Update SSLContext to use discrete_distribution
[folly.git] / folly / io / async / SSLContext.h
index 5819f68f82804a8ff0428c566e6ed1926c73cc0e..e20b093b4007839c95722e47e931f35ce49adac7 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright 2014 Facebook, Inc.
+ * Copyright 2015 Facebook, Inc.
  *
  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
  * you may not use this file except in compliance with the License.
 #include <vector>
 #include <memory>
 #include <string>
+#include <random>
 
 #include <openssl/ssl.h>
 #include <openssl/tls1.h>
 
+#include <sys/socket.h>
+#include <netinet/in.h>
+
 #include <glog/logging.h>
 
+#ifndef FOLLY_NO_CONFIG
+#include <folly/folly-config.h>
+#endif
+
+#include <folly/Random.h>
+
 namespace folly {
 
 /**
@@ -35,7 +45,7 @@ namespace folly {
  */
 class PasswordCollector {
  public:
-  virtual ~PasswordCollector() {}
+  virtual ~PasswordCollector() = default;
   /**
    * Interface for customizing how to collect private key password.
    *
@@ -74,15 +84,15 @@ class SSLContext {
   };
 
   struct NextProtocolsItem {
+    NextProtocolsItem(int wt, const std::list<std::string>& ptcls):
+      weight(wt), protocols(ptcls) {}
     int weight;
     std::list<std::string> protocols;
   };
 
-  struct AdvertisedNextProtocolsItem {
-    unsigned char *protocols;
-    unsigned length;
-    double probability;
-  };
+  // Function that selects a client protocol given the server's list
+  using ClientProtocolFilterCallback = bool (*)(unsigned char**, unsigned int*,
+                                        const unsigned char*, unsigned int);
 
   /**
    * Convenience function to call getErrors() with the current errno value.
@@ -198,10 +208,6 @@ class SSLContext {
    * Load a client CA list for validating clients
    */
   virtual void loadClientCAList(const char* path);
-  /**
-   * Default randomize method.
-   */
-  virtual void randomize();
   /**
    * Override default OpenSSL password collector.
    *
@@ -281,33 +287,42 @@ class SSLContext {
    */
   void setOptions(long options);
 
+  enum class NextProtocolType : uint8_t {
+    NPN = 0x1,
+    ALPN = 0x2,
+    ANY = NPN | ALPN
+  };
+
 #ifdef OPENSSL_NPN_NEGOTIATED
   /**
    * Set the list of protocols that this SSL context supports. In server
    * mode, this is the list of protocols that will be advertised for Next
-   * Protocol Negotiation (NPN). In client mode, the first protocol
-   * advertised by the server that is also on this list is
-   * chosen. Invoking this function with a list of length zero causes NPN
-   * to be disabled.
+   * Protocol Negotiation (NPN) or Application Layer Protocol Negotiation
+   * (ALPN). In client mode, the first protocol advertised by the server
+   * that is also on this list is chosen. Invoking this function with a list
+   * of length zero causes NPN to be disabled.
    *
    * @param protocols   List of protocol names. This method makes a copy,
    *                    so the caller needn't keep the list in scope after
    *                    the call completes. The list must have at least
    *                    one element to enable NPN. Each element must have
    *                    a string length < 256.
-   * @return true if NPN has been activated. False if NPN is disabled.
+   * @param protocolType  What type of protocol negotiation to support.
+   * @return true if NPN/ALPN has been activated. False if NPN/ALPN is disabled.
    */
-  bool setAdvertisedNextProtocols(const std::list<std::string>& protocols);
+  bool setAdvertisedNextProtocols(
+      const std::list<std::string>& protocols,
+      NextProtocolType protocolType = NextProtocolType::ANY);
   /**
    * Set weighted list of lists of protocols that this SSL context supports.
    * In server mode, each element of the list contains a list of protocols that
-   * could be advertised for Next Protocol Negotiation (NPN). The list of
-   * protocols that will be advertised to a client is selected randomly, based
-   * on weights of elements. Client mode doesn't support randomized NPN, so
-   * this list should contain only 1 element. The first protocol advertised
-   * by the server that is also on the list of protocols of this element is
-   * chosen. Invoking this function with a list of length zero causes NPN
-   * to be disabled.
+   * could be advertised for Next Protocol Negotiation (NPN) or Application
+   * Layer Protocol Negotiation (ALPN). The list of protocols that will be
+   * advertised to a client is selected randomly, based on weights of elements.
+   * Client mode doesn't support randomized NPN/ALPN, so this list should
+   * contain only 1 element. The first protocol advertised by the server that
+   * is also on the list of protocols of this element is chosen. Invoking this
+   * function with a list of length zero causes NPN/ALPN to be disabled.
    *
    * @param items  List of NextProtocolsItems, Each item contains a list of
    *               protocol names and weight. After the call of this fucntion
@@ -317,16 +332,30 @@ class SSLContext {
    *               completes. The list must have at least one element with
    *               non-zero weight and non-empty protocols list to enable NPN.
    *               Each name of the protocol must have a string length < 256.
-   * @return true if NPN has been activated. False if NPN is disabled.
+   * @param protocolType  What type of protocol negotiation to support.
+   * @return true if NPN/ALPN has been activated. False if NPN/ALPN is disabled.
    */
   bool setRandomizedAdvertisedNextProtocols(
-      const std::list<NextProtocolsItem>& items);
+      const std::list<NextProtocolsItem>& items,
+      NextProtocolType protocolType = NextProtocolType::ANY);
 
+  void setClientProtocolFilterCallback(ClientProtocolFilterCallback cb) {
+    clientProtoFilter_ = cb;
+  }
+
+  ClientProtocolFilterCallback getClientProtocolFilterCallback() {
+    return clientProtoFilter_;
+  }
   /**
    * Disables NPN on this SSL context.
    */
   void unsetNextProtocols();
   void deleteNextProtocolsStrings();
+
+#if defined(SSL_MODE_HANDSHAKE_CUTTHROUGH) && \
+  FOLLY_SSLCONTEXT_USE_TLS_FALSE_START
+  bool canUseFalseStartWithCipher(const SSL_CIPHER *cipher);
+#endif
 #endif // OPENSSL_NPN_NEGOTIATED
 
   /**
@@ -388,6 +417,25 @@ class SSLContext {
    */
   static bool matchName(const char* host, const char* pattern, int size);
 
+  /**
+   * Functions for setting up and cleaning up openssl.
+   * They can be invoked during the start of the application.
+   */
+  static void initializeOpenSSL();
+  static void cleanupOpenSSL();
+
+  /**
+   * Mark openssl as initialized without actually performing any initialization.
+   * Please use this only if you are using a library which requires that it must
+   * make its own calls to SSL_library_init() and related functions.
+   */
+  static void markInitialized();
+
+  /**
+   * Default randomize method.
+   */
+  static void randomize();
+
  protected:
   SSL_CTX* ctx_;
 
@@ -402,14 +450,25 @@ class SSLContext {
   std::vector<ClientHelloCallback> clientHelloCbs_;
 #endif
 
-  static std::mutex mutex_;
-  static uint64_t count_;
+  ClientProtocolFilterCallback clientProtoFilter_{nullptr};
+
+  static bool initialized_;
 
 #ifdef OPENSSL_NPN_NEGOTIATED
+
+  struct AdvertisedNextProtocolsItem {
+    unsigned char* protocols;
+    unsigned length;
+  };
+
   /**
    * Wire-format list of advertised protocols for use in NPN.
    */
   std::vector<AdvertisedNextProtocolsItem> advertisedNextProtocols_;
+  std::vector<int> advertisedNextProtocolWeights_;
+  std::discrete_distribution<int> nextProtocolDistribution_;
+  Random::DefaultGenerator nextProtocolPicker_;
+
   static int sNextProtocolsExDataIndex_;
 
   static int advertisedNextProtocolCallback(SSL* ssl,
@@ -417,13 +476,42 @@ class SSLContext {
   static int selectNextProtocolCallback(
     SSL* ssl, unsigned char **out, unsigned char *outlen,
     const unsigned char *server, unsigned int server_len, void *args);
-#endif // OPENSSL_NPN_NEGOTIATED
 
-  static int passwordCallback(char* password, int size, int, void* data);
+#if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x1000200fL && !defined(OPENSSL_NO_TLSEXT)
+  static int alpnSelectCallback(SSL* ssl,
+                                const unsigned char** out,
+                                unsigned char* outlen,
+                                const unsigned char* in,
+                                unsigned int inlen,
+                                void* data);
+#endif
+  size_t pickNextProtocols();
 
-  static void initializeOpenSSL();
-  static void cleanupOpenSSL();
+#if defined(SSL_MODE_HANDSHAKE_CUTTHROUGH) && \
+  FOLLY_SSLCONTEXT_USE_TLS_FALSE_START
+  // This class contains all allowed ciphers for SSL false start. Call its
+  // `canUseFalseStartWithCipher` to check for cipher qualification.
+  class SSLFalseStartChecker {
+   public:
+    SSLFalseStartChecker();
+
+    bool canUseFalseStartWithCipher(const SSL_CIPHER *cipher);
+
+   private:
+    static int compare_ulong(const void *x, const void *y);
+
+    // All ciphers that are allowed to use false start.
+    unsigned long ciphers_[47];
+    unsigned int length_;
+    unsigned int width_;
+  };
+
+  SSLFalseStartChecker falseStartChecker_;
+#endif
 
+#endif // OPENSSL_NPN_NEGOTIATED
+
+  static int passwordCallback(char* password, int size, int, void* data);
 
 #if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x1000105fL && !defined(OPENSSL_NO_TLSEXT)
   /**
@@ -444,10 +532,50 @@ class SSLContext {
 #endif
 
   std::string providedCiphersString_;
+
+  // Functions are called when locked by the calling function.
+  static void initializeOpenSSLLocked();
+  static void cleanupOpenSSLLocked();
 };
 
 typedef std::shared_ptr<SSLContext> SSLContextPtr;
 
 std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const folly::PasswordCollector& collector);
 
+class OpenSSLUtils {
+ public:
+  /**
+   * Validate that the peer certificate's common name or subject alt names
+   * match what we expect.  Currently this only checks for IPs within
+   * subject alt names but it could easily be expanded to check common name
+   * and hostnames as well.
+   *
+   * @param cert    X509* peer certificate
+   * @param addr    sockaddr object containing sockaddr to verify
+   * @param addrLen length of sockaddr as returned by getpeername or accept
+   * @return true iff a subject altname IP matches addr
+   */
+  // TODO(agartrell): Add support for things like common name when
+  // necessary.
+  static bool validatePeerCertNames(X509* cert,
+                                    const sockaddr* addr,
+                                    socklen_t addrLen);
+
+  /**
+   * Get the peer socket address from an X509_STORE_CTX*.  Unlike the
+   * accept, getsockname, getpeername, etc family of operations, addrLen's
+   * initial value is ignored and reset.
+   *
+   * @param ctx         Context from which to retrieve peer sockaddr
+   * @param addrStorage out param for address
+   * @param addrLen     out param for length of address
+   * @return true on success, false on failure
+   */
+  static bool getPeerAddressFromX509StoreCtx(X509_STORE_CTX* ctx,
+                                             sockaddr_storage* addrStorage,
+                                             socklen_t* addrLen);
+
+};
+
+
 } // folly