folly/io/async/ssl/OpenSSLUtils.cpp

   1 /*
   2  * Copyright 2016 Facebook, Inc.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  *
   8  *   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   9  *
  10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  13  * See the License for the specific language governing permissions and
  14  * limitations under the License.
  15  */
  16 #include <folly/io/async/ssl/OpenSSLUtils.h>
  17 #include <folly/ScopeGuard.h>
  18 #include <folly/portability/Sockets.h>
  19 #include <glog/logging.h>
  20 #include <openssl/bio.h>
  21 #include <openssl/err.h>
  22 #include <openssl/rand.h>
  23 #include <openssl/ssl.h>
  24 #include <openssl/x509v3.h>
  25 #include <unordered_map>
  26
  27 #define OPENSSL_IS_101 (OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x1000105fL && \
  28                          OPENSSL_VERSION_NUMBER < 0x1000200fL)
  29 #define OPENSSL_IS_102 (OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x1000200fL && \
  30                         OPENSSL_VERSION_NUMBER < 0x10100000L)
  31 #define OPENSSL_IS_110 (OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x10100000L)
  32
  33 namespace {
  34 #if defined(OPENSSL_IS_BORINGSSL)
  35 // BoringSSL doesn't (as of May 2016) export the equivalent
  36 // of BIO_sock_should_retry, so this is one way around it :(
  37 static int boringssl_bio_fd_should_retry(int err);
  38 #endif
  39
  40 }
  41
  42 namespace folly {
  43 namespace ssl {
  44
  45 bool OpenSSLUtils::getTLSMasterKey(
  46     const SSL_SESSION* session,
  47     MutableByteRange keyOut) {
  48 #if OPENSSL_IS_101 || OPENSSL_IS_102
  49   if (session &&
  50       session->master_key_length == static_cast<int>(keyOut.size())) {
  51     auto masterKey = session->master_key;
  52     std::copy(
  53         masterKey, masterKey + session->master_key_length, keyOut.begin());
  54     return true;
  55   }
  56 #endif
  57   return false;
  58 }
  59
  60 bool OpenSSLUtils::getTLSClientRandom(
  61     const SSL* ssl,
  62     MutableByteRange randomOut) {
  63 #if OPENSSL_IS_101 || OPENSSL_IS_102
  64   if ((SSL_version(ssl) >> 8) == TLS1_VERSION_MAJOR && ssl->s3 &&
  65       randomOut.size() == SSL3_RANDOM_SIZE) {
  66     auto clientRandom = ssl->s3->client_random;
  67     std::copy(clientRandom, clientRandom + SSL3_RANDOM_SIZE, randomOut.begin());
  68     return true;
  69   }
  70 #endif
  71   return false;
  72 }
  73
  74 bool OpenSSLUtils::getPeerAddressFromX509StoreCtx(X509_STORE_CTX* ctx,
  75                                                   sockaddr_storage* addrStorage,
  76                                                   socklen_t* addrLen) {
  77   // Grab the ssl idx and then the ssl object so that we can get the peer
  78   // name to compare against the ips in the subjectAltName
  79   auto sslIdx = SSL_get_ex_data_X509_STORE_CTX_idx();
  80   auto ssl = reinterpret_cast<SSL*>(X509_STORE_CTX_get_ex_data(ctx, sslIdx));
  81   int fd = SSL_get_fd(ssl);
  82   if (fd < 0) {
  83     LOG(ERROR) << "Inexplicably couldn't get fd from SSL";
  84     return false;
  85   }
  86
  87   *addrLen = sizeof(*addrStorage);
  88   if (getpeername(fd, reinterpret_cast<sockaddr*>(addrStorage), addrLen) != 0) {
  89     PLOG(ERROR) << "Unable to get peer name";
  90     return false;
  91   }
  92   CHECK(*addrLen <= sizeof(*addrStorage));
  93   return true;
  94 }
  95
  96 bool OpenSSLUtils::validatePeerCertNames(X509* cert,
  97                                          const sockaddr* addr,
  98                                          socklen_t /* addrLen */) {
  99   // Try to extract the names within the SAN extension from the certificate
 100   auto altNames = reinterpret_cast<STACK_OF(GENERAL_NAME)*>(
 101       X509_get_ext_d2i(cert, NID_subject_alt_name, nullptr, nullptr));
 102   SCOPE_EXIT {
 103     if (altNames != nullptr) {
 104       sk_GENERAL_NAME_pop_free(altNames, GENERAL_NAME_free);
 105     }
 106   };
 107   if (altNames == nullptr) {
 108     LOG(WARNING) << "No subjectAltName provided and we only support ip auth";
 109     return false;
 110   }
 111
 112   const sockaddr_in* addr4 = nullptr;
 113   const sockaddr_in6* addr6 = nullptr;
 114   if (addr != nullptr) {
 115     if (addr->sa_family == AF_INET) {
 116       addr4 = reinterpret_cast<const sockaddr_in*>(addr);
 117     } else if (addr->sa_family == AF_INET6) {
 118       addr6 = reinterpret_cast<const sockaddr_in6*>(addr);
 119     } else {
 120       LOG(FATAL) << "Unsupported sockaddr family: " << addr->sa_family;
 121     }
 122   }
 123
 124   for (int i = 0; i < sk_GENERAL_NAME_num(altNames); i++) {
 125     auto name = sk_GENERAL_NAME_value(altNames, i);
 126     if ((addr4 != nullptr || addr6 != nullptr) && name->type == GEN_IPADD) {
 127       // Extra const-ness for paranoia
 128       unsigned char const* const rawIpStr = name->d.iPAddress->data;
 129       int const rawIpLen = name->d.iPAddress->length;
 130
 131       if (rawIpLen == 4 && addr4 != nullptr) {
 132         if (::memcmp(rawIpStr, &addr4->sin_addr, rawIpLen) == 0) {
 133           return true;
 134         }
 135       } else if (rawIpLen == 16 && addr6 != nullptr) {
 136         if (::memcmp(rawIpStr, &addr6->sin6_addr, rawIpLen) == 0) {
 137           return true;
 138         }
 139       } else if (rawIpLen != 4 && rawIpLen != 16) {
 140         LOG(WARNING) << "Unexpected IP length: " << rawIpLen;
 141       }
 142     }
 143   }
 144
 145   LOG(WARNING) << "Unable to match client cert against alt name ip";
 146   return false;
 147 }
 148
 149 static std::unordered_map<uint16_t, std::string> getOpenSSLCipherNames() {
 150   std::unordered_map<uint16_t, std::string> ret;
 151   SSL_CTX* ctx = nullptr;
 152   SSL* ssl = nullptr;
 153
 154   const SSL_METHOD* meth = SSLv23_server_method();
 155   OpenSSL_add_ssl_algorithms();
 156
 157   if ((ctx = SSL_CTX_new(meth)) == nullptr) {
 158     return ret;
 159   }
 160   SCOPE_EXIT {
 161     SSL_CTX_free(ctx);
 162   };
 163
 164   if ((ssl = SSL_new(ctx)) == nullptr) {
 165     return ret;
 166   }
 167   SCOPE_EXIT {
 168     SSL_free(ssl);
 169   };
 170
 171   STACK_OF(SSL_CIPHER)* sk = SSL_get_ciphers(ssl);
 172   for (int i = 0; i < sk_SSL_CIPHER_num(sk); i++) {
 173     const SSL_CIPHER* c = sk_SSL_CIPHER_value(sk, i);
 174     unsigned long id = SSL_CIPHER_get_id(c);
 175     // OpenSSL 1.0.2 and prior does weird things such as stuff the SSL/TLS
 176     // version into the top 16 bits. Let's ignore those for now. This is
 177     // BoringSSL compatible (their id can be cast as uint16_t)
 178     uint16_t cipherCode = id & 0xffffL;
 179     ret[cipherCode] = SSL_CIPHER_get_name(c);
 180   }
 181   return ret;
 182 }
 183
 184 const std::string& OpenSSLUtils::getCipherName(uint16_t cipherCode) {
 185   // Having this in a hash map saves the binary search inside OpenSSL
 186   static std::unordered_map<uint16_t, std::string> cipherCodeToName(
 187       getOpenSSLCipherNames());
 188
 189   const auto& iter = cipherCodeToName.find(cipherCode);
 190   if (iter != cipherCodeToName.end()) {
 191     return iter->second;
 192   } else {
 193     static std::string empty("");
 194     return empty;
 195   }
 196 }
 197
 198 bool OpenSSLUtils::setCustomBioReadMethod(
 199     BIO_METHOD* bioMeth,
 200     int (*meth)(BIO*, char*, int)) {
 201   bool ret = false;
 202 #if OPENSSL_IS_110
 203   ret = (BIO_meth_set_read(bioMeth, meth) == 1);
 204 #elif (defined(OPENSSL_IS_BORINGSSL) || OPENSSL_IS_101 || OPENSSL_IS_102)
 205   bioMeth->bread = meth;
 206   ret = true;
 207 #endif
 208
 209   return ret;
 210 }
 211
 212 bool OpenSSLUtils::setCustomBioWriteMethod(
 213     BIO_METHOD* bioMeth,
 214     int (*meth)(BIO*, const char*, int)) {
 215   bool ret = false;
 216 #if OPENSSL_IS_110
 217   ret = (BIO_meth_set_write(bioMeth, meth) == 1);
 218 #elif (defined(OPENSSL_IS_BORINGSSL) || OPENSSL_IS_101 || OPENSSL_IS_102)
 219   bioMeth->bwrite = meth;
 220   ret = true;
 221 #endif
 222
 223   return ret;
 224 }
 225
 226 int OpenSSLUtils::getBioShouldRetryWrite(int r) {
 227   int ret = 0;
 228 #if defined(OPENSSL_IS_BORINGSSL)
 229   ret = boringssl_bio_fd_should_retry(r);
 230 #else
 231   ret = BIO_sock_should_retry(r);
 232 #endif
 233   return ret;
 234 }
 235
 236 void OpenSSLUtils::setBioAppData(BIO* b, void* ptr) {
 237 #if defined(OPENSSL_IS_BORINGSSL)
 238   BIO_set_callback_arg(b, static_cast<char*>(ptr));
 239 #else
 240   BIO_set_app_data(b, ptr);
 241 #endif
 242 }
 243
 244 void* OpenSSLUtils::getBioAppData(BIO* b) {
 245 #if defined(OPENSSL_IS_BORINGSSL)
 246   return BIO_get_callback_arg(b);
 247 #else
 248   return BIO_get_app_data(b);
 249 #endif
 250 }
 251
 252 void OpenSSLUtils::setCustomBioMethod(BIO* b, BIO_METHOD* meth) {
 253 #if defined(OPENSSL_IS_BORINGSSL)
 254   b->method = meth;
 255 #else
 256   BIO_set(b, meth);
 257 #endif
 258 }
 259
 260 int OpenSSLUtils::getBioFd(BIO* b, int* fd) {
 261 #ifdef _WIN32
 262   int ret = portability::sockets::socket_to_fd((SOCKET)BIO_get_fd(b, fd));
 263   if (fd != nullptr) {
 264     *fd = ret;
 265   }
 266   return ret;
 267 #else
 268   return BIO_get_fd(b, fd);
 269 #endif
 270 }
 271
 272 void OpenSSLUtils::setBioFd(BIO* b, int fd, int flags) {
 273 #ifdef _WIN32
 274   SOCKET sock = portability::sockets::fd_to_socket(fd);
 275 #else
 276   int sock = fd;
 277 #endif
 278   BIO_set_fd(b, sock, flags);
 279 }
 280
 281 } // ssl
 282 } // folly
 283
 284 namespace {
 285 #if defined(OPENSSL_IS_BORINGSSL)
 286
 287 static int boringssl_bio_fd_non_fatal_error(int err) {
 288   if (
 289 #ifdef EWOULDBLOCK
 290     err == EWOULDBLOCK ||
 291 #endif
 292 #ifdef WSAEWOULDBLOCK
 293     err == WSAEWOULDBLOCK ||
 294 #endif
 295 #ifdef ENOTCONN
 296     err == ENOTCONN ||
 297 #endif
 298 #ifdef EINTR
 299     err == EINTR ||
 300 #endif
 301 #ifdef EAGAIN
 302     err == EAGAIN ||
 303 #endif
 304 #ifdef EPROTO
 305     err == EPROTO ||
 306 #endif
 307 #ifdef EINPROGRESS
 308     err == EINPROGRESS ||
 309 #endif
 310 #ifdef EALREADY
 311     err == EALREADY ||
 312 #endif
 313     0) {
 314     return 1;
 315   }
 316   return 0;
 317 }
 318
 319 #if defined(OPENSSL_WINDOWS)
 320
 321 #include <io.h>
 322 #pragma warning(push, 3)
 323 #include <windows.h>
 324 #pragma warning(pop)
 325
 326 int boringssl_bio_fd_should_retry(int i) {
 327   if (i == -1) {
 328     return boringssl_bio_fd_non_fatal_error((int)GetLastError());
 329   }
 330   return 0;
 331 }
 332
 333 #else // !OPENSSL_WINDOWS
 334
 335 #include <unistd.h>
 336 int boringssl_bio_fd_should_retry(int i) {
 337   if (i == -1) {
 338     return boringssl_bio_fd_non_fatal_error(errno);
 339   }
 340   return 0;
 341 }
 342 #endif // OPENSSL_WINDOWS
 343
 344 #endif // OEPNSSL_IS_BORINGSSL
 345
 346 }