src/protocol_auth.c

   1 /*
   2     protocol_auth.c -- handle the meta-protocol, authentication
   3     Copyright (C) 1999-2005 Ivo Timmermans,
   4                   2000-2016 Guus Sliepen <guus@tinc-vpn.org>
   5
   6     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9     (at your option) any later version.
  10
  11     This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14     GNU General Public License for more details.
  15
  16     You should have received a copy of the GNU General Public License along
  17     with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  18     51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
  19 */
  20
  21 #include "system.h"
  22
  23 #include <openssl/sha.h>
  24 #include <openssl/rand.h>
  25 #include <openssl/err.h>
  26 #include <openssl/evp.h>
  27
  28 #include "avl_tree.h"
  29 #include "conf.h"
  30 #include "connection.h"
  31 #include "edge.h"
  32 #include "graph.h"
  33 #include "logger.h"
  34 #include "meta.h"
  35 #include "net.h"
  36 #include "netutl.h"
  37 #include "node.h"
  38 #include "protocol.h"
  39 #include "proxy.h"
  40 #include "utils.h"
  41 #include "xalloc.h"
  42
  43 bool send_id(connection_t *c) {
  44         if(proxytype && c->outgoing && !c->status.proxy_passed) {
  45                 return send_proxyrequest(c);
  46         }
  47
  48         return send_request(c, "%d %s %d", ID, myself->connection->name,
  49                             myself->connection->protocol_version);
  50 }
  51
  52 bool id_h(connection_t *c) {
  53         char name[MAX_STRING_SIZE];
  54
  55         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING " %d", name, &c->protocol_version) != 2) {
  56                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "ID", c->name,
  57                        c->hostname);
  58                 return false;
  59         }
  60
  61         /* Check if identity is a valid name */
  62
  63         if(!check_id(name)) {
  64                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s): %s", "ID", c->name,
  65                        c->hostname, "invalid name");
  66                 return false;
  67         }
  68
  69         /* If this is an outgoing connection, make sure we are connected to the right host */
  70
  71         if(c->outgoing) {
  72                 if(strcmp(c->name, name)) {
  73                         logger(LOG_ERR, "Peer %s is %s instead of %s", c->hostname, name,
  74                                c->name);
  75                         return false;
  76                 }
  77         } else {
  78                 if(c->name) {
  79                         free(c->name);
  80                 }
  81
  82                 c->name = xstrdup(name);
  83         }
  84
  85         /* Check if version matches */
  86
  87         if(c->protocol_version != myself->connection->protocol_version) {
  88                 logger(LOG_ERR, "Peer %s (%s) uses incompatible version %d",
  89                        c->name, c->hostname, c->protocol_version);
  90                 return false;
  91         }
  92
  93         if(bypass_security) {
  94                 if(!c->config_tree) {
  95                         init_configuration(&c->config_tree);
  96                 }
  97
  98                 c->allow_request = ACK;
  99                 return send_ack(c);
 100         }
 101
 102         if(!c->config_tree) {
 103                 init_configuration(&c->config_tree);
 104
 105                 if(!read_connection_config(c)) {
 106                         logger(LOG_ERR, "Peer %s had unknown identity (%s)", c->hostname,
 107                                c->name);
 108                         return false;
 109                 }
 110         }
 111
 112         if(!read_rsa_public_key(c)) {
 113                 return false;
 114         }
 115
 116         c->allow_request = METAKEY;
 117
 118         return send_metakey(c);
 119 }
 120
 121 static uint64_t byte_budget(const EVP_CIPHER *cipher) {
 122         /* Hopefully some failsafe way to calculate the maximum amount of bytes to
 123            send/receive with a given cipher before we might run into birthday paradox
 124            attacks. Because we might use different modes, the block size of the mode
 125            might be 1 byte. In that case, use the IV length. Ensure the whole thing
 126            is limited to what can be represented with a 64 bits integer.
 127          */
 128
 129         int ivlen = EVP_CIPHER_iv_length(cipher);
 130         int blklen = EVP_CIPHER_block_size(cipher);
 131         int len = blklen > 1 ? blklen : ivlen > 1 ? ivlen : 8;
 132         int bits = len * 4 - 1;
 133         return bits < 64 ? UINT64_C(1) << bits : UINT64_MAX;
 134 }
 135
 136 bool send_metakey(connection_t *c) {
 137         bool x;
 138
 139         int len = RSA_size(c->rsa_key);
 140
 141         /* Allocate buffers for the meta key */
 142
 143         char buffer[2 * len + 1];
 144
 145         c->outkey = xrealloc(c->outkey, len);
 146
 147         if(!c->outctx) {
 148                 c->outctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 149
 150                 if(!c->outctx) {
 151                         abort();
 152                 }
 153         }
 154
 155         /* Copy random data to the buffer */
 156
 157         if(1 != RAND_bytes((unsigned char *)c->outkey, len)) {
 158                 int err = ERR_get_error();
 159                 logger(LOG_ERR, "Failed to generate meta key (%s)", ERR_error_string(err, NULL));
 160                 return false;
 161         }
 162
 163
 164         /* The message we send must be smaller than the modulus of the RSA key.
 165            By definition, for a key of k bits, the following formula holds:
 166
 167            2^(k-1) <= modulus < 2^(k)
 168
 169            Where ^ means "to the power of", not "xor".
 170            This means that to be sure, we must choose our message < 2^(k-1).
 171            This can be done by setting the most significant bit to zero.
 172          */
 173
 174         c->outkey[0] &= 0x7F;
 175
 176         ifdebug(SCARY_THINGS) {
 177                 bin2hex(c->outkey, buffer, len);
 178                 buffer[len * 2] = '\0';
 179                 logger(LOG_DEBUG, "Generated random meta key (unencrypted): %s",
 180                        buffer);
 181         }
 182
 183         /* Encrypt the random data
 184
 185            We do not use one of the PKCS padding schemes here.
 186            This is allowed, because we encrypt a totally random string
 187            with a length equal to that of the modulus of the RSA key.
 188          */
 189
 190         if(RSA_public_encrypt(len, (unsigned char *)c->outkey, (unsigned char *)buffer, c->rsa_key, RSA_NO_PADDING) != len) {
 191                 logger(LOG_ERR, "Error during encryption of meta key for %s (%s): %s",
 192                        c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 193                 return false;
 194         }
 195
 196         /* Convert the encrypted random data to a hexadecimal formatted string */
 197
 198         bin2hex(buffer, buffer, len);
 199         buffer[len * 2] = '\0';
 200
 201         /* Send the meta key */
 202
 203         x = send_request(c, "%d %d %d %d %d %s", METAKEY,
 204                          c->outcipher ? EVP_CIPHER_nid(c->outcipher) : 0,
 205                          c->outdigest ? EVP_MD_type(c->outdigest) : 0, c->outmaclength,
 206                          c->outcompression, buffer);
 207
 208         /* Further outgoing requests are encrypted with the key we just generated */
 209
 210         if(c->outcipher) {
 211                 if(!EVP_EncryptInit(c->outctx, c->outcipher,
 212                                     (unsigned char *)c->outkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->outcipher),
 213                                     (unsigned char *)c->outkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->outcipher) -
 214                                     EVP_CIPHER_iv_length(c->outcipher))) {
 215                         logger(LOG_ERR, "Error during initialisation of cipher for %s (%s): %s",
 216                                c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 217                         return false;
 218                 }
 219
 220                 c->outbudget = byte_budget(c->outcipher);
 221                 c->status.encryptout = true;
 222         }
 223
 224         return x;
 225 }
 226
 227 bool metakey_h(connection_t *c) {
 228         char buffer[MAX_STRING_SIZE];
 229         int cipher, digest, maclength, compression;
 230         int len;
 231
 232         if(sscanf(c->buffer, "%*d %d %d %d %d " MAX_STRING, &cipher, &digest, &maclength, &compression, buffer) != 5) {
 233                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "METAKEY", c->name,
 234                        c->hostname);
 235                 return false;
 236         }
 237
 238         len = RSA_size(myself->connection->rsa_key);
 239
 240         /* Check if the length of the meta key is all right */
 241
 242         if(strlen(buffer) != len * 2) {
 243                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name, c->hostname, "wrong keylength");
 244                 return false;
 245         }
 246
 247         /* Allocate buffers for the meta key */
 248
 249         c->inkey = xrealloc(c->inkey, len);
 250
 251         if(!c->inctx) {
 252                 c->inctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 253
 254                 if(!c->inctx) {
 255                         abort();
 256                 }
 257         }
 258
 259         /* Convert the challenge from hexadecimal back to binary */
 260
 261         if(!hex2bin(buffer, buffer, len)) {
 262                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s(%s): %s", "METAKEY", c->name, c->hostname, "invalid key");
 263                 return false;
 264         }
 265
 266         /* Decrypt the meta key */
 267
 268         if(RSA_private_decrypt(len, (unsigned char *)buffer, (unsigned char *)c->inkey, myself->connection->rsa_key, RSA_NO_PADDING) != len) {  /* See challenge() */
 269                 logger(LOG_ERR, "Error during decryption of meta key for %s (%s): %s",
 270                        c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 271                 return false;
 272         }
 273
 274         ifdebug(SCARY_THINGS) {
 275                 bin2hex(c->inkey, buffer, len);
 276                 buffer[len * 2] = '\0';
 277                 logger(LOG_DEBUG, "Received random meta key (unencrypted): %s", buffer);
 278         }
 279
 280         /* All incoming requests will now be encrypted. */
 281
 282         /* Check and lookup cipher and digest algorithms */
 283
 284         if(cipher) {
 285                 c->incipher = EVP_get_cipherbynid(cipher);
 286
 287                 if(!c->incipher) {
 288                         logger(LOG_ERR, "%s (%s) uses unknown cipher!", c->name, c->hostname);
 289                         return false;
 290                 }
 291
 292                 if(!EVP_DecryptInit(c->inctx, c->incipher,
 293                                     (unsigned char *)c->inkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->incipher),
 294                                     (unsigned char *)c->inkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->incipher) -
 295                                     EVP_CIPHER_iv_length(c->incipher))) {
 296                         logger(LOG_ERR, "Error during initialisation of cipher from %s (%s): %s",
 297                                c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 298                         return false;
 299                 }
 300
 301                 c->inbudget = byte_budget(c->incipher);
 302                 c->status.decryptin = true;
 303         } else {
 304                 c->incipher = NULL;
 305         }
 306
 307         c->inmaclength = maclength;
 308
 309         if(digest) {
 310                 c->indigest = EVP_get_digestbynid(digest);
 311
 312                 if(!c->indigest) {
 313                         logger(LOG_ERR, "Node %s (%s) uses unknown digest!", c->name, c->hostname);
 314                         return false;
 315                 }
 316
 317                 if(c->inmaclength > EVP_MD_size(c->indigest) || c->inmaclength < 0) {
 318                         logger(LOG_ERR, "%s (%s) uses bogus MAC length!", c->name, c->hostname);
 319                         return false;
 320                 }
 321         } else {
 322                 c->indigest = NULL;
 323         }
 324
 325         c->incompression = compression;
 326
 327         c->allow_request = CHALLENGE;
 328
 329         return send_challenge(c);
 330 }
 331
 332 bool send_challenge(connection_t *c) {
 333         /* CHECKME: what is most reasonable value for len? */
 334
 335         int len = RSA_size(c->rsa_key);
 336
 337         /* Allocate buffers for the challenge */
 338
 339         char buffer[2 * len + 1];
 340
 341         c->hischallenge = xrealloc(c->hischallenge, len);
 342
 343         /* Copy random data to the buffer */
 344
 345         if(1 != RAND_bytes((unsigned char *)c->hischallenge, len)) {
 346                 int err = ERR_get_error();
 347                 logger(LOG_ERR, "Failed to generate challenge (%s)", ERR_error_string(err, NULL));
 348                 return false; // Do not send predictable challenges, let connection attempt fail.
 349         }
 350
 351         /* Convert to hex */
 352
 353         bin2hex(c->hischallenge, buffer, len);
 354         buffer[len * 2] = '\0';
 355
 356         /* Send the challenge */
 357
 358         return send_request(c, "%d %s", CHALLENGE, buffer);
 359 }
 360
 361 bool challenge_h(connection_t *c) {
 362         char buffer[MAX_STRING_SIZE];
 363         int len;
 364
 365         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING, buffer) != 1) {
 366                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "CHALLENGE", c->name,
 367                        c->hostname);
 368                 return false;
 369         }
 370
 371         len = RSA_size(myself->connection->rsa_key);
 372
 373         /* Check if the length of the challenge is all right */
 374
 375         if(strlen(buffer) != len * 2) {
 376                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 377                        c->hostname, "wrong challenge length");
 378                 return false;
 379         }
 380
 381         /* Allocate buffers for the challenge */
 382
 383         c->mychallenge = xrealloc(c->mychallenge, len);
 384
 385         /* Convert the challenge from hexadecimal back to binary */
 386
 387         if(!hex2bin(buffer, c->mychallenge, len)) {
 388                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s(%s): %s", "CHALLENGE", c->name, c->hostname, "invalid challenge");
 389                 return false;
 390         }
 391
 392         c->allow_request = CHAL_REPLY;
 393
 394         /* Rest is done by send_chal_reply() */
 395
 396         return send_chal_reply(c);
 397 }
 398
 399 bool send_chal_reply(connection_t *c) {
 400         char hash[EVP_MAX_MD_SIZE * 2 + 1];
 401         EVP_MD_CTX *ctx;
 402
 403         /* Calculate the hash from the challenge we received */
 404
 405         ctx = EVP_MD_CTX_create();
 406
 407         if(!ctx) {
 408                 abort();
 409         }
 410
 411         if(!EVP_DigestInit(ctx, c->indigest)
 412                         || !EVP_DigestUpdate(ctx, c->mychallenge, RSA_size(myself->connection->rsa_key))
 413                         || !EVP_DigestFinal(ctx, (unsigned char *)hash, NULL)) {
 414                 EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 415                 logger(LOG_ERR, "Error during calculation of response for %s (%s): %s",
 416                        c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 417                 return false;
 418         }
 419
 420         EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 421
 422         /* Convert the hash to a hexadecimal formatted string */
 423
 424         bin2hex(hash, hash, EVP_MD_size(c->indigest));
 425         hash[EVP_MD_size(c->indigest) * 2] = '\0';
 426
 427         /* Send the reply */
 428
 429         return send_request(c, "%d %s", CHAL_REPLY, hash);
 430 }
 431
 432 bool chal_reply_h(connection_t *c) {
 433         char hishash[MAX_STRING_SIZE];
 434         char myhash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 435         EVP_MD_CTX *ctx;
 436
 437         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING, hishash) != 1) {
 438                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "CHAL_REPLY", c->name,
 439                        c->hostname);
 440                 return false;
 441         }
 442
 443         /* Check if the length of the hash is all right */
 444
 445         if(strlen(hishash) != EVP_MD_size(c->outdigest) * 2) {
 446                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 447                        c->hostname, "wrong challenge reply length");
 448                 return false;
 449         }
 450
 451         /* Convert the hash to binary format */
 452
 453         if(!hex2bin(hishash, hishash, EVP_MD_size(c->outdigest))) {
 454                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s(%s): %s", "CHAL_REPLY", c->name, c->hostname, "invalid hash");
 455                 return false;
 456         }
 457
 458         /* Calculate the hash from the challenge we sent */
 459
 460         ctx = EVP_MD_CTX_create();
 461
 462         if(!ctx) {
 463                 abort();
 464         }
 465
 466         if(!EVP_DigestInit(ctx, c->outdigest)
 467                         || !EVP_DigestUpdate(ctx, c->hischallenge, RSA_size(c->rsa_key))
 468                         || !EVP_DigestFinal(ctx, (unsigned char *)myhash, NULL)) {
 469                 EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 470                 logger(LOG_ERR, "Error during calculation of response from %s (%s): %s",
 471                        c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 472                 return false;
 473         }
 474
 475         EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 476
 477         /* Verify the incoming hash with the calculated hash */
 478
 479         if(memcmp(hishash, myhash, EVP_MD_size(c->outdigest))) {
 480                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 481                        c->hostname, "wrong challenge reply");
 482
 483                 ifdebug(SCARY_THINGS) {
 484                         bin2hex(myhash, hishash, SHA_DIGEST_LENGTH);
 485                         hishash[SHA_DIGEST_LENGTH * 2] = '\0';
 486                         logger(LOG_DEBUG, "Expected challenge reply: %s", hishash);
 487                 }
 488
 489                 return false;
 490         }
 491
 492         /* Identity has now been positively verified.
 493            Send an acknowledgement with the rest of the information needed.
 494          */
 495
 496         c->allow_request = ACK;
 497
 498         return send_ack(c);
 499 }
 500
 501 bool send_ack(connection_t *c) {
 502         /* ACK message contains rest of the information the other end needs
 503            to create node_t and edge_t structures. */
 504
 505         struct timeval now;
 506         bool choice;
 507
 508         /* Estimate weight */
 509
 510         gettimeofday(&now, NULL);
 511         c->estimated_weight = (now.tv_sec - c->start.tv_sec) * 1000 + (now.tv_usec - c->start.tv_usec) / 1000;
 512
 513         /* Check some options */
 514
 515         if((get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "IndirectData"), &choice) && choice) || myself->options & OPTION_INDIRECT) {
 516                 c->options |= OPTION_INDIRECT;
 517         }
 518
 519         if((get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "TCPOnly"), &choice) && choice) || myself->options & OPTION_TCPONLY) {
 520                 c->options |= OPTION_TCPONLY | OPTION_INDIRECT;
 521         }
 522
 523         if(myself->options & OPTION_PMTU_DISCOVERY) {
 524                 c->options |= OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 525         }
 526
 527         choice = myself->options & OPTION_CLAMP_MSS;
 528         get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "ClampMSS"), &choice);
 529
 530         if(choice) {
 531                 c->options |= OPTION_CLAMP_MSS;
 532         }
 533
 534         get_config_int(lookup_config(c->config_tree, "Weight"), &c->estimated_weight);
 535
 536         return send_request(c, "%d %s %d %x", ACK, myport, c->estimated_weight, c->options);
 537 }
 538
 539 static void send_everything(connection_t *c) {
 540         avl_node_t *node, *node2;
 541         node_t *n;
 542         subnet_t *s;
 543         edge_t *e;
 544
 545         /* Send all known subnets and edges */
 546
 547         if(tunnelserver) {
 548                 for(node = myself->subnet_tree->head; node; node = node->next) {
 549                         s = node->data;
 550                         send_add_subnet(c, s);
 551                 }
 552
 553                 return;
 554         }
 555
 556         for(node = node_tree->head; node; node = node->next) {
 557                 n = node->data;
 558
 559                 for(node2 = n->subnet_tree->head; node2; node2 = node2->next) {
 560                         s = node2->data;
 561                         send_add_subnet(c, s);
 562                 }
 563
 564                 for(node2 = n->edge_tree->head; node2; node2 = node2->next) {
 565                         e = node2->data;
 566                         send_add_edge(c, e);
 567                 }
 568         }
 569 }
 570
 571 bool ack_h(connection_t *c) {
 572         char hisport[MAX_STRING_SIZE];
 573         int weight, mtu;
 574         uint32_t options;
 575         node_t *n;
 576         bool choice;
 577
 578         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING " %d %x", hisport, &weight, &options) != 3) {
 579                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "ACK", c->name,
 580                        c->hostname);
 581                 return false;
 582         }
 583
 584         /* Check if we already have a node_t for him */
 585
 586         n = lookup_node(c->name);
 587
 588         if(!n) {
 589                 n = new_node();
 590                 n->name = xstrdup(c->name);
 591                 node_add(n);
 592         } else {
 593                 if(n->connection) {
 594                         /* Oh dear, we already have a connection to this node. */
 595                         ifdebug(CONNECTIONS) logger(LOG_DEBUG, "Established a second connection with %s (%s), closing old connection",
 596                                                     n->name, n->hostname);
 597                         terminate_connection(n->connection, false);
 598                         /* Run graph algorithm to purge key and make sure up/down scripts are rerun with new IP addresses and stuff */
 599                         graph();
 600                 }
 601         }
 602
 603         n->connection = c;
 604         c->node = n;
 605
 606         if(!(c->options & options & OPTION_PMTU_DISCOVERY)) {
 607                 c->options &= ~OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 608                 options &= ~OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 609         }
 610
 611         c->options |= options;
 612
 613         if(get_config_int(lookup_config(c->config_tree, "PMTU"), &mtu) && mtu < n->mtu) {
 614                 n->mtu = mtu;
 615         }
 616
 617         if(get_config_int(lookup_config(config_tree, "PMTU"), &mtu) && mtu < n->mtu) {
 618                 n->mtu = mtu;
 619         }
 620
 621         if(get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "ClampMSS"), &choice)) {
 622                 if(choice) {
 623                         c->options |= OPTION_CLAMP_MSS;
 624                 } else {
 625                         c->options &= ~OPTION_CLAMP_MSS;
 626                 }
 627         }
 628
 629         /* Activate this connection */
 630
 631         c->allow_request = ALL;
 632         c->status.active = true;
 633
 634         ifdebug(CONNECTIONS) logger(LOG_NOTICE, "Connection with %s (%s) activated", c->name,
 635                                     c->hostname);
 636
 637         /* Send him everything we know */
 638
 639         send_everything(c);
 640
 641         /* Create an edge_t for this connection */
 642
 643         c->edge = new_edge();
 644         c->edge->from = myself;
 645         c->edge->to = n;
 646         sockaddrcpy(&c->edge->address, &c->address);
 647         sockaddr_setport(&c->edge->address, hisport);
 648         c->edge->weight = (weight + c->estimated_weight) / 2;
 649         c->edge->connection = c;
 650         c->edge->options = c->options;
 651
 652         edge_add(c->edge);
 653
 654         /* Notify everyone of the new edge */
 655
 656         if(tunnelserver) {
 657                 send_add_edge(c, c->edge);
 658         } else {
 659                 send_add_edge(everyone, c->edge);
 660         }
 661
 662         /* Run MST and SSSP algorithms */
 663
 664         graph();
 665
 666         return true;
 667 }