Instead of global data store it in an OPENSSL_CTX
[openssl.git] / crypto / provider_core.c
1 /*
2  * Copyright 2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3  *
4  * Licensed under the Apache License 2.0 (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 <openssl/core.h>
11 #include <openssl/core_numbers.h>
12 #include <openssl/params.h>
13 #include <openssl/opensslv.h>
14 #include "internal/cryptlib.h"
15 #include "internal/nelem.h"
16 #include "internal/thread_once.h"
17 #include "internal/provider.h"
18 #include "internal/refcount.h"
19 #include "provider_local.h"
20
21 static OSSL_PROVIDER *provider_new(const char *name,
22                                    OSSL_provider_init_fn *init_function);
23
24 /*-
25  * Provider Object structure
26  * =========================
27  */
28
29 typedef struct {
30     char *name;
31     char *value;
32 } INFOPAIR;
33 DEFINE_STACK_OF(INFOPAIR)
34
35 struct provider_store_st;        /* Forward declaration */
36
37 struct ossl_provider_st {
38     /* Flag bits */
39     unsigned int flag_initialized:1;
40     unsigned int flag_fallback:1;
41
42     /* OpenSSL library side data */
43     CRYPTO_REF_COUNT refcnt;
44     CRYPTO_RWLOCK *refcnt_lock;  /* For the ref counter */
45     char *name;
46     char *path;
47     DSO *module;
48     OSSL_provider_init_fn *init_function;
49     STACK_OF(INFOPAIR) *parameters;
50     struct provider_store_st *store; /* The store this instance belongs to */
51
52     /* Provider side functions */
53     OSSL_provider_teardown_fn *teardown;
54     OSSL_provider_get_param_types_fn *get_param_types;
55     OSSL_provider_get_params_fn *get_params;
56     OSSL_provider_query_operation_fn *query_operation;
57
58     /* Provider side data */
59     void *provctx;
60 };
61 DEFINE_STACK_OF(OSSL_PROVIDER)
62
63 static int ossl_provider_cmp(const OSSL_PROVIDER * const *a,
64                              const OSSL_PROVIDER * const *b)
65 {
66     return strcmp((*a)->name, (*b)->name);
67 }
68
69 /*-
70  * Provider Object store
71  * =====================
72  *
73  * The Provider Object store is a library context object, and therefore needs
74  * an index.
75  */
76
77 struct provider_store_st {
78     STACK_OF(OSSL_PROVIDER) *providers;
79     CRYPTO_RWLOCK *lock;
80     unsigned int use_fallbacks:1;
81 };
82
83 static void provider_store_free(void *vstore)
84 {
85     struct provider_store_st *store = vstore;
86
87     if (store == NULL)
88         return;
89     sk_OSSL_PROVIDER_pop_free(store->providers, ossl_provider_free);
90     CRYPTO_THREAD_lock_free(store->lock);
91     OPENSSL_free(store);
92 }
93
94 static void *provider_store_new(OPENSSL_CTX *ctx)
95 {
96     struct provider_store_st *store = OPENSSL_zalloc(sizeof(*store));
97     const struct predefined_providers_st *p = NULL;
98
99     if (store == NULL
100         || (store->providers = sk_OSSL_PROVIDER_new(ossl_provider_cmp)) == NULL
101         || (store->lock = CRYPTO_THREAD_lock_new()) == NULL) {
102         provider_store_free(store);
103         return NULL;
104     }
105     store->use_fallbacks = 1;
106
107     for (p = predefined_providers; p->name != NULL; p++) {
108         OSSL_PROVIDER *prov = NULL;
109
110         /*
111          * We use the internal constructor directly here,
112          * otherwise we get a call loop
113          */
114         prov = provider_new(p->name, p->init);
115
116         if (prov == NULL
117             || sk_OSSL_PROVIDER_push(store->providers, prov) == 0) {
118             ossl_provider_free(prov);
119             provider_store_free(store);
120             CRYPTOerr(CRYPTO_F_PROVIDER_STORE_NEW, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
121             return NULL;
122         }
123         prov->store = store;
124         if(p->is_fallback)
125             ossl_provider_set_fallback(prov);
126     }
127
128     return store;
129 }
130
131 static const OPENSSL_CTX_METHOD provider_store_method = {
132     provider_store_new,
133     provider_store_free,
134 };
135
136 static struct provider_store_st *get_provider_store(OPENSSL_CTX *libctx)
137 {
138     struct provider_store_st *store = NULL;
139
140     store = openssl_ctx_get_data(libctx, OPENSSL_CTX_PROVIDER_STORE_INDEX,
141                                  &provider_store_method);
142     if (store == NULL)
143         CRYPTOerr(CRYPTO_F_GET_PROVIDER_STORE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
144     return store;
145 }
146
147 OSSL_PROVIDER *ossl_provider_find(OPENSSL_CTX *libctx, const char *name)
148 {
149     struct provider_store_st *store = NULL;
150     OSSL_PROVIDER *prov = NULL;
151
152     if ((store = get_provider_store(libctx)) != NULL) {
153         OSSL_PROVIDER tmpl = { 0, };
154         int i;
155
156         tmpl.name = (char *)name;
157         CRYPTO_THREAD_write_lock(store->lock);
158         if ((i = sk_OSSL_PROVIDER_find(store->providers, &tmpl)) == -1
159             || (prov = sk_OSSL_PROVIDER_value(store->providers, i)) == NULL
160             || !ossl_provider_upref(prov))
161             prov = NULL;
162         CRYPTO_THREAD_unlock(store->lock);
163     }
164
165     return prov;
166 }
167
168 /*-
169  * Provider Object methods
170  * =======================
171  */
172
173 static OSSL_PROVIDER *provider_new(const char *name,
174                                    OSSL_provider_init_fn *init_function)
175 {
176     OSSL_PROVIDER *prov = NULL;
177
178     if ((prov = OPENSSL_zalloc(sizeof(*prov))) == NULL
179 #ifndef HAVE_ATOMICS
180         || (prov->refcnt_lock = CRYPTO_THREAD_lock_new()) == NULL
181 #endif
182         || !ossl_provider_upref(prov) /* +1 One reference to be returned */
183         || (prov->name = OPENSSL_strdup(name)) == NULL) {
184         ossl_provider_free(prov);
185         CRYPTOerr(CRYPTO_F_PROVIDER_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
186         return NULL;
187     }
188
189     prov->init_function = init_function;
190     return prov;
191 }
192
193 int ossl_provider_upref(OSSL_PROVIDER *prov)
194 {
195     int ref = 0;
196
197     CRYPTO_UP_REF(&prov->refcnt, &ref, prov->refcnt_lock);
198     return ref;
199 }
200
201 OSSL_PROVIDER *ossl_provider_new(OPENSSL_CTX *libctx, const char *name,
202                                  OSSL_provider_init_fn *init_function)
203 {
204     struct provider_store_st *store = NULL;
205     OSSL_PROVIDER *prov = NULL;
206
207     if ((store = get_provider_store(libctx)) == NULL)
208         return NULL;
209
210     if ((prov = ossl_provider_find(libctx, name)) != NULL) { /* refcount +1 */
211         ossl_provider_free(prov); /* refcount -1 */
212         CRYPTOerr(CRYPTO_F_OSSL_PROVIDER_NEW,
213                   CRYPTO_R_PROVIDER_ALREADY_EXISTS);
214         ERR_add_error_data(2, "name=", name);
215         return NULL;
216     }
217
218     /* provider_new() generates an error, so no need here */
219     if ((prov = provider_new(name, init_function)) == NULL)
220         return NULL;
221
222     CRYPTO_THREAD_write_lock(store->lock);
223     if (!ossl_provider_upref(prov)) { /* +1 One reference for the store */
224         ossl_provider_free(prov); /* -1 Reference that was to be returned */
225         prov = NULL;
226     } else if (sk_OSSL_PROVIDER_push(store->providers, prov) == 0) {
227         ossl_provider_free(prov); /* -1 Store reference */
228         ossl_provider_free(prov); /* -1 Reference that was to be returned */
229         prov = NULL;
230     } else {
231         prov->store = store;
232     }
233     CRYPTO_THREAD_unlock(store->lock);
234
235     if (prov == NULL)
236         CRYPTOerr(CRYPTO_F_OSSL_PROVIDER_NEW, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
237
238     /*
239      * At this point, the provider is only partially "loaded".  To be
240      * fully "loaded", ossl_provider_activate() must also be called.
241      */
242
243     return prov;
244 }
245
246 static void free_infopair(INFOPAIR *pair)
247 {
248     OPENSSL_free(pair->name);
249     OPENSSL_free(pair->value);
250     OPENSSL_free(pair);
251 }
252
253 void ossl_provider_free(OSSL_PROVIDER *prov)
254 {
255     if (prov != NULL) {
256         int ref = 0;
257
258         CRYPTO_DOWN_REF(&prov->refcnt, &ref, prov->refcnt_lock);
259
260         /*
261          * When the refcount drops below two, the store is the only
262          * possible reference, or it has already been taken away from
263          * the store (this may happen if a provider was activated
264          * because it's a fallback, but isn't currently used)
265          * When that happens, the provider is inactivated.
266          */
267         if (ref < 2 && prov->flag_initialized) {
268             if (prov->teardown != NULL)
269                 prov->teardown(prov->provctx);
270             prov->flag_initialized = 0;
271         }
272
273         /*
274          * When the refcount drops to zero, it has been taken out of
275          * the store.  All we have to do here is clean it out.
276          */
277         if (ref == 0) {
278             DSO_free(prov->module);
279             OPENSSL_free(prov->name);
280             OPENSSL_free(prov->path);
281             sk_INFOPAIR_pop_free(prov->parameters, free_infopair);
282 #ifndef HAVE_ATOMICS
283             CRYPTO_THREAD_lock_free(prov->refcnt_lock);
284 #endif
285             OPENSSL_free(prov);
286         }
287     }
288 }
289
290 /* Setters */
291 int ossl_provider_set_module_path(OSSL_PROVIDER *prov, const char *module_path)
292 {
293     OPENSSL_free(prov->path);
294     if (module_path == NULL)
295         return 1;
296     if ((prov->path = OPENSSL_strdup(module_path)) != NULL)
297         return 1;
298     CRYPTOerr(CRYPTO_F_OSSL_PROVIDER_SET_MODULE_PATH, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
299     return 0;
300 }
301
302 int ossl_provider_add_parameter(OSSL_PROVIDER *prov,
303                                 const char *name, const char *value)
304 {
305     INFOPAIR *pair = NULL;
306
307     if ((pair = OPENSSL_zalloc(sizeof(*pair))) != NULL
308         && (prov->parameters != NULL
309             || (prov->parameters = sk_INFOPAIR_new_null()) != NULL)
310         && (pair->name = OPENSSL_strdup(name)) != NULL
311         && (pair->value = OPENSSL_strdup(value)) != NULL
312         && sk_INFOPAIR_push(prov->parameters, pair) > 0)
313         return 1;
314
315     if (pair != NULL) {
316         OPENSSL_free(pair->name);
317         OPENSSL_free(pair->value);
318         OPENSSL_free(pair);
319     }
320     CRYPTOerr(CRYPTO_F_OSSL_PROVIDER_ADD_PARAMETER, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
321     return 0;
322 }
323
324 /*
325  * Provider activation.
326  *
327  * What "activation" means depends on the provider form; for built in
328  * providers (in the library or the application alike), the provider
329  * can already be considered to be loaded, all that's needed is to
330  * initialize it.  However, for dynamically loadable provider modules,
331  * we must first load that module.
332  *
333  * Built in modules are distinguished from dynamically loaded modules
334  * with an already assigned init function.
335  */
336 static const OSSL_DISPATCH *core_dispatch; /* Define further down */
337
338 /*
339  * Internal version that doesn't affect the store flags, and thereby avoid
340  * locking.  Direct callers must remember to set the store flags when
341  * appropriate
342  */
343 static int provider_activate(OSSL_PROVIDER *prov)
344 {
345     const OSSL_DISPATCH *provider_dispatch = NULL;
346
347     if (prov->flag_initialized)
348         return 1;
349
350     /*
351      * If the init function isn't set, it indicates that this provider is
352      * a loadable module.
353      */
354     if (prov->init_function == NULL) {
355         if (prov->module == NULL) {
356             char *allocated_path = NULL;
357             const char *module_path = NULL;
358             char *merged_path = NULL;
359             const char *load_dir = ossl_safe_getenv("OPENSSL_MODULES");
360
361             if ((prov->module = DSO_new()) == NULL) {
362                 /* DSO_new() generates an error already */
363                 return 0;
364             }
365
366             if (load_dir == NULL)
367                 load_dir = MODULESDIR;
368
369             DSO_ctrl(prov->module, DSO_CTRL_SET_FLAGS,
370                      DSO_FLAG_NAME_TRANSLATION_EXT_ONLY, NULL);
371
372             module_path = prov->path;
373             if (module_path == NULL)
374                 module_path = allocated_path =
375                     DSO_convert_filename(prov->module, prov->name);
376             if (module_path != NULL)
377                 merged_path = DSO_merge(prov->module, module_path, load_dir);
378
379             if (merged_path == NULL
380                 || (DSO_load(prov->module, merged_path, NULL, 0)) == NULL) {
381                 DSO_free(prov->module);
382                 prov->module = NULL;
383             }
384
385             OPENSSL_free(merged_path);
386             OPENSSL_free(allocated_path);
387         }
388
389         if (prov->module != NULL)
390             prov->init_function = (OSSL_provider_init_fn *)
391                 DSO_bind_func(prov->module, "OSSL_provider_init");
392     }
393
394     if (prov->init_function == NULL
395         || !prov->init_function(prov, core_dispatch, &provider_dispatch,
396                                 &prov->provctx)) {
397         CRYPTOerr(CRYPTO_F_PROVIDER_ACTIVATE, ERR_R_INIT_FAIL);
398         ERR_add_error_data(2, "name=", prov->name);
399         DSO_free(prov->module);
400         prov->module = NULL;
401         return 0;
402     }
403
404     for (; provider_dispatch->function_id != 0; provider_dispatch++) {
405         switch (provider_dispatch->function_id) {
406         case OSSL_FUNC_PROVIDER_TEARDOWN:
407             prov->teardown =
408                 OSSL_get_provider_teardown(provider_dispatch);
409             break;
410         case OSSL_FUNC_PROVIDER_GET_PARAM_TYPES:
411             prov->get_param_types =
412                 OSSL_get_provider_get_param_types(provider_dispatch);
413             break;
414         case OSSL_FUNC_PROVIDER_GET_PARAMS:
415             prov->get_params =
416                 OSSL_get_provider_get_params(provider_dispatch);
417             break;
418         case OSSL_FUNC_PROVIDER_QUERY_OPERATION:
419             prov->query_operation =
420                 OSSL_get_provider_query_operation(provider_dispatch);
421             break;
422         }
423     }
424
425     /* With this flag set, this provider has become fully "loaded". */
426     prov->flag_initialized = 1;
427
428     return 1;
429 }
430
431 int ossl_provider_activate(OSSL_PROVIDER *prov)
432 {
433     if (provider_activate(prov)) {
434         CRYPTO_THREAD_write_lock(prov->store->lock);
435         prov->store->use_fallbacks = 0;
436         CRYPTO_THREAD_unlock(prov->store->lock);
437         return 1;
438     }
439
440     return 0;
441 }
442
443 void *ossl_provider_ctx(const OSSL_PROVIDER *prov)
444 {
445     return prov->provctx;
446 }
447
448
449 static int provider_forall_loaded(struct provider_store_st *store,
450                                   int *found_activated,
451                                   int (*cb)(OSSL_PROVIDER *provider,
452                                             void *cbdata),
453                                   void *cbdata)
454 {
455     int i;
456     int ret = 1;
457     int num_provs = sk_OSSL_PROVIDER_num(store->providers);
458
459     if (found_activated != NULL)
460         *found_activated = 0;
461     for (i = 0; i < num_provs; i++) {
462         OSSL_PROVIDER *prov =
463             sk_OSSL_PROVIDER_value(store->providers, i);
464
465         if (prov->flag_initialized) {
466             if (found_activated != NULL)
467                 *found_activated = 1;
468             if (!(ret = cb(prov, cbdata)))
469                 break;
470         }
471     }
472
473     return ret;
474 }
475
476 int ossl_provider_forall_loaded(OPENSSL_CTX *ctx,
477                                 int (*cb)(OSSL_PROVIDER *provider,
478                                           void *cbdata),
479                                 void *cbdata)
480 {
481     int ret = 1;
482     int i;
483     struct provider_store_st *store = get_provider_store(ctx);
484
485     if (store != NULL) {
486         int found_activated = 0;
487
488         CRYPTO_THREAD_read_lock(store->lock);
489         ret = provider_forall_loaded(store, &found_activated, cb, cbdata);
490
491         /*
492          * If there's nothing activated ever in this store, try to activate
493          * all fallbacks.
494          */
495         if (!found_activated && store->use_fallbacks) {
496             int num_provs = sk_OSSL_PROVIDER_num(store->providers);
497             int activated_fallback_count = 0;
498
499             for (i = 0; i < num_provs; i++) {
500                 OSSL_PROVIDER *prov =
501                     sk_OSSL_PROVIDER_value(store->providers, i);
502
503                 /*
504                  * Note that we don't care if the activation succeeds or
505                  * not.  If it doesn't succeed, then the next loop will
506                  * fail anyway.
507                  */
508                 if (prov->flag_fallback) {
509                     activated_fallback_count++;
510                     provider_activate(prov);
511                 }
512             }
513
514             if (activated_fallback_count > 0) {
515                 /*
516                  * We assume that all fallbacks have been added to the store
517                  * before any fallback is activated.
518                  * TODO: We may have to reconsider this, IF we find ourselves
519                  * adding fallbacks after any previous fallback has been
520                  * activated.
521                  */
522                 store->use_fallbacks = 0;
523
524                 /*
525                  * Now that we've activated available fallbacks, try a
526                  * second sweep
527                  */
528                 ret = provider_forall_loaded(store, NULL, cb, cbdata);
529             }
530         }
531         CRYPTO_THREAD_unlock(store->lock);
532     }
533
534     return ret;
535 }
536
537 /* Setters of Provider Object data */
538 int ossl_provider_set_fallback(OSSL_PROVIDER *prov)
539 {
540     if (prov == NULL)
541         return 0;
542
543     prov->flag_fallback = 1;
544     return 1;
545 }
546
547 /* Getters of Provider Object data */
548 const char *ossl_provider_name(OSSL_PROVIDER *prov)
549 {
550     return prov->name;
551 }
552
553 const DSO *ossl_provider_dso(OSSL_PROVIDER *prov)
554 {
555     return prov->module;
556 }
557
558 const char *ossl_provider_module_name(OSSL_PROVIDER *prov)
559 {
560     return DSO_get_filename(prov->module);
561 }
562
563 const char *ossl_provider_module_path(OSSL_PROVIDER *prov)
564 {
565     /* FIXME: Ensure it's a full path */
566     return DSO_get_filename(prov->module);
567 }
568
569 /* Wrappers around calls to the provider */
570 void ossl_provider_teardown(const OSSL_PROVIDER *prov)
571 {
572     if (prov->teardown != NULL)
573         prov->teardown(prov->provctx);
574 }
575
576 const OSSL_ITEM *ossl_provider_get_param_types(const OSSL_PROVIDER *prov)
577 {
578     return prov->get_param_types == NULL
579         ? NULL : prov->get_param_types(prov->provctx);
580 }
581
582 int ossl_provider_get_params(const OSSL_PROVIDER *prov,
583                              const OSSL_PARAM params[])
584 {
585     return prov->get_params == NULL
586         ? 0 : prov->get_params(prov->provctx, params);
587 }
588
589
590 const OSSL_ALGORITHM *ossl_provider_query_operation(const OSSL_PROVIDER *prov,
591                                                     int operation_id,
592                                                     int *no_cache)
593 {
594     return prov->query_operation(prov->provctx, operation_id, no_cache);
595 }
596
597 /*-
598  * Core functions for the provider
599  * ===============================
600  *
601  * This is the set of functions that the core makes available to the provider
602  */
603
604 /*
605  * This returns a list of Provider Object parameters with their types, for
606  * discovery.  We do not expect that many providers will use this, but one
607  * never knows.
608  */
609 static const OSSL_ITEM param_types[] = {
610     { OSSL_PARAM_UTF8_PTR, "openssl-version" },
611     { OSSL_PARAM_UTF8_PTR, "provider-name" },
612     { 0, NULL }
613 };
614
615 static const OSSL_ITEM *core_get_param_types(const OSSL_PROVIDER *prov)
616 {
617     return param_types;
618 }
619
620 static int core_get_params(const OSSL_PROVIDER *prov, const OSSL_PARAM params[])
621 {
622     int i;
623     const OSSL_PARAM *p;
624
625     if ((p = OSSL_PARAM_locate(params, "openssl-version")) != NULL)
626         OSSL_PARAM_set_utf8_ptr(p, OPENSSL_VERSION_STR);
627     if ((p = OSSL_PARAM_locate(params, "provider-name")) != NULL)
628         OSSL_PARAM_set_utf8_ptr(p, prov->name);
629
630     if (prov->parameters == NULL)
631         return 1;
632
633     for (i = 0; i < sk_INFOPAIR_num(prov->parameters); i++) {
634         INFOPAIR *pair = sk_INFOPAIR_value(prov->parameters, i);
635
636         if ((p = OSSL_PARAM_locate(params, pair->name)) != NULL)
637             OSSL_PARAM_set_utf8_ptr(p, pair->value);
638     }
639
640     return 1;
641 }
642
643 static const OSSL_DISPATCH core_dispatch_[] = {
644     { OSSL_FUNC_CORE_GET_PARAM_TYPES, (void (*)(void))core_get_param_types },
645     { OSSL_FUNC_CORE_GET_PARAMS, (void (*)(void))core_get_params },
646     { 0, NULL }
647 };
648 static const OSSL_DISPATCH *core_dispatch = core_dispatch_;