dtls.c

   1 /*
   2  * Open AnyConnect (SSL + DTLS) client
   3  *
   4  * © 2008 David Woodhouse <dwmw2@infradead.org>
   5  *
   6  * Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software
   7  * for any purpose with or without fee is hereby granted, provided
   8  * that the above copyright notice and this permission notice appear
   9  * in all copies.
  10  *
  11  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL
  12  * WARRANTIES WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED
  13  * WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE
  14  * AUTHOR BE LIABLE FOR ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR
  15  * CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS
  16  * OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT,
  17  * NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN
  18  * CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  19  */
  20
  21 #include <errno.h>
  22 #include <sys/types.h>
  23 #include <sys/socket.h>
  24 #include <netdb.h>
  25 #include <unistd.h>
  26 #include <openssl/err.h>
  27 #include <fcntl.h>
  28
  29 #include "anyconnect.h"
  30
  31 /*
  32  * The master-secret is generated randomly by the client. The server
  33  * responds with a DTLS Session-ID. These, done over the HTTPS
  34  * connection, are enough to 'resume' a DTLS session, bypassing all
  35  * the normal setup of a normal DTLS connection.
  36  *
  37  * This code works when run against Cisco's own libssl.so.0.9.8, but
  38  * fails (Bad Record MAC on receipt of the Server Hello) when run
  39  * against my own build of OpenSSL-0.9.8f.
  40  *
  41  * It lookslike they've reverted _some_ of the changes beween 0.9.8e
  42  * and 0.9.8f, but not all of them. In particular, they use
  43  * DTLS1_BAD_VER for the protocol version.
  44  *
  45  * Using OpenSSL-0.9.8e, which was the last release of OpenSSL to use
  46  * DTLS1_BAD_VER, also fails similarly.
  47  *
  48  * Hopefully they're just using something equivalent to a snapshot
  49  * between 0.9.8e and 0.9.8f, and they don't have their own "special"
  50  * changes on top.
  51  */
  52
  53 static unsigned char nybble(unsigned char n)
  54 {
  55         if      (n >= '0' && n <= '9') return n - '0';
  56         else if (n >= 'A' && n <= 'F') return n - ('A' - 10);
  57         else if (n >= 'a' && n <= 'f') return n - ('a' - 10);
  58         return 0;
  59 }
  60
  61 static unsigned char hex(const char *data)
  62 {
  63         return (nybble(data[0]) << 4) | nybble(data[1]);
  64 }
  65
  66 static int connect_dtls_socket(struct anyconnect_info *vpninfo, int dtls_port)
  67 {
  68         SSL_METHOD *dtls_method;
  69         SSL_CTX *dtls_ctx;
  70         SSL_SESSION *dtls_session;
  71         SSL_CIPHER *https_cipher;
  72         SSL *dtls_ssl;
  73         BIO *dtls_bio;
  74         int dtls_fd;
  75         int ret;
  76
  77         if (vpninfo->peer_addr->sa_family == AF_INET) {
  78                 struct sockaddr_in *sin = (void *)vpninfo->peer_addr;
  79                 sin->sin_port = htons(dtls_port);
  80         } else if (vpninfo->peer_addr->sa_family == AF_INET6) {
  81                 struct sockaddr_in6 *sin = (void *)vpninfo->peer_addr;
  82                 sin->sin6_port = htons(dtls_port);
  83         } else {
  84                 fprintf(stderr, "Unknown protocol family %d. Cannot do DTLS\n",
  85                         vpninfo->peer_addr->sa_family);
  86                 return -EINVAL;
  87         }
  88
  89         dtls_fd = socket(vpninfo->peer_addr->sa_family, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
  90         if (dtls_fd < 0) {
  91                 perror("Open UDP socket for DTLS:");
  92                 return -EINVAL;
  93         }
  94
  95         if (connect(dtls_fd, vpninfo->peer_addr, vpninfo->peer_addrlen)) {
  96                 perror("UDP (DTLS) connect:\n");
  97                 close(dtls_fd);
  98                 return -EINVAL;
  99         }
 100
 101         dtls_method = DTLSv1_client_method();
 102         dtls_ctx = SSL_CTX_new(dtls_method);
 103         SSL_CTX_set_read_ahead(dtls_ctx, 1);
 104         https_cipher = SSL_get_current_cipher(vpninfo->https_ssl);
 105
 106         dtls_ssl = SSL_new(dtls_ctx);
 107         SSL_set_connect_state(dtls_ssl);
 108         SSL_set_cipher_list(dtls_ssl, SSL_CIPHER_get_name(https_cipher));
 109         printf("SSL_SESSION is %d bytes\n", sizeof(*dtls_session));
 110         /* We're going to "resume" a session which never existed. Fake it... */
 111         dtls_session = SSL_SESSION_new();
 112
 113         dtls_session->ssl_version = DTLS1_BAD_VER;
 114
 115         dtls_session->master_key_length = sizeof(vpninfo->dtls_secret);
 116         memcpy(dtls_session->master_key, vpninfo->dtls_secret,
 117                sizeof(vpninfo->dtls_secret));
 118
 119         dtls_session->session_id_length = sizeof(vpninfo->dtls_session_id);
 120         memcpy(dtls_session->session_id, vpninfo->dtls_session_id,
 121                sizeof(vpninfo->dtls_session_id));
 122
 123         dtls_session->cipher = https_cipher;
 124         dtls_session->cipher_id = https_cipher->id;
 125
 126         /* Having faked a session, add it to the CTX and the SSL */
 127         if (!SSL_set_session(dtls_ssl, dtls_session)) {
 128                 printf("SSL_set_session() failed with old protocol version 0x%x\n", dtls_session->ssl_version);
 129                 printf("Trying the official version %x\n", DTLS1_VERSION);
 130                 dtls_session->ssl_version = DTLS1_VERSION;
 131                 if (!SSL_set_session(dtls_ssl, dtls_session)) {
 132                         printf("SSL_set_session() failed still. Is your build ABI-compatible with your libssl?\n");
 133                         return -EINVAL;
 134                 }
 135         }
 136         if (!SSL_CTX_add_session(dtls_ctx, dtls_session))
 137                 printf("SSL_CTX_add_session() failed\n");
 138
 139
 140         /* Go Go Go! */
 141         dtls_bio = BIO_new_socket(dtls_fd, BIO_NOCLOSE);
 142         SSL_set_bio(dtls_ssl, dtls_bio, dtls_bio);
 143
 144         ret = SSL_do_handshake(dtls_ssl);
 145
 146         if (ret != 1) {
 147                 fprintf(stderr, "DTLS connection returned %d\n", ret);
 148                 if (ret < 0)
 149                         fprintf(stderr, "DTLS handshake error: %d\n", SSL_get_error(dtls_ssl, ret));
 150                 ERR_print_errors_fp(stderr);
 151                 SSL_free(dtls_ssl);
 152                 SSL_CTX_free(dtls_ctx);
 153                 close(dtls_fd);
 154                 return -EINVAL;
 155         }
 156
 157         vpninfo->dtls_fd = dtls_fd;
 158         vpninfo->dtls_ssl = dtls_ssl;
 159
 160         return 0;
 161 }
 162
 163 int setup_dtls(struct anyconnect_info *vpninfo)
 164 {
 165         struct vpn_option *dtls_opt = vpninfo->dtls_options;
 166         int sessid_found = 0;
 167         int dtls_port = 0;
 168         int i;
 169
 170         while (dtls_opt) {
 171                 if (verbose)
 172                         printf("DTLS option %s : %s\n", dtls_opt->option, dtls_opt->value);
 173
 174                 if (!strcmp(dtls_opt->option, "X-DTLS-Session-ID")) {
 175                         if (strlen(dtls_opt->value) != 64) {
 176                                 fprintf(stderr, "X-DTLS-Session-ID not 64 characters\n");
 177                                 fprintf(stderr, "Is: %s\n", dtls_opt->value);
 178                                 return -EINVAL;
 179                         }
 180                         for (i = 0; i < 64; i += 2)
 181                                 vpninfo->dtls_session_id[i/2] = hex(dtls_opt->value + i);
 182                         sessid_found = 1;
 183                 } else if (!strcmp(dtls_opt->option + 7, "Port")) {
 184                         dtls_port = atol(dtls_opt->value);
 185                 } else if (!strcmp(dtls_opt->option + 7, "Keepalive")) {
 186                         vpninfo->dtls_keepalive = atol(dtls_opt->value);
 187                 } else if (!strcmp(dtls_opt->option + 7, "DPD")) {
 188                         vpninfo->dtls_dpd = atol(dtls_opt->value);
 189                 }
 190
 191                 dtls_opt = dtls_opt->next;
 192         }
 193         if (!sessid_found || !dtls_port)
 194                 return -EINVAL;
 195
 196         if (connect_dtls_socket(vpninfo, dtls_port))
 197                 return -EINVAL;
 198
 199         BIO_set_nbio(SSL_get_rbio(vpninfo->dtls_ssl),1);
 200         BIO_set_nbio(SSL_get_wbio(vpninfo->dtls_ssl),1);
 201
 202         fcntl(vpninfo->dtls_fd, F_SETFL, fcntl(vpninfo->dtls_fd, F_GETFL) | O_NONBLOCK);
 203
 204         vpn_add_pollfd(vpninfo, vpninfo->ssl_fd, POLLIN|POLLHUP|POLLERR);
 205         vpninfo->last_dtls_rx = vpninfo->last_dtls_tx = time(NULL);
 206
 207         if (verbose)
 208                 printf("DTLS connected. DPD %d, Keepalive %d\n",
 209                        vpninfo->dtls_dpd, vpninfo->dtls_keepalive);
 210
 211         return 0;
 212 }
 213
 214 int dtls_mainloop(struct anyconnect_info *vpninfo, int *timeout)
 215 {
 216         char buf[2000];
 217         int len;
 218         int work_done = 0;
 219
 220         while ( (len = SSL_read(vpninfo->dtls_ssl, buf, sizeof(buf))) > 0 ) {
 221                 if (verbose) {
 222                         printf("Received DTLS packet of %d bytes\n", len);
 223                         printf("Packet starts %02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x %02x\n",
 224                                buf[0], buf[1], buf[2], buf[3], buf[4], buf[5], buf[6], buf[7]);
 225                 }
 226                 vpninfo->last_dtls_rx = time(NULL);
 227                 switch(buf[0]) {
 228                 case 0:
 229                         queue_new_packet(&vpninfo->incoming_queue, AF_INET, buf+1, len-1);
 230                         work_done = 1;
 231                         break;
 232
 233                 case 4: /* DPD response */
 234                         if (verbose)
 235                                 printf("Got DTLS DPD response\n");
 236                         break;
 237
 238                 default:
 239                         fprintf(stderr, "Unknown DTLS packet type %02x\n", buf[0]);
 240                         vpninfo->quit_reason = "Unknown packet received";
 241                         return 1;
 242                 }
 243         }
 244         while (vpninfo->outgoing_queue) {
 245                 struct pkt *this = vpninfo->outgoing_queue;
 246                 int ret;
 247
 248                 vpninfo->outgoing_queue = this->next;
 249
 250                 buf[0] = 0;
 251                 memcpy(buf + 1, this->data, this->len);
 252
 253                 ret = SSL_write(vpninfo->dtls_ssl, buf, this->len + 1);
 254                 vpninfo->last_dtls_tx = time(NULL);
 255                 if (verbose) {
 256                         printf("Sent DTLS packet of %d bytes; SSL_write() returned %d\n",
 257                                this->len, ret);
 258                 }
 259         }
 260
 261         /* DPD is bidirectional -- PKT 3 out, PKT 4 back */
 262         if (vpninfo->dtls_dpd) {
 263                 time_t now = time(NULL);
 264                 time_t due = vpninfo->last_dtls_rx + vpninfo->dtls_dpd;
 265                 time_t overdue = vpninfo->last_dtls_rx + (5 * vpninfo->dtls_dpd);
 266
 267                 /* If we already have DPD outstanding, don't flood */
 268                 if (vpninfo->last_dtls_dpd > vpninfo->last_dtls_rx)
 269                         due = vpninfo->last_dtls_dpd + vpninfo->dtls_dpd;
 270
 271                 if (now > overdue) {
 272                         fprintf(stderr, "DTLS Dead Peer Detection detected dead peer!\n");
 273                         /* FIXME: Can we call fack to SSL instead? */
 274                         SSL_free(vpninfo->dtls_ssl);
 275                         close(vpninfo->dtls_fd);
 276                         vpninfo->dtls_ssl = NULL;
 277                         vpninfo->dtls_fd = -1;
 278                         return 1;
 279                 }
 280                 if (now >= due) {
 281                         static unsigned char dtls_dpd_pkt[1] = { 3 };
 282                         /* Haven't heard anything from the other end for a while.
 283                            Check if it's still there */
 284                         /* FIXME: If isn't, we should act on that */
 285                         SSL_write(vpninfo->dtls_ssl, dtls_dpd_pkt, 1);
 286                         vpninfo->last_dtls_tx = now;
 287
 288                         due = now + vpninfo->dtls_dpd;
 289                         if (verbose)
 290                                 printf("Sent DTLS DPD\n");
 291                 }
 292
 293                 if (verbose)
 294                         printf("Next DTLS DPD due in %ld seconds\n", (due - now));
 295                 if (*timeout > (due - now) * 1000)
 296                         *timeout = (due - now) * 1000;
 297         }
 298
 299         /* Keepalive is just client -> server */
 300         if (vpninfo->dtls_keepalive) {
 301                 time_t now = time(NULL);
 302                 time_t due = vpninfo->last_dtls_tx + vpninfo->dtls_keepalive;
 303
 304                 if (now >= due) {
 305                         static unsigned char dtls_keepalive_pkt[1] = { 7 };
 306
 307                         /* Send something (which is discarded), to keep
 308                            the connection alive. */
 309                         SSL_write(vpninfo->dtls_ssl, dtls_keepalive_pkt, 1);
 310                         vpninfo->last_dtls_tx = now;
 311
 312                         due = now + vpninfo->dtls_keepalive;
 313                         if (verbose)
 314                                 printf("Sent DTLS Keepalive\n");
 315                 }
 316
 317                 if (verbose)
 318                         printf("Next DTLS Keepalive due in %ld seconds\n", (due - now));
 319                 if (*timeout > (due - now) * 1000)
 320                         *timeout = (due - now) * 1000;
 321         }
 322
 323
 324         /* FIXME: Keepalive */
 325         return work_done;
 326 }
 327
 328