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         return send_request(c, "%d %s %d", ID, myself->connection->name,
  48                                                 myself->connection->protocol_version);
  49 }
  50
  51 bool id_h(connection_t *c) {
  52         char name[MAX_STRING_SIZE];
  53
  54         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING " %d", name, &c->protocol_version) != 2) {
  55                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "ID", c->name,
  56                            c->hostname);
  57                 return false;
  58         }
  59
  60         /* Check if identity is a valid name */
  61
  62         if(!check_id(name)) {
  63                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s): %s", "ID", c->name,
  64                            c->hostname, "invalid name");
  65                 return false;
  66         }
  67
  68         /* If this is an outgoing connection, make sure we are connected to the right host */
  69
  70         if(c->outgoing) {
  71                 if(strcmp(c->name, name)) {
  72                         logger(LOG_ERR, "Peer %s is %s instead of %s", c->hostname, name,
  73                                    c->name);
  74                         return false;
  75                 }
  76         } else {
  77                 if(c->name)
  78                         free(c->name);
  79                 c->name = xstrdup(name);
  80         }
  81
  82         /* Check if version matches */
  83
  84         if(c->protocol_version != myself->connection->protocol_version) {
  85                 logger(LOG_ERR, "Peer %s (%s) uses incompatible version %d",
  86                            c->name, c->hostname, c->protocol_version);
  87                 return false;
  88         }
  89
  90         if(bypass_security) {
  91                 if(!c->config_tree)
  92                         init_configuration(&c->config_tree);
  93                 c->allow_request = ACK;
  94                 return send_ack(c);
  95         }
  96
  97         if(!c->config_tree) {
  98                 init_configuration(&c->config_tree);
  99
 100                 if(!read_connection_config(c)) {
 101                         logger(LOG_ERR, "Peer %s had unknown identity (%s)", c->hostname,
 102                                    c->name);
 103                         return false;
 104                 }
 105         }
 106
 107         if(!read_rsa_public_key(c)) {
 108                 return false;
 109         }
 110
 111         c->allow_request = METAKEY;
 112
 113         return send_metakey(c);
 114 }
 115
 116 bool send_metakey(connection_t *c) {
 117         bool x;
 118
 119         int len = RSA_size(c->rsa_key);
 120
 121         /* Allocate buffers for the meta key */
 122
 123         char buffer[2 * len + 1];
 124
 125         c->outkey = xrealloc(c->outkey, len);
 126
 127         if(!c->outctx) {
 128                 c->outctx = EVP_CIPHER_CTX_new();
 129                 if(!c->outctx)
 130                         abort();
 131         }
 132
 133         /* Copy random data to the buffer */
 134
 135         if (1 != RAND_bytes((unsigned char *)c->outkey, len)) {
 136                 int err = ERR_get_error();
 137                 logger(LOG_ERR, "Failed to generate meta key (%s)", ERR_error_string(err, NULL));
 138                 return false;
 139         }
 140
 141
 142         /* The message we send must be smaller than the modulus of the RSA key.
 143            By definition, for a key of k bits, the following formula holds:
 144
 145            2^(k-1) <= modulus < 2^(k)
 146
 147            Where ^ means "to the power of", not "xor".
 148            This means that to be sure, we must choose our message < 2^(k-1).
 149            This can be done by setting the most significant bit to zero.
 150          */
 151
 152         c->outkey[0] &= 0x7F;
 153
 154         ifdebug(SCARY_THINGS) {
 155                 bin2hex(c->outkey, buffer, len);
 156                 buffer[len * 2] = '\0';
 157                 logger(LOG_DEBUG, "Generated random meta key (unencrypted): %s",
 158                            buffer);
 159         }
 160
 161         /* Encrypt the random data
 162
 163            We do not use one of the PKCS padding schemes here.
 164            This is allowed, because we encrypt a totally random string
 165            with a length equal to that of the modulus of the RSA key.
 166          */
 167
 168         if(RSA_public_encrypt(len, (unsigned char *)c->outkey, (unsigned char *)buffer, c->rsa_key, RSA_NO_PADDING) != len) {
 169                 logger(LOG_ERR, "Error during encryption of meta key for %s (%s): %s",
 170                            c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 171                 return false;
 172         }
 173
 174         /* Convert the encrypted random data to a hexadecimal formatted string */
 175
 176         bin2hex(buffer, buffer, len);
 177         buffer[len * 2] = '\0';
 178
 179         /* Send the meta key */
 180
 181         x = send_request(c, "%d %d %d %d %d %s", METAKEY,
 182                                          c->outcipher ? EVP_CIPHER_nid(c->outcipher) : 0,
 183                                          c->outdigest ? EVP_MD_type(c->outdigest) : 0, c->outmaclength,
 184                                          c->outcompression, buffer);
 185
 186         /* Further outgoing requests are encrypted with the key we just generated */
 187
 188         if(c->outcipher) {
 189                 if(!EVP_EncryptInit(c->outctx, c->outcipher,
 190                                         (unsigned char *)c->outkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->outcipher),
 191                                         (unsigned char *)c->outkey + len - EVP_CIPHER_key_length(c->outcipher) -
 192                                         EVP_CIPHER_iv_length(c->outcipher))) {
 193                         logger(LOG_ERR, "Error during initialisation of cipher for %s (%s): %s",
 194                                         c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 195                         return false;
 196                 }
 197
 198                 c->outbudget = (uint64_t)1 << EVP_CIPHER_key_length(c->outcipher) * 4;
 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->inbudget = (uint64_t)1 << EVP_CIPHER_key_length(c->incipher) * 4;
 278                 c->status.decryptin = true;
 279         } else {
 280                 c->incipher = NULL;
 281         }
 282
 283         c->inmaclength = maclength;
 284
 285         if(digest) {
 286                 c->indigest = EVP_get_digestbynid(digest);
 287
 288                 if(!c->indigest) {
 289                         logger(LOG_ERR, "Node %s (%s) uses unknown digest!", c->name, c->hostname);
 290                         return false;
 291                 }
 292
 293                 if(c->inmaclength > EVP_MD_size(c->indigest) || c->inmaclength < 0) {
 294                         logger(LOG_ERR, "%s (%s) uses bogus MAC length!", c->name, c->hostname);
 295                         return false;
 296                 }
 297         } else {
 298                 c->indigest = NULL;
 299         }
 300
 301         c->incompression = compression;
 302
 303         c->allow_request = CHALLENGE;
 304
 305         return send_challenge(c);
 306 }
 307
 308 bool send_challenge(connection_t *c) {
 309         /* CHECKME: what is most reasonable value for len? */
 310
 311         int len = RSA_size(c->rsa_key);
 312
 313         /* Allocate buffers for the challenge */
 314
 315         char buffer[2 * len + 1];
 316
 317         c->hischallenge = xrealloc(c->hischallenge, len);
 318
 319         /* Copy random data to the buffer */
 320
 321         if (1 != RAND_bytes((unsigned char *)c->hischallenge, len)) {
 322                 int err = ERR_get_error();
 323                 logger(LOG_ERR, "Failed to generate challenge (%s)", ERR_error_string(err, NULL));
 324                 return false; // Do not send predictable challenges, let connection attempt fail.
 325         }
 326
 327         /* Convert to hex */
 328
 329         bin2hex(c->hischallenge, buffer, len);
 330         buffer[len * 2] = '\0';
 331
 332         /* Send the challenge */
 333
 334         return send_request(c, "%d %s", CHALLENGE, buffer);
 335 }
 336
 337 bool challenge_h(connection_t *c) {
 338         char buffer[MAX_STRING_SIZE];
 339         int len;
 340
 341         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING, buffer) != 1) {
 342                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "CHALLENGE", c->name,
 343                            c->hostname);
 344                 return false;
 345         }
 346
 347         len = RSA_size(myself->connection->rsa_key);
 348
 349         /* Check if the length of the challenge is all right */
 350
 351         if(strlen(buffer) != len * 2) {
 352                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 353                            c->hostname, "wrong challenge length");
 354                 return false;
 355         }
 356
 357         /* Allocate buffers for the challenge */
 358
 359         c->mychallenge = xrealloc(c->mychallenge, len);
 360
 361         /* Convert the challenge from hexadecimal back to binary */
 362
 363         if(!hex2bin(buffer, c->mychallenge, len)) {
 364                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s(%s): %s", "CHALLENGE", c->name, c->hostname, "invalid challenge");
 365                 return false;
 366         }
 367
 368         c->allow_request = CHAL_REPLY;
 369
 370         /* Rest is done by send_chal_reply() */
 371
 372         return send_chal_reply(c);
 373 }
 374
 375 bool send_chal_reply(connection_t *c) {
 376         char hash[EVP_MAX_MD_SIZE * 2 + 1];
 377         EVP_MD_CTX *ctx;
 378
 379         /* Calculate the hash from the challenge we received */
 380
 381         ctx = EVP_MD_CTX_create();
 382         if(!ctx)
 383                 abort();
 384
 385         if(!EVP_DigestInit(ctx, c->indigest)
 386                         || !EVP_DigestUpdate(ctx, c->mychallenge, RSA_size(myself->connection->rsa_key))
 387                         || !EVP_DigestFinal(ctx, (unsigned char *)hash, NULL)) {
 388                 EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 389                 logger(LOG_ERR, "Error during calculation of response for %s (%s): %s",
 390                         c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 391                 return false;
 392         }
 393
 394         EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 395
 396         /* Convert the hash to a hexadecimal formatted string */
 397
 398         bin2hex(hash, hash, EVP_MD_size(c->indigest));
 399         hash[EVP_MD_size(c->indigest) * 2] = '\0';
 400
 401         /* Send the reply */
 402
 403         return send_request(c, "%d %s", CHAL_REPLY, hash);
 404 }
 405
 406 bool chal_reply_h(connection_t *c) {
 407         char hishash[MAX_STRING_SIZE];
 408         char myhash[EVP_MAX_MD_SIZE];
 409         EVP_MD_CTX *ctx;
 410
 411         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING, hishash) != 1) {
 412                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "CHAL_REPLY", c->name,
 413                            c->hostname);
 414                 return false;
 415         }
 416
 417         /* Check if the length of the hash is all right */
 418
 419         if(strlen(hishash) != EVP_MD_size(c->outdigest) * 2) {
 420                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 421                            c->hostname, "wrong challenge reply length");
 422                 return false;
 423         }
 424
 425         /* Convert the hash to binary format */
 426
 427         if(!hex2bin(hishash, hishash, EVP_MD_size(c->outdigest))) {
 428                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s(%s): %s", "CHAL_REPLY", c->name, c->hostname, "invalid hash");
 429                 return false;
 430         }
 431
 432         /* Calculate the hash from the challenge we sent */
 433
 434         ctx = EVP_MD_CTX_create();
 435         if(!ctx)
 436                 abort();
 437
 438         if(!EVP_DigestInit(ctx, c->outdigest)
 439                         || !EVP_DigestUpdate(ctx, c->hischallenge, RSA_size(c->rsa_key))
 440                         || !EVP_DigestFinal(ctx, (unsigned char *)myhash, NULL)) {
 441                 EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 442                 logger(LOG_ERR, "Error during calculation of response from %s (%s): %s",
 443                         c->name, c->hostname, ERR_error_string(ERR_get_error(), NULL));
 444                 return false;
 445         }
 446
 447         EVP_MD_CTX_destroy(ctx);
 448
 449         /* Verify the incoming hash with the calculated hash */
 450
 451         if(memcmp(hishash, myhash, EVP_MD_size(c->outdigest))) {
 452                 logger(LOG_ERR, "Possible intruder %s (%s): %s", c->name,
 453                            c->hostname, "wrong challenge reply");
 454
 455                 ifdebug(SCARY_THINGS) {
 456                         bin2hex(myhash, hishash, SHA_DIGEST_LENGTH);
 457                         hishash[SHA_DIGEST_LENGTH * 2] = '\0';
 458                         logger(LOG_DEBUG, "Expected challenge reply: %s", hishash);
 459                 }
 460
 461                 return false;
 462         }
 463
 464         /* Identity has now been positively verified.
 465            Send an acknowledgement with the rest of the information needed.
 466          */
 467
 468         c->allow_request = ACK;
 469
 470         return send_ack(c);
 471 }
 472
 473 bool send_ack(connection_t *c) {
 474         /* ACK message contains rest of the information the other end needs
 475            to create node_t and edge_t structures. */
 476
 477         struct timeval now;
 478         bool choice;
 479
 480         /* Estimate weight */
 481
 482         gettimeofday(&now, NULL);
 483         c->estimated_weight = (now.tv_sec - c->start.tv_sec) * 1000 + (now.tv_usec - c->start.tv_usec) / 1000;
 484
 485         /* Check some options */
 486
 487         if((get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "IndirectData"), &choice) && choice) || myself->options & OPTION_INDIRECT)
 488                 c->options |= OPTION_INDIRECT;
 489
 490         if((get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "TCPOnly"), &choice) && choice) || myself->options & OPTION_TCPONLY)
 491                 c->options |= OPTION_TCPONLY | OPTION_INDIRECT;
 492
 493         if(myself->options & OPTION_PMTU_DISCOVERY)
 494                 c->options |= OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 495
 496         choice = myself->options & OPTION_CLAMP_MSS;
 497         get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "ClampMSS"), &choice);
 498         if(choice)
 499                 c->options |= OPTION_CLAMP_MSS;
 500
 501         get_config_int(lookup_config(c->config_tree, "Weight"), &c->estimated_weight);
 502
 503         return send_request(c, "%d %s %d %x", ACK, myport, c->estimated_weight, c->options);
 504 }
 505
 506 static void send_everything(connection_t *c) {
 507         avl_node_t *node, *node2;
 508         node_t *n;
 509         subnet_t *s;
 510         edge_t *e;
 511
 512         /* Send all known subnets and edges */
 513
 514         if(tunnelserver) {
 515                 for(node = myself->subnet_tree->head; node; node = node->next) {
 516                         s = node->data;
 517                         send_add_subnet(c, s);
 518                 }
 519
 520                 return;
 521         }
 522
 523         for(node = node_tree->head; node; node = node->next) {
 524                 n = node->data;
 525
 526                 for(node2 = n->subnet_tree->head; node2; node2 = node2->next) {
 527                         s = node2->data;
 528                         send_add_subnet(c, s);
 529                 }
 530
 531                 for(node2 = n->edge_tree->head; node2; node2 = node2->next) {
 532                         e = node2->data;
 533                         send_add_edge(c, e);
 534                 }
 535         }
 536 }
 537
 538 bool ack_h(connection_t *c) {
 539         char hisport[MAX_STRING_SIZE];
 540         int weight, mtu;
 541         uint32_t options;
 542         node_t *n;
 543         bool choice;
 544
 545         if(sscanf(c->buffer, "%*d " MAX_STRING " %d %x", hisport, &weight, &options) != 3) {
 546                 logger(LOG_ERR, "Got bad %s from %s (%s)", "ACK", c->name,
 547                            c->hostname);
 548                 return false;
 549         }
 550
 551         /* Check if we already have a node_t for him */
 552
 553         n = lookup_node(c->name);
 554
 555         if(!n) {
 556                 n = new_node();
 557                 n->name = xstrdup(c->name);
 558                 node_add(n);
 559         } else {
 560                 if(n->connection) {
 561                         /* Oh dear, we already have a connection to this node. */
 562                         ifdebug(CONNECTIONS) logger(LOG_DEBUG, "Established a second connection with %s (%s), closing old connection",
 563                                            n->name, n->hostname);
 564                         terminate_connection(n->connection, false);
 565                         /* Run graph algorithm to purge key and make sure up/down scripts are rerun with new IP addresses and stuff */
 566                         graph();
 567                 }
 568         }
 569
 570         n->connection = c;
 571         c->node = n;
 572         if(!(c->options & options & OPTION_PMTU_DISCOVERY)) {
 573                 c->options &= ~OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 574                 options &= ~OPTION_PMTU_DISCOVERY;
 575         }
 576         c->options |= options;
 577
 578         if(get_config_int(lookup_config(c->config_tree, "PMTU"), &mtu) && mtu < n->mtu)
 579                 n->mtu = mtu;
 580
 581         if(get_config_int(lookup_config(config_tree, "PMTU"), &mtu) && mtu < n->mtu)
 582                 n->mtu = mtu;
 583
 584         if(get_config_bool(lookup_config(c->config_tree, "ClampMSS"), &choice)) {
 585                 if(choice)
 586                         c->options |= OPTION_CLAMP_MSS;
 587                 else
 588                         c->options &= ~OPTION_CLAMP_MSS;
 589         }
 590
 591         /* Activate this connection */
 592
 593         c->allow_request = ALL;
 594         c->status.active = true;
 595
 596         ifdebug(CONNECTIONS) logger(LOG_NOTICE, "Connection with %s (%s) activated", c->name,
 597                            c->hostname);
 598
 599         /* Send him everything we know */
 600
 601         send_everything(c);
 602
 603         /* Create an edge_t for this connection */
 604
 605         c->edge = new_edge();
 606         c->edge->from = myself;
 607         c->edge->to = n;
 608         sockaddrcpy(&c->edge->address, &c->address);
 609         sockaddr_setport(&c->edge->address, hisport);
 610         c->edge->weight = (weight + c->estimated_weight) / 2;
 611         c->edge->connection = c;
 612         c->edge->options = c->options;
 613
 614         edge_add(c->edge);
 615
 616         /* Notify everyone of the new edge */
 617
 618         if(tunnelserver)
 619                 send_add_edge(c, c->edge);
 620         else
 621                 send_add_edge(everyone, c->edge);
 622
 623         /* Run MST and SSSP algorithms */
 624
 625         graph();
 626
 627         return true;
 628 }