zhangmeng
2024-04-22 16935f4aebffdd1b6580b844391a0aa0f4f3012b
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
//
// Copyright 2021 Staysail Systems, Inc. <info@staysail.tech>
// Copyright 2018 Capitar IT Group BV <info@capitar.com>
// Copyright 2019 Devolutions <info@devolutions.net>
//
// This software is supplied under the terms of the MIT License, a
// copy of which should be located in the distribution where this
// file was obtained (LICENSE.txt).  A copy of the license may also be
// found online at https://opensource.org/licenses/MIT.
//
 
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
#include "mbedtls/version.h" // Must be first in order to pick up version
 
#include "mbedtls/error.h"
 
// mbedTLS renamed this header for 2.4.0.
#if MBEDTLS_VERSION_MAJOR > 2 || MBEDTLS_VERSION_MINOR >= 4
#include "mbedtls/net_sockets.h"
#else
#include "mbedtls/net.h"
#endif
 
#include "mbedtls/ssl.h"
 
#include "core/nng_impl.h"
#include <nng/supplemental/tls/engine.h>
 
// pair holds a private key and the associated certificate.
typedef struct {
    mbedtls_x509_crt   crt;
    mbedtls_pk_context key;
    nni_list_node      node;
} pair;
 
#ifdef NNG_TLS_USE_CTR_DRBG
// Use a global RNG if we're going to override the builtin.
static mbedtls_ctr_drbg_context rng_ctx;
static nni_mtx                  rng_lock;
#endif
 
struct nng_tls_engine_conn {
    void               *tls; // parent conn
    mbedtls_ssl_context ctx;
};
 
struct nng_tls_engine_config {
    mbedtls_ssl_config cfg_ctx;
    char              *server_name;
    mbedtls_x509_crt   ca_certs;
    mbedtls_x509_crl   crl;
    int                min_ver;
    int                max_ver;
    nni_list           pairs;
};
 
static void
tls_dbg(void *ctx, int level, const char *file, int line, const char *s)
{
    char buf[128];
    NNI_ARG_UNUSED(ctx);
    NNI_ARG_UNUSED(level);
    snprintf(buf, sizeof(buf), "%s:%04d: %s", file, line, s);
    nni_plat_println(buf);
}
 
static int
tls_get_entropy(void *arg, unsigned char *buf, size_t len)
{
    NNI_ARG_UNUSED(arg);
    while (len) {
        uint32_t x = nni_random();
        size_t   n;
 
        n = len < sizeof(x) ? len : sizeof(x);
        memcpy(buf, &x, n);
        len -= n;
        buf += n;
    }
    return (0);
}
 
static int
tls_random(void *arg, unsigned char *buf, size_t sz)
{
#ifdef NNG_TLS_USE_CTR_DRBG
    int rv;
 
    nni_mtx_lock(&rng_lock);
    rv = mbedtls_ctr_drbg_random(&rng_ctx, buf, sz);
    nni_mtx_unlock(&rng_lock);
    return (rv);
#else
    return (tls_get_entropy(arg, buf, sz));
#endif
}
 
// tls_mk_err converts an mbed error to an NNG error.
static struct {
    int tls;
    int nng;
} tls_errs[] = {
#ifdef MBEDTLS_ERR_SSL_NO_CLIENT_CERTIFICATE
    { MBEDTLS_ERR_SSL_NO_CLIENT_CERTIFICATE, NNG_EPEERAUTH },
#endif
#ifdef MBEDTLS_ERR_SSL_CA_CHAIN_REQUIRED
    { MBEDTLS_ERR_SSL_CA_CHAIN_REQUIRED, NNG_EPEERAUTH },
#endif
#ifdef MBEDTLS_ERR_SSL_PEER_VERIFY_FAILED
    { MBEDTLS_ERR_SSL_PEER_VERIFY_FAILED, NNG_EPEERAUTH },
#endif
#ifdef MBEDTLS_ERR_SSL_NO_USABLE_CIPHERSUITE
    { MBEDTLS_ERR_SSL_NO_USABLE_CIPHERSUITE, NNG_EPEERAUTH },
#endif
    { MBEDTLS_ERR_SSL_PEER_CLOSE_NOTIFY, NNG_ECONNREFUSED },
    { MBEDTLS_ERR_SSL_ALLOC_FAILED, NNG_ENOMEM },
    { MBEDTLS_ERR_SSL_TIMEOUT, NNG_ETIMEDOUT },
    { MBEDTLS_ERR_SSL_CONN_EOF, NNG_ECLOSED },
// MbedTLS 3.0 error codes
#ifdef MBEDTLS_ERR_SSL_HANDSHAKE_FAILURE
    { MBEDTLS_ERR_SSL_HANDSHAKE_FAILURE, NNG_EPEERAUTH },
#endif
#ifdef MBEDTLS_ERR_SSL_BAD_CERTIFICATE
    { MBEDTLS_ERR_SSL_BAD_CERTIFICATE, NNG_EPEERAUTH },
#endif
    // terminator
    { 0, 0 },
};
 
static int
tls_mk_err(int err)
{
    for (int i = 0; tls_errs[i].tls != 0; i++) {
        if (tls_errs[i].tls == err) {
            return (tls_errs[i].nng);
        }
    }
    return (NNG_ECRYPTO);
}
 
static int
net_send(void *tls, const unsigned char *buf, size_t len)
{
    size_t sz = len;
    int    rv;
 
    rv = nng_tls_engine_send(tls, buf, &sz);
    switch (rv) {
    case 0:
        return ((int) sz);
    case NNG_EAGAIN:
        return (MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_WRITE);
    default:
        return (MBEDTLS_ERR_NET_SEND_FAILED);
    }
}
 
static int
net_recv(void *tls, unsigned char *buf, size_t len)
{
    size_t sz = len;
    int    rv;
 
    rv = nng_tls_engine_recv(tls, buf, &sz);
    switch (rv) {
    case 0:
        return ((int) sz);
    case NNG_EAGAIN:
        return (MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_READ);
    default:
        return (MBEDTLS_ERR_NET_RECV_FAILED);
    }
}
 
static void
conn_fini(nng_tls_engine_conn *ec)
{
    mbedtls_ssl_free(&ec->ctx);
}
 
static int
conn_init(nng_tls_engine_conn *ec, void *tls, nng_tls_engine_config *cfg)
{
    int rv;
 
    ec->tls = tls;
 
    mbedtls_ssl_init(&ec->ctx);
    mbedtls_ssl_set_bio(&ec->ctx, tls, net_send, net_recv, NULL);
 
    if ((rv = mbedtls_ssl_setup(&ec->ctx, &cfg->cfg_ctx)) != 0) {
        return (tls_mk_err(rv));
    }
 
    if (cfg->server_name != NULL) {
        mbedtls_ssl_set_hostname(&ec->ctx, cfg->server_name);
    }
 
    return (0);
}
 
static void
conn_close(nng_tls_engine_conn *ec)
{
    // This may succeed, or it may fail.  Either way we
    // don't care. Implementations that depend on
    // close-notify to mean anything are broken by design,
    // just like RFC.  Note that we do *NOT* close the TCP
    // connection at this point.
    (void) mbedtls_ssl_close_notify(&ec->ctx);
}
 
static int
conn_recv(nng_tls_engine_conn *ec, uint8_t *buf, size_t *szp)
{
    int rv;
    if ((rv = mbedtls_ssl_read(&ec->ctx, buf, *szp)) < 0) {
        switch (rv) {
        case MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_READ:
        case MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_WRITE:
            return (NNG_EAGAIN);
        default:
            return (tls_mk_err(rv));
        }
    }
    *szp = (size_t) rv;
    return (0);
}
 
static int
conn_send(nng_tls_engine_conn *ec, const uint8_t *buf, size_t *szp)
{
    int rv;
 
    if ((rv = mbedtls_ssl_write(&ec->ctx, buf, *szp)) < 0) {
        switch (rv) {
        case MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_READ:
        case MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_WRITE:
            return (NNG_EAGAIN);
        default:
            return (tls_mk_err(rv));
        }
    }
    *szp = (size_t) rv;
    return (0);
}
 
static int
conn_handshake(nng_tls_engine_conn *ec)
{
    int rv;
 
    rv = mbedtls_ssl_handshake(&ec->ctx);
    switch (rv) {
    case MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_WRITE:
    case MBEDTLS_ERR_SSL_WANT_READ:
        // We have underlying I/O to complete first.  We will
        // be called again by a callback later.
        return (NNG_EAGAIN);
    case 0:
        // The handshake is done, yay!
        return (0);
 
    default:
        return (tls_mk_err(rv));
    }
}
 
static bool
conn_verified(nng_tls_engine_conn *ec)
{
    return (mbedtls_ssl_get_verify_result(&ec->ctx) == 0);
}
 
static void
config_fini(nng_tls_engine_config *cfg)
{
    pair *p;
 
    mbedtls_ssl_config_free(&cfg->cfg_ctx);
#ifdef NNG_TLS_USE_CTR_DRBG
    mbedtls_ctr_drbg_free(&cfg->rng_ctx);
#endif
    mbedtls_x509_crt_free(&cfg->ca_certs);
    mbedtls_x509_crl_free(&cfg->crl);
    if (cfg->server_name) {
        nni_strfree(cfg->server_name);
    }
    while ((p = nni_list_first(&cfg->pairs))) {
        nni_list_remove(&cfg->pairs, p);
        mbedtls_x509_crt_free(&p->crt);
        mbedtls_pk_free(&p->key);
 
        NNI_FREE_STRUCT(p);
    }
}
 
static int
config_init(nng_tls_engine_config *cfg, enum nng_tls_mode mode)
{
    int rv;
    int ssl_mode;
    int auth_mode;
 
    if (mode == NNG_TLS_MODE_SERVER) {
        ssl_mode  = MBEDTLS_SSL_IS_SERVER;
        auth_mode = MBEDTLS_SSL_VERIFY_NONE;
    } else {
        ssl_mode  = MBEDTLS_SSL_IS_CLIENT;
        auth_mode = MBEDTLS_SSL_VERIFY_REQUIRED;
    }
 
    NNI_LIST_INIT(&cfg->pairs, pair, node);
    mbedtls_ssl_config_init(&cfg->cfg_ctx);
    mbedtls_x509_crt_init(&cfg->ca_certs);
    mbedtls_x509_crl_init(&cfg->crl);
 
    rv = mbedtls_ssl_config_defaults(&cfg->cfg_ctx, ssl_mode,
        MBEDTLS_SSL_TRANSPORT_STREAM, MBEDTLS_SSL_PRESET_DEFAULT);
    if (rv != 0) {
        config_fini(cfg);
        return (rv);
    }
 
    mbedtls_ssl_conf_authmode(&cfg->cfg_ctx, auth_mode);
 
    // Default: we *require* TLS v1.2 or newer, which is also known as
    // SSL v3.3. As of this writing, Mbed TLS still does not support
    // version 1.3, and we would want to test it before enabling it here.
    cfg->min_ver = MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_3;
    cfg->max_ver = MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_3;
 
    mbedtls_ssl_conf_min_version(
        &cfg->cfg_ctx, MBEDTLS_SSL_MAJOR_VERSION_3, cfg->min_ver);
    mbedtls_ssl_conf_max_version(
        &cfg->cfg_ctx, MBEDTLS_SSL_MAJOR_VERSION_3, cfg->max_ver);
 
    mbedtls_ssl_conf_rng(&cfg->cfg_ctx, tls_random, cfg);
    mbedtls_ssl_conf_dbg(&cfg->cfg_ctx, tls_dbg, cfg);
 
    return (0);
}
 
static int
config_server_name(nng_tls_engine_config *cfg, const char *name)
{
    char *dup;
    if ((dup = nni_strdup(name)) == NULL) {
        return (NNG_ENOMEM);
    }
    if (cfg->server_name != NULL) {
        nni_strfree(cfg->server_name);
    }
    cfg->server_name = dup;
    return (0);
}
 
static int
config_auth_mode(nng_tls_engine_config *cfg, nng_tls_auth_mode mode)
{
    switch (mode) {
    case NNG_TLS_AUTH_MODE_NONE:
        mbedtls_ssl_conf_authmode(
            &cfg->cfg_ctx, MBEDTLS_SSL_VERIFY_NONE);
        return (0);
    case NNG_TLS_AUTH_MODE_OPTIONAL:
        mbedtls_ssl_conf_authmode(
            &cfg->cfg_ctx, MBEDTLS_SSL_VERIFY_OPTIONAL);
        return (0);
    case NNG_TLS_AUTH_MODE_REQUIRED:
        mbedtls_ssl_conf_authmode(
            &cfg->cfg_ctx, MBEDTLS_SSL_VERIFY_REQUIRED);
        return (0);
    }
    return (NNG_EINVAL);
}
 
static int
config_ca_chain(nng_tls_engine_config *cfg, const char *certs, const char *crl)
{
    size_t         len;
    const uint8_t *pem;
    int            rv;
 
    // Certs and CRL are in PEM data, with terminating NUL byte.
    pem = (const uint8_t *) certs;
    len = strlen(certs) + 1;
    if ((rv = mbedtls_x509_crt_parse(&cfg->ca_certs, pem, len)) != 0) {
        return (tls_mk_err(rv));
    }
    if (crl != NULL) {
        pem = (const uint8_t *) crl;
        len = strlen(crl) + 1;
        if ((rv = mbedtls_x509_crl_parse(&cfg->crl, pem, len)) != 0) {
            return (tls_mk_err(rv));
        }
    }
 
    mbedtls_ssl_conf_ca_chain(&cfg->cfg_ctx, &cfg->ca_certs, &cfg->crl);
    return (0);
}
 
static int
config_own_cert(nng_tls_engine_config *cfg, const char *cert, const char *key,
    const char *pass)
{
    size_t         len;
    const uint8_t *pem;
    pair          *p;
    int            rv;
 
    if ((p = NNI_ALLOC_STRUCT(p)) == NULL) {
        return (NNG_ENOMEM);
    }
    mbedtls_x509_crt_init(&p->crt);
    mbedtls_pk_init(&p->key);
 
    pem = (const uint8_t *) cert;
    len = strlen(cert) + 1;
    if ((rv = mbedtls_x509_crt_parse(&p->crt, pem, len)) != 0) {
        rv = tls_mk_err(rv);
        goto err;
    }
 
    pem = (const uint8_t *) key;
    len = strlen(key) + 1;
#if MBEDTLS_VERSION_MAJOR < 3
    rv = mbedtls_pk_parse_key(&p->key, pem, len, (const uint8_t *) pass,
        pass != NULL ? strlen(pass) : 0);
#else
    rv = mbedtls_pk_parse_key(&p->key, pem, len, (const uint8_t *) pass,
        pass != NULL ? strlen(pass) : 0, tls_random, NULL);
#endif
    if (rv != 0) {
        rv = tls_mk_err(rv);
        goto err;
    }
 
    rv = mbedtls_ssl_conf_own_cert(&cfg->cfg_ctx, &p->crt, &p->key);
    if (rv != 0) {
        rv = tls_mk_err(rv);
        goto err;
    }
 
    // Save this structure so we can free it with the context.
    nni_list_append(&cfg->pairs, p);
    return (0);
 
err:
    mbedtls_x509_crt_free(&p->crt);
    mbedtls_pk_free(&p->key);
    NNI_FREE_STRUCT(p);
    return (rv);
}
 
static int
config_version(nng_tls_engine_config *cfg, nng_tls_version min_ver,
    nng_tls_version max_ver)
{
    int v1, v2;
    int maj = MBEDTLS_SSL_MAJOR_VERSION_3;
 
    if (min_ver > max_ver) {
        return (NNG_ENOTSUP);
    }
    switch (min_ver) {
#ifdef MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_1
    case NNG_TLS_1_0:
        v1 = MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_1;
        break;
#endif
#ifdef MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_2
    case NNG_TLS_1_1:
        v1 = MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_2;
        break;
#endif
    case NNG_TLS_1_2:
        v1 = MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_3;
        break;
    default:
        return (NNG_ENOTSUP);
    }
 
    switch (max_ver) {
#ifdef MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_1
    case NNG_TLS_1_0:
        v2 = MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_1;
        break;
#endif
#ifdef MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_2
    case NNG_TLS_1_1:
        v2 = MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_2;
        break;
#endif
    case NNG_TLS_1_2:
    case NNG_TLS_1_3: // We lack support for 1.3, so treat as 1.2.
        v2 = MBEDTLS_SSL_MINOR_VERSION_3;
        break;
    default:
        // Note that this means that if we ever TLS 1.4 or 2.0,
        // then this will break.  That's sufficiently far out
        // to justify not worrying about it.
        return (NNG_ENOTSUP);
    }
 
    cfg->min_ver = v1;
    cfg->max_ver = v2;
    mbedtls_ssl_conf_min_version(&cfg->cfg_ctx, maj, cfg->min_ver);
    mbedtls_ssl_conf_max_version(&cfg->cfg_ctx, maj, cfg->max_ver);
    return (0);
}
 
static nng_tls_engine_config_ops config_ops = {
    .init     = config_init,
    .fini     = config_fini,
    .size     = sizeof(nng_tls_engine_config),
    .auth     = config_auth_mode,
    .ca_chain = config_ca_chain,
    .own_cert = config_own_cert,
    .server   = config_server_name,
    .version  = config_version,
};
 
static nng_tls_engine_conn_ops conn_ops = {
    .size      = sizeof(nng_tls_engine_conn),
    .init      = conn_init,
    .fini      = conn_fini,
    .close     = conn_close,
    .recv      = conn_recv,
    .send      = conn_send,
    .handshake = conn_handshake,
    .verified  = conn_verified,
};
 
static nng_tls_engine tls_engine_mbed = {
    .version     = NNG_TLS_ENGINE_VERSION,
    .config_ops  = &config_ops,
    .conn_ops    = &conn_ops,
    .name        = "mbed",
    .description = MBEDTLS_VERSION_STRING_FULL,
    .fips_mode   = false,
};
 
int
nng_tls_engine_init_mbed(void)
{
    int rv;
 
#ifdef NNG_TLS_USE_CTR_DRBG
    nni_mtx_init(&rng_lock);
 
    mbedtls_ctr_drbg_init(&cfg->rng_ctx);
    rv = mbedtls_ctr_drbg_seed(&rng_ctx, tls_get_entropy, NULL, NULL, 0);
    if (rv != 0) {
        nni_mtx_fini(&rng_lock);
        return (rv);
    }
#endif
    // Uncomment the following to have noisy debug from mbedTLS.
    // This may be useful when trying to debug failures.
    // mbedtls_debug_set_threshold(3);
 
    rv = nng_tls_engine_register(&tls_engine_mbed);
 
#ifdef NNG_TLS_USE_CTR_DRBG
    if (rv != 0) {
        nni_mtx_fini(&rng_lock);
    }
#endif
 
    return (rv);
}
 
void
nng_tls_engine_fini_mbed(void)
{
#ifdef NNG_TLS_USE_CTR_DRBG
    mbedtls_ctr_drbg_free(&rng_ctx);
    nni_mtx_fini(&rng_lock);
#endif
}