src/plugins/tlsopenssl/tls_openssl.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2018 Cisco and/or its affiliates.
   3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   4  * you may not use this file except in compliance with the License.
   5  * You may obtain a copy of the License at:
   6  *
   7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   8  *
   9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12  * See the License for the specific language governing permissions and
  13  * limitations under the License.
  14  */
  15
  16 #include <openssl/ssl.h>
  17 #include <openssl/conf.h>
  18 #include <openssl/err.h>
  19
  20 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
  21 #include <openssl/async.h>
  22 #endif
  23 #include <dlfcn.h>
  24 #include <vnet/plugin/plugin.h>
  25 #include <vpp/app/version.h>
  26 #include <vnet/tls/tls.h>
  27 #include <ctype.h>
  28 #include <tlsopenssl/tls_openssl.h>
  29 #include <tlsopenssl/tls_bios.h>
  30 #include <openssl/x509_vfy.h>
  31 #include <openssl/x509v3.h>
  32
  33 #define MAX_CRYPTO_LEN 64
  34
  35 openssl_main_t openssl_main;
  36
  37 static u32
  38 openssl_ctx_alloc_w_thread (u32 thread_index)
  39 {
  40   openssl_main_t *om = &openssl_main;
  41   openssl_ctx_t **ctx;
  42
  43   pool_get (om->ctx_pool[thread_index], ctx);
  44   if (!(*ctx))
  45     *ctx = clib_mem_alloc (sizeof (openssl_ctx_t));
  46
  47   clib_memset (*ctx, 0, sizeof (openssl_ctx_t));
  48   (*ctx)->ctx.c_thread_index = thread_index;
  49   (*ctx)->ctx.tls_ctx_engine = CRYPTO_ENGINE_OPENSSL;
  50   (*ctx)->ctx.app_session_handle = SESSION_INVALID_HANDLE;
  51   (*ctx)->openssl_ctx_index = ctx - om->ctx_pool[thread_index];
  52   return ((*ctx)->openssl_ctx_index);
  53 }
  54
  55 static u32
  56 openssl_ctx_alloc (void)
  57 {
  58   return openssl_ctx_alloc_w_thread (vlib_get_thread_index ());
  59 }
  60
  61 static void
  62 openssl_ctx_free (tls_ctx_t * ctx)
  63 {
  64   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
  65
  66   /* Cleanup ssl ctx unless migrated */
  67   if (!ctx->is_migrated)
  68     {
  69       if (SSL_is_init_finished (oc->ssl) && !ctx->is_passive_close)
  70         SSL_shutdown (oc->ssl);
  71
  72       SSL_free (oc->ssl);
  73       vec_free (ctx->srv_hostname);
  74
  75 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
  76   openssl_evt_free (ctx->evt_index, ctx->c_thread_index);
  77 #endif
  78     }
  79
  80   pool_put_index (openssl_main.ctx_pool[ctx->c_thread_index],
  81                   oc->openssl_ctx_index);
  82 }
  83
  84 static void *
  85 openssl_ctx_detach (tls_ctx_t *ctx)
  86 {
  87   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx, *oc_copy;
  88
  89   oc_copy = clib_mem_alloc (sizeof (*oc_copy));
  90   clib_memcpy (oc_copy, oc, sizeof (*oc));
  91
  92   return oc_copy;
  93 }
  94
  95 static u32
  96 openssl_ctx_attach (u32 thread_index, void *ctx_ptr)
  97 {
  98   openssl_main_t *om = &openssl_main;
  99   session_handle_t sh;
 100   openssl_ctx_t **oc;
 101
 102   pool_get (om->ctx_pool[thread_index], oc);
 103   /* Free the old instance instead of looking for an empty spot */
 104   if (*oc)
 105     clib_mem_free (*oc);
 106
 107   *oc = ctx_ptr;
 108   (*oc)->openssl_ctx_index = oc - om->ctx_pool[thread_index];
 109   (*oc)->ctx.c_thread_index = thread_index;
 110
 111   sh = (*oc)->ctx.tls_session_handle;
 112   BIO_set_data ((*oc)->rbio, uword_to_pointer (sh, void *));
 113   BIO_set_data ((*oc)->wbio, uword_to_pointer (sh, void *));
 114
 115   return ((*oc)->openssl_ctx_index);
 116 }
 117
 118 tls_ctx_t *
 119 openssl_ctx_get (u32 ctx_index)
 120 {
 121   openssl_ctx_t **ctx;
 122   ctx = pool_elt_at_index (openssl_main.ctx_pool[vlib_get_thread_index ()],
 123                            ctx_index);
 124   return &(*ctx)->ctx;
 125 }
 126
 127 tls_ctx_t *
 128 openssl_ctx_get_w_thread (u32 ctx_index, u8 thread_index)
 129 {
 130   openssl_ctx_t **ctx;
 131   ctx = pool_elt_at_index (openssl_main.ctx_pool[thread_index], ctx_index);
 132   return &(*ctx)->ctx;
 133 }
 134
 135 static u32
 136 openssl_listen_ctx_alloc (void)
 137 {
 138   openssl_main_t *om = &openssl_main;
 139   openssl_listen_ctx_t *lctx;
 140
 141   pool_get (om->lctx_pool, lctx);
 142
 143   clib_memset (lctx, 0, sizeof (openssl_listen_ctx_t));
 144   lctx->openssl_lctx_index = lctx - om->lctx_pool;
 145   return lctx->openssl_lctx_index;
 146 }
 147
 148 static void
 149 openssl_listen_ctx_free (openssl_listen_ctx_t * lctx)
 150 {
 151   pool_put_index (openssl_main.lctx_pool, lctx->openssl_lctx_index);
 152 }
 153
 154 openssl_listen_ctx_t *
 155 openssl_lctx_get (u32 lctx_index)
 156 {
 157   return pool_elt_at_index (openssl_main.lctx_pool, lctx_index);
 158 }
 159
 160 #define ossl_check_err_is_fatal(_ssl, _rv)                                    \
 161   if (PREDICT_FALSE (_rv < 0 && SSL_get_error (_ssl, _rv) == SSL_ERROR_SSL))  \
 162     return -1;
 163
 164 static int
 165 openssl_read_from_ssl_into_fifo (svm_fifo_t * f, SSL * ssl)
 166 {
 167   int read, rv, n_fs, i;
 168   const int n_segs = 2;
 169   svm_fifo_seg_t fs[n_segs];
 170   u32 max_enq;
 171
 172   max_enq = svm_fifo_max_enqueue_prod (f);
 173   if (!max_enq)
 174     return 0;
 175
 176   n_fs = svm_fifo_provision_chunks (f, fs, n_segs, max_enq);
 177   if (n_fs < 0)
 178     return 0;
 179
 180   /* Return early if we can't read anything */
 181   read = SSL_read (ssl, fs[0].data, fs[0].len);
 182   if (read <= 0)
 183     {
 184       ossl_check_err_is_fatal (ssl, read);
 185       return 0;
 186     }
 187
 188   for (i = 1; i < n_fs; i++)
 189     {
 190       rv = SSL_read (ssl, fs[i].data, fs[i].len);
 191       read += rv > 0 ? rv : 0;
 192
 193       if (rv < (int) fs[i].len)
 194         {
 195           ossl_check_err_is_fatal (ssl, rv);
 196           break;
 197         }
 198     }
 199
 200   svm_fifo_enqueue_nocopy (f, read);
 201
 202   return read;
 203 }
 204
 205 static int
 206 openssl_write_from_fifo_into_ssl (svm_fifo_t *f, SSL *ssl, u32 max_len)
 207 {
 208   int wrote = 0, rv, i = 0, len;
 209   u32 n_segs = 2;
 210   svm_fifo_seg_t fs[n_segs];
 211
 212   len = svm_fifo_segments (f, 0, fs, &n_segs, max_len);
 213   if (len <= 0)
 214     return 0;
 215
 216   while (wrote < len && i < n_segs)
 217     {
 218       rv = SSL_write (ssl, fs[i].data, fs[i].len);
 219       wrote += (rv > 0) ? rv : 0;
 220       if (rv < (int) fs[i].len)
 221         {
 222           ossl_check_err_is_fatal (ssl, rv);
 223           break;
 224         }
 225       i++;
 226     }
 227
 228   if (wrote)
 229     svm_fifo_dequeue_drop (f, wrote);
 230
 231   return wrote;
 232 }
 233
 234 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
 235 static int
 236 openssl_check_async_status (tls_ctx_t * ctx, openssl_resume_handler * handler,
 237                             session_t * session)
 238 {
 239   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 240   int estatus;
 241
 242   SSL_get_async_status (oc->ssl, &estatus);
 243   if (estatus == ASYNC_STATUS_EAGAIN)
 244     {
 245       vpp_tls_async_update_event (ctx, 1);
 246     }
 247   else
 248     {
 249       vpp_tls_async_update_event (ctx, 0);
 250     }
 251
 252   return 1;
 253
 254 }
 255
 256 #endif
 257
 258 static void
 259 openssl_handle_handshake_failure (tls_ctx_t * ctx)
 260 {
 261   session_t *app_session;
 262
 263   if (SSL_is_server (((openssl_ctx_t *) ctx)->ssl))
 264     {
 265       /*
 266        * Cleanup pre-allocated app session and close transport
 267        */
 268       app_session =
 269         session_get_if_valid (ctx->c_s_index, ctx->c_thread_index);
 270       if (app_session)
 271         {
 272           session_free (app_session);
 273           ctx->no_app_session = 1;
 274           ctx->c_s_index = SESSION_INVALID_INDEX;
 275           tls_disconnect_transport (ctx);
 276         }
 277     }
 278   else
 279     {
 280       /*
 281        * Also handles cleanup of the pre-allocated session
 282        */
 283       tls_notify_app_connected (ctx, SESSION_E_TLS_HANDSHAKE);
 284       tls_disconnect_transport (ctx);
 285     }
 286 }
 287
 288 int
 289 openssl_ctx_handshake_rx (tls_ctx_t * ctx, session_t * tls_session)
 290 {
 291   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 292   int rv = 0, err;
 293
 294   while (SSL_in_init (oc->ssl))
 295     {
 296       if (ctx->resume)
 297         {
 298           ctx->resume = 0;
 299         }
 300       else if (!svm_fifo_max_dequeue_cons (tls_session->rx_fifo))
 301         break;
 302
 303       rv = SSL_do_handshake (oc->ssl);
 304       err = SSL_get_error (oc->ssl, rv);
 305
 306 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
 307       if (err == SSL_ERROR_WANT_ASYNC)
 308         {
 309           openssl_check_async_status (ctx, openssl_ctx_handshake_rx,
 310                                       tls_session);
 311         }
 312 #endif
 313       if (err == SSL_ERROR_SSL)
 314         {
 315           char buf[512];
 316           ERR_error_string (ERR_get_error (), buf);
 317           clib_warning ("Err: %s", buf);
 318
 319           openssl_handle_handshake_failure (ctx);
 320           return -1;
 321         }
 322
 323       if (err != SSL_ERROR_WANT_WRITE && err != SSL_ERROR_WANT_READ)
 324         break;
 325     }
 326   TLS_DBG (2, "tls state for %u is %s", oc->openssl_ctx_index,
 327            SSL_state_string_long (oc->ssl));
 328
 329   if (SSL_in_init (oc->ssl))
 330     return -1;
 331
 332   /*
 333    * Handshake complete
 334    */
 335   if (!SSL_is_server (oc->ssl))
 336     {
 337       /*
 338        * Verify server certificate
 339        */
 340       if ((rv = SSL_get_verify_result (oc->ssl)) != X509_V_OK)
 341         {
 342           TLS_DBG (1, " failed verify: %s\n",
 343                    X509_verify_cert_error_string (rv));
 344
 345           /*
 346            * Presence of hostname enforces strict certificate verification
 347            */
 348           if (ctx->srv_hostname)
 349             {
 350               openssl_handle_handshake_failure (ctx);
 351               return -1;
 352             }
 353         }
 354       tls_notify_app_connected (ctx, SESSION_E_NONE);
 355     }
 356   else
 357     {
 358       /* Need to check transport status */
 359       if (ctx->is_passive_close)
 360         {
 361           openssl_handle_handshake_failure (ctx);
 362           return -1;
 363         }
 364
 365       /* Accept failed, cleanup */
 366       if (tls_notify_app_accept (ctx))
 367         {
 368           ctx->c_s_index = SESSION_INVALID_INDEX;
 369           tls_disconnect_transport (ctx);
 370           return -1;
 371         }
 372     }
 373
 374   TLS_DBG (1, "Handshake for %u complete. TLS cipher is %s",
 375            oc->openssl_ctx_index, SSL_get_cipher (oc->ssl));
 376   return rv;
 377 }
 378
 379 static void
 380 openssl_confirm_app_close (tls_ctx_t * ctx)
 381 {
 382   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 383   SSL_shutdown (oc->ssl);
 384   tls_disconnect_transport (ctx);
 385   session_transport_closed_notify (&ctx->connection);
 386 }
 387
 388 static int
 389 openssl_ctx_write_tls (tls_ctx_t *ctx, session_t *app_session,
 390                        transport_send_params_t *sp)
 391 {
 392   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 393   u32 deq_max, space, enq_buf;
 394   session_t *ts;
 395   int wrote = 0;
 396   svm_fifo_t *f;
 397
 398   ts = session_get_from_handle (ctx->tls_session_handle);
 399   space = svm_fifo_max_enqueue_prod (ts->tx_fifo);
 400   /* Leave a bit of extra space for tls ctrl data, if any needed */
 401   space = clib_max ((int) space - TLSO_CTRL_BYTES, 0);
 402
 403   f = app_session->tx_fifo;
 404
 405   deq_max = svm_fifo_max_dequeue_cons (f);
 406   deq_max = clib_min (deq_max, space);
 407   if (!deq_max)
 408     goto check_tls_fifo;
 409
 410   deq_max = clib_min (deq_max, sp->max_burst_size);
 411
 412   /* Make sure tcp's tx fifo can actually buffer all bytes to be dequeued.
 413    * If under memory pressure, tls's fifo segment might not be able to
 414    * allocate the chunks needed. This also avoids errors from the underlying
 415    * custom bio to the ssl infra which at times can get stuck. */
 416   if (svm_fifo_provision_chunks (ts->tx_fifo, 0, 0, deq_max + TLSO_CTRL_BYTES))
 417     goto check_tls_fifo;
 418
 419   wrote = openssl_write_from_fifo_into_ssl (f, oc->ssl, deq_max);
 420
 421   /* Unrecoverable protocol error. Reset connection */
 422   if (PREDICT_FALSE (wrote < 0))
 423     {
 424       tls_notify_app_io_error (ctx);
 425       return 0;
 426     }
 427
 428   if (!wrote)
 429     goto check_tls_fifo;
 430
 431   if (svm_fifo_needs_deq_ntf (f, wrote))
 432     session_dequeue_notify (app_session);
 433
 434 check_tls_fifo:
 435
 436   if (PREDICT_FALSE (ctx->app_closed && BIO_ctrl_pending (oc->rbio) <= 0))
 437     openssl_confirm_app_close (ctx);
 438
 439   /* Deschedule and wait for deq notification if fifo is almost full */
 440   enq_buf = clib_min (svm_fifo_size (ts->tx_fifo) / 2, TLSO_MIN_ENQ_SPACE);
 441   if (space < wrote + enq_buf)
 442     {
 443       svm_fifo_add_want_deq_ntf (ts->tx_fifo, SVM_FIFO_WANT_DEQ_NOTIF);
 444       transport_connection_deschedule (&ctx->connection);
 445       sp->flags |= TRANSPORT_SND_F_DESCHED;
 446     }
 447   else
 448     /* Request tx reschedule of the app session */
 449     app_session->flags |= SESSION_F_CUSTOM_TX;
 450
 451   return wrote;
 452 }
 453
 454 static int
 455 openssl_ctx_write_dtls (tls_ctx_t *ctx, session_t *app_session,
 456                         transport_send_params_t *sp)
 457 {
 458   openssl_main_t *om = &openssl_main;
 459   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 460   u32 read = 0, to_deq, dgram_sz, enq_max;
 461   session_dgram_pre_hdr_t hdr;
 462   session_t *us;
 463   int wrote, rv;
 464   u8 *buf;
 465
 466   us = session_get_from_handle (ctx->tls_session_handle);
 467   to_deq = svm_fifo_max_dequeue_cons (app_session->tx_fifo);
 468   buf = om->tx_bufs[ctx->c_thread_index];
 469
 470   while (to_deq > 0)
 471     {
 472       /* Peeking only pre-header dgram because the session is connected */
 473       rv = svm_fifo_peek (app_session->tx_fifo, 0, sizeof (hdr), (u8 *) &hdr);
 474       ASSERT (rv == sizeof (hdr) && hdr.data_length < vec_len (buf));
 475       ASSERT (to_deq >= hdr.data_length + SESSION_CONN_HDR_LEN);
 476
 477       dgram_sz = hdr.data_length + SESSION_CONN_HDR_LEN;
 478       enq_max = dgram_sz + TLSO_CTRL_BYTES;
 479       if (svm_fifo_max_enqueue_prod (us->tx_fifo) < enq_max ||
 480           svm_fifo_provision_chunks (us->tx_fifo, 0, 0, enq_max))
 481         {
 482           svm_fifo_add_want_deq_ntf (us->tx_fifo, SVM_FIFO_WANT_DEQ_NOTIF);
 483           transport_connection_deschedule (&ctx->connection);
 484           sp->flags |= TRANSPORT_SND_F_DESCHED;
 485           goto done;
 486         }
 487
 488       rv = svm_fifo_peek (app_session->tx_fifo, SESSION_CONN_HDR_LEN,
 489                           hdr.data_length, buf);
 490       ASSERT (rv == hdr.data_length);
 491       svm_fifo_dequeue_drop (app_session->tx_fifo, dgram_sz);
 492
 493       wrote = SSL_write (oc->ssl, buf, rv);
 494       ASSERT (wrote > 0);
 495
 496       read += rv;
 497       to_deq -= dgram_sz;
 498     }
 499
 500 done:
 501
 502   if (svm_fifo_needs_deq_ntf (app_session->tx_fifo, read))
 503     session_dequeue_notify (app_session);
 504
 505   if (read)
 506     tls_add_vpp_q_tx_evt (us);
 507
 508   if (PREDICT_FALSE (ctx->app_closed &&
 509                      !svm_fifo_max_enqueue_prod (us->rx_fifo)))
 510     openssl_confirm_app_close (ctx);
 511
 512   return read;
 513 }
 514
 515 static inline int
 516 openssl_ctx_write (tls_ctx_t *ctx, session_t *app_session,
 517                    transport_send_params_t *sp)
 518 {
 519   if (ctx->tls_type == TRANSPORT_PROTO_TLS)
 520     return openssl_ctx_write_tls (ctx, app_session, sp);
 521   else
 522     return openssl_ctx_write_dtls (ctx, app_session, sp);
 523 }
 524
 525 static inline int
 526 openssl_ctx_read_tls (tls_ctx_t *ctx, session_t *tls_session)
 527 {
 528   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 529   session_t *app_session;
 530   int read;
 531   svm_fifo_t *f;
 532
 533   if (PREDICT_FALSE (SSL_in_init (oc->ssl)))
 534     {
 535       if (openssl_ctx_handshake_rx (ctx, tls_session) < 0)
 536         return 0;
 537
 538       /* Application might force a session pool realloc on accept */
 539       tls_session = session_get_from_handle (ctx->tls_session_handle);
 540     }
 541
 542   app_session = session_get_from_handle (ctx->app_session_handle);
 543   f = app_session->rx_fifo;
 544
 545   read = openssl_read_from_ssl_into_fifo (f, oc->ssl);
 546
 547   /* Unrecoverable protocol error. Reset connection */
 548   if (PREDICT_FALSE (read < 0))
 549     {
 550       tls_notify_app_io_error (ctx);
 551       return 0;
 552     }
 553
 554   /* If handshake just completed, session may still be in accepting state */
 555   if (read && app_session->session_state >= SESSION_STATE_READY)
 556     tls_notify_app_enqueue (ctx, app_session);
 557
 558   if ((SSL_pending (oc->ssl) > 0) ||
 559       svm_fifo_max_dequeue_cons (tls_session->rx_fifo))
 560     tls_add_vpp_q_builtin_rx_evt (tls_session);
 561
 562   return read;
 563 }
 564
 565 static inline int
 566 openssl_ctx_read_dtls (tls_ctx_t *ctx, session_t *us)
 567 {
 568   openssl_main_t *om = &openssl_main;
 569   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 570   session_dgram_hdr_t hdr;
 571   session_t *app_session;
 572   u32 wrote = 0;
 573   int read, rv;
 574   u8 *buf;
 575
 576   if (PREDICT_FALSE (SSL_in_init (oc->ssl)))
 577     {
 578       u32 us_index = us->session_index;
 579       if (openssl_ctx_handshake_rx (ctx, us) < 0)
 580         return 0;
 581       /* Session pool might grow when allocating the app's session */
 582       us = session_get (us_index, ctx->c_thread_index);
 583     }
 584
 585   buf = om->rx_bufs[ctx->c_thread_index];
 586   app_session = session_get_from_handle (ctx->app_session_handle);
 587   svm_fifo_fill_chunk_list (app_session->rx_fifo);
 588
 589   while (svm_fifo_max_dequeue_cons (us->rx_fifo) > 0)
 590     {
 591       if (svm_fifo_max_enqueue_prod (app_session->rx_fifo) < DTLSO_MAX_DGRAM)
 592         {
 593           tls_add_vpp_q_builtin_rx_evt (us);
 594           goto done;
 595         }
 596
 597       read = SSL_read (oc->ssl, buf, vec_len (buf));
 598       if (PREDICT_FALSE (read <= 0))
 599         {
 600           if (read < 0)
 601             tls_add_vpp_q_builtin_rx_evt (us);
 602           goto done;
 603         }
 604       wrote += read;
 605
 606       hdr.data_length = read;
 607       hdr.data_offset = 0;
 608
 609       svm_fifo_seg_t segs[2] = { { (u8 *) &hdr, sizeof (hdr) },
 610                                  { buf, read } };
 611
 612       rv = svm_fifo_enqueue_segments (app_session->rx_fifo, segs, 2,
 613                                       0 /* allow partial */);
 614       ASSERT (rv > 0);
 615     }
 616
 617 done:
 618
 619   /* If handshake just completed, session may still be in accepting state */
 620   if (app_session->session_state >= SESSION_STATE_READY)
 621     tls_notify_app_enqueue (ctx, app_session);
 622
 623   return wrote;
 624 }
 625
 626 static inline int
 627 openssl_ctx_read (tls_ctx_t *ctx, session_t *ts)
 628 {
 629   if (ctx->tls_type == TRANSPORT_PROTO_TLS)
 630     return openssl_ctx_read_tls (ctx, ts);
 631   else
 632     return openssl_ctx_read_dtls (ctx, ts);
 633 }
 634
 635 static int
 636 openssl_set_ckpair (SSL *ssl, u32 ckpair_index)
 637 {
 638   app_cert_key_pair_t *ckpair;
 639   BIO *cert_bio;
 640   EVP_PKEY *pkey;
 641   X509 *srvcert;
 642
 643   /* Configure a ckpair index only if non-default/test provided */
 644   if (ckpair_index == 0)
 645     return 0;
 646
 647   ckpair = app_cert_key_pair_get_if_valid (ckpair_index);
 648   if (!ckpair)
 649     return -1;
 650
 651   if (!ckpair->cert || !ckpair->key)
 652     {
 653       TLS_DBG (1, "tls cert and/or key not configured");
 654       return -1;
 655     }
 656   /*
 657    * Set the key and cert
 658    */
 659   cert_bio = BIO_new (BIO_s_mem ());
 660   BIO_write (cert_bio, ckpair->cert, vec_len (ckpair->cert));
 661   srvcert = PEM_read_bio_X509 (cert_bio, NULL, NULL, NULL);
 662   if (!srvcert)
 663     {
 664       clib_warning ("unable to parse certificate");
 665       return -1;
 666     }
 667   SSL_use_certificate (ssl, srvcert);
 668   BIO_free (cert_bio);
 669
 670   cert_bio = BIO_new (BIO_s_mem ());
 671   BIO_write (cert_bio, ckpair->key, vec_len (ckpair->key));
 672   pkey = PEM_read_bio_PrivateKey (cert_bio, NULL, NULL, NULL);
 673   if (!pkey)
 674     {
 675       clib_warning ("unable to parse pkey");
 676       return -1;
 677     }
 678   SSL_use_PrivateKey (ssl, pkey);
 679   BIO_free (cert_bio);
 680   TLS_DBG (1, "TLS client using ckpair index: %d", ckpair_index);
 681   return 0;
 682 }
 683
 684 static int
 685 openssl_client_init_verify (SSL *ssl, const char *srv_hostname,
 686                             int set_hostname_verification,
 687                             int set_hostname_strict_check)
 688 {
 689   if (set_hostname_verification)
 690     {
 691       X509_VERIFY_PARAM *param = SSL_get0_param (ssl);
 692       if (!param)
 693         {
 694           TLS_DBG (1, "Couldn't fetch SSL param");
 695           return -1;
 696         }
 697
 698       if (set_hostname_strict_check)
 699         X509_VERIFY_PARAM_set_hostflags (param,
 700                                          X509_CHECK_FLAG_NO_PARTIAL_WILDCARDS);
 701
 702       if (!X509_VERIFY_PARAM_set1_host (param, srv_hostname, 0))
 703         {
 704           TLS_DBG (1, "Couldn't set hostname for verification");
 705           return -1;
 706         }
 707       SSL_set_verify (ssl, SSL_VERIFY_PEER, 0);
 708     }
 709   if (!SSL_set_tlsext_host_name (ssl, srv_hostname))
 710     {
 711       TLS_DBG (1, "Couldn't set hostname");
 712       return -1;
 713     }
 714   return 0;
 715 }
 716
 717 static int
 718 openssl_ctx_init_client (tls_ctx_t * ctx)
 719 {
 720   long flags = SSL_OP_NO_SSLv2 | SSL_OP_NO_SSLv3 | SSL_OP_NO_COMPRESSION;
 721   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 722   openssl_main_t *om = &openssl_main;
 723   const SSL_METHOD *method;
 724   int rv, err;
 725
 726   method = ctx->tls_type == TRANSPORT_PROTO_TLS ? SSLv23_client_method () :
 727                                                   DTLS_client_method ();
 728   if (method == NULL)
 729     {
 730       TLS_DBG (1, "(D)TLS_method returned null");
 731       return -1;
 732     }
 733
 734   oc->ssl_ctx = SSL_CTX_new (method);
 735   if (oc->ssl_ctx == NULL)
 736     {
 737       TLS_DBG (1, "SSL_CTX_new returned null");
 738       return -1;
 739     }
 740
 741   SSL_CTX_set_ecdh_auto (oc->ssl_ctx, 1);
 742   SSL_CTX_set_mode (oc->ssl_ctx, SSL_MODE_ENABLE_PARTIAL_WRITE);
 743 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
 744   if (om->async)
 745     SSL_CTX_set_mode (oc->ssl_ctx, SSL_MODE_ASYNC);
 746 #endif
 747   rv = SSL_CTX_set_cipher_list (oc->ssl_ctx, (const char *) om->ciphers);
 748   if (rv != 1)
 749     {
 750       TLS_DBG (1, "Couldn't set cipher");
 751       return -1;
 752     }
 753
 754   SSL_CTX_set_options (oc->ssl_ctx, flags);
 755   SSL_CTX_set_cert_store (oc->ssl_ctx, om->cert_store);
 756
 757   oc->ssl = SSL_new (oc->ssl_ctx);
 758   if (oc->ssl == NULL)
 759     {
 760       TLS_DBG (1, "Couldn't initialize ssl struct");
 761       return -1;
 762     }
 763
 764   if (ctx->tls_type == TRANSPORT_PROTO_TLS)
 765     {
 766       oc->rbio = BIO_new_tls (ctx->tls_session_handle);
 767       oc->wbio = BIO_new_tls (ctx->tls_session_handle);
 768     }
 769   else
 770     {
 771       oc->rbio = BIO_new_dtls (ctx->tls_session_handle);
 772       oc->wbio = BIO_new_dtls (ctx->tls_session_handle);
 773     }
 774
 775   SSL_set_bio (oc->ssl, oc->wbio, oc->rbio);
 776   SSL_set_connect_state (oc->ssl);
 777
 778   /* Hostname validation and strict check by name are disabled by default */
 779   rv = openssl_client_init_verify (oc->ssl, (const char *) ctx->srv_hostname,
 780                                    0, 0);
 781   if (rv)
 782     {
 783       TLS_DBG (1, "ERROR:verify init failed:%d", rv);
 784       return -1;
 785     }
 786   if (openssl_set_ckpair (oc->ssl, ctx->ckpair_index))
 787     {
 788       TLS_DBG (1, "Couldn't set client certificate-key pair");
 789     }
 790
 791   /*
 792    * 2. Do the first steps in the handshake.
 793    */
 794   TLS_DBG (1, "Initiating handshake for [%u]%u", ctx->c_thread_index,
 795            oc->openssl_ctx_index);
 796
 797 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
 798   session_t *tls_session = session_get_from_handle (ctx->tls_session_handle);
 799   vpp_tls_async_init_event (ctx, openssl_ctx_handshake_rx, tls_session);
 800 #endif
 801   while (1)
 802     {
 803       rv = SSL_do_handshake (oc->ssl);
 804       err = SSL_get_error (oc->ssl, rv);
 805 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
 806       if (err == SSL_ERROR_WANT_ASYNC)
 807         {
 808           openssl_check_async_status (ctx, openssl_ctx_handshake_rx,
 809                                       tls_session);
 810           break;
 811         }
 812 #endif
 813       if (err != SSL_ERROR_WANT_WRITE)
 814         break;
 815     }
 816
 817   TLS_DBG (2, "tls state for [%u]%u is su", ctx->c_thread_index,
 818            oc->openssl_ctx_index, SSL_state_string_long (oc->ssl));
 819   return 0;
 820 }
 821
 822 static int
 823 openssl_start_listen (tls_ctx_t * lctx)
 824 {
 825   const SSL_METHOD *method;
 826   SSL_CTX *ssl_ctx;
 827   int rv;
 828   BIO *cert_bio;
 829   X509 *srvcert;
 830   EVP_PKEY *pkey;
 831   u32 olc_index;
 832   openssl_listen_ctx_t *olc;
 833   app_cert_key_pair_t *ckpair;
 834
 835   long flags = SSL_OP_NO_SSLv2 | SSL_OP_NO_SSLv3 | SSL_OP_NO_COMPRESSION;
 836   openssl_main_t *om = &openssl_main;
 837
 838   ckpair = app_cert_key_pair_get_if_valid (lctx->ckpair_index);
 839   if (!ckpair)
 840     return -1;
 841
 842   if (!ckpair->cert || !ckpair->key)
 843     {
 844       TLS_DBG (1, "tls cert and/or key not configured %d",
 845                lctx->parent_app_wrk_index);
 846       return -1;
 847     }
 848
 849   method = lctx->tls_type == TRANSPORT_PROTO_TLS ? SSLv23_server_method () :
 850                                                    DTLS_server_method ();
 851   ssl_ctx = SSL_CTX_new (method);
 852   if (!ssl_ctx)
 853     {
 854       clib_warning ("Unable to create SSL context");
 855       return -1;
 856     }
 857
 858   SSL_CTX_set_mode (ssl_ctx, SSL_MODE_ENABLE_PARTIAL_WRITE);
 859 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
 860   if (om->async)
 861     {
 862       SSL_CTX_set_mode (ssl_ctx, SSL_MODE_ASYNC);
 863       SSL_CTX_set_async_callback (ssl_ctx, tls_async_openssl_callback);
 864     }
 865 #endif
 866   SSL_CTX_set_options (ssl_ctx, flags);
 867   SSL_CTX_set_ecdh_auto (ssl_ctx, 1);
 868
 869   rv = SSL_CTX_set_cipher_list (ssl_ctx, (const char *) om->ciphers);
 870   if (rv != 1)
 871     {
 872       TLS_DBG (1, "Couldn't set cipher");
 873       return -1;
 874     }
 875
 876   /* use the default OpenSSL built-in DH parameters */
 877   rv = SSL_CTX_set_dh_auto (ssl_ctx, 1);
 878   if (rv != 1)
 879     {
 880       TLS_DBG (1, "Couldn't set temp DH parameters");
 881       return -1;
 882     }
 883
 884   /*
 885    * Set the key and cert
 886    */
 887   cert_bio = BIO_new (BIO_s_mem ());
 888   if (!cert_bio)
 889     {
 890       clib_warning ("unable to allocate memory");
 891       return -1;
 892     }
 893   BIO_write (cert_bio, ckpair->cert, vec_len (ckpair->cert));
 894   srvcert = PEM_read_bio_X509 (cert_bio, NULL, NULL, NULL);
 895   if (!srvcert)
 896     {
 897       clib_warning ("unable to parse certificate");
 898       goto err;
 899     }
 900   rv = SSL_CTX_use_certificate (ssl_ctx, srvcert);
 901   if (rv != 1)
 902     {
 903       clib_warning ("unable to use SSL certificate");
 904       goto err;
 905     }
 906
 907   BIO_free (cert_bio);
 908
 909   cert_bio = BIO_new (BIO_s_mem ());
 910   if (!cert_bio)
 911     {
 912       clib_warning ("unable to allocate memory");
 913       return -1;
 914     }
 915   BIO_write (cert_bio, ckpair->key, vec_len (ckpair->key));
 916   pkey = PEM_read_bio_PrivateKey (cert_bio, NULL, NULL, NULL);
 917   if (!pkey)
 918     {
 919       clib_warning ("unable to parse pkey");
 920       goto err;
 921     }
 922   rv = SSL_CTX_use_PrivateKey (ssl_ctx, pkey);
 923   if (rv != 1)
 924     {
 925       clib_warning ("unable to use SSL PrivateKey");
 926       goto err;
 927     }
 928
 929   BIO_free (cert_bio);
 930
 931   olc_index = openssl_listen_ctx_alloc ();
 932   olc = openssl_lctx_get (olc_index);
 933   olc->ssl_ctx = ssl_ctx;
 934   olc->srvcert = srvcert;
 935   olc->pkey = pkey;
 936
 937   /* store SSL_CTX into TLS level structure */
 938   lctx->tls_ssl_ctx = olc_index;
 939
 940   return 0;
 941
 942 err:
 943   if (cert_bio)
 944     BIO_free (cert_bio);
 945   return -1;
 946 }
 947
 948 static int
 949 openssl_stop_listen (tls_ctx_t * lctx)
 950 {
 951   u32 olc_index;
 952   openssl_listen_ctx_t *olc;
 953
 954   olc_index = lctx->tls_ssl_ctx;
 955   olc = openssl_lctx_get (olc_index);
 956
 957   X509_free (olc->srvcert);
 958   EVP_PKEY_free (olc->pkey);
 959
 960   SSL_CTX_free (olc->ssl_ctx);
 961   openssl_listen_ctx_free (olc);
 962
 963   return 0;
 964 }
 965
 966 static int
 967 openssl_ctx_init_server (tls_ctx_t * ctx)
 968 {
 969   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
 970   u32 olc_index = ctx->tls_ssl_ctx;
 971   openssl_listen_ctx_t *olc;
 972   int rv, err;
 973
 974   /* Start a new connection */
 975
 976   olc = openssl_lctx_get (olc_index);
 977   oc->ssl = SSL_new (olc->ssl_ctx);
 978   if (oc->ssl == NULL)
 979     {
 980       TLS_DBG (1, "Couldn't initialize ssl struct");
 981       return -1;
 982     }
 983
 984   if (ctx->tls_type == TRANSPORT_PROTO_TLS)
 985     {
 986       oc->rbio = BIO_new_tls (ctx->tls_session_handle);
 987       oc->wbio = BIO_new_tls (ctx->tls_session_handle);
 988     }
 989   else
 990     {
 991       oc->rbio = BIO_new_dtls (ctx->tls_session_handle);
 992       oc->wbio = BIO_new_dtls (ctx->tls_session_handle);
 993     }
 994
 995   SSL_set_bio (oc->ssl, oc->wbio, oc->rbio);
 996   SSL_set_accept_state (oc->ssl);
 997
 998   TLS_DBG (1, "Initiating handshake for [%u]%u", ctx->c_thread_index,
 999            oc->openssl_ctx_index);
1000
1001 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
1002   session_t *tls_session = session_get_from_handle (ctx->tls_session_handle);
1003   vpp_tls_async_init_event (ctx, openssl_ctx_handshake_rx, tls_session);
1004 #endif
1005   while (1)
1006     {
1007       rv = SSL_do_handshake (oc->ssl);
1008       err = SSL_get_error (oc->ssl, rv);
1009 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
1010       if (err == SSL_ERROR_WANT_ASYNC)
1011         {
1012           openssl_check_async_status (ctx, openssl_ctx_handshake_rx,
1013                                       tls_session);
1014           break;
1015         }
1016 #endif
1017       if (err != SSL_ERROR_WANT_WRITE)
1018         break;
1019     }
1020
1021   TLS_DBG (2, "tls state for [%u]%u is su", ctx->c_thread_index,
1022            oc->openssl_ctx_index, SSL_state_string_long (oc->ssl));
1023   return 0;
1024 }
1025
1026 static u8
1027 openssl_handshake_is_over (tls_ctx_t * ctx)
1028 {
1029   openssl_ctx_t *mc = (openssl_ctx_t *) ctx;
1030   if (!mc->ssl)
1031     return 0;
1032   return SSL_is_init_finished (mc->ssl);
1033 }
1034
1035 static int
1036 openssl_transport_close (tls_ctx_t * ctx)
1037 {
1038 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
1039   if (vpp_openssl_is_inflight (ctx))
1040     return 0;
1041 #endif
1042
1043   if (!openssl_handshake_is_over (ctx))
1044     {
1045       openssl_handle_handshake_failure (ctx);
1046       return 0;
1047     }
1048   session_transport_closing_notify (&ctx->connection);
1049   return 0;
1050 }
1051
1052 static int
1053 openssl_app_close (tls_ctx_t * ctx)
1054 {
1055   openssl_ctx_t *oc = (openssl_ctx_t *) ctx;
1056   session_t *app_session;
1057
1058   /* Wait for all data to be written to tcp */
1059   app_session = session_get_from_handle (ctx->app_session_handle);
1060   if (BIO_ctrl_pending (oc->rbio) <= 0
1061       && !svm_fifo_max_dequeue_cons (app_session->tx_fifo))
1062     openssl_confirm_app_close (ctx);
1063   else
1064     ctx->app_closed = 1;
1065   return 0;
1066 }
1067
1068 int
1069 tls_init_ca_chain (void)
1070 {
1071   openssl_main_t *om = &openssl_main;
1072   tls_main_t *tm = vnet_tls_get_main ();
1073   BIO *cert_bio;
1074   X509 *testcert;
1075   int rv;
1076
1077   if (access (tm->ca_cert_path, F_OK | R_OK) == -1)
1078     {
1079       clib_warning ("Could not initialize TLS CA certificates");
1080       return -1;
1081     }
1082
1083   if (!(om->cert_store = X509_STORE_new ()))
1084     {
1085       clib_warning ("failed to create cert store");
1086       return -1;
1087     }
1088
1089 #if OPENSSL_VERSION_NUMBER >= 0x30000000L
1090   rv = X509_STORE_load_file (om->cert_store, tm->ca_cert_path);
1091 #else
1092   rv = X509_STORE_load_locations (om->cert_store, tm->ca_cert_path, 0);
1093 #endif
1094
1095   if (rv < 0)
1096     {
1097       clib_warning ("failed to load ca certificate");
1098     }
1099
1100   if (tm->use_test_cert_in_ca)
1101     {
1102       cert_bio = BIO_new (BIO_s_mem ());
1103       BIO_write (cert_bio, test_srv_crt_rsa, test_srv_crt_rsa_len);
1104       testcert = PEM_read_bio_X509 (cert_bio, NULL, NULL, NULL);
1105       if (!testcert)
1106         {
1107           clib_warning ("unable to parse certificate");
1108           return -1;
1109         }
1110       X509_STORE_add_cert (om->cert_store, testcert);
1111       rv = 0;
1112     }
1113   return (rv < 0 ? -1 : 0);
1114 }
1115
1116 int
1117 openssl_reinit_ca_chain (void)
1118 {
1119   openssl_main_t *om = &openssl_main;
1120
1121   /* Remove/free existing x509_store */
1122   if (om->cert_store)
1123     {
1124       X509_STORE_free (om->cert_store);
1125     }
1126   return tls_init_ca_chain ();
1127 }
1128
1129 const static tls_engine_vft_t openssl_engine = {
1130   .ctx_alloc = openssl_ctx_alloc,
1131   .ctx_alloc_w_thread = openssl_ctx_alloc_w_thread,
1132   .ctx_free = openssl_ctx_free,
1133   .ctx_attach = openssl_ctx_attach,
1134   .ctx_detach = openssl_ctx_detach,
1135   .ctx_get = openssl_ctx_get,
1136   .ctx_get_w_thread = openssl_ctx_get_w_thread,
1137   .ctx_init_server = openssl_ctx_init_server,
1138   .ctx_init_client = openssl_ctx_init_client,
1139   .ctx_write = openssl_ctx_write,
1140   .ctx_read = openssl_ctx_read,
1141   .ctx_handshake_is_over = openssl_handshake_is_over,
1142   .ctx_start_listen = openssl_start_listen,
1143   .ctx_stop_listen = openssl_stop_listen,
1144   .ctx_transport_close = openssl_transport_close,
1145   .ctx_app_close = openssl_app_close,
1146   .ctx_reinit_cachain = openssl_reinit_ca_chain,
1147 };
1148
1149 int
1150 tls_openssl_set_ciphers (char *ciphers)
1151 {
1152   openssl_main_t *om = &openssl_main;
1153   int i;
1154
1155   if (!ciphers)
1156     {
1157       return -1;
1158     }
1159
1160   vec_validate (om->ciphers, strlen (ciphers));
1161   for (i = 0; i < vec_len (om->ciphers) - 1; i++)
1162     {
1163       om->ciphers[i] = toupper (ciphers[i]);
1164     }
1165
1166   return 0;
1167
1168 }
1169
1170 static clib_error_t *
1171 tls_openssl_init (vlib_main_t * vm)
1172 {
1173   vlib_thread_main_t *vtm = vlib_get_thread_main ();
1174   openssl_main_t *om = &openssl_main;
1175   clib_error_t *error = 0;
1176   u32 num_threads, i;
1177
1178   error = tls_openssl_api_init (vm);
1179   num_threads = 1 /* main thread */  + vtm->n_threads;
1180
1181   SSL_library_init ();
1182   SSL_load_error_strings ();
1183
1184   vec_validate (om->ctx_pool, num_threads - 1);
1185   vec_validate (om->rx_bufs, num_threads - 1);
1186   vec_validate (om->tx_bufs, num_threads - 1);
1187   for (i = 0; i < num_threads; i++)
1188     {
1189       vec_validate (om->rx_bufs[i], DTLSO_MAX_DGRAM);
1190       vec_validate (om->tx_bufs[i], DTLSO_MAX_DGRAM);
1191     }
1192   tls_register_engine (&openssl_engine, CRYPTO_ENGINE_OPENSSL);
1193
1194   om->engine_init = 0;
1195
1196   /* default ciphers */
1197   tls_openssl_set_ciphers
1198     ("ALL:!ADH:!LOW:!EXP:!MD5:!RC4-SHA:!DES-CBC3-SHA:@STRENGTH");
1199
1200   if (tls_init_ca_chain ())
1201     {
1202       clib_warning ("failed to initialize TLS CA chain");
1203       return 0;
1204     }
1205
1206   return error;
1207 }
1208 /* *INDENT-OFF* */
1209 VLIB_INIT_FUNCTION (tls_openssl_init) =
1210 {
1211   .runs_after = VLIB_INITS("tls_init"),
1212 };
1213 /* *INDENT-ON* */
1214
1215 #ifdef HAVE_OPENSSL_ASYNC
1216 static clib_error_t *
1217 tls_openssl_set_command_fn (vlib_main_t * vm, unformat_input_t * input,
1218                             vlib_cli_command_t * cmd)
1219 {
1220   openssl_main_t *om = &openssl_main;
1221   char *engine_name = NULL;
1222   char *engine_alg = NULL;
1223   char *ciphers = NULL;
1224   u8 engine_name_set = 0;
1225   int i, async = 0;
1226
1227   /* By present, it is not allowed to configure engine again after running */
1228   if (om->engine_init)
1229     {
1230       clib_warning ("engine has started!\n");
1231       return clib_error_return
1232         (0, "engine has started, and no config is accepted");
1233     }
1234
1235   while (unformat_check_input (input) != UNFORMAT_END_OF_INPUT)
1236     {
1237       if (unformat (input, "engine %s", &engine_name))
1238         {
1239           engine_name_set = 1;
1240         }
1241       else if (unformat (input, "async"))
1242         {
1243           async = 1;
1244         }
1245       else if (unformat (input, "alg %s", &engine_alg))
1246         {
1247           for (i = 0; i < strnlen (engine_alg, MAX_CRYPTO_LEN); i++)
1248             engine_alg[i] = toupper (engine_alg[i]);
1249         }
1250       else if (unformat (input, "ciphers %s", &ciphers))
1251         {
1252           tls_openssl_set_ciphers (ciphers);
1253         }
1254       else
1255         return clib_error_return (0, "failed: unknown input `%U'",
1256                                   format_unformat_error, input);
1257     }
1258
1259   /* reset parameters if engine is not configured */
1260   if (!engine_name_set)
1261     {
1262       clib_warning ("No engine provided! \n");
1263       async = 0;
1264     }
1265   else
1266     {
1267       vnet_session_enable_disable (vm, 1);
1268       if (openssl_engine_register (engine_name, engine_alg, async) < 0)
1269         {
1270           return clib_error_return (0, "Failed to register %s polling",
1271                                     engine_name);
1272         }
1273       else
1274         {
1275           vlib_cli_output (vm, "Successfully register engine %s\n",
1276                            engine_name);
1277         }
1278     }
1279   om->async = async;
1280
1281   return 0;
1282 }
1283
1284 /* *INDENT-OFF* */
1285 VLIB_CLI_COMMAND (tls_openssl_set_command, static) =
1286 {
1287   .path = "tls openssl set",
1288   .short_help = "tls openssl set [engine <engine name>] [alg [algorithm] [async]",
1289   .function = tls_openssl_set_command_fn,
1290 };
1291 /* *INDENT-ON* */
1292 #endif
1293
1294 /* *INDENT-OFF* */
1295 VLIB_PLUGIN_REGISTER () = {
1296     .version = VPP_BUILD_VER,
1297     .description = "Transport Layer Security (TLS) Engine, OpenSSL Based",
1298 };
1299 /* *INDENT-ON* */
1300
1301 /*
1302  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
1303  *
1304  * Local Variables:
1305  * eval: (c-set-style "gnu")
1306  * End:
1307  */