OK)
1179   {
1180   rc = setup_certs(server_ctx, tls_verify_certificates, tls_crl, NULL, FALSE, FALSE);
1181   if (rc != OK) return rc;
1182   server_verify_optional = FALSE;
1183   }
1184 else if (verify_check_host(&tls_try_verify_hosts) == OK)
1185   {
1186   rc = setup_certs(server_ctx, tls_verify_certificates, tls_crl, NULL, TRUE, FALSE);
1187   if (rc != OK) return rc;
1188   server_verify_optional = TRUE;
1189   }
1190
1191 /* Prepare for new connection */
1192
1193 if ((server_ssl = SSL_new(server_ctx)) == NULL) return tls_error(US"SSL_new", NULL, NULL);
1194
1195 /* Warning: we used to SSL_clear(ssl) here, it was removed.
1196  *
1197  * With the SSL_clear(), we get strange interoperability bugs with
1198  * OpenSSL 1.0.1b and TLS1.1/1.2.  It looks as though this may be a bug in
1199  * OpenSSL itself, as a clear should not lead to inability to follow protocols.
1200  *
1201  * The SSL_clear() call is to let an existing SSL* be reused, typically after
1202  * session shutdown.  In this case, we have a brand new object and there's no
1203  * obvious reason to immediately clear it.  I'm guessing that this was
1204  * originally added because of incomplete initialisation which the clear fixed,
1205  * in some historic release.
1206  */
1207
1208 /* Set context and tell client to go ahead, except in the case of TLS startup
1209 on connection, where outputting anything now upsets the clients and tends to
1210 make them disconnect. We need to have an explicit fflush() here, to force out
1211 the response. Other smtp_printf() calls do not need it, because in non-TLS
1212 mode, the fflush() happens when smtp_getc() is called. */
1213
1214 SSL_set_session_id_context(server_ssl, sid_ctx, Ustrlen(sid_ctx));
1215 if (!tls_in.on_connect)
1216   {
1217   smtp_printf("220 TLS go ahead\r\n");
1218   fflush(smtp_out);
1219   }
1220
1221 /* Now negotiate the TLS session. We put our own timer on it, since it seems
1222 that the OpenSSL library doesn't. */
1223
1224 SSL_set_wfd(server_ssl, fileno(smtp_out));
1225 SSL_set_rfd(server_ssl, fileno(smtp_in));
1226 SSL_set_accept_state(server_ssl);
1227
1228 DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling SSL_accept\n");
1229
1230 sigalrm_seen = FALSE;
1231 if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1232 rc = SSL_accept(server_ssl);
1233 alarm(0);
1234
1235 if (rc <= 0)
1236   {
1237   tls_error(US"SSL_accept", NULL, sigalrm_seen ? US"timed out" : NULL);
1238   if (ERR_get_error() == 0)
1239     log_write(0, LOG_MAIN,
1240         "TLS client disconnected cleanly (rejected our certificate?)");
1241   return FAIL;
1242   }
1243
1244 DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL_accept was successful\n");
1245
1246 /* TLS has been set up. Adjust the input functions to read via TLS,
1247 and initialize things. */
1248
1249 construct_cipher_name(server_ssl, cipherbuf, sizeof(cipherbuf), &tls_in.bits);
1250 tls_in.cipher = cipherbuf;
1251
1252 DEBUG(D_tls)
1253   {
1254   uschar buf[2048];
1255   if (SSL_get_shared_ciphers(server_ssl, CS buf, sizeof(buf)) != NULL)
1256     debug_printf("Shared ciphers: %s\n", buf);
1257   }
1258
1259
1260 /* Only used by the server-side tls (tls_in), including tls_getc.
1261    Client-side (tls_out) reads (seem to?) go via
1262    smtp_read_response()/ip_recv().
1263    Hence no need to duplicate for _in and _out.
1264  */
1265 ssl_xfer_buffer = store_malloc(ssl_xfer_buffer_size);
1266 ssl_xfer_buffer_lwm = ssl_xfer_buffer_hwm = 0;
1267 ssl_xfer_eof = ssl_xfer_error = 0;
1268
1269 receive_getc = tls_getc;
1270 receive_ungetc = tls_ungetc;
1271 receive_feof = tls_feof;
1272 receive_ferror = tls_ferror;
1273 receive_smtp_buffered = tls_smtp_buffered;
1274
1275 tls_in.active = fileno(smtp_out);
1276 return OK;
1277 }
1278
1279
1280
1281
1282
1283 /*************************************************
1284 *    Start a TLS session in a client             *
1285 *************************************************/
1286
1287 /* Called from the smtp transport after STARTTLS has been accepted.
1288
1289 Argument:
1290   fd               the fd of the connection
1291   host             connected host (for messages)
1292   addr             the first address
1293   dhparam          DH parameter file
1294   certificate      certificate file
1295   privatekey       private key file
1296   sni              TLS SNI to send to remote host
1297   verify_certs     file for certificate verify
1298   crl              file containing CRL
1299   require_ciphers  list of allowed ciphers
1300   dh_min_bits      minimum number of bits acceptable in server's DH prime
1301                    (unused in OpenSSL)
1302   timeout          startup timeout
1303
1304 Returns:           OK on success
1305                    FAIL otherwise - note that tls_error() will not give DEFER
1306                      because this is not a server
1307 */
1308
1309 int
1310 tls_client_start(int fd, host_item *host, address_item *addr, uschar *dhparam,
1311   uschar *certificate, uschar *privatekey, uschar *sni,
1312   uschar *verify_certs, uschar *crl,
1313   uschar *require_ciphers, int dh_min_bits ARG_UNUSED, int timeout)
1314 {
1315 static uschar txt[256];
1316 uschar *expciphers;
1317 X509* server_cert;
1318 int rc;
1319 static uschar cipherbuf[256];
1320
1321 rc = tls_init(&client_ctx, host, dhparam, certificate, privatekey,
1322 #ifdef EXPERIMENTAL_OCSP
1323     NULL,
1324 #endif
1325     addr, &client_static_cbinfo);
1326 if (rc != OK) return rc;
1327
1328 tls_out.certificate_verified = FALSE;
1329 client_verify_callback_called = FALSE;
1330
1331 if (!expand_check(require_ciphers, US"tls_require_ciphers", &expciphers))
1332   return FAIL;
1333
1334 /* In OpenSSL, cipher components are separated by hyphens. In GnuTLS, they
1335 are separated by underscores. So that I can use either form in my tests, and
1336 also for general convenience, we turn underscores into hyphens here. */
1337
1338 if (expciphers != NULL)
1339   {
1340   uschar *s = expciphers;
1341   while (*s != 0) { if (*s == '_') *s = '-'; s++; }
1342   DEBUG(D_tls) debug_printf("required ciphers: %s\n", expciphers);
1343   if (!SSL_CTX_set_cipher_list(client_ctx, CS expciphers))
1344     return tls_error(US"SSL_CTX_set_cipher_list", host, NULL);
1345   }
1346
1347 rc = setup_certs(client_ctx, verify_certs, crl, host, FALSE, TRUE);
1348 if (rc != OK) return rc;
1349
1350 if ((client_ssl = SSL_new(client_ctx)) == NULL) return tls_error(US"SSL_new", host, NULL);
1351 SSL_set_session_id_context(client_ssl, sid_ctx, Ustrlen(sid_ctx));
1352 SSL_set_fd(client_ssl, fd);
1353 SSL_set_connect_state(client_ssl);
1354
1355 if (sni)
1356   {
1357   if (!expand_check(sni, US"tls_sni", &tls_out.sni))
1358     return FAIL;
1359   if (tls_out.sni == NULL)
1360     {
1361     DEBUG(D_tls) debug_printf("Setting TLS SNI forced to fail, not sending\n");
1362     }
1363   else if (!Ustrlen(tls_out.sni))
1364     tls_out.sni = NULL;
1365   else
1366     {
1367 #ifdef EXIM_HAVE_OPENSSL_TLSEXT
1368     DEBUG(D_tls) debug_printf("Setting TLS SNI \"%s\"\n", tls_out.sni);
1369     SSL_set_tlsext_host_name(client_ssl, tls_out.sni);
1370 #else
1371     DEBUG(D_tls)
1372       debug_printf("OpenSSL at build-time lacked SNI support, ignoring \"%s\"\n",
1373           tls_sni);
1374 #endif
1375     }
1376   }
1377
1378 /* There doesn't seem to be a built-in timeout on connection. */
1379
1380 DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling SSL_connect\n");
1381 sigalrm_seen = FALSE;
1382 alarm(timeout);
1383 rc = SSL_connect(client_ssl);
1384 alarm(0);
1385
1386 if (rc <= 0)
1387   return tls_error(US"SSL_connect", host, sigalrm_seen ? US"timed out" : NULL);
1388
1389 DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL_connect succeeded\n");
1390
1391 /* Beware anonymous ciphers which lead to server_cert being NULL */
1392 server_cert = SSL_get_peer_certificate (client_ssl);
1393 if (server_cert)
1394   {
1395   tls_out.peerdn = US X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(server_cert),
1396     CS txt, sizeof(txt));
1397   tls_out.peerdn = txt;
1398   }
1399 else
1400   tls_out.peerdn = NULL;
1401
1402 construct_cipher_name(client_ssl, cipherbuf, sizeof(cipherbuf), &tls_out.bits);
1403 tls_out.cipher = cipherbuf;
1404
1405 tls_out.active = fd;
1406 return OK;
1407 }
1408
1409
1410
1411
1412
1413 /*************************************************
1414 *            TLS version of getc                 *
1415 *************************************************/
1416
1417 /* This gets the next byte from the TLS input buffer. If the buffer is empty,
1418 it refills the buffer via the SSL reading function.
1419
1420 Arguments:  none
1421 Returns:    the next character or EOF
1422
1423 Only used by the server-side TLS.
1424 */
1425
1426 int
1427 tls_getc(void)
1428 {
1429 if (ssl_xfer_buffer_lwm >= ssl_xfer_buffer_hwm)
1430   {
1431   int error;
1432   int inbytes;
1433
1434   DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling SSL_read(%p, %p, %u)\n", server_ssl,
1435     ssl_xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
1436
1437   if (smtp_receive_timeout > 0) alarm(smtp_receive_timeout);
1438   inbytes = SSL_read(server_ssl, CS ssl_xfer_buffer, ssl_xfer_buffer_size);
1439   error = SSL_get_error(server_ssl, inbytes);
1440   alarm(0);
1441
1442   /* SSL_ERROR_ZERO_RETURN appears to mean that the SSL session has been
1443   closed down, not that the socket itself has been closed down. Revert to
1444   non-SSL handling. */
1445
1446   if (error == SSL_ERROR_ZERO_RETURN)
1447     {
1448     DEBUG(D_tls) debug_printf("Got SSL_ERROR_ZERO_RETURN\n");
1449
1450     receive_getc = smtp_getc;
1451     receive_ungetc = smtp_ungetc;
1452     receive_feof = smtp_feof;
1453     receive_ferror = smtp_ferror;
1454     receive_smtp_buffered = smtp_buffered;
1455
1456     SSL_free(server_ssl);
1457     server_ssl = NULL;
1458     tls_in.active = -1;
1459     tls_in.bits = 0;
1460     tls_in.cipher = NULL;
1461     tls_in.peerdn = NULL;
1462     tls_in.sni = NULL;
1463
1464     return smtp_getc();
1465     }
1466
1467   /* Handle genuine errors */
1468
1469   else if (error == SSL_ERROR_SSL)
1470     {
1471     ERR_error_string(ERR_get_error(), ssl_errstring);
1472     log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error (SSL_read): %s", ssl_errstring);
1473     ssl_xfer_error = 1;
1474     return EOF;
1475     }
1476
1477   else if (error != SSL_ERROR_NONE)
1478     {
1479     DEBUG(D_tls) debug_printf("Got SSL error %d\n", error);
1480     ssl_xfer_error = 1;
1481     return EOF;
1482     }
1483
1484 #ifndef DISABLE_DKIM
1485   dkim_exim_verify_feed(ssl_xfer_buffer, inbytes);
1486 #endif
1487   ssl_xfer_buffer_hwm = inbytes;
1488   ssl_xfer_buffer_lwm = 0;
1489   }
1490
1491 /* Something in the buffer; return next uschar */
1492
1493 return ssl_xfer_buffer[ssl_xfer_buffer_lwm++];
1494 }
1495
1496
1497
1498 /*************************************************
1499 *          Read bytes from TLS channel           *
1500 *************************************************/
1501
1502 /*
1503 Arguments:
1504   buff      buffer of data
1505   len       size of buffer
1506
1507 Returns:    the number of bytes read
1508             -1 after a failed read
1509
1510 Only used by the client-side TLS.
1511 */
1512
1513 int
1514 tls_read(BOOL is_server, uschar *buff, size_t len)
1515 {
1516 SSL *ssl = is_server ? server_ssl : client_ssl;
1517 int inbytes;
1518 int error;
1519
1520 DEBUG(D_tls) debug_printf("Calling SSL_read(%p, %p, %u)\n", ssl,
1521   buff, (unsigned int)len);
1522
1523 inbytes = SSL_read(ssl, CS buff, len);
1524 error = SSL_get_error(ssl, inbytes);
1525
1526 if (error == SSL_ERROR_ZERO_RETURN)
1527   {
1528   DEBUG(D_tls) debug_printf("Got SSL_ERROR_ZERO_RETURN\n");
1529   return -1;
1530   }
1531 else if (error != SSL_ERROR_NONE)
1532   {
1533   return -1;
1534   }
1535
1536 return inbytes;
1537 }
1538
1539
1540
1541
1542
1543 /*************************************************
1544 *         Write bytes down TLS channel           *
1545 *************************************************/
1546
1547 /*
1548 Arguments:
1549   is_server channel specifier
1550   buff      buffer of data
1551   len       number of bytes
1552
1553 Returns:    the number of bytes after a successful write,
1554             -1 after a failed write
1555
1556 Used by both server-side and client-side TLS.
1557 */
1558
1559 int
1560 tls_write(BOOL is_server, const uschar *buff, size_t len)
1561 {
1562 int outbytes;
1563 int error;
1564 int left = len;
1565 SSL *ssl = is_server ? server_ssl : client_ssl;
1566
1567 DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_do_write(%p, %d)\n", buff, left);
1568 while (left > 0)
1569   {
1570   DEBUG(D_tls) debug_printf("SSL_write(SSL, %p, %d)\n", buff, left);
1571   outbytes = SSL_write(ssl, CS buff, left);
1572   error = SSL_get_error(ssl, outbytes);
1573   DEBUG(D_tls) debug_printf("outbytes=%d error=%d\n", outbytes, error);
1574   switch (error)
1575     {
1576     case SSL_ERROR_SSL:
1577     ERR_error_string(ERR_get_error(), ssl_errstring);
1578     log_write(0, LOG_MAIN, "TLS error (SSL_write): %s", ssl_errstring);
1579     return -1;
1580
1581     case SSL_ERROR_NONE:
1582     left -= outbytes;
1583     buff += outbytes;
1584     break;
1585
1586     case SSL_ERROR_ZERO_RETURN:
1587     log_write(0, LOG_MAIN, "SSL channel closed on write");
1588     return -1;
1589
1590     case SSL_ERROR_SYSCALL:
1591     log_write(0, LOG_MAIN, "SSL_write: (from %s) syscall: %s",
1592       sender_fullhost ? sender_fullhost : US"<unknown>",
1593       strerror(errno));
1594
1595     default:
1596     log_write(0, LOG_MAIN, "SSL_write error %d", error);
1597     return -1;
1598     }
1599   }
1600 return len;
1601 }
1602
1603
1604
1605 /*************************************************
1606 *         Close down a TLS session               *
1607 *************************************************/
1608
1609 /* This is also called from within a delivery subprocess forked from the
1610 daemon, to shut down the TLS library, without actually doing a shutdown (which
1611 would tamper with the SSL session in the parent process).
1612
1613 Arguments:   TRUE if SSL_shutdown is to be called
1614 Returns:     nothing
1615
1616 Used by both server-side and client-side TLS.
1617 */
1618
1619 void
1620 tls_close(BOOL is_server, BOOL shutdown)
1621 {
1622 SSL **sslp = is_server ? &server_ssl : &client_ssl;
1623 int *fdp = is_server ? &tls_in.active : &tls_out.active;
1624
1625 if (*fdp < 0) return;  /* TLS was not active */
1626
1627 if (shutdown)
1628   {
1629   DEBUG(D_tls) debug_printf("tls_close(): shutting down SSL\n");
1630   SSL_shutdown(*sslp);
1631   }
1632
1633 SSL_free(*sslp);
1634 *sslp = NULL;
1635
1636 *fdp = -1;
1637 }
1638
1639
1640
1641
1642 /*************************************************
1643 *  Let tls_require_ciphers be checked at startup *
1644 *************************************************/
1645
1646 /* The tls_require_ciphers option, if set, must be something which the
1647 library can parse.
1648
1649 Returns:     NULL on success, or error message
1650 */
1651
1652 uschar *
1653 tls_validate_require_cipher(void)
1654 {
1655 SSL_CTX *ctx;
1656 uschar *s, *expciphers, *err;
1657
1658 /* this duplicates from tls_init(), we need a better "init just global
1659 state, for no specific purpose" singleton function of our own */
1660
1661 SSL_load_error_strings();
1662 OpenSSL_add_ssl_algorithms();
1663 #if (OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x0090800fL) && !defined(OPENSSL_NO_SHA256)
1664 /* SHA256 is becoming ever more popular. This makes sure it gets added to the
1665 list of available digests. */
1666 EVP_add_digest(EVP_sha256());
1667 #endif
1668
1669 if (!(tls_require_ciphers && *tls_require_ciphers))
1670   return NULL;
1671
1672 if (!expand_check(tls_require_ciphers, US"tls_require_ciphers", &expciphers))
1673   return US"failed to expand tls_require_ciphers";
1674
1675 if (!(expciphers && *expciphers))
1676   return NULL;
1677
1678 /* normalisation ripped from above */
1679 s = expciphers;
1680 while (*s != 0) { if (*s == '_') *s = '-'; s++; }
1681
1682 err = NULL;
1683
1684 ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method());
1685 if (!ctx)
1686   {
1687   ERR_error_string(ERR_get_error(), ssl_errstring);
1688   return string_sprintf("SSL_CTX_new() failed: %s", ssl_errstring);
1689   }
1690
1691 DEBUG(D_tls)
1692   debug_printf("tls_require_ciphers expands to \"%s\"\n", expciphers);
1693
1694 if (!SSL_CTX_set_cipher_list(ctx, CS expciphers))
1695   {
1696   ERR_error_string(ERR_get_error(), ssl_errstring);
1697   err = string_sprintf("SSL_CTX_set_cipher_list(%s) failed", expciphers);
1698   }
1699
1700 SSL_CTX_free(ctx);
1701
1702 return err;
1703 }
1704
1705
1706
1707
1708 /*************************************************
1709 *         Report the library versions.           *
1710 *************************************************/
1711
1712 /* There have historically been some issues with binary compatibility in
1713 OpenSSL libraries; if Exim (like many other applications) is built against
1714 one version of OpenSSL but the run-time linker picks up another version,
1715 it can result in serious failures, including crashing with a SIGSEGV.  So
1716 report the version found by the compiler and the run-time version.
1717
1718 Arguments:   a FILE* to print the results to
1719 Returns:     nothing
1720 */
1721
1722 void
1723 tls_version_report(FILE *f)
1724 {
1725 fprintf(f, "Library version: OpenSSL: Compile: %s\n"
1726            "                          Runtime: %s\n",
1727            OPENSSL_VERSION_TEXT,
1728            SSLeay_version(SSLEAY_VERSION));
1729 }
1730
1731
1732
1733
1734 /*************************************************
1735 *            Random number generation            *
1736 *************************************************/
1737
1738 /* Pseudo-random number generation.  The result is not expected to be
1739 cryptographically strong but not so weak that someone will shoot themselves
1740 in the foot using it as a nonce in input in some email header scheme or
1741 whatever weirdness they'll twist this into.  The result should handle fork()
1742 and avoid repeating sequences.  OpenSSL handles that for us.
1743
1744 Arguments:
1745   max       range maximum
1746 Returns     a random number in range [0, max-1]
1747 */
1748
1749 int
1750 vaguely_random_number(int max)
1751 {
1752 unsigned int r;
1753 int i, needed_len;
1754 uschar *p;
1755 uschar smallbuf[sizeof(r)];
1756
1757 if (max <= 1)
1758   return 0;
1759
1760 /* OpenSSL auto-seeds from /dev/random, etc, but this a double-check. */
1761 if (!RAND_status())
1762   {
1763   randstuff r;
1764   gettimeofday(&r.tv, NULL);
1765   r.p = getpid();
1766
1767   RAND_seed((uschar *)(&r), sizeof(r));
1768   }
1769 /* We're after pseudo-random, not random; if we still don't have enough data
1770 in the internal PRNG then our options are limited.  We could sleep and hope
1771 for entropy to come along (prayer technique) but if the system is so depleted
1772 in the first place then something is likely to just keep taking it.  Instead,
1773 we'll just take whatever little bit of pseudo-random we can still manage to
1774 get. */
1775
1776 needed_len = sizeof(r);
1777 /* Don't take 8 times more entropy than needed if int is 8 octets and we were
1778 asked for a number less than 10. */
1779 for (r = max, i = 0; r; ++i)
1780   r >>= 1;
1781 i = (i + 7) / 8;
1782 if (i < needed_len)
1783   needed_len = i;
1784
1785 /* We do not care if crypto-strong */
1786 i = RAND_pseudo_bytes(smallbuf, needed_len);
1787 if (i < 0)
1788   {
1789   DEBUG(D_all)
1790     debug_printf("OpenSSL RAND_pseudo_bytes() not supported by RAND method, using fallback.\n");
1791   return vaguely_random_number_fallback(max);
1792   }
1793
1794 r = 0;
1795 for (p = smallbuf; needed_len; --needed_len, ++p)
1796   {
1797   r *= 256;
1798   r += *p;
1799   }
1800
1801 /* We don't particularly care about weighted results; if someone wants
1802 smooth distribution and cares enough then they should submit a patch then. */
1803 return r % max;
1804 }
1805
1806
1807
1808
1809 /*************************************************
1810 *        OpenSSL option parse                    *
1811 *************************************************/
1812
1813 /* Parse one option for tls_openssl_options_parse below
1814
1815 Arguments:
1816   name    one option name
1817   value   place to store a value for it
1818 Returns   success or failure in parsing
1819 */
1820
1821 struct exim_openssl_option {
1822   uschar *name;
1823   long    value;
1824 };
1825 /* We could use a macro to expand, but we need the ifdef and not all the
1826 options document which version they were introduced in.  Policylet: include
1827 all options unless explicitly for DTLS, let the administrator choose which
1828 to apply.
1829
1830 This list is current as of:
1831   ==>  1.0.1b  <==  */
1832 static struct exim_openssl_option exim_openssl_options[] = {
1833 /* KEEP SORTED ALPHABETICALLY! */
1834 #ifdef SSL_OP_ALL
1835   { US"all", SSL_OP_ALL },
1836 #endif
1837 #ifdef SSL_OP_ALLOW_UNSAFE_LEGACY_RENEGOTIATION
1838   { US"allow_unsafe_legacy_renegotiation", SSL_OP_ALLOW_UNSAFE_LEGACY_RENEGOTIATION },
1839 #endif
1840 #ifdef SSL_OP_CIPHER_SERVER_PREFERENCE
1841   { US"cipher_server_preference", SSL_OP_CIPHER_SERVER_PREFERENCE },
1842 #endif
1843 #ifdef SSL_OP_DONT_INSERT_EMPTY_FRAGMENTS
1844   { US"dont_insert_empty_fragments", SSL_OP_DONT_INSERT_EMPTY_FRAGMENTS },
1845 #endif
1846 #ifdef SSL_OP_EPHEMERAL_RSA
1847   { US"ephemeral_rsa", SSL_OP_EPHEMERAL_RSA },
1848 #endif
1849 #ifdef SSL_OP_LEGACY_SERVER_CONNECT
1850   { US"legacy_server_connect", SSL_OP_LEGACY_SERVER_CONNECT },
1851 #endif
1852 #ifdef SSL_OP_MICROSOFT_BIG_SSLV3_BUFFER
1853   { US"microsoft_big_sslv3_buffer", SSL_OP_MICROSOFT_BIG_SSLV3_BUFFER },
1854 #endif
1855 #ifdef SSL_OP_MICROSOFT_SESS_ID_BUG
1856   { US"microsoft_sess_id_bug", SSL_OP_MICROSOFT_SESS_ID_BUG },
1857 #endif
1858 #ifdef SSL_OP_MSIE_SSLV2_RSA_PADDING
1859   { US"msie_sslv2_rsa_padding", SSL_OP_MSIE_SSLV2_RSA_PADDING },
1860 #endif
1861 #ifdef SSL_OP_NETSCAPE_CHALLENGE_BUG
1862   { US"netscape_challenge_bug", SSL_OP_NETSCAPE_CHALLENGE_BUG },
1863 #endif
1864 #ifdef SSL_OP_NETSCAPE_REUSE_CIPHER_CHANGE_BUG
1865   { US"netscape_reuse_cipher_change_bug", SSL_OP_NETSCAPE_REUSE_CIPHER_CHANGE_BUG },
1866 #endif
1867 #ifdef SSL_OP_NO_COMPRESSION
1868   { US"no_compression", SSL_OP_NO_COMPRESSION },
1869 #endif
1870 #ifdef SSL_OP_NO_SESSION_RESUMPTION_ON_RENEGOTIATION
1871   { US"no_session_resumption_on_renegotiation", SSL_OP_NO_SESSION_RESUMPTION_ON_RENEGOTIATION },
1872 #endif
1873 #ifdef SSL_OP_NO_SSLv2
1874   { US"no_sslv2", SSL_OP_NO_SSLv2 },
1875 #endif
1876 #ifdef SSL_OP_NO_SSLv3
1877   { US"no_sslv3", SSL_OP_NO_SSLv3 },
1878 #endif
1879 #ifdef SSL_OP_NO_TICKET
1880   { US"no_ticket", SSL_OP_NO_TICKET },
1881 #endif
1882 #ifdef SSL_OP_NO_TLSv1
1883   { US"no_tlsv1", SSL_OP_NO_TLSv1 },
1884 #endif
1885 #ifdef SSL_OP_NO_TLSv1_1
1886 #if SSL_OP_NO_TLSv1_1 == 0x00000400L
1887   /* Error in chosen value in 1.0.1a; see first item in CHANGES for 1.0.1b */
1888 #warning OpenSSL 1.0.1a uses a bad value for SSL_OP_NO_TLSv1_1, ignoring
1889 #else
1890   { US"no_tlsv1_1", SSL_OP_NO_TLSv1_1 },
1891 #endif
1892 #endif
1893 #ifdef SSL_OP_NO_TLSv1_2
1894   { US"no_tlsv1_2", SSL_OP_NO_TLSv1_2 },
1895 #endif
1896 #ifdef SSL_OP_SINGLE_DH_USE
1897   { US"single_dh_use", SSL_OP_SINGLE_DH_USE },
1898 #endif
1899 #ifdef SSL_OP_SINGLE_ECDH_USE
1900   { US"single_ecdh_use", SSL_OP_SINGLE_ECDH_USE },
1901 #endif
1902 #ifdef SSL_OP_SSLEAY_080_CLIENT_DH_BUG
1903   { US"ssleay_080_client_dh_bug", SSL_OP_SSLEAY_080_CLIENT_DH_BUG },
1904 #endif
1905 #ifdef SSL_OP_SSLREF2_REUSE_CERT_TYPE_BUG
1906   { US"sslref2_reuse_cert_type_bug", SSL_OP_SSLREF2_REUSE_CERT_TYPE_BUG },
1907 #endif
1908 #ifdef SSL_OP_TLS_BLOCK_PADDING_BUG
1909   { US"tls_block_padding_bug", SSL_OP_TLS_BLOCK_PADDING_BUG },
1910 #endif
1911 #ifdef SSL_OP_TLS_D5_BUG
1912   { US"tls_d5_bug", SSL_OP_TLS_D5_BUG },
1913 #endif
1914 #ifdef SSL_OP_TLS_ROLLBACK_BUG
1915   { US"tls_rollback_bug", SSL_OP_TLS_ROLLBACK_BUG },
1916 #endif
1917 };
1918 static int exim_openssl_options_size =
1919   sizeof(exim_openssl_options)/sizeof(struct exim_openssl_option);
1920
1921
1922 static BOOL
1923 tls_openssl_one_option_parse(uschar *name, long *value)
1924 {
1925 int first = 0;
1926 int last = exim_openssl_options_size;
1927 while (last > first)
1928   {
1929   int middle = (first + last)/2;
1930   int c = Ustrcmp(name, exim_openssl_options[middle].name);
1931   if (c == 0)
1932     {
1933     *value = exim_openssl_options[middle].value;
1934     return TRUE;
1935     }
1936   else if (c > 0)
1937     first = middle + 1;
1938   else
1939     last = middle;
1940   }
1941 return FALSE;
1942 }
1943
1944
1945
1946
1947 /*************************************************
1948 *        OpenSSL option parsing logic            *
1949 *************************************************/
1950
1951 /* OpenSSL has a number of compatibility options which an administrator might
1952 reasonably wish to set.  Interpret a list similarly to decode_bits(), so that
1953 we look like log_selector.
1954
1955 Arguments:
1956   option_spec  the administrator-supplied string of options
1957   results      ptr to long storage for the options bitmap
1958 Returns        success or failure
1959 */
1960
1961 BOOL
1962 tls_openssl_options_parse(uschar *option_spec, long *results)
1963 {
1964 long result, item;
1965 uschar *s, *end;
1966 uschar keep_c;
1967 BOOL adding, item_parsed;
1968
1969 result = 0L;
1970 /* Prior to 4.80 we or'd in SSL_OP_DONT_INSERT_EMPTY_FRAGMENTS; removed
1971  * from default because it increases BEAST susceptibility. */
1972 #ifdef SSL_OP_NO_SSLv2
1973 result |= SSL_OP_NO_SSLv2;
1974 #endif
1975
1976 if (option_spec == NULL)
1977   {
1978   *results = result;
1979   return TRUE;
1980   }
1981
1982 for (s=option_spec; *s != '\0'; /**/)
1983   {
1984   while (isspace(*s)) ++s;
1985   if (*s == '\0')
1986     break;
1987   if (*s != '+' && *s != '-')
1988     {
1989     DEBUG(D_tls) debug_printf("malformed openssl option setting: "
1990         "+ or - expected but found \"%s\"\n", s);
1991     return FALSE;
1992     }
1993   adding = *s++ == '+';
1994   for (end = s; (*end != '\0') && !isspace(*end); ++end) /**/ ;
1995   keep_c = *end;
1996   *end = '\0';
1997   item_parsed = tls_openssl_one_option_parse(s, &item);
1998   if (!item_parsed)
1999     {
2000     DEBUG(D_tls) debug_printf("openssl option setting unrecognised: \"%s\"\n", s);
2001     return FALSE;
2002     }
2003   DEBUG(D_tls) debug_printf("openssl option, %s from %lx: %lx (%s)\n",
2004       adding ? "adding" : "removing", result, item, s);
2005   if (adding)
2006     result |= item;
2007   else
2008     result &= ~item;
2009   *end = keep_c;
2010   s = end;
2011   }
2012
2013 *results = result;
2014 return TRUE;
2015 }
2016
2017 /* End of tls-openssl.c */