test/asynciotest.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL licenses, (the "License");
   5  * you may not use this file except in compliance with the License.
   6  * You may obtain a copy of the License at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  * or in the file LICENSE in the source distribution.
   9  */
  10
  11 #include <string.h>
  12 #include <openssl/ssl.h>
  13 #include <openssl/bio.h>
  14 #include <openssl/err.h>
  15
  16 #include "../ssl/packet_locl.h"
  17
  18 #include "ssltestlib.h"
  19
  20 /* Should we fragment records or not? 0 = no, !0 = yes*/
  21 static int fragment = 0;
  22
  23 static int async_new(BIO *bi);
  24 static int async_free(BIO *a);
  25 static int async_read(BIO *b, char *out, int outl);
  26 static int async_write(BIO *b, const char *in, int inl);
  27 static long async_ctrl(BIO *b, int cmd, long num, void *ptr);
  28 static int async_gets(BIO *bp, char *buf, int size);
  29 static int async_puts(BIO *bp, const char *str);
  30
  31 /* Choose a sufficiently large type likely to be unused for this custom BIO */
  32 # define BIO_TYPE_ASYNC_FILTER  (0x80 | BIO_TYPE_FILTER)
  33
  34 static BIO_METHOD *methods_async = NULL;
  35
  36 struct async_ctrs {
  37     unsigned int rctr;
  38     unsigned int wctr;
  39 };
  40
  41 static const BIO_METHOD *bio_f_async_filter()
  42 {
  43     if (methods_async == NULL) {
  44         methods_async = BIO_meth_new(BIO_TYPE_ASYNC_FILTER, "Async filter");
  45         if (   methods_async == NULL
  46             || !BIO_meth_set_write(methods_async, async_write)
  47             || !BIO_meth_set_read(methods_async, async_read)
  48             || !BIO_meth_set_puts(methods_async, async_puts)
  49             || !BIO_meth_set_gets(methods_async, async_gets)
  50             || !BIO_meth_set_ctrl(methods_async, async_ctrl)
  51             || !BIO_meth_set_create(methods_async, async_new)
  52             || !BIO_meth_set_destroy(methods_async, async_free))
  53             return NULL;
  54     }
  55     return methods_async;
  56 }
  57
  58 static int async_new(BIO *bio)
  59 {
  60     struct async_ctrs *ctrs;
  61
  62     ctrs = OPENSSL_zalloc(sizeof(struct async_ctrs));
  63     if (ctrs == NULL)
  64         return 0;
  65
  66     BIO_set_data(bio, ctrs);
  67     BIO_set_init(bio, 1);
  68     return 1;
  69 }
  70
  71 static int async_free(BIO *bio)
  72 {
  73     struct async_ctrs *ctrs;
  74
  75     if (bio == NULL)
  76         return 0;
  77     ctrs = BIO_get_data(bio);
  78     OPENSSL_free(ctrs);
  79     BIO_set_data(bio, NULL);
  80     BIO_set_init(bio, 0);
  81
  82     return 1;
  83 }
  84
  85 static int async_read(BIO *bio, char *out, int outl)
  86 {
  87     struct async_ctrs *ctrs;
  88     int ret = -1;
  89     BIO *next = BIO_next(bio);
  90
  91     if (outl <= 0)
  92         return 0;
  93     if (next == NULL)
  94         return 0;
  95
  96     ctrs = BIO_get_data(bio);
  97
  98     BIO_clear_retry_flags(bio);
  99
 100     if (ctrs->rctr > 0) {
 101         ret = BIO_read(next, out, 1);
 102         if (ret <= 0 && BIO_should_read(next))
 103             BIO_set_retry_read(bio);
 104         ctrs->rctr = 0;
 105     } else {
 106         ctrs->rctr++;
 107         BIO_set_retry_read(bio);
 108     }
 109
 110     return ret;
 111 }
 112
 113 #define MIN_RECORD_LEN  6
 114
 115 #define CONTENTTYPEPOS  0
 116 #define VERSIONHIPOS    1
 117 #define VERSIONLOPOS    2
 118 #define DATAPOS         5
 119
 120 static int async_write(BIO *bio, const char *in, int inl)
 121 {
 122     struct async_ctrs *ctrs;
 123     int ret = -1;
 124     size_t written = 0;
 125     BIO *next = BIO_next(bio);
 126
 127     if (inl <= 0)
 128         return 0;
 129     if (next == NULL)
 130         return 0;
 131
 132     ctrs = BIO_get_data(bio);
 133
 134     BIO_clear_retry_flags(bio);
 135
 136     if (ctrs->wctr > 0) {
 137         ctrs->wctr = 0;
 138         if (fragment) {
 139             PACKET pkt;
 140
 141             if (!PACKET_buf_init(&pkt, (const unsigned char *)in, inl))
 142                 abort();
 143
 144             while (PACKET_remaining(&pkt) > 0) {
 145                 PACKET payload;
 146                 unsigned int contenttype, versionhi, versionlo, data;
 147
 148                 if (   !PACKET_get_1(&pkt, &contenttype)
 149                     || !PACKET_get_1(&pkt, &versionhi)
 150                     || !PACKET_get_1(&pkt, &versionlo)
 151                     || !PACKET_get_length_prefixed_2(&pkt, &payload))
 152                     abort();
 153
 154                 /* Pretend we wrote out the record header */
 155                 written += SSL3_RT_HEADER_LENGTH;
 156
 157                 while (PACKET_get_1(&payload, &data)) {
 158                     /* Create a new one byte long record for each byte in the
 159                      * record in the input buffer
 160                      */
 161                     char smallrec[MIN_RECORD_LEN] = {
 162                         0, /* Content type */
 163                         0, /* Version hi */
 164                         0, /* Version lo */
 165                         0, /* Length hi */
 166                         1, /* Length lo */
 167                         0  /* Data */
 168                     };
 169
 170                     smallrec[CONTENTTYPEPOS] = contenttype;
 171                     smallrec[VERSIONHIPOS] = versionhi;
 172                     smallrec[VERSIONLOPOS] = versionlo;
 173                     smallrec[DATAPOS] = data;
 174                     ret = BIO_write(next, smallrec, MIN_RECORD_LEN);
 175                     if (ret <= 0)
 176                         abort();
 177                     written++;
 178                 }
 179                 /*
 180                  * We can't fragment anything after the CCS, otherwise we
 181                  * get a bad record MAC
 182                  */
 183                 if (contenttype == SSL3_RT_CHANGE_CIPHER_SPEC) {
 184                     fragment = 0;
 185                     break;
 186                 }
 187             }
 188         }
 189         /* Write any data we have left after fragmenting */
 190         ret = 0;
 191         if ((int)written < inl) {
 192             ret = BIO_write(next, in + written , inl - written);
 193         }
 194
 195         if (ret <= 0 && BIO_should_write(next))
 196             BIO_set_retry_write(bio);
 197         else
 198             ret += written;
 199     } else {
 200         ctrs->wctr++;
 201         BIO_set_retry_write(bio);
 202     }
 203
 204     return ret;
 205 }
 206
 207 static long async_ctrl(BIO *bio, int cmd, long num, void *ptr)
 208 {
 209     long ret;
 210     BIO *next = BIO_next(bio);
 211
 212     if (next == NULL)
 213         return 0;
 214
 215     switch (cmd) {
 216     case BIO_CTRL_DUP:
 217         ret = 0L;
 218         break;
 219     default:
 220         ret = BIO_ctrl(next, cmd, num, ptr);
 221         break;
 222     }
 223     return ret;
 224 }
 225
 226 static int async_gets(BIO *bio, char *buf, int size)
 227 {
 228     /* We don't support this - not needed anyway */
 229     return -1;
 230 }
 231
 232 static int async_puts(BIO *bio, const char *str)
 233 {
 234     return async_write(bio, str, strlen(str));
 235 }
 236
 237 #define MAX_ATTEMPTS    100
 238
 239 int main(int argc, char *argv[])
 240 {
 241     SSL_CTX *serverctx = NULL, *clientctx = NULL;
 242     SSL *serverssl = NULL, *clientssl = NULL;
 243     BIO *s_to_c_fbio = NULL, *c_to_s_fbio = NULL;
 244     int test, err = 1, ret;
 245     size_t i, j;
 246     const char testdata[] = "Test data";
 247     char buf[sizeof(testdata)];
 248
 249     CRYPTO_set_mem_debug(1);
 250     CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON);
 251
 252     if (argc != 3) {
 253         printf("Invalid argument count\n");
 254         goto end;
 255     }
 256
 257     if (!create_ssl_ctx_pair(TLS_server_method(), TLS_client_method(),
 258                              TLS1_VERSION, TLS_MAX_VERSION,
 259                              &serverctx, &clientctx, argv[1], argv[2])) {
 260         printf("Failed to create SSL_CTX pair\n");
 261         goto end;
 262     }
 263
 264     /*
 265      * We do 2 test runs. The first time around we just do a normal handshake
 266      * with lots of async io going on. The second time around we also break up
 267      * all records so that the content is only one byte length (up until the
 268      * CCS)
 269      */
 270     for (test = 1; test < 3; test++) {
 271         if (test == 2)
 272             fragment = 1;
 273
 274
 275         s_to_c_fbio = BIO_new(bio_f_async_filter());
 276         c_to_s_fbio = BIO_new(bio_f_async_filter());
 277         if (s_to_c_fbio == NULL || c_to_s_fbio == NULL) {
 278             printf("Failed to create filter BIOs\n");
 279             BIO_free(s_to_c_fbio);
 280             BIO_free(c_to_s_fbio);
 281             goto end;
 282         }
 283
 284         /* BIOs get freed on error */
 285         if (!create_ssl_objects(serverctx, clientctx, &serverssl, &clientssl,
 286                                 s_to_c_fbio, c_to_s_fbio)) {
 287             printf("Test %d failed: Create SSL objects failed\n", test);
 288             goto end;
 289         }
 290
 291         if (!create_ssl_connection(serverssl, clientssl)) {
 292             printf("Test %d failed: Create SSL connection failed\n", test);
 293             goto end;
 294         }
 295
 296         /*
 297          * Send and receive some test data. Do the whole thing twice to ensure
 298          * we hit at least one async event in both reading and writing
 299          */
 300         for (j = 0; j < 2; j++) {
 301             int len;
 302
 303             /*
 304              * Write some test data. It should never take more than 2 attempts
 305              * (the first one might be a retryable fail).
 306              */
 307             for (ret = -1, i = 0, len = 0; len != sizeof(testdata) && i < 2;
 308                 i++) {
 309                 ret = SSL_write(clientssl, testdata + len,
 310                     sizeof(testdata) - len);
 311                 if (ret > 0) {
 312                     len += ret;
 313                 } else {
 314                     int ssl_error = SSL_get_error(clientssl, ret);
 315
 316                     if (ssl_error == SSL_ERROR_SYSCALL ||
 317                         ssl_error == SSL_ERROR_SSL) {
 318                         printf("Test %d failed: Failed to write app data\n", test);
 319                         err = -1;
 320                         goto end;
 321                     }
 322                 }
 323             }
 324             if (len != sizeof(testdata)) {
 325                 err = -1;
 326                 printf("Test %d failed: Failed to write all app data\n", test);
 327                 goto end;
 328             }
 329             /*
 330              * Now read the test data. It may take more attempts here because
 331              * it could fail once for each byte read, including all overhead
 332              * bytes from the record header/padding etc.
 333              */
 334             for (ret = -1, i = 0, len = 0; len != sizeof(testdata) &&
 335                 i < MAX_ATTEMPTS; i++)
 336             {
 337                 ret = SSL_read(serverssl, buf + len, sizeof(buf) - len);
 338                 if (ret > 0) {
 339                     len += ret;
 340                 } else {
 341                     int ssl_error = SSL_get_error(serverssl, ret);
 342
 343                     if (ssl_error == SSL_ERROR_SYSCALL ||
 344                         ssl_error == SSL_ERROR_SSL) {
 345                         printf("Test %d failed: Failed to read app data\n", test);
 346                         err = -1;
 347                         goto end;
 348                     }
 349                 }
 350             }
 351             if (len != sizeof(testdata)
 352                     || memcmp(buf, testdata, sizeof(testdata)) != 0) {
 353                 err = -1;
 354                 printf("Test %d failed: Unexpected app data received\n", test);
 355                 goto end;
 356             }
 357         }
 358
 359         /* Also frees the BIOs */
 360         SSL_free(clientssl);
 361         SSL_free(serverssl);
 362         clientssl = serverssl = NULL;
 363     }
 364
 365     printf("Test success\n");
 366
 367     err = 0;
 368  end:
 369     if (err)
 370         ERR_print_errors_fp(stderr);
 371
 372     SSL_free(clientssl);
 373     SSL_free(serverssl);
 374     SSL_CTX_free(clientctx);
 375     SSL_CTX_free(serverctx);
 376
 377 # ifndef OPENSSL_NO_CRYPTO_MDEBUG
 378     CRYPTO_mem_leaks_fp(stderr);
 379 # endif
 380
 381     return err;
 382 }