vlog: Introduce VLOG_DEFINE_THIS_MODULE for declaring vlog module in use.
[sliver-openvswitch.git] / lib / stream-ssl.c
index 004a5e4..851e7a7 100644 (file)
 #include "packets.h"
 #include "poll-loop.h"
 #include "socket-util.h"
-#include "socket-util.h"
 #include "util.h"
 #include "stream-provider.h"
 #include "stream.h"
-
+#include "timeval.h"
 #include "vlog.h"
-#define THIS_MODULE VLM_stream_ssl
+
+VLOG_DEFINE_THIS_MODULE(stream_ssl)
 
 /* Active SSL. */
 
@@ -66,6 +66,7 @@ struct ssl_stream
     int fd;
     SSL *ssl;
     struct ofpbuf *txbuf;
+    unsigned int session_nr;
 
     /* rx_want and tx_want record the result of the last call to SSL_read()
      * and SSL_write(), respectively:
@@ -124,25 +125,41 @@ struct ssl_stream
      * deadlock and livelock situations above.
      */
     int rx_want, tx_want;
+
+    /* A few bytes of header data in case SSL negotiation fails. */
+    uint8_t head[2];
+    short int n_head;
 };
 
 /* SSL context created by ssl_init(). */
 static SSL_CTX *ctx;
 
-/* Required configuration. */
-static bool has_private_key, has_certificate, has_ca_cert;
+struct ssl_config_file {
+    bool read;                  /* Whether the file was successfully read. */
+    char *file_name;            /* Configured file name, if any. */
+    struct timespec mtime;      /* File mtime as of last time we read it. */
+};
+
+/* SSL configuration files. */
+static struct ssl_config_file private_key;
+static struct ssl_config_file certificate;
+static struct ssl_config_file ca_cert;
+
+/* Ordinarily, the SSL client and server verify each other's certificates using
+ * a CA certificate.  Setting this to false disables this behavior.  (This is a
+ * security risk.) */
+static bool verify_peer_cert = true;
 
 /* Ordinarily, we require a CA certificate for the peer to be locally
- * available.  'has_ca_cert' is true when this is the case, and neither of the
- * following variables matter.
- *
- * We can, however, bootstrap the CA certificate from the peer at the beginning
- * of our first connection then use that certificate on all subsequent
- * connections, saving it to a file for use in future runs also.  In this case,
- * 'has_ca_cert' is false, 'bootstrap_ca_cert' is true, and 'ca_cert_file'
- * names the file to be saved. */
+ * available.  We can, however, bootstrap the CA certificate from the peer at
+ * the beginning of our first connection then use that certificate on all
+ * subsequent connections, saving it to a file for use in future runs also.  In
+ * this case, 'bootstrap_ca_cert' is true. */
 static bool bootstrap_ca_cert;
-static char *ca_cert_file;
+
+/* Session number.  Used in debug logging messages to uniquely identify a
+ * session. */
+static unsigned int next_session_nr;
 
 /* Who knows what can trigger various SSL errors, so let's throttle them down
  * quite a bit. */
@@ -157,6 +174,10 @@ static int interpret_ssl_error(const char *function, int ret, int error,
                                int *want);
 static DH *tmp_dh_callback(SSL *ssl, int is_export OVS_UNUSED, int keylength);
 static void log_ca_cert(const char *file_name, X509 *cert);
+static void stream_ssl_set_ca_cert_file__(const char *file_name,
+                                          bool bootstrap);
+static void ssl_protocol_cb(int write_p, int version, int content_type,
+                            const void *, size_t, SSL *, void *sslv_);
 
 static short int
 want_to_poll_events(int want)
@@ -190,15 +211,15 @@ new_ssl_stream(const char *name, int fd, enum session_type type,
 
     /* Check for all the needful configuration. */
     retval = 0;
-    if (!has_private_key) {
+    if (!private_key.read) {
         VLOG_ERR("Private key must be configured to use SSL");
         retval = ENOPROTOOPT;
     }
-    if (!has_certificate) {
+    if (!certificate.read) {
         VLOG_ERR("Certificate must be configured to use SSL");
         retval = ENOPROTOOPT;
     }
-    if (!has_ca_cert && !bootstrap_ca_cert) {
+    if (!ca_cert.read && verify_peer_cert && !bootstrap_ca_cert) {
         VLOG_ERR("CA certificate must be configured to use SSL");
         retval = ENOPROTOOPT;
     }
@@ -237,7 +258,7 @@ new_ssl_stream(const char *name, int fd, enum session_type type,
         retval = ENOPROTOOPT;
         goto error;
     }
-    if (bootstrap_ca_cert && type == CLIENT) {
+    if (!verify_peer_cert || (bootstrap_ca_cert && type == CLIENT)) {
         SSL_set_verify(ssl, SSL_VERIFY_NONE, NULL);
     }
 
@@ -254,6 +275,14 @@ new_ssl_stream(const char *name, int fd, enum session_type type,
     sslv->ssl = ssl;
     sslv->txbuf = NULL;
     sslv->rx_want = sslv->tx_want = SSL_NOTHING;
+    sslv->session_nr = next_session_nr++;
+    sslv->n_head = 0;
+
+    if (VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
+        SSL_set_msg_callback(ssl, ssl_protocol_cb);
+        SSL_set_msg_callback_arg(ssl, sslv);
+    }
+
     *streamp = &sslv->stream;
     return 0;
 
@@ -298,7 +327,7 @@ do_ca_cert_bootstrap(struct stream *stream)
 {
     struct ssl_stream *sslv = ssl_stream_cast(stream);
     STACK_OF(X509) *chain;
-    X509 *ca_cert;
+    X509 *cert;
     FILE *file;
     int error;
     int fd;
@@ -309,11 +338,11 @@ do_ca_cert_bootstrap(struct stream *stream)
                  "peer");
         return EPROTO;
     }
-    ca_cert = sk_X509_value(chain, sk_X509_num(chain) - 1);
+    cert = sk_X509_value(chain, sk_X509_num(chain) - 1);
 
-    /* Check that 'ca_cert' is self-signed.  Otherwise it is not a CA
+    /* Check that 'cert' is self-signed.  Otherwise it is not a CA
      * certificate and we should not attempt to use it as one. */
-    error = X509_check_issued(ca_cert, ca_cert);
+    error = X509_check_issued(cert, cert);
     if (error) {
         VLOG_ERR("could not bootstrap CA cert: obtained certificate is "
                  "not self-signed (%s)",
@@ -325,16 +354,16 @@ do_ca_cert_bootstrap(struct stream *stream)
         return EPROTO;
     }
 
-    fd = open(ca_cert_file, O_CREAT | O_EXCL | O_WRONLY, 0444);
+    fd = open(ca_cert.file_name, O_CREAT | O_EXCL | O_WRONLY, 0444);
     if (fd < 0) {
         if (errno == EEXIST) {
             VLOG_INFO("reading CA cert %s created by another process",
-                      ca_cert_file);
-            stream_ssl_set_ca_cert_file(ca_cert_file, true);
+                      ca_cert.file_name);
+            stream_ssl_set_ca_cert_file(ca_cert.file_name, true);
             return EPROTO;
         } else {
             VLOG_ERR("could not bootstrap CA cert: creating %s failed: %s",
-                     ca_cert_file, strerror(errno));
+                     ca_cert.file_name, strerror(errno));
             return errno;
         }
     }
@@ -344,41 +373,42 @@ do_ca_cert_bootstrap(struct stream *stream)
         int error = errno;
         VLOG_ERR("could not bootstrap CA cert: fdopen failed: %s",
                  strerror(error));
-        unlink(ca_cert_file);
+        unlink(ca_cert.file_name);
         return error;
     }
 
-    if (!PEM_write_X509(file, ca_cert)) {
+    if (!PEM_write_X509(file, cert)) {
         VLOG_ERR("could not bootstrap CA cert: PEM_write_X509 to %s failed: "
-                 "%s", ca_cert_file, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
+                 "%s", ca_cert.file_name,
+                 ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
         fclose(file);
-        unlink(ca_cert_file);
+        unlink(ca_cert.file_name);
         return EIO;
     }
 
     if (fclose(file)) {
         int error = errno;
         VLOG_ERR("could not bootstrap CA cert: writing %s failed: %s",
-                 ca_cert_file, strerror(error));
-        unlink(ca_cert_file);
+                 ca_cert.file_name, strerror(error));
+        unlink(ca_cert.file_name);
         return error;
     }
 
-    VLOG_INFO("successfully bootstrapped CA cert to %s", ca_cert_file);
-    log_ca_cert(ca_cert_file, ca_cert);
+    VLOG_INFO("successfully bootstrapped CA cert to %s", ca_cert.file_name);
+    log_ca_cert(ca_cert.file_name, cert);
     bootstrap_ca_cert = false;
-    has_ca_cert = true;
+    ca_cert.read = true;
 
-    /* SSL_CTX_add_client_CA makes a copy of ca_cert's relevant data. */
-    SSL_CTX_add_client_CA(ctx, ca_cert);
+    /* SSL_CTX_add_client_CA makes a copy of cert's relevant data. */
+    SSL_CTX_add_client_CA(ctx, cert);
 
     /* SSL_CTX_use_certificate() takes ownership of the certificate passed in.
-     * 'ca_cert' is owned by sslv->ssl, so we need to duplicate it. */
-    ca_cert = X509_dup(ca_cert);
-    if (!ca_cert) {
+     * 'cert' is owned by sslv->ssl, so we need to duplicate it. */
+    cert = X509_dup(cert);
+    if (!cert) {
         out_of_memory();
     }
-    if (SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, ca_cert_file, NULL) != 1) {
+    if (SSL_CTX_load_verify_locations(ctx, ca_cert.file_name, NULL) != 1) {
         VLOG_ERR("SSL_CTX_load_verify_locations: %s",
                  ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
         return EPROTO;
@@ -403,6 +433,13 @@ ssl_connect(struct stream *stream)
         /* Fall through. */
 
     case STATE_SSL_CONNECTING:
+        /* Capture the first few bytes of received data so that we can guess
+         * what kind of funny data we've been sent if SSL negotation fails. */
+        if (sslv->n_head <= 0) {
+            sslv->n_head = recv(sslv->fd, sslv->head, sizeof sslv->head,
+                                MSG_PEEK);
+        }
+
         retval = (sslv->type == CLIENT
                    ? SSL_connect(sslv->ssl) : SSL_accept(sslv->ssl));
         if (retval != 1) {
@@ -414,13 +451,16 @@ ssl_connect(struct stream *stream)
                 interpret_ssl_error((sslv->type == CLIENT ? "SSL_connect"
                                      : "SSL_accept"), retval, error, &unused);
                 shutdown(sslv->fd, SHUT_RDWR);
+                stream_report_content(sslv->head, sslv->n_head, STREAM_SSL,
+                                      THIS_MODULE, stream_get_name(stream));
                 return EPROTO;
             }
         } else if (bootstrap_ca_cert) {
             return do_ca_cert_bootstrap(stream);
-        } else if ((SSL_get_verify_mode(sslv->ssl)
-                    & (SSL_VERIFY_NONE | SSL_VERIFY_PEER))
-                   != SSL_VERIFY_PEER) {
+        } else if (verify_peer_cert
+                   && ((SSL_get_verify_mode(sslv->ssl)
+                       & (SSL_VERIFY_NONE | SSL_VERIFY_PEER))
+                       != SSL_VERIFY_PEER)) {
             /* Two or more SSL connections completed at the same time while we
              * were in bootstrap mode.  Only one of these can finish the
              * bootstrap successfully.  The other one(s) must be rejected
@@ -452,6 +492,11 @@ ssl_close(struct stream *stream)
      * background. */
     SSL_shutdown(sslv->ssl);
 
+    /* SSL_shutdown() might have signaled an error, in which case we need to
+     * flush it out of the OpenSSL error queue or the next OpenSSL operation
+     * will falsely signal an error. */
+    ERR_clear_error();
+
     SSL_free(sslv->ssl);
     close(sslv->fd);
     free(sslv);
@@ -899,13 +944,41 @@ tmp_dh_callback(SSL *ssl OVS_UNUSED, int is_export OVS_UNUSED, int keylength)
 bool
 stream_ssl_is_configured(void) 
 {
-    return has_private_key || has_certificate || has_ca_cert;
+    return private_key.file_name || certificate.file_name || ca_cert.file_name;
+}
+
+static bool
+update_ssl_config(struct ssl_config_file *config, const char *file_name)
+{
+    struct timespec mtime;
+
+    if (ssl_init() || !file_name) {
+        return false;
+    }
+
+    /* If the file name hasn't changed and neither has the file contents, stop
+     * here. */
+    get_mtime(file_name, &mtime);
+    if (config->file_name
+        && !strcmp(config->file_name, file_name)
+        && mtime.tv_sec == config->mtime.tv_sec
+        && mtime.tv_nsec == config->mtime.tv_nsec) {
+        return false;
+    }
+
+    /* Update 'config'. */
+    config->mtime = mtime;
+    if (file_name != config->file_name) {
+        free(config->file_name);
+        config->file_name = xstrdup(file_name);
+    }
+    return true;
 }
 
 void
 stream_ssl_set_private_key_file(const char *file_name)
 {
-    if (ssl_init()) {
+    if (!update_ssl_config(&private_key, file_name)) {
         return;
     }
     if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, file_name, SSL_FILETYPE_PEM) != 1) {
@@ -913,13 +986,13 @@ stream_ssl_set_private_key_file(const char *file_name)
                  ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
         return;
     }
-    has_private_key = true;
+    private_key.read = true;
 }
 
 void
 stream_ssl_set_certificate_file(const char *file_name)
 {
-    if (ssl_init()) {
+    if (!update_ssl_config(&certificate, file_name)) {
         return;
     }
     if (SSL_CTX_use_certificate_chain_file(ctx, file_name) != 1) {
@@ -927,7 +1000,7 @@ stream_ssl_set_certificate_file(const char *file_name)
                  ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
         return;
     }
-    has_certificate = true;
+    certificate.read = true;
 }
 
 /* Reads the X509 certificate or certificates in file 'file_name'.  On success,
@@ -1047,25 +1120,19 @@ log_ca_cert(const char *file_name, X509 *cert)
     ds_destroy(&fp);
 }
 
-/* Sets 'file_name' as the name of the file from which to read the CA
- * certificate used to verify the peer within SSL connections.  If 'bootstrap'
- * is false, the file must exist.  If 'bootstrap' is false, then the file is
- * read if it is exists; if it does not, then it will be created from the CA
- * certificate received from the peer on the first SSL connection. */
-void
-stream_ssl_set_ca_cert_file(const char *file_name, bool bootstrap)
+static void
+stream_ssl_set_ca_cert_file__(const char *file_name, bool bootstrap)
 {
     X509 **certs;
     size_t n_certs;
     struct stat s;
 
-    if (ssl_init()) {
-        return;
-    }
-
-    if (bootstrap && stat(file_name, &s) && errno == ENOENT) {
+    if (!strcmp(file_name, "none")) {
+        verify_peer_cert = false;
+        VLOG_WARN("Peer certificate validation disabled "
+                  "(this is a security risk)");
+    } else if (bootstrap && stat(file_name, &s) && errno == ENOENT) {
         bootstrap_ca_cert = true;
-        ca_cert_file = xstrdup(file_name);
     } else if (!read_cert_file(file_name, &certs, &n_certs)) {
         size_t i;
 
@@ -1091,6 +1158,117 @@ stream_ssl_set_ca_cert_file(const char *file_name, bool bootstrap)
             return;
         }
 
-        has_ca_cert = true;
+        bootstrap_ca_cert = false;
+    }
+    ca_cert.read = true;
+}
+
+/* Sets 'file_name' as the name of the file from which to read the CA
+ * certificate used to verify the peer within SSL connections.  If 'bootstrap'
+ * is false, the file must exist.  If 'bootstrap' is false, then the file is
+ * read if it is exists; if it does not, then it will be created from the CA
+ * certificate received from the peer on the first SSL connection. */
+void
+stream_ssl_set_ca_cert_file(const char *file_name, bool bootstrap)
+{
+    if (!update_ssl_config(&ca_cert, file_name)) {
+        return;
+    }
+
+    stream_ssl_set_ca_cert_file__(file_name, bootstrap);
+}
+\f
+/* SSL protocol logging. */
+
+static const char *
+ssl_alert_level_to_string(uint8_t type)
+{
+    switch (type) {
+    case 1: return "warning";
+    case 2: return "fatal";
+    default: return "<unknown>";
     }
 }
+
+static const char *
+ssl_alert_description_to_string(uint8_t type)
+{
+    switch (type) {
+    case 0: return "close_notify";
+    case 10: return "unexpected_message";
+    case 20: return "bad_record_mac";
+    case 21: return "decryption_failed";
+    case 22: return "record_overflow";
+    case 30: return "decompression_failure";
+    case 40: return "handshake_failure";
+    case 42: return "bad_certificate";
+    case 43: return "unsupported_certificate";
+    case 44: return "certificate_revoked";
+    case 45: return "certificate_expired";
+    case 46: return "certificate_unknown";
+    case 47: return "illegal_parameter";
+    case 48: return "unknown_ca";
+    case 49: return "access_denied";
+    case 50: return "decode_error";
+    case 51: return "decrypt_error";
+    case 60: return "export_restriction";
+    case 70: return "protocol_version";
+    case 71: return "insufficient_security";
+    case 80: return "internal_error";
+    case 90: return "user_canceled";
+    case 100: return "no_renegotiation";
+    default: return "<unknown>";
+    }
+}
+
+static const char *
+ssl_handshake_type_to_string(uint8_t type)
+{
+    switch (type) {
+    case 0: return "hello_request";
+    case 1: return "client_hello";
+    case 2: return "server_hello";
+    case 11: return "certificate";
+    case 12: return "server_key_exchange";
+    case 13: return "certificate_request";
+    case 14: return "server_hello_done";
+    case 15: return "certificate_verify";
+    case 16: return "client_key_exchange";
+    case 20: return "finished";
+    default: return "<unknown>";
+    }
+}
+
+static void
+ssl_protocol_cb(int write_p, int version OVS_UNUSED, int content_type,
+                const void *buf_, size_t len, SSL *ssl OVS_UNUSED, void *sslv_)
+{
+    const struct ssl_stream *sslv = sslv_;
+    const uint8_t *buf = buf_;
+    struct ds details;
+
+    if (!VLOG_IS_DBG_ENABLED()) {
+        return;
+    }
+
+    ds_init(&details);
+    if (content_type == 20) {
+        ds_put_cstr(&details, "change_cipher_spec");
+    } else if (content_type == 21) {
+        ds_put_format(&details, "alert: %s, %s",
+                      ssl_alert_level_to_string(buf[0]),
+                      ssl_alert_description_to_string(buf[1]));
+    } else if (content_type == 22) {
+        ds_put_format(&details, "handshake: %s",
+                      ssl_handshake_type_to_string(buf[0]));
+    } else {
+        ds_put_format(&details, "type %d", content_type);
+    }
+
+    VLOG_DBG("%s%u%s%s %s (%zu bytes)",
+             sslv->type == CLIENT ? "client" : "server",
+             sslv->session_nr, write_p ? "-->" : "<--",
+             stream_get_name(&sslv->stream), ds_cstr(&details), len);
+
+    ds_destroy(&details);
+}