test/handshake_helper.c

   1 /*
   2  * Copyright 2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 #include <string.h>
  11
  12 #include <openssl/bio.h>
  13 #include <openssl/x509_vfy.h>
  14 #include <openssl/ssl.h>
  15
  16 #include "handshake_helper.h"
  17
  18 HANDSHAKE_RESULT *HANDSHAKE_RESULT_new()
  19 {
  20     HANDSHAKE_RESULT *ret;
  21     ret = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ret));
  22     OPENSSL_assert(ret != NULL);
  23     return ret;
  24 }
  25
  26 void HANDSHAKE_RESULT_free(HANDSHAKE_RESULT *result)
  27 {
  28     OPENSSL_free(result->client_npn_negotiated);
  29     OPENSSL_free(result->server_npn_negotiated);
  30     OPENSSL_free(result->client_alpn_negotiated);
  31     OPENSSL_free(result->server_alpn_negotiated);
  32     OPENSSL_free(result);
  33 }
  34
  35 /*
  36  * Since there appears to be no way to extract the sent/received alert
  37  * from the SSL object directly, we use the info callback and stash
  38  * the result in ex_data.
  39  */
  40 typedef struct handshake_ex_data {
  41     int alert_sent;
  42     int alert_received;
  43     int session_ticket_do_not_call;
  44     ssl_servername_t servername;
  45 } HANDSHAKE_EX_DATA;
  46
  47 typedef struct ctx_data {
  48     unsigned char *npn_protocols;
  49     size_t npn_protocols_len;
  50     unsigned char *alpn_protocols;
  51     size_t alpn_protocols_len;
  52 } CTX_DATA;
  53
  54 /* |ctx_data| itself is stack-allocated. */
  55 static void ctx_data_free_data(CTX_DATA *ctx_data)
  56 {
  57     OPENSSL_free(ctx_data->npn_protocols);
  58     ctx_data->npn_protocols = NULL;
  59     OPENSSL_free(ctx_data->alpn_protocols);
  60     ctx_data->alpn_protocols = NULL;
  61 }
  62
  63 static int ex_data_idx;
  64
  65 static void info_cb(const SSL *s, int where, int ret)
  66 {
  67     if (where & SSL_CB_ALERT) {
  68         HANDSHAKE_EX_DATA *ex_data =
  69             (HANDSHAKE_EX_DATA*)(SSL_get_ex_data(s, ex_data_idx));
  70         if (where & SSL_CB_WRITE) {
  71             ex_data->alert_sent = ret;
  72         } else {
  73             ex_data->alert_received = ret;
  74         }
  75     }
  76 }
  77
  78 /* Select the appropriate server CTX.
  79  * Returns SSL_TLSEXT_ERR_OK if a match was found.
  80  * If |ignore| is 1, returns SSL_TLSEXT_ERR_NOACK on mismatch.
  81  * Otherwise, returns SSL_TLSEXT_ERR_ALERT_FATAL on mismatch.
  82  * An empty SNI extension also returns SSL_TSLEXT_ERR_NOACK.
  83  */
  84 static int select_server_ctx(SSL *s, void *arg, int ignore)
  85 {
  86     const char *servername = SSL_get_servername(s, TLSEXT_NAMETYPE_host_name);
  87     HANDSHAKE_EX_DATA *ex_data =
  88         (HANDSHAKE_EX_DATA*)(SSL_get_ex_data(s, ex_data_idx));
  89
  90     if (servername == NULL) {
  91         ex_data->servername = SSL_TEST_SERVERNAME_SERVER1;
  92         return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
  93     }
  94
  95     if (strcmp(servername, "server2") == 0) {
  96         SSL_CTX *new_ctx = (SSL_CTX*)arg;
  97         SSL_set_SSL_CTX(s, new_ctx);
  98         /*
  99          * Copy over all the SSL_CTX options - reasonable behavior
 100          * allows testing of cases where the options between two
 101          * contexts differ/conflict
 102          */
 103         SSL_clear_options(s, 0xFFFFFFFFL);
 104         SSL_set_options(s, SSL_CTX_get_options(new_ctx));
 105
 106         ex_data->servername = SSL_TEST_SERVERNAME_SERVER2;
 107         return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
 108     } else if (strcmp(servername, "server1") == 0) {
 109         ex_data->servername = SSL_TEST_SERVERNAME_SERVER1;
 110         return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
 111     } else if (ignore) {
 112         ex_data->servername = SSL_TEST_SERVERNAME_SERVER1;
 113         return SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
 114     } else {
 115         /* Don't set an explicit alert, to test library defaults. */
 116         return SSL_TLSEXT_ERR_ALERT_FATAL;
 117     }
 118 }
 119
 120 /*
 121  * (RFC 6066):
 122  *  If the server understood the ClientHello extension but
 123  *  does not recognize the server name, the server SHOULD take one of two
 124  *  actions: either abort the handshake by sending a fatal-level
 125  *  unrecognized_name(112) alert or continue the handshake.
 126  *
 127  * This behaviour is up to the application to configure; we test both
 128  * configurations to ensure the state machine propagates the result
 129  * correctly.
 130  */
 131 static int servername_ignore_cb(SSL *s, int *ad, void *arg)
 132 {
 133     return select_server_ctx(s, arg, 1);
 134 }
 135
 136 static int servername_reject_cb(SSL *s, int *ad, void *arg)
 137 {
 138     return select_server_ctx(s, arg, 0);
 139 }
 140
 141 static int verify_reject_cb(X509_STORE_CTX *ctx, void *arg) {
 142     X509_STORE_CTX_set_error(ctx, X509_V_ERR_APPLICATION_VERIFICATION);
 143     return 0;
 144 }
 145
 146 static int verify_accept_cb(X509_STORE_CTX *ctx, void *arg) {
 147     return 1;
 148 }
 149
 150 static int broken_session_ticket_cb(SSL *s, unsigned char *key_name, unsigned char *iv,
 151                                     EVP_CIPHER_CTX *ctx, HMAC_CTX *hctx, int enc)
 152 {
 153     return 0;
 154 }
 155
 156 static int do_not_call_session_ticket_cb(SSL *s, unsigned char *key_name,
 157                                          unsigned char *iv,
 158                                          EVP_CIPHER_CTX *ctx,
 159                                          HMAC_CTX *hctx, int enc)
 160 {
 161     HANDSHAKE_EX_DATA *ex_data =
 162         (HANDSHAKE_EX_DATA*)(SSL_get_ex_data(s, ex_data_idx));
 163     ex_data->session_ticket_do_not_call = 1;
 164     return 0;
 165 }
 166
 167 /* Parse the comma-separated list into TLS format. */
 168 static void parse_protos(const char *protos, unsigned char **out, size_t *outlen)
 169 {
 170     size_t len, i, prefix;
 171
 172     len = strlen(protos);
 173
 174     /* Should never have reuse. */
 175     OPENSSL_assert(*out == NULL);
 176
 177     /* Test values are small, so we omit length limit checks. */
 178     *out = OPENSSL_malloc(len + 1);
 179     OPENSSL_assert(*out != NULL);
 180     *outlen = len + 1;
 181
 182     /*
 183      * foo => '3', 'f', 'o', 'o'
 184      * foo,bar => '3', 'f', 'o', 'o', '3', 'b', 'a', 'r'
 185      */
 186     memcpy(*out + 1, protos, len);
 187
 188     prefix = 0;
 189     i = prefix + 1;
 190     while (i <= len) {
 191         if ((*out)[i] == ',') {
 192             OPENSSL_assert(i - 1 - prefix > 0);
 193             (*out)[prefix] = i - 1 - prefix;
 194             prefix = i;
 195         }
 196         i++;
 197     }
 198     OPENSSL_assert(len - prefix > 0);
 199     (*out)[prefix] = len - prefix;
 200 }
 201
 202 #ifndef OPENSSL_NO_NEXTPROTONEG
 203 /*
 204  * The client SHOULD select the first protocol advertised by the server that it
 205  * also supports.  In the event that the client doesn't support any of server's
 206  * protocols, or the server doesn't advertise any, it SHOULD select the first
 207  * protocol that it supports.
 208  */
 209 static int client_npn_cb(SSL *s, unsigned char **out, unsigned char *outlen,
 210                          const unsigned char *in, unsigned int inlen,
 211                          void *arg)
 212 {
 213     CTX_DATA *ctx_data = (CTX_DATA*)(arg);
 214     int ret;
 215
 216     ret = SSL_select_next_proto(out, outlen, in, inlen,
 217                                 ctx_data->npn_protocols,
 218                                 ctx_data->npn_protocols_len);
 219     /* Accept both OPENSSL_NPN_NEGOTIATED and OPENSSL_NPN_NO_OVERLAP. */
 220     OPENSSL_assert(ret == OPENSSL_NPN_NEGOTIATED
 221                    || ret == OPENSSL_NPN_NO_OVERLAP);
 222     return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
 223 }
 224
 225 static int server_npn_cb(SSL *s, const unsigned char **data,
 226                          unsigned int *len, void *arg)
 227 {
 228     CTX_DATA *ctx_data = (CTX_DATA*)(arg);
 229     *data = ctx_data->npn_protocols;
 230     *len = ctx_data->npn_protocols_len;
 231     return SSL_TLSEXT_ERR_OK;
 232 }
 233 #endif
 234
 235 /*
 236  * The server SHOULD select the most highly preferred protocol that it supports
 237  * and that is also advertised by the client.  In the event that the server
 238  * supports no protocols that the client advertises, then the server SHALL
 239  * respond with a fatal "no_application_protocol" alert.
 240  */
 241 static int server_alpn_cb(SSL *s, const unsigned char **out,
 242                           unsigned char *outlen, const unsigned char *in,
 243                           unsigned int inlen, void *arg)
 244 {
 245     CTX_DATA *ctx_data = (CTX_DATA*)(arg);
 246     int ret;
 247
 248     /* SSL_select_next_proto isn't const-correct... */
 249     unsigned char *tmp_out;
 250
 251     /*
 252      * The result points either to |in| or to |ctx_data->alpn_protocols|.
 253      * The callback is allowed to point to |in| or to a long-lived buffer,
 254      * so we can return directly without storing a copy.
 255      */
 256     ret = SSL_select_next_proto(&tmp_out, outlen,
 257                                 ctx_data->alpn_protocols,
 258                                 ctx_data->alpn_protocols_len, in, inlen);
 259
 260     *out = tmp_out;
 261     /* Unlike NPN, we don't tolerate a mismatch. */
 262     return ret == OPENSSL_NPN_NEGOTIATED ? SSL_TLSEXT_ERR_OK
 263         : SSL_TLSEXT_ERR_NOACK;
 264 }
 265
 266 /*
 267  * Configure callbacks and other properties that can't be set directly
 268  * in the server/client CONF.
 269  */
 270 static void configure_handshake_ctx(SSL_CTX *server_ctx, SSL_CTX *server2_ctx,
 271                                     SSL_CTX *client_ctx,
 272                                     const SSL_TEST_EXTRA_CONF *extra,
 273                                     CTX_DATA *server_ctx_data,
 274                                     CTX_DATA *server2_ctx_data,
 275                                     CTX_DATA *client_ctx_data)
 276 {
 277     unsigned char *ticket_keys;
 278     size_t ticket_key_len;
 279
 280     switch (extra->client.verify_callback) {
 281     case SSL_TEST_VERIFY_ACCEPT_ALL:
 282         SSL_CTX_set_cert_verify_callback(client_ctx, &verify_accept_cb,
 283                                          NULL);
 284         break;
 285     case SSL_TEST_VERIFY_REJECT_ALL:
 286         SSL_CTX_set_cert_verify_callback(client_ctx, &verify_reject_cb,
 287                                          NULL);
 288         break;
 289     default:
 290         break;
 291     }
 292
 293     /* link the two contexts for SNI purposes */
 294     switch (extra->server.servername_callback) {
 295     case SSL_TEST_SERVERNAME_IGNORE_MISMATCH:
 296         SSL_CTX_set_tlsext_servername_callback(server_ctx, servername_ignore_cb);
 297         SSL_CTX_set_tlsext_servername_arg(server_ctx, server2_ctx);
 298         break;
 299     case SSL_TEST_SERVERNAME_REJECT_MISMATCH:
 300         SSL_CTX_set_tlsext_servername_callback(server_ctx, servername_reject_cb);
 301         SSL_CTX_set_tlsext_servername_arg(server_ctx, server2_ctx);
 302         break;
 303     default:
 304         break;
 305     }
 306
 307     /*
 308      * The initial_ctx/session_ctx always handles the encrypt/decrypt of the
 309      * session ticket. This ticket_key callback is assigned to the second
 310      * session (assigned via SNI), and should never be invoked
 311      */
 312     if (server2_ctx != NULL)
 313         SSL_CTX_set_tlsext_ticket_key_cb(server2_ctx,
 314                                          do_not_call_session_ticket_cb);
 315
 316     if (extra->server.broken_session_ticket) {
 317         SSL_CTX_set_tlsext_ticket_key_cb(server_ctx, broken_session_ticket_cb);
 318     }
 319 #ifndef OPENSSL_NO_NEXTPROTONEG
 320     if (extra->server.npn_protocols != NULL) {
 321         parse_protos(extra->server.npn_protocols,
 322                      &server_ctx_data->npn_protocols,
 323                      &server_ctx_data->npn_protocols_len);
 324         SSL_CTX_set_next_protos_advertised_cb(server_ctx, server_npn_cb,
 325                                               server_ctx_data);
 326     }
 327     if (extra->server2.npn_protocols != NULL) {
 328         parse_protos(extra->server2.npn_protocols,
 329                      &server2_ctx_data->npn_protocols,
 330                      &server2_ctx_data->npn_protocols_len);
 331         OPENSSL_assert(server2_ctx != NULL);
 332         SSL_CTX_set_next_protos_advertised_cb(server2_ctx, server_npn_cb,
 333                                               server2_ctx_data);
 334     }
 335     if (extra->client.npn_protocols != NULL) {
 336         parse_protos(extra->client.npn_protocols,
 337                      &client_ctx_data->npn_protocols,
 338                      &client_ctx_data->npn_protocols_len);
 339         SSL_CTX_set_next_proto_select_cb(client_ctx, client_npn_cb,
 340                                          client_ctx_data);
 341     }
 342 #endif
 343     if (extra->server.alpn_protocols != NULL) {
 344         parse_protos(extra->server.alpn_protocols,
 345                      &server_ctx_data->alpn_protocols,
 346                      &server_ctx_data->alpn_protocols_len);
 347         SSL_CTX_set_alpn_select_cb(server_ctx, server_alpn_cb, server_ctx_data);
 348     }
 349     if (extra->server2.alpn_protocols != NULL) {
 350         OPENSSL_assert(server2_ctx != NULL);
 351         parse_protos(extra->server2.alpn_protocols,
 352                      &server2_ctx_data->alpn_protocols,
 353                      &server2_ctx_data->alpn_protocols_len);
 354         SSL_CTX_set_alpn_select_cb(server2_ctx, server_alpn_cb, server2_ctx_data);
 355     }
 356     if (extra->client.alpn_protocols != NULL) {
 357         unsigned char *alpn_protos = NULL;
 358         size_t alpn_protos_len;
 359         parse_protos(extra->client.alpn_protocols,
 360                      &alpn_protos, &alpn_protos_len);
 361         /* Reversed return value convention... */
 362         OPENSSL_assert(SSL_CTX_set_alpn_protos(client_ctx, alpn_protos,
 363                                                alpn_protos_len) == 0);
 364         OPENSSL_free(alpn_protos);
 365     }
 366
 367     /*
 368      * Use fixed session ticket keys so that we can decrypt a ticket created with
 369      * one CTX in another CTX. Don't address server2 for the moment.
 370      */
 371     ticket_key_len = SSL_CTX_set_tlsext_ticket_keys(server_ctx, NULL, 0);
 372     ticket_keys = OPENSSL_zalloc(ticket_key_len);
 373     OPENSSL_assert(ticket_keys != NULL);
 374     OPENSSL_assert(SSL_CTX_set_tlsext_ticket_keys(server_ctx, ticket_keys,
 375                                                   ticket_key_len) == 1);
 376     OPENSSL_free(ticket_keys);
 377
 378 #ifndef OPENSSL_NO_CT
 379     OPENSSL_assert(SSL_CTX_set_default_ctlog_list_file(client_ctx));
 380     switch (extra->client.ct_validation) {
 381     case SSL_TEST_CT_VALIDATION_PERMISSIVE:
 382         OPENSSL_assert(SSL_CTX_enable_ct(client_ctx,
 383                                          SSL_CT_VALIDATION_PERMISSIVE));
 384         break;
 385     case SSL_TEST_CT_VALIDATION_STRICT:
 386         OPENSSL_assert(SSL_CTX_enable_ct(client_ctx,
 387                                          SSL_CT_VALIDATION_STRICT));
 388         break;
 389     case SSL_TEST_CT_VALIDATION_NONE:
 390         break;
 391     }
 392 #endif
 393 }
 394
 395 /* Configure per-SSL callbacks and other properties. */
 396 static void configure_handshake_ssl(SSL *server, SSL *client,
 397                                     const SSL_TEST_EXTRA_CONF *extra)
 398 {
 399     if (extra->client.servername != SSL_TEST_SERVERNAME_NONE)
 400         SSL_set_tlsext_host_name(client,
 401                                  ssl_servername_name(extra->client.servername));
 402 }
 403
 404
 405 typedef enum {
 406     PEER_SUCCESS,
 407     PEER_RETRY,
 408     PEER_ERROR
 409 } peer_status_t;
 410
 411 /*
 412  * RFC 5246 says:
 413  *
 414  * Note that as of TLS 1.1,
 415  *     failure to properly close a connection no longer requires that a
 416  *     session not be resumed.  This is a change from TLS 1.0 to conform
 417  *     with widespread implementation practice.
 418  *
 419  * However,
 420  * (a) OpenSSL requires that a connection be shutdown for all protocol versions.
 421  * (b) We test lower versions, too.
 422  * So we just implement shutdown. We do a full bidirectional shutdown so that we
 423  * can compare sent and received close_notify alerts and get some test coverage
 424  * for SSL_shutdown as a bonus.
 425  */
 426 static peer_status_t do_handshake_step(SSL *ssl, int shutdown)
 427 {
 428     int ret;
 429
 430     ret = shutdown ? SSL_shutdown(ssl) : SSL_do_handshake(ssl);
 431
 432     if (ret == 1) {
 433         return PEER_SUCCESS;
 434     } else if (ret == 0) {
 435         return shutdown ? PEER_RETRY : PEER_ERROR;
 436     } else {
 437         int error = SSL_get_error(ssl, ret);
 438         /* Memory bios should never block with SSL_ERROR_WANT_WRITE. */
 439         if (error == SSL_ERROR_WANT_READ)
 440             return PEER_RETRY;
 441         else
 442             return PEER_ERROR;
 443     }
 444 }
 445
 446 typedef enum {
 447     /* Both parties succeeded. */
 448     HANDSHAKE_SUCCESS,
 449     /* Client errored. */
 450     CLIENT_ERROR,
 451     /* Server errored. */
 452     SERVER_ERROR,
 453     /* Peers are in inconsistent state. */
 454     INTERNAL_ERROR,
 455     /* One or both peers not done. */
 456     HANDSHAKE_RETRY
 457 } handshake_status_t;
 458
 459 /*
 460  * Determine the handshake outcome.
 461  * last_status: the status of the peer to have acted last.
 462  * previous_status: the status of the peer that didn't act last.
 463  * client_spoke_last: 1 if the client went last.
 464  */
 465 static handshake_status_t handshake_status(peer_status_t last_status,
 466                                            peer_status_t previous_status,
 467                                            int client_spoke_last)
 468 {
 469     switch (last_status) {
 470     case PEER_SUCCESS:
 471         switch (previous_status) {
 472         case PEER_SUCCESS:
 473             /* Both succeeded. */
 474             return HANDSHAKE_SUCCESS;
 475         case PEER_RETRY:
 476             /* Let the first peer finish. */
 477             return HANDSHAKE_RETRY;
 478         case PEER_ERROR:
 479             /*
 480              * Second peer succeeded despite the fact that the first peer
 481              * already errored. This shouldn't happen.
 482              */
 483             return INTERNAL_ERROR;
 484         }
 485
 486     case PEER_RETRY:
 487         if (previous_status == PEER_RETRY) {
 488             /* Neither peer is done. */
 489             return HANDSHAKE_RETRY;
 490         } else {
 491             /*
 492              * Deadlock: second peer is waiting for more input while first
 493              * peer thinks they're done (no more input is coming).
 494              */
 495             return INTERNAL_ERROR;
 496         }
 497     case PEER_ERROR:
 498         switch (previous_status) {
 499         case PEER_SUCCESS:
 500             /*
 501              * First peer succeeded but second peer errored.
 502              * TODO(emilia): we should be able to continue here (with some
 503              * application data?) to ensure the first peer receives the
 504              * alert / close_notify.
 505              */
 506             return client_spoke_last ? CLIENT_ERROR : SERVER_ERROR;
 507         case PEER_RETRY:
 508             /* We errored; let the peer finish. */
 509             return HANDSHAKE_RETRY;
 510         case PEER_ERROR:
 511             /* Both peers errored. Return the one that errored first. */
 512             return client_spoke_last ? SERVER_ERROR : CLIENT_ERROR;
 513         }
 514     }
 515     /* Control should never reach here. */
 516     return INTERNAL_ERROR;
 517 }
 518
 519 /* Convert unsigned char buf's that shouldn't contain any NUL-bytes to char. */
 520 static char *dup_str(const unsigned char *in, size_t len)
 521 {
 522     char *ret;
 523
 524     if(len == 0)
 525         return NULL;
 526
 527     /* Assert that the string does not contain NUL-bytes. */
 528     OPENSSL_assert(OPENSSL_strnlen((const char*)(in), len) == len);
 529     ret = OPENSSL_strndup((const char*)(in), len);
 530     OPENSSL_assert(ret != NULL);
 531     return ret;
 532 }
 533
 534 static HANDSHAKE_RESULT *do_handshake_internal(
 535     SSL_CTX *server_ctx, SSL_CTX *server2_ctx, SSL_CTX *client_ctx,
 536     const SSL_TEST_EXTRA_CONF *extra, SSL_SESSION *session_in,
 537     SSL_SESSION **session_out)
 538 {
 539     SSL *server, *client;
 540     BIO *client_to_server, *server_to_client;
 541     HANDSHAKE_EX_DATA server_ex_data, client_ex_data;
 542     CTX_DATA client_ctx_data, server_ctx_data, server2_ctx_data;
 543     HANDSHAKE_RESULT *ret = HANDSHAKE_RESULT_new();
 544     int client_turn = 1, shutdown = 0;
 545     peer_status_t client_status = PEER_RETRY, server_status = PEER_RETRY;
 546     handshake_status_t status = HANDSHAKE_RETRY;
 547     unsigned char* tick = NULL;
 548     size_t tick_len = 0;
 549     SSL_SESSION* sess = NULL;
 550     const unsigned char *proto = NULL;
 551     /* API dictates unsigned int rather than size_t. */
 552     unsigned int proto_len = 0;
 553
 554     memset(&server_ctx_data, 0, sizeof(server_ctx_data));
 555     memset(&server2_ctx_data, 0, sizeof(server2_ctx_data));
 556     memset(&client_ctx_data, 0, sizeof(client_ctx_data));
 557
 558     configure_handshake_ctx(server_ctx, server2_ctx, client_ctx, extra,
 559                             &server_ctx_data, &server2_ctx_data, &client_ctx_data);
 560
 561     server = SSL_new(server_ctx);
 562     client = SSL_new(client_ctx);
 563     OPENSSL_assert(server != NULL && client != NULL);
 564
 565     configure_handshake_ssl(server, client, extra);
 566     if (session_in != NULL) {
 567         /* In case we're testing resumption without tickets. */
 568         OPENSSL_assert(SSL_CTX_add_session(server_ctx, session_in));
 569         OPENSSL_assert(SSL_set_session(client, session_in));
 570     }
 571
 572     memset(&server_ex_data, 0, sizeof(server_ex_data));
 573     memset(&client_ex_data, 0, sizeof(client_ex_data));
 574
 575     ret->result = SSL_TEST_INTERNAL_ERROR;
 576
 577     client_to_server = BIO_new(BIO_s_mem());
 578     server_to_client = BIO_new(BIO_s_mem());
 579
 580     OPENSSL_assert(client_to_server != NULL && server_to_client != NULL);
 581
 582     /* Non-blocking bio. */
 583     BIO_set_nbio(client_to_server, 1);
 584     BIO_set_nbio(server_to_client, 1);
 585
 586     SSL_set_connect_state(client);
 587     SSL_set_accept_state(server);
 588
 589     /* The bios are now owned by the SSL object. */
 590     SSL_set_bio(client, server_to_client, client_to_server);
 591     OPENSSL_assert(BIO_up_ref(server_to_client) > 0);
 592     OPENSSL_assert(BIO_up_ref(client_to_server) > 0);
 593     SSL_set_bio(server, client_to_server, server_to_client);
 594
 595     ex_data_idx = SSL_get_ex_new_index(0, "ex data", NULL, NULL, NULL);
 596     OPENSSL_assert(ex_data_idx >= 0);
 597
 598     OPENSSL_assert(SSL_set_ex_data(server, ex_data_idx,
 599                                    &server_ex_data) == 1);
 600     OPENSSL_assert(SSL_set_ex_data(client, ex_data_idx,
 601                                    &client_ex_data) == 1);
 602
 603     SSL_set_info_callback(server, &info_cb);
 604     SSL_set_info_callback(client, &info_cb);
 605
 606     /*
 607      * Half-duplex handshake loop.
 608      * Client and server speak to each other synchronously in the same process.
 609      * We use non-blocking BIOs, so whenever one peer blocks for read, it
 610      * returns PEER_RETRY to indicate that it's the other peer's turn to write.
 611      * The handshake succeeds once both peers have succeeded. If one peer
 612      * errors out, we also let the other peer retry (and presumably fail).
 613      */
 614     for(;;) {
 615         if (client_turn) {
 616             client_status = do_handshake_step(client, shutdown);
 617             status = handshake_status(client_status, server_status,
 618                                       1 /* client went last */);
 619         } else {
 620             server_status = do_handshake_step(server, shutdown);
 621             status = handshake_status(server_status, client_status,
 622                                       0 /* server went last */);
 623         }
 624
 625         switch (status) {
 626         case HANDSHAKE_SUCCESS:
 627             if (shutdown) {
 628                 ret->result = SSL_TEST_SUCCESS;
 629                 goto err;
 630             } else {
 631                 client_status = server_status = PEER_RETRY;
 632                 shutdown = 1;
 633                 client_turn = 1;
 634                 break;
 635             }
 636         case CLIENT_ERROR:
 637             ret->result = SSL_TEST_CLIENT_FAIL;
 638             goto err;
 639         case SERVER_ERROR:
 640             ret->result = SSL_TEST_SERVER_FAIL;
 641             goto err;
 642         case INTERNAL_ERROR:
 643             ret->result = SSL_TEST_INTERNAL_ERROR;
 644             goto err;
 645         case HANDSHAKE_RETRY:
 646             /* Continue. */
 647             client_turn ^= 1;
 648             break;
 649         }
 650     }
 651  err:
 652     ret->server_alert_sent = server_ex_data.alert_sent;
 653     ret->server_alert_received = client_ex_data.alert_received;
 654     ret->client_alert_sent = client_ex_data.alert_sent;
 655     ret->client_alert_received = server_ex_data.alert_received;
 656     ret->server_protocol = SSL_version(server);
 657     ret->client_protocol = SSL_version(client);
 658     ret->servername = server_ex_data.servername;
 659     if ((sess = SSL_get0_session(client)) != NULL)
 660         SSL_SESSION_get0_ticket(sess, &tick, &tick_len);
 661     if (tick == NULL || tick_len == 0)
 662         ret->session_ticket = SSL_TEST_SESSION_TICKET_NO;
 663     else
 664         ret->session_ticket = SSL_TEST_SESSION_TICKET_YES;
 665     ret->session_ticket_do_not_call = server_ex_data.session_ticket_do_not_call;
 666
 667 #ifndef OPENSSL_NO_NEXTPROTONEG
 668     SSL_get0_next_proto_negotiated(client, &proto, &proto_len);
 669     ret->client_npn_negotiated = dup_str(proto, proto_len);
 670
 671     SSL_get0_next_proto_negotiated(server, &proto, &proto_len);
 672     ret->server_npn_negotiated = dup_str(proto, proto_len);
 673 #endif
 674
 675     SSL_get0_alpn_selected(client, &proto, &proto_len);
 676     ret->client_alpn_negotiated = dup_str(proto, proto_len);
 677
 678     SSL_get0_alpn_selected(server, &proto, &proto_len);
 679     ret->server_alpn_negotiated = dup_str(proto, proto_len);
 680
 681     ret->client_resumed = SSL_session_reused(client);
 682     ret->server_resumed = SSL_session_reused(server);
 683
 684     if (session_out != NULL)
 685         *session_out = SSL_get1_session(client);
 686
 687     ctx_data_free_data(&server_ctx_data);
 688     ctx_data_free_data(&server2_ctx_data);
 689     ctx_data_free_data(&client_ctx_data);
 690
 691     SSL_free(server);
 692     SSL_free(client);
 693     return ret;
 694 }
 695
 696 HANDSHAKE_RESULT *do_handshake(SSL_CTX *server_ctx, SSL_CTX *server2_ctx,
 697                                SSL_CTX *client_ctx, SSL_CTX *resume_server_ctx,
 698                                SSL_CTX *resume_client_ctx,
 699                                const SSL_TEST_CTX *test_ctx)
 700 {
 701     HANDSHAKE_RESULT *result;
 702     SSL_SESSION *session = NULL;
 703
 704     result = do_handshake_internal(server_ctx, server2_ctx, client_ctx,
 705                                    &test_ctx->extra, NULL, &session);
 706     if (test_ctx->handshake_mode == SSL_TEST_HANDSHAKE_SIMPLE)
 707         goto end;
 708
 709     OPENSSL_assert(test_ctx->handshake_mode == SSL_TEST_HANDSHAKE_RESUME);
 710
 711     if (result->result != SSL_TEST_SUCCESS) {
 712         result->result = SSL_TEST_FIRST_HANDSHAKE_FAILED;
 713         return result;
 714     }
 715
 716     HANDSHAKE_RESULT_free(result);
 717     /* We don't support SNI on second handshake yet, so server2_ctx is NULL. */
 718     result = do_handshake_internal(resume_server_ctx, NULL, resume_client_ctx,
 719                                    &test_ctx->resume_extra, session, NULL);
 720  end:
 721     SSL_SESSION_free(session);
 722     return result;
 723 }