src/modules/raop/raop_client.c

   1 /***
   2   This file is part of PulseAudio.
   3
   4   Copyright 2008 Colin Guthrie
   5
   6   PulseAudio is free software; you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published
   8   by the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License,
   9   or (at your option) any later version.
  10
  11   PulseAudio is distributed in the hope that it will be useful, but
  12   WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  14   General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  17   along with PulseAudio; if not, write to the Free Software
  18   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307
  19   USA.
  20 ***/
  21
  22 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  23 #include <config.h>
  24 #endif
  25
  26 #include <fcntl.h>
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <string.h>
  29 #include <errno.h>
  30 #include <arpa/inet.h>
  31 #include <unistd.h>
  32 #include <sys/ioctl.h>
  33
  34 #ifdef HAVE_SYS_FILIO_H
  35 #include <sys/filio.h>
  36 #endif
  37
  38 /* TODO: Replace OpenSSL with NSS */
  39 #include <openssl/err.h>
  40 #include <openssl/rand.h>
  41 #include <openssl/aes.h>
  42 #include <openssl/rsa.h>
  43 #include <openssl/engine.h>
  44
  45 #include <pulse/xmalloc.h>
  46
  47 #include <pulsecore/core-error.h>
  48 #include <pulsecore/core-util.h>
  49 #include <pulsecore/socket-util.h>
  50 #include <pulsecore/log.h>
  51 #include <pulsecore/macro.h>
  52 #include <pulsecore/strbuf.h>
  53 #include <pulsecore/random.h>
  54
  55 #ifdef HAVE_POLL_H
  56 #include <poll.h>
  57 #else
  58 #include <pulsecore/poll.h>
  59 #endif
  60
  61 #include "raop_client.h"
  62 #include "rtsp_client.h"
  63 #include "base64.h"
  64
  65 #define AES_CHUNKSIZE 16
  66
  67 #define JACK_STATUS_DISCONNECTED 0
  68 #define JACK_STATUS_CONNECTED 1
  69
  70 #define JACK_TYPE_ANALOG 0
  71 #define JACK_TYPE_DIGITAL 1
  72
  73 #define VOLUME_DEF -30
  74 #define VOLUME_MIN -144
  75 #define VOLUME_MAX 0
  76
  77
  78 struct pa_raop_client {
  79     pa_core *core;
  80     char *host;
  81     char *sid;
  82     pa_rtsp_client *rtsp;
  83
  84     uint8_t jack_type;
  85     uint8_t jack_status;
  86
  87     /* Encryption Related bits */
  88     AES_KEY aes;
  89     uint8_t aes_iv[AES_CHUNKSIZE]; /* initialization vector for aes-cbc */
  90     uint8_t aes_nv[AES_CHUNKSIZE]; /* next vector for aes-cbc */
  91     uint8_t aes_key[AES_CHUNKSIZE]; /* key for aes-cbc */
  92
  93     pa_socket_client *sc;
  94     int fd;
  95
  96     uint16_t seq;
  97     uint32_t rtptime;
  98
  99     pa_raop_client_cb_t callback;
 100     void* userdata;
 101     pa_raop_client_closed_cb_t closed_callback;
 102     void* closed_userdata;
 103 };
 104
 105 /**
 106  * Function to write bits into a buffer.
 107  * @param buffer Handle to the buffer. It will be incremented if new data requires it.
 108  * @param bit_pos A pointer to a position buffer to keep track the current write location (0 for MSB, 7 for LSB)
 109  * @param size A pointer to the byte size currently written. This allows the calling function to do simple buffer overflow checks
 110  * @param data The data to write
 111  * @param data_bit_len The number of bits from data to write
 112  */
 113 static inline void bit_writer(uint8_t **buffer, uint8_t *bit_pos, int *size, uint8_t data, uint8_t data_bit_len) {
 114     int bits_left, bit_overflow;
 115     uint8_t bit_data;
 116
 117     if (!data_bit_len)
 118         return;
 119
 120     /* If bit pos is zero, we will definatly use at least one bit from the current byte so size increments. */
 121     if (!*bit_pos)
 122         *size += 1;
 123
 124     /* Calc the number of bits left in the current byte of buffer */
 125     bits_left = 7 - *bit_pos  + 1;
 126     /* Calc the overflow of bits in relation to how much space we have left... */
 127     bit_overflow = bits_left - data_bit_len;
 128     if (bit_overflow >= 0) {
 129         /* We can fit the new data in our current byte */
 130         /* As we write from MSB->LSB we need to left shift by the overflow amount */
 131         bit_data = data << bit_overflow;
 132         if (*bit_pos)
 133             **buffer |= bit_data;
 134         else
 135             **buffer = bit_data;
 136         /* If our data fits exactly into the current byte, we need to increment our pointer */
 137         if (0 == bit_overflow) {
 138             /* Do not increment size as it will be incremeneted on next call as bit_pos is zero */
 139             *buffer += 1;
 140             *bit_pos = 0;
 141         } else {
 142             *bit_pos += data_bit_len;
 143         }
 144     } else {
 145         /* bit_overflow is negative, there for we will need a new byte from our buffer */
 146         /* Firstly fill up what's left in the current byte */
 147         bit_data = data >> -bit_overflow;
 148         **buffer |= bit_data;
 149         /* Increment our buffer pointer and size counter*/
 150         *buffer += 1;
 151         *size += 1;
 152         **buffer = data << (8 + bit_overflow);
 153         *bit_pos = -bit_overflow;
 154     }
 155 }
 156
 157 static int rsa_encrypt(uint8_t *text, int len, uint8_t *res) {
 158     const char n[] =
 159         "59dE8qLieItsH1WgjrcFRKj6eUWqi+bGLOX1HL3U3GhC/j0Qg90u3sG/1CUtwC"
 160         "5vOYvfDmFI6oSFXi5ELabWJmT2dKHzBJKa3k9ok+8t9ucRqMd6DZHJ2YCCLlDR"
 161         "KSKv6kDqnw4UwPdpOMXziC/AMj3Z/lUVX1G7WSHCAWKf1zNS1eLvqr+boEjXuB"
 162         "OitnZ/bDzPHrTOZz0Dew0uowxf/+sG+NCK3eQJVxqcaJ/vEHKIVd2M+5qL71yJ"
 163         "Q+87X6oV3eaYvt3zWZYD6z5vYTcrtij2VZ9Zmni/UAaHqn9JdsBWLUEpVviYnh"
 164         "imNVvYFZeCXg/IdTQ+x4IRdiXNv5hEew==";
 165     const char e[] = "AQAB";
 166     uint8_t modules[256];
 167     uint8_t exponent[8];
 168     int size;
 169     RSA *rsa;
 170
 171     rsa = RSA_new();
 172     size = pa_base64_decode(n, modules);
 173     rsa->n = BN_bin2bn(modules, size, NULL);
 174     size = pa_base64_decode(e, exponent);
 175     rsa->e = BN_bin2bn(exponent, size, NULL);
 176
 177     size = RSA_public_encrypt(len, text, res, rsa, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 178     RSA_free(rsa);
 179     return size;
 180 }
 181
 182 static int aes_encrypt(pa_raop_client* c, uint8_t *data, int size)
 183 {
 184     uint8_t *buf;
 185     int i=0, j;
 186
 187     pa_assert(c);
 188
 189     memcpy(c->aes_nv, c->aes_iv, AES_CHUNKSIZE);
 190     while (i+AES_CHUNKSIZE <= size) {
 191         buf = data + i;
 192         for (j=0; j<AES_CHUNKSIZE; ++j)
 193             buf[j] ^= c->aes_nv[j];
 194
 195         AES_encrypt(buf, buf, &c->aes);
 196         memcpy(c->aes_nv, buf, AES_CHUNKSIZE);
 197         i += AES_CHUNKSIZE;
 198     }
 199     return i;
 200 }
 201
 202 static inline void rtrimchar(char *str, char rc)
 203 {
 204     char *sp = str + strlen(str) - 1;
 205     while (sp >= str && *sp == rc) {
 206         *sp = '\0';
 207         sp -= 1;
 208     }
 209 }
 210
 211 static void on_connection(pa_socket_client *sc, pa_iochannel *io, void *userdata) {
 212     pa_raop_client *c = userdata;
 213
 214     pa_assert(sc);
 215     pa_assert(c);
 216     pa_assert(c->sc == sc);
 217     pa_assert(c->fd < 0);
 218     pa_assert(c->callback);
 219
 220     pa_socket_client_unref(c->sc);
 221     c->sc = NULL;
 222
 223     if (!io) {
 224         pa_log("Connection failed: %s", pa_cstrerror(errno));
 225         return;
 226     }
 227
 228     c->fd = pa_iochannel_get_send_fd(io);
 229
 230     pa_iochannel_set_noclose(io, TRUE);
 231     pa_iochannel_socket_set_sndbuf(io, 1024);
 232     pa_iochannel_free(io);
 233
 234     pa_make_tcp_socket_low_delay(c->fd);
 235
 236     pa_log_debug("Connection established");
 237     c->callback(c->fd, c->userdata);
 238 }
 239
 240 static void rtsp_cb(pa_rtsp_client *rtsp, pa_rtsp_state state, pa_headerlist* headers, void *userdata)
 241 {
 242     pa_raop_client* c = userdata;
 243     pa_assert(c);
 244     pa_assert(rtsp);
 245     pa_assert(rtsp == c->rtsp);
 246
 247     switch (state) {
 248         case STATE_CONNECT: {
 249             int i;
 250             uint8_t rsakey[512];
 251             char *key, *iv, *sac, *sdp;
 252             uint16_t rand_data;
 253             const char *ip;
 254             char *url;
 255
 256             pa_log_debug("RAOP: CONNECTED");
 257             ip = pa_rtsp_localip(c->rtsp);
 258             /* First of all set the url properly */
 259             url = pa_sprintf_malloc("rtsp://%s/%s", ip, c->sid);
 260             pa_rtsp_set_url(c->rtsp, url);
 261             pa_xfree(url);
 262
 263             /* Now encrypt our aes_public key to send to the device */
 264             i = rsa_encrypt(c->aes_key, AES_CHUNKSIZE, rsakey);
 265             pa_base64_encode(rsakey, i, &key);
 266             rtrimchar(key, '=');
 267             pa_base64_encode(c->aes_iv, AES_CHUNKSIZE, &iv);
 268             rtrimchar(iv, '=');
 269
 270             pa_random(&rand_data, sizeof(rand_data));
 271             pa_base64_encode(&rand_data, AES_CHUNKSIZE, &sac);
 272             rtrimchar(sac, '=');
 273             pa_rtsp_add_header(c->rtsp, "Apple-Challenge", sac);
 274             sdp = pa_sprintf_malloc(
 275                 "v=0\r\n"
 276                 "o=iTunes %s 0 IN IP4 %s\r\n"
 277                 "s=iTunes\r\n"
 278                 "c=IN IP4 %s\r\n"
 279                 "t=0 0\r\n"
 280                 "m=audio 0 RTP/AVP 96\r\n"
 281                 "a=rtpmap:96 AppleLossless\r\n"
 282                 "a=fmtp:96 4096 0 16 40 10 14 2 255 0 0 44100\r\n"
 283                 "a=rsaaeskey:%s\r\n"
 284                 "a=aesiv:%s\r\n",
 285                 c->sid, ip, c->host, key, iv);
 286             pa_rtsp_announce(c->rtsp, sdp);
 287             pa_xfree(key);
 288             pa_xfree(iv);
 289             pa_xfree(sac);
 290             pa_xfree(sdp);
 291             break;
 292         }
 293
 294         case STATE_ANNOUNCE:
 295             pa_log_debug("RAOP: ANNOUNCED");
 296             pa_rtsp_remove_header(c->rtsp, "Apple-Challenge");
 297             pa_rtsp_setup(c->rtsp);
 298             break;
 299
 300         case STATE_SETUP: {
 301             char *aj = pa_xstrdup(pa_headerlist_gets(headers, "Audio-Jack-Status"));
 302             pa_log_debug("RAOP: SETUP");
 303             if (aj) {
 304                 char *token, *pc;
 305                 char delimiters[] = ";";
 306                 const char* token_state = NULL;
 307                 c->jack_type = JACK_TYPE_ANALOG;
 308                 c->jack_status = JACK_STATUS_DISCONNECTED;
 309
 310                 while ((token = pa_split(aj, delimiters, &token_state))) {
 311                     if ((pc = strstr(token, "="))) {
 312                       *pc = 0;
 313                       if (!strcmp(token, "type") && !strcmp(pc+1, "digital")) {
 314                           c->jack_type = JACK_TYPE_DIGITAL;
 315                       }
 316                     } else {
 317                         if (!strcmp(token,"connected"))
 318                             c->jack_status = JACK_STATUS_CONNECTED;
 319                     }
 320                     pa_xfree(token);
 321                 }
 322                 pa_xfree(aj);
 323             } else {
 324                 pa_log_warn("Audio Jack Status missing");
 325             }
 326             pa_rtsp_record(c->rtsp, &c->seq, &c->rtptime);
 327             break;
 328         }
 329
 330         case STATE_RECORD: {
 331             uint32_t port = pa_rtsp_serverport(c->rtsp);
 332             pa_log_debug("RAOP: RECORDED");
 333
 334             if (!(c->sc = pa_socket_client_new_string(c->core->mainloop, TRUE, c->host, port))) {
 335                 pa_log("failed to connect to server '%s:%d'", c->host, port);
 336                 return;
 337             }
 338             pa_socket_client_set_callback(c->sc, on_connection, c);
 339             break;
 340         }
 341
 342         case STATE_FLUSH:
 343             pa_log_debug("RAOP: FLUSHED");
 344             break;
 345
 346         case STATE_TEARDOWN:
 347             pa_log_debug("RAOP: TEARDOWN");
 348             break;
 349
 350         case STATE_SET_PARAMETER:
 351             pa_log_debug("RAOP: SET_PARAMETER");
 352             break;
 353
 354         case STATE_DISCONNECTED:
 355             pa_assert(c->closed_callback);
 356             pa_assert(c->rtsp);
 357
 358             pa_log_debug("RTSP control channel closed");
 359             pa_rtsp_client_free(c->rtsp);
 360             c->rtsp = NULL;
 361             if (c->fd > 0) {
 362                 /* We do not close the fd, we leave it to the closed callback to do that */
 363                 c->fd = -1;
 364             }
 365             if (c->sc) {
 366                 pa_socket_client_unref(c->sc);
 367                 c->sc = NULL;
 368             }
 369             pa_xfree(c->sid);
 370             c->sid = NULL;
 371             c->closed_callback(c->closed_userdata);
 372             break;
 373     }
 374 }
 375
 376 pa_raop_client* pa_raop_client_new(pa_core *core, const char* host)
 377 {
 378     pa_raop_client* c = pa_xnew0(pa_raop_client, 1);
 379
 380     pa_assert(core);
 381     pa_assert(host);
 382
 383     c->core = core;
 384     c->fd = -1;
 385     c->host = pa_xstrdup(host);
 386
 387     if (pa_raop_connect(c)) {
 388         pa_raop_client_free(c);
 389         return NULL;
 390     }
 391     return c;
 392 }
 393
 394
 395 void pa_raop_client_free(pa_raop_client* c)
 396 {
 397     pa_assert(c);
 398
 399     if (c->rtsp)
 400         pa_rtsp_client_free(c->rtsp);
 401     pa_xfree(c->host);
 402     pa_xfree(c);
 403 }
 404
 405
 406 int pa_raop_connect(pa_raop_client* c)
 407 {
 408     char *sci;
 409     struct {
 410         uint32_t a;
 411         uint32_t b;
 412         uint32_t c;
 413     } rand_data;
 414
 415     pa_assert(c);
 416
 417     if (c->rtsp) {
 418         pa_log_debug("Connection already in progress");
 419         return 0;
 420     }
 421
 422     c->rtsp = pa_rtsp_client_new(c->core->mainloop, c->host, 5000, "iTunes/4.6 (Macintosh; U; PPC Mac OS X 10.3)");
 423
 424     /* Initialise the AES encryption system */
 425     pa_random(c->aes_iv, sizeof(c->aes_iv));
 426     pa_random(c->aes_key, sizeof(c->aes_key));
 427     memcpy(c->aes_nv, c->aes_iv, sizeof(c->aes_nv));
 428     AES_set_encrypt_key(c->aes_key, 128, &c->aes);
 429
 430     /* Generate random instance id */
 431     pa_random(&rand_data, sizeof(rand_data));
 432     c->sid = pa_sprintf_malloc("%u", rand_data.a);
 433     sci = pa_sprintf_malloc("%08x%08x",rand_data.b, rand_data.c);
 434     pa_rtsp_add_header(c->rtsp, "Client-Instance", sci);
 435     pa_xfree(sci);
 436     pa_rtsp_set_callback(c->rtsp, rtsp_cb, c);
 437     return pa_rtsp_connect(c->rtsp);
 438 }
 439
 440
 441 int pa_raop_flush(pa_raop_client* c)
 442 {
 443     pa_assert(c);
 444
 445     pa_rtsp_flush(c->rtsp, c->seq, c->rtptime);
 446     return 0;
 447 }
 448
 449
 450 int pa_raop_client_set_volume(pa_raop_client* c, pa_volume_t volume)
 451 {
 452     int rv;
 453     double db;
 454     char *param;
 455
 456     pa_assert(c);
 457
 458     db = pa_sw_volume_to_dB(volume);
 459     if (db < VOLUME_MIN)
 460         db = VOLUME_MIN;
 461     else if (db > VOLUME_MAX)
 462         db = VOLUME_MAX;
 463
 464     param = pa_sprintf_malloc("volume: %0.6f\r\n",  db);
 465
 466     /* We just hit and hope, cannot wait for the callback */
 467     rv = pa_rtsp_setparameter(c->rtsp, param);
 468     pa_xfree(param);
 469     return rv;
 470 }
 471
 472
 473 int pa_raop_client_encode_sample(pa_raop_client* c, pa_memchunk* raw, pa_memchunk* encoded)
 474 {
 475     uint16_t len;
 476     size_t bufmax;
 477     uint8_t *bp, bpos;
 478     uint8_t *ibp, *maxibp;
 479     int size;
 480     uint8_t *b, *p;
 481     uint32_t bsize;
 482     size_t length;
 483     static uint8_t header[] = {
 484         0x24, 0x00, 0x00, 0x00,
 485         0xF0, 0xFF, 0x00, 0x00,
 486         0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 487         0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 488     };
 489     int header_size = sizeof(header);
 490
 491     pa_assert(c);
 492     pa_assert(c->fd > 0);
 493     pa_assert(raw);
 494     pa_assert(raw->memblock);
 495     pa_assert(raw->length > 0);
 496     pa_assert(encoded);
 497
 498     /* We have to send 4 byte chunks */
 499     bsize = (int)(raw->length / 4);
 500     length = bsize * 4;
 501
 502     /* Leave 16 bytes extra to allow for the ALAC header which is about 55 bits */
 503     bufmax = length + header_size + 16;
 504     pa_memchunk_reset(encoded);
 505     encoded->memblock = pa_memblock_new(c->core->mempool, bufmax);
 506     b = pa_memblock_acquire(encoded->memblock);
 507     memcpy(b, header, header_size);
 508
 509     /* Now write the actual samples */
 510     bp = b + header_size;
 511     size = bpos = 0;
 512     bit_writer(&bp,&bpos,&size,1,3); /* channel=1, stereo */
 513     bit_writer(&bp,&bpos,&size,0,4); /* unknown */
 514     bit_writer(&bp,&bpos,&size,0,8); /* unknown */
 515     bit_writer(&bp,&bpos,&size,0,4); /* unknown */
 516     bit_writer(&bp,&bpos,&size,1,1); /* hassize */
 517     bit_writer(&bp,&bpos,&size,0,2); /* unused */
 518     bit_writer(&bp,&bpos,&size,1,1); /* is-not-compressed */
 519
 520     /* size of data, integer, big endian */
 521     bit_writer(&bp,&bpos,&size,(bsize>>24)&0xff,8);
 522     bit_writer(&bp,&bpos,&size,(bsize>>16)&0xff,8);
 523     bit_writer(&bp,&bpos,&size,(bsize>>8)&0xff,8);
 524     bit_writer(&bp,&bpos,&size,(bsize)&0xff,8);
 525
 526     ibp = p = pa_memblock_acquire(raw->memblock);
 527     maxibp = p + raw->length - 4;
 528     while (ibp <= maxibp) {
 529         /* Byte swap stereo data */
 530         bit_writer(&bp,&bpos,&size,*(ibp+1),8);
 531         bit_writer(&bp,&bpos,&size,*(ibp+0),8);
 532         bit_writer(&bp,&bpos,&size,*(ibp+3),8);
 533         bit_writer(&bp,&bpos,&size,*(ibp+2),8);
 534         ibp += 4;
 535         raw->index += 4;
 536         raw->length -= 4;
 537     }
 538     pa_memblock_release(raw->memblock);
 539     encoded->length = header_size + size;
 540
 541     /* store the lenght (endian swapped: make this better) */
 542     len = size + header_size - 4;
 543     *(b + 2) = len >> 8;
 544     *(b + 3) = len & 0xff;
 545
 546     /* encrypt our data */
 547     aes_encrypt(c, (b + header_size), size);
 548
 549     /* We're done with the chunk */
 550     pa_memblock_release(encoded->memblock);
 551
 552     return 0;
 553 }
 554
 555
 556 void pa_raop_client_set_callback(pa_raop_client* c, pa_raop_client_cb_t callback, void *userdata)
 557 {
 558     pa_assert(c);
 559
 560     c->callback = callback;
 561     c->userdata = userdata;
 562 }
 563
 564 void pa_raop_client_set_closed_callback(pa_raop_client* c, pa_raop_client_closed_cb_t callback, void *userdata)
 565 {
 566     pa_assert(c);
 567
 568     c->closed_callback = callback;
 569     c->closed_userdata = userdata;
 570 }