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)
  45                 if(!send_proxyrequest(c))
  46                         return false;
  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                 c->name = xstrdup(name);
  81         }
  82
  83         /* Check if version matches */
  84
  85         if(c->protocol_version != myself->connection->protocol_version) {
  86                 logger(LOG_ERR, "Peer %s (%s) uses incompatible version %d",
  87                            c->name, c->hostname, c->protocol_version);
  88                 return false;
  89         }
  90
  91         if(bypass_security) {
  92                 if(!c->config_tree)
  93                         init_configuration(&c->config_tree);
  94                 c->allow_request = ACK;
  95                 return send_ack(c);
  96         }
  97
  98         if(!c->config_tree) {
  99                 init_configuration(&c->config_tree);
 100
 101                 if(!read_connection_config(c)) {
 102                         logger(LOG_ERR, "Peer %s had unknown identity (%s)", c->hostname,
 103                                    c->name);
 104                         return false;
 105                 }
 106         }
 107
 108         if(!read_rsa_public_key(c)) {
 109                 return false;
 110         }
 111
 112         c->allow_request = METAKEY;
 113
 114         return send_metakey(c);
 115 }
 116
 117 bool send_metakey(connection_t *c) {
 118         bool x;
 119
 120         int len = RSA_size(c->rsa_key);
 121
 122         /* Allocate buffers for the meta key */
 123
 124         char buffer[2 * len + 1];
 125
 126         c->outkey = xrealloc(c->outkey, len);
 127
 128         if(!c->outctx) {
 129                 c->outctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 130                 if(!c->outctx)
 131                         abort();
 132         }
 133
 134         /* Copy random data to the buffer */
 135
 136         if (1 != RAND_bytes((unsigned char *)c->outkey, len)) {
 137                 int err = ERR_get_error();
 138                 logger(LOG_ERR, "Failed to generate meta key (%s)", ERR_error_string(err, NULL));
 139                 return false;
 140         }
 141
 142
 143         /* The message we send must be smaller than the modulus of the RSA key.
 144            By definition, for a key of k bits, the following formula holds:
 145
 146            2^(k-1) <= modulus < 2^(k)
 147
 148            Where ^ means "to the power of", not "xor".
 149            This means that to be sure, we must choose our message < 2^(k-1).
 150            This can be done by setting the most significant bit to zero.
 151          */
 152
 153         c->outkey[0] &= 0x7F;
 154
 155         ifdebug(SCARY_THINGS) {
 156                 bin2hex(c->outkey, buffer, len);
 157                 buffer[len * 2] = '\0';
 158                 logger(LOG_DEBUG, "Generated random meta key (unencrypted): %s",
 159                            buffer);
 160         }
 161
 162         /* Encrypt the random data
 163
 164            We do not use one of the PKCS padding schemes here.
 165            This is allowed, because we encrypt a totally random string
 166            with a length equal to that of the modulus of the RSA key.
 167          */
 168
 169         if(RSA_public_encrypt(len, (unsigned char *)c->outkey, (unsigned char *)buffer, c->rsa_key, RSA_NO_PADDING) != len) {
 170                 logger(LOG_ERR, "Error during encryption of meta key for %s (%s): %s",
 171                            c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 172                 return false;
 173         }
 174
 175         /* Convert the encrypted random data to a hexadecimal formatted string */
 176
 177         bin2hex(buffer, buffer, len);
 178         buffer[len * 2] = '\0';
 179
 180         /* Send the meta key */
 181
 182         x = send_request(c, "%d %d %d %d %d %s", METAKEY,
 183                                          c->outcipher ? EVP_CIPHER_nid(c->outcipher) : 0,
 184                                          c->outdigest ? EVP_MD_type(c->outdigest) : 0, c->outmaclength,
 185                                          c->outcompression, buffer);
 186
 187         /* Further outgoing requests are encrypted with the key we just generated */
 188
 189         if(c->outcipher) {
 190                 if(!EVP_EncryptInit(c->outctx, c->outcipher,
 191                                         (unsigned char *)c->outkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->outcipher),
 192                                         (unsigned char *)c->outkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->outcipher) -
 193                                         EVP_CIPHER_iv_length(c->outcipher))) {
 194                         logger(LOG_ERR, "Error during initialisation of cipher for %s (%s): %s",
 195                                         c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 196                         return false;
 197                 }
 198
 199                 c->status.encryptout = true;
 200         }
 201
 202         return x;
 203 }
 204
 205 bool metakey_h(connection_t *c) {
 206         char buffer[MAX_STRING_SIZE];
 207         int cipher, digest, maclength, compression;
 208         int len;
 209
 210         if(sscanf(c->buffer, "%*d %d %d %d %d " MAX_STRING, &cipher, &digest, &maclength, &compression, buffer) != 5) {
 211                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "METAKEY", c->name,
 212                            c->hostname);
 213                 return false;
 214         }
 215
 216         len = RSA_size(myself->connection->rsa_key);
 217
 218         /* Check if the length of the meta key is all right */
 219
 220         if(strlen(buffer) != len * 2) {
 221                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name, c->hostname, "wrong keylength");
 222                 return false;
 223         }
 224
 225         /* Allocate buffers for the meta key */
 226
 227         c->inkey = xrealloc(c->inkey, len);
 228
 229         if(!c->inctx) {
 230                 c->inctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 231                 if(!c->inctx)
 232                         abort();
 233         }
 234
 235         /* Convert the challenge from hexadecimal back to binary */
 236
 237         if(!hex2bin(buffer, buffer, len)) {
 238                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s(%s): %s", "METAKEY", c->name, c->hostname, "invalid key");
 239                 return false;
 240         }
 241
 242         /* Decrypt the meta key */
 243
 244         if(RSA_private_decrypt(len, (unsigned char *)buffer, (unsigned char *)c->inkey, myself->connection->rsa_key, RSA_NO_PADDING) != len) {  /* See challenge() */
 245                 logger(LOG_ERR, "Error during decryption of meta key for %s (%s): %s",
 246                            c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 247                 return false;
 248         }
 249
 250         ifdebug(SCARY_THINGS) {
 251                 bin2hex(c->inkey, buffer, len);
 252                 buffer[len * 2] = '\0';
 253                 logger(LOG_DEBUG, "Received random meta key (unencrypted): %s", buffer);
 254         }
 255
 256         /* All incoming requests will now be encrypted. */
 257
 258         /* Check and lookup cipher and digest algorithms */
 259
 260         if(cipher) {
 261                 c->incipher = EVP_get_cipherbynid(cipher);
 262
 263                 if(!c->incipher) {
 264                         logger(LOG_ERR, "%s (%s) uses unknown cipher!", c->name, c->hostname);
 265                         return false;
 266                 }
 267
 268                 if(!EVP_DecryptInit(c->inctx, c->incipher,
 269                                         (unsigned char *)c->inkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->incipher),
 270                                         (unsigned char *)c->inkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->incipher) -
 271                                         EVP_CIPHER_iv_length(c->incipher))) {
 272                         logger(LOG_ERR, "Error during initialisation of cipher from %s (%s): %s",
 273                                         c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 274                         return false;
 275                 }
 276
 277                 c->status.decryptin = true;
 278         } else {
 279                 c->incipher = NULL;
 280         }
 281
 282         c->inmaclength = maclength;
 283
 284         if(digest) {
 285                 c->indigest = EVP_get_digestbynid(digest);
 286
 287                 if(!c->indigest) {
 288                         logger(LOG_ERR, "Node %s (%s) uses unknown digest!", c->name, c->hostname);
 289                         return false;
 290                 }
 291
 292                 if(c->inmaclength > EVP_MD_size(c->indigest) || c->inmaclength < 0) {
 293                         logger(LOG_ERR, "%s (%s) uses bogus MAC length!", c->name, c->hostname);
 294                         return false;
 295                 }
 296         } else {
 297                 c->indigest = NULL;
 298         }
 299
 300         c->incompression = compression;
 301
 302         c->allow_request = CHALLENGE;
 303
 304         return send_challenge(c);
 305 }
 306
 307 bool send_challenge(connection_t *c) {
 308         /* CHECKME: what is most reasonable value for len? */
 309
 310         int len = RSA_size(c->rsa_key);
 311
 312         /* Allocate buffers for the challenge */
 313
 314         char buffer[2 * len + 1];
 315
 316         c->hischallenge = xrealloc(c->hischallenge, len);
 317
 318         /* Copy random data to the buffer */
 319
 320         if (1 != RAND_bytes((unsigned char *)c->hischallenge, len)) {
 321                 int err = ERR_get_error();
 322                 logger(LOG_ERR, "Failed to generate challenge (%s)", ERR_error_string(err, NULL));
 323                 return false; // Do not send predictable challenges, let connection attempt fail.
 324         }
 325
 326         /* Convert to hex */
 327
 328         bin2hex(c->hischallenge, buffer, len);
 329         buffer[len * 2] = '\0';
 330
 331         /* Send the challenge */
 332
 333         return send_request(c, "%d %s", CHALLENGE, buffer);
 334 }
 335
 336 bool challenge_h(connection_t *c) {
 337         char buffer[MAX_STRING_SIZE];
 338         int len;
 339
 340         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING, buffer) != 1) {
 341                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "CHALLENGE", c->name,
 342                            c->hostname);
 343                 return false;
 344         }
 345
 346         len = RSA_size(myself->connection->rsa_key);
 347
 348         /* Check if the length of the challenge is all right */
 349
 350         if(strlen(buffer) != len * 2) {
 351                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 352                            c->hostname, "wrong challenge length");
 353                 return false;
 354         }
 355
 356         /* Allocate buffers for the challenge */
 357
 358         c->mychallenge = xrealloc(c->mychallenge, len);
 359
 360         /* Convert the challenge from hexadecimal back to binary */
 361
 362         if(!hex2bin(buffer, c->mychallenge, len)) {
 363                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s(%s): %s", "CHALLENGE", c->name, c->hostname, "invalid challenge");
 364                 return false;
 365         }
 366
 367         c->allow_request = CHAL_REPLY;
 368
 369         /* Rest is done by send_chal_reply() */
 370
 371         return send_chal_reply(c);
 372 }
 373
 374 bool send_chal_reply(connection_t *c) {
 375         char hash[EVP_MAX_MD_SIZE * 2 + 1];
 376         EVP_MD_CTX *ctx;
 377
 378         /* Calculate the hash from the challenge we received */
 379
 380         ctx = EVP_MD_CTX_create();
 381         if(!ctx)
 382                 abort();
 383
 384         if(!EVP_DigestInit(ctx, c->indigest)
 385                         || !EVP_DigestUpdate(ctx, c->mychallenge, RSA_size(myself->connection->rsa_key))
 386                         || !EVP_DigestFinal(ctx, (unsigned char *)hash, NULL)) {
 387                 EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 388                 logger(LOG_ERR, "Error during calculation of response for %s (%s): %s",
 389                         c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 390                 return false;
 391         }
 392
 393         EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 394
 395         /* Convert the hash to a hexadecimal formatted string */
 396
 397         bin2hex(hash, hash, EVP_MD_size(c->indigest));
 398         hash[EVP_MD_size(c->indigest) * 2] = '\0';
 399
 400         /* Send the reply */
 401
 402         return send_request(c, "%d %s", CHAL_REPLY, hash);
 403 }
 404
 405 bool chal_reply_h(connection_t *c) {
 406         char hishash[MAX_STRING_SIZE];
 407         char myhash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 408         EVP_MD_CTX *ctx;
 409
 410         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING, hishash) != 1) {
 411                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "CHAL_REPLY", c->name,
 412                            c->hostname);
 413                 return false;
 414         }
 415
 416         /* Check if the length of the hash is all right */
 417
 418         if(strlen(hishash) != EVP_MD_size(c->outdigest) * 2) {
 419                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 420                            c->hostname, "wrong challenge reply length");
 421                 return false;
 422         }
 423
 424         /* Convert the hash to binary format */
 425
 426         if(!hex2bin(hishash, hishash, EVP_MD_size(c->outdigest))) {
 427                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s(%s): %s", "CHAL_REPLY", c->name, c->hostname, "invalid hash");
 428                 return false;
 429         }
 430
 431         /* Calculate the hash from the challenge we sent */
 432
 433         ctx = EVP_MD_CTX_create();
 434         if(!ctx)
 435                 abort();
 436
 437         if(!EVP_DigestInit(ctx, c->outdigest)
 438                         || !EVP_DigestUpdate(ctx, c->hischallenge, RSA_size(c->rsa_key))
 439                         || !EVP_DigestFinal(ctx, (unsigned char *)myhash, NULL)) {
 440                 EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 441                 logger(LOG_ERR, "Error during calculation of response from %s (%s): %s",
 442                         c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 443                 return false;
 444         }
 445
 446         EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 447
 448         /* Verify the incoming hash with the calculated hash */
 449
 450         if(memcmp(hishash, myhash, EVP_MD_size(c->outdigest))) {
 451                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 452                            c->hostname, "wrong challenge reply");
 453
 454                 ifdebug(SCARY_THINGS) {
 455                         bin2hex(myhash, hishash, SHA_DIGEST_LENGTH);
 456                         hishash[SHA_DIGEST_LENGTH * 2] = '\0';
 457                         logger(LOG_DEBUG, "Expected challenge reply: %s", hishash);
 458                 }
 459
 460                 return false;
 461         }
 462
 463         /* Identity has now been positively verified.
 464            Send an acknowledgement with the rest of the information needed.
 465          */
 466
 467         c->allow_request = ACK;
 468
 469         return send_ack(c);
 470 }
 471
 472 bool send_ack(connection_t *c) {
 473         /* ACK message contains rest of the information the other end needs
 474            to create node_t and edge_t structures. */
 475
 476         struct timeval now;
 477         bool choice;
 478
 479         /* Estimate weight */
 480
 481         gettimeofday(&now, NULL);
 482         c->estimated_weight = (now.tv_sec - c->start.tv_sec) * 1000 + (now.tv_usec - c->start.tv_usec) / 1000;
 483
 484         /* Check some options */
 485
 486         if((get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "IndirectData"), &choice) && choice) || myself->options & OPTION_INDIRECT)
 487                 c->options |= OPTION_INDIRECT;
 488
 489         if((get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "TCPOnly"), &choice) && choice) || myself->options & OPTION_TCPONLY)
 490                 c->options |= OPTION_TCPONLY | OPTION_INDIRECT;
 491
 492         if(myself->options & OPTION_PMTU_DISCOVERY)
 493                 c->options |= OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 494
 495         choice = myself->options & OPTION_CLAMP_MSS;
 496         get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "ClampMSS"), &choice);
 497         if(choice)
 498                 c->options |= OPTION_CLAMP_MSS;
 499
 500         get_config_int(lookup_config(c->config_tree, "Weight"), &c->estimated_weight);
 501
 502         return send_request(c, "%d %s %d %x", ACK, myport, c->estimated_weight, c->options);
 503 }
 504
 505 static void send_everything(connection_t *c) {
 506         avl_node_t *node, *node2;
 507         node_t *n;
 508         subnet_t *s;
 509         edge_t *e;
 510
 511         /* Send all known subnets and edges */
 512
 513         if(tunnelserver) {
 514                 for(node = myself->subnet_tree->head; node; node = node->next) {
 515                         s = node->data;
 516                         send_add_subnet(c, s);
 517                 }
 518
 519                 return;
 520         }
 521
 522         for(node = node_tree->head; node; node = node->next) {
 523                 n = node->data;
 524
 525                 for(node2 = n->subnet_tree->head; node2; node2 = node2->next) {
 526                         s = node2->data;
 527                         send_add_subnet(c, s);
 528                 }
 529
 530                 for(node2 = n->edge_tree->head; node2; node2 = node2->next) {
 531                         e = node2->data;
 532                         send_add_edge(c, e);
 533                 }
 534         }
 535 }
 536
 537 bool ack_h(connection_t *c) {
 538         char hisport[MAX_STRING_SIZE];
 539         int weight, mtu;
 540         uint32_t options;
 541         node_t *n;
 542         bool choice;
 543
 544         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING " %d %x", hisport, &weight, &options) != 3) {
 545                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "ACK", c->name,
 546                            c->hostname);
 547                 return false;
 548         }
 549
 550         /* Check if we already have a node_t for him */
 551
 552         n = lookup_node(c->name);
 553
 554         if(!n) {
 555                 n = new_node();
 556                 n->name = xstrdup(c->name);
 557                 node_add(n);
 558         } else {
 559                 if(n->connection) {
 560                         /* Oh dear, we already have a connection to this node. */
 561                         ifdebug(CONNECTIONS) logger(LOG_DEBUG, "Established a second connection with %s (%s), closing old connection",
 562                                            n->name, n->hostname);
 563                         terminate_connection(n->connection, false);
 564                         /* Run graph algorithm to purge key and make sure up/down scripts are rerun with new IP addresses and stuff */
 565                         graph();
 566                 }
 567         }
 568
 569         n->connection = c;
 570         c->node = n;
 571         if(!(c->options & options & OPTION_PMTU_DISCOVERY)) {
 572                 c->options &= ~OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 573                 options &= ~OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 574         }
 575         c->options |= options;
 576
 577         if(get_config_int(lookup_config(c->config_tree, "PMTU"), &mtu) && mtu < n->mtu)
 578                 n->mtu = mtu;
 579
 580         if(get_config_int(lookup_config(config_tree, "PMTU"), &mtu) && mtu < n->mtu)
 581                 n->mtu = mtu;
 582
 583         if(get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "ClampMSS"), &choice)) {
 584                 if(choice)
 585                         c->options |= OPTION_CLAMP_MSS;
 586                 else
 587                         c->options &= ~OPTION_CLAMP_MSS;
 588         }
 589
 590         /* Activate this connection */
 591
 592         c->allow_request = ALL;
 593         c->status.active = true;
 594
 595         ifdebug(CONNECTIONS) logger(LOG_NOTICE, "Connection with %s (%s) activated", c->name,
 596                            c->hostname);
 597
 598         /* Send him everything we know */
 599
 600         send_everything(c);
 601
 602         /* Create an edge_t for this connection */
 603
 604         c->edge = new_edge();
 605         c->edge->from = myself;
 606         c->edge->to = n;
 607         sockaddrcpy(&c->edge->address, &c->address);
 608         sockaddr_setport(&c->edge->address, hisport);
 609         c->edge->weight = (weight + c->estimated_weight) / 2;
 610         c->edge->connection = c;
 611         c->edge->options = c->options;
 612
 613         edge_add(c->edge);
 614
 615         /* Notify everyone of the new edge */
 616
 617         if(tunnelserver)
 618                 send_add_edge(c, c->edge);
 619         else
 620                 send_add_edge(everyone, c->edge);
 621
 622         /* Run MST and SSSP algorithms */
 623
 624         graph();
 625
 626         return true;
 627 }