ssl/d1_lib.c

   1 /*
   2  * DTLS implementation written by Nagendra Modadugu
   3  * (nagendra@cs.stanford.edu) for the OpenSSL project 2005.
   4  */
   5 /* ====================================================================
   6  * Copyright (c) 1999-2005 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  *
  12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  14  *
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  17  *    the documentation and/or other materials provided with the
  18  *    distribution.
  19  *
  20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  21  *    software must display the following acknowledgment:
  22  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  23  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
  24  *
  25  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  26  *    endorse or promote products derived from this software without
  27  *    prior written permission. For written permission, please contact
  28  *    openssl-core@OpenSSL.org.
  29  *
  30  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  31  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  32  *    permission of the OpenSSL Project.
  33  *
  34  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  35  *    acknowledgment:
  36  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  37  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
  38  *
  39  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  40  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  41  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  42  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  43  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  44  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  45  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  46  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  48  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  49  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  50  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  51  * ====================================================================
  52  *
  53  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
  54  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
  55  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  56  *
  57  */
  58
  59 #include <stdio.h>
  60 #define USE_SOCKETS
  61 #include <openssl/objects.h>
  62 #include <openssl/rand.h>
  63 #include "ssl_locl.h"
  64
  65 #if defined(OPENSSL_SYS_VMS)
  66 # include <sys/timeb.h>
  67 #elif defined(OPENSSL_SYS_NETWARE) && !defined(_WINSOCK2API_)
  68 # include <sys/timeval.h>
  69 #elif defined(OPENSSL_SYS_VXWORKS)
  70 # include <sys/times.h>
  71 #elif !defined(OPENSSL_SYS_WIN32)
  72 # include <sys/time.h>
  73 #endif
  74
  75 static void get_current_time(struct timeval *t);
  76 static int dtls1_set_handshake_header(SSL *s, int type, unsigned long len);
  77 static int dtls1_handshake_write(SSL *s);
  78 static unsigned int dtls1_link_min_mtu(void);
  79
  80 /* XDTLS:  figure out the right values */
  81 static const unsigned int g_probable_mtu[] = { 1500, 512, 256 };
  82
  83 const SSL3_ENC_METHOD DTLSv1_enc_data = {
  84     tls1_enc,
  85     tls1_mac,
  86     tls1_setup_key_block,
  87     tls1_generate_master_secret,
  88     tls1_change_cipher_state,
  89     tls1_final_finish_mac,
  90     TLS1_FINISH_MAC_LENGTH,
  91     TLS_MD_CLIENT_FINISH_CONST, TLS_MD_CLIENT_FINISH_CONST_SIZE,
  92     TLS_MD_SERVER_FINISH_CONST, TLS_MD_SERVER_FINISH_CONST_SIZE,
  93     tls1_alert_code,
  94     tls1_export_keying_material,
  95     SSL_ENC_FLAG_DTLS | SSL_ENC_FLAG_EXPLICIT_IV,
  96     DTLS1_HM_HEADER_LENGTH,
  97     dtls1_set_handshake_header,
  98     dtls1_handshake_write
  99 };
 100
 101 const SSL3_ENC_METHOD DTLSv1_2_enc_data = {
 102     tls1_enc,
 103     tls1_mac,
 104     tls1_setup_key_block,
 105     tls1_generate_master_secret,
 106     tls1_change_cipher_state,
 107     tls1_final_finish_mac,
 108     TLS1_FINISH_MAC_LENGTH,
 109     TLS_MD_CLIENT_FINISH_CONST, TLS_MD_CLIENT_FINISH_CONST_SIZE,
 110     TLS_MD_SERVER_FINISH_CONST, TLS_MD_SERVER_FINISH_CONST_SIZE,
 111     tls1_alert_code,
 112     tls1_export_keying_material,
 113     SSL_ENC_FLAG_DTLS | SSL_ENC_FLAG_EXPLICIT_IV | SSL_ENC_FLAG_SIGALGS
 114         | SSL_ENC_FLAG_SHA256_PRF | SSL_ENC_FLAG_TLS1_2_CIPHERS,
 115     DTLS1_HM_HEADER_LENGTH,
 116     dtls1_set_handshake_header,
 117     dtls1_handshake_write
 118 };
 119
 120 long dtls1_default_timeout(void)
 121 {
 122     /*
 123      * 2 hours, the 24 hours mentioned in the DTLSv1 spec is way too long for
 124      * http, the cache would over fill
 125      */
 126     return (60 * 60 * 2);
 127 }
 128
 129 int dtls1_new(SSL *s)
 130 {
 131     DTLS1_STATE *d1;
 132
 133     if (!DTLS_RECORD_LAYER_new(&s->rlayer)) {
 134         return 0;
 135     }
 136
 137     if (!ssl3_new(s))
 138         return (0);
 139     if ((d1 = OPENSSL_zalloc(sizeof(*d1))) == NULL) {
 140         ssl3_free(s);
 141         return (0);
 142     }
 143
 144     d1->buffered_messages = pqueue_new();
 145     d1->sent_messages = pqueue_new();
 146
 147     if (s->server) {
 148         d1->cookie_len = sizeof(s->d1->cookie);
 149     }
 150
 151     d1->link_mtu = 0;
 152     d1->mtu = 0;
 153
 154     if (d1->buffered_messages == NULL || d1->sent_messages == NULL) {
 155         pqueue_free(d1->buffered_messages);
 156         pqueue_free(d1->sent_messages);
 157         OPENSSL_free(d1);
 158         ssl3_free(s);
 159         return (0);
 160     }
 161
 162     s->d1 = d1;
 163     s->method->ssl_clear(s);
 164     return (1);
 165 }
 166
 167 static void dtls1_clear_queues(SSL *s)
 168 {
 169     pitem *item = NULL;
 170     hm_fragment *frag = NULL;
 171
 172     while ((item = pqueue_pop(s->d1->buffered_messages)) != NULL) {
 173         frag = (hm_fragment *)item->data;
 174         dtls1_hm_fragment_free(frag);
 175         pitem_free(item);
 176     }
 177
 178     while ((item = pqueue_pop(s->d1->sent_messages)) != NULL) {
 179         frag = (hm_fragment *)item->data;
 180         dtls1_hm_fragment_free(frag);
 181         pitem_free(item);
 182     }
 183 }
 184
 185 void dtls1_free(SSL *s)
 186 {
 187     DTLS_RECORD_LAYER_free(&s->rlayer);
 188
 189     ssl3_free(s);
 190
 191     dtls1_clear_queues(s);
 192
 193     pqueue_free(s->d1->buffered_messages);
 194     pqueue_free(s->d1->sent_messages);
 195
 196     OPENSSL_free(s->d1);
 197     s->d1 = NULL;
 198 }
 199
 200 void dtls1_clear(SSL *s)
 201 {
 202     pqueue *buffered_messages;
 203     pqueue *sent_messages;
 204     unsigned int mtu;
 205     unsigned int link_mtu;
 206
 207     DTLS_RECORD_LAYER_clear(&s->rlayer);
 208
 209     if (s->d1) {
 210         buffered_messages = s->d1->buffered_messages;
 211         sent_messages = s->d1->sent_messages;
 212         mtu = s->d1->mtu;
 213         link_mtu = s->d1->link_mtu;
 214
 215         dtls1_clear_queues(s);
 216
 217         memset(s->d1, 0, sizeof(*s->d1));
 218
 219         if (s->server) {
 220             s->d1->cookie_len = sizeof(s->d1->cookie);
 221         }
 222
 223         if (SSL_get_options(s) & SSL_OP_NO_QUERY_MTU) {
 224             s->d1->mtu = mtu;
 225             s->d1->link_mtu = link_mtu;
 226         }
 227
 228         s->d1->buffered_messages = buffered_messages;
 229         s->d1->sent_messages = sent_messages;
 230     }
 231
 232     ssl3_clear(s);
 233     if (s->options & SSL_OP_CISCO_ANYCONNECT)
 234         s->client_version = s->version = DTLS1_BAD_VER;
 235     else if (s->method->version == DTLS_ANY_VERSION)
 236         s->version = DTLS_MAX_VERSION;
 237     else
 238         s->version = s->method->version;
 239 }
 240
 241 long dtls1_ctrl(SSL *s, int cmd, long larg, void *parg)
 242 {
 243     int ret = 0;
 244
 245     switch (cmd) {
 246     case DTLS_CTRL_GET_TIMEOUT:
 247         if (dtls1_get_timeout(s, (struct timeval *)parg) != NULL) {
 248             ret = 1;
 249         }
 250         break;
 251     case DTLS_CTRL_HANDLE_TIMEOUT:
 252         ret = dtls1_handle_timeout(s);
 253         break;
 254     case DTLS_CTRL_SET_LINK_MTU:
 255         if (larg < (long)dtls1_link_min_mtu())
 256             return 0;
 257         s->d1->link_mtu = larg;
 258         return 1;
 259     case DTLS_CTRL_GET_LINK_MIN_MTU:
 260         return (long)dtls1_link_min_mtu();
 261     case SSL_CTRL_SET_MTU:
 262         /*
 263          *  We may not have a BIO set yet so can't call dtls1_min_mtu()
 264          *  We'll have to make do with dtls1_link_min_mtu() and max overhead
 265          */
 266         if (larg < (long)dtls1_link_min_mtu() - DTLS1_MAX_MTU_OVERHEAD)
 267             return 0;
 268         s->d1->mtu = larg;
 269         return larg;
 270     default:
 271         ret = ssl3_ctrl(s, cmd, larg, parg);
 272         break;
 273     }
 274     return (ret);
 275 }
 276
 277 /*
 278  * As it's impossible to use stream ciphers in "datagram" mode, this
 279  * simple filter is designed to disengage them in DTLS. Unfortunately
 280  * there is no universal way to identify stream SSL_CIPHER, so we have
 281  * to explicitly list their SSL_* codes. Currently RC4 is the only one
 282  * available, but if new ones emerge, they will have to be added...
 283  */
 284 const SSL_CIPHER *dtls1_get_cipher(unsigned int u)
 285 {
 286     const SSL_CIPHER *ciph = ssl3_get_cipher(u);
 287
 288     if (ciph != NULL) {
 289         if (ciph->algorithm_enc == SSL_RC4)
 290             return NULL;
 291     }
 292
 293     return ciph;
 294 }
 295
 296 void dtls1_start_timer(SSL *s)
 297 {
 298 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
 299     /* Disable timer for SCTP */
 300     if (BIO_dgram_is_sctp(SSL_get_wbio(s))) {
 301         memset(&s->d1->next_timeout, 0, sizeof(s->d1->next_timeout));
 302         return;
 303     }
 304 #endif
 305
 306     /* If timer is not set, initialize duration with 1 second */
 307     if (s->d1->next_timeout.tv_sec == 0 && s->d1->next_timeout.tv_usec == 0) {
 308         s->d1->timeout_duration = 1;
 309     }
 310
 311     /* Set timeout to current time */
 312     get_current_time(&(s->d1->next_timeout));
 313
 314     /* Add duration to current time */
 315     s->d1->next_timeout.tv_sec += s->d1->timeout_duration;
 316     BIO_ctrl(SSL_get_rbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SET_NEXT_TIMEOUT, 0,
 317              &(s->d1->next_timeout));
 318 }
 319
 320 struct timeval *dtls1_get_timeout(SSL *s, struct timeval *timeleft)
 321 {
 322     struct timeval timenow;
 323
 324     /* If no timeout is set, just return NULL */
 325     if (s->d1->next_timeout.tv_sec == 0 && s->d1->next_timeout.tv_usec == 0) {
 326         return NULL;
 327     }
 328
 329     /* Get current time */
 330     get_current_time(&timenow);
 331
 332     /* If timer already expired, set remaining time to 0 */
 333     if (s->d1->next_timeout.tv_sec < timenow.tv_sec ||
 334         (s->d1->next_timeout.tv_sec == timenow.tv_sec &&
 335          s->d1->next_timeout.tv_usec <= timenow.tv_usec)) {
 336         memset(timeleft, 0, sizeof(*timeleft));
 337         return timeleft;
 338     }
 339
 340     /* Calculate time left until timer expires */
 341     memcpy(timeleft, &(s->d1->next_timeout), sizeof(struct timeval));
 342     timeleft->tv_sec -= timenow.tv_sec;
 343     timeleft->tv_usec -= timenow.tv_usec;
 344     if (timeleft->tv_usec < 0) {
 345         timeleft->tv_sec--;
 346         timeleft->tv_usec += 1000000;
 347     }
 348
 349     /*
 350      * If remaining time is less than 15 ms, set it to 0 to prevent issues
 351      * because of small devergences with socket timeouts.
 352      */
 353     if (timeleft->tv_sec == 0 && timeleft->tv_usec < 15000) {
 354         memset(timeleft, 0, sizeof(*timeleft));
 355     }
 356
 357     return timeleft;
 358 }
 359
 360 int dtls1_is_timer_expired(SSL *s)
 361 {
 362     struct timeval timeleft;
 363
 364     /* Get time left until timeout, return false if no timer running */
 365     if (dtls1_get_timeout(s, &timeleft) == NULL) {
 366         return 0;
 367     }
 368
 369     /* Return false if timer is not expired yet */
 370     if (timeleft.tv_sec > 0 || timeleft.tv_usec > 0) {
 371         return 0;
 372     }
 373
 374     /* Timer expired, so return true */
 375     return 1;
 376 }
 377
 378 void dtls1_double_timeout(SSL *s)
 379 {
 380     s->d1->timeout_duration *= 2;
 381     if (s->d1->timeout_duration > 60)
 382         s->d1->timeout_duration = 60;
 383     dtls1_start_timer(s);
 384 }
 385
 386 void dtls1_stop_timer(SSL *s)
 387 {
 388     /* Reset everything */
 389     memset(&s->d1->timeout, 0, sizeof(s->d1->timeout));
 390     memset(&s->d1->next_timeout, 0, sizeof(s->d1->next_timeout));
 391     s->d1->timeout_duration = 1;
 392     BIO_ctrl(SSL_get_rbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SET_NEXT_TIMEOUT, 0,
 393              &(s->d1->next_timeout));
 394     /* Clear retransmission buffer */
 395     dtls1_clear_record_buffer(s);
 396 }
 397
 398 int dtls1_check_timeout_num(SSL *s)
 399 {
 400     unsigned int mtu;
 401
 402     s->d1->timeout.num_alerts++;
 403
 404     /* Reduce MTU after 2 unsuccessful retransmissions */
 405     if (s->d1->timeout.num_alerts > 2
 406         && !(SSL_get_options(s) & SSL_OP_NO_QUERY_MTU)) {
 407         mtu =
 408             BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_GET_FALLBACK_MTU, 0,
 409                      NULL);
 410         if (mtu < s->d1->mtu)
 411             s->d1->mtu = mtu;
 412     }
 413
 414     if (s->d1->timeout.num_alerts > DTLS1_TMO_ALERT_COUNT) {
 415         /* fail the connection, enough alerts have been sent */
 416         SSLerr(SSL_F_DTLS1_CHECK_TIMEOUT_NUM, SSL_R_READ_TIMEOUT_EXPIRED);
 417         return -1;
 418     }
 419
 420     return 0;
 421 }
 422
 423 int dtls1_handle_timeout(SSL *s)
 424 {
 425     /* if no timer is expired, don't do anything */
 426     if (!dtls1_is_timer_expired(s)) {
 427         return 0;
 428     }
 429
 430     dtls1_double_timeout(s);
 431
 432     if (dtls1_check_timeout_num(s) < 0)
 433         return -1;
 434
 435     s->d1->timeout.read_timeouts++;
 436     if (s->d1->timeout.read_timeouts > DTLS1_TMO_READ_COUNT) {
 437         s->d1->timeout.read_timeouts = 1;
 438     }
 439 #ifndef OPENSSL_NO_HEARTBEATS
 440     if (s->tlsext_hb_pending) {
 441         s->tlsext_hb_pending = 0;
 442         return dtls1_heartbeat(s);
 443     }
 444 #endif
 445
 446     dtls1_start_timer(s);
 447     return dtls1_retransmit_buffered_messages(s);
 448 }
 449
 450 static void get_current_time(struct timeval *t)
 451 {
 452 #if defined(_WIN32)
 453     SYSTEMTIME st;
 454     union {
 455         unsigned __int64 ul;
 456         FILETIME ft;
 457     } now;
 458
 459     GetSystemTime(&st);
 460     SystemTimeToFileTime(&st, &now.ft);
 461 # ifdef  __MINGW32__
 462     now.ul -= 116444736000000000ULL;
 463 # else
 464     now.ul -= 116444736000000000UI64; /* re-bias to 1/1/1970 */
 465 # endif
 466     t->tv_sec = (long)(now.ul / 10000000);
 467     t->tv_usec = ((int)(now.ul % 10000000)) / 10;
 468 #elif defined(OPENSSL_SYS_VMS)
 469     struct timeb tb;
 470     ftime(&tb);
 471     t->tv_sec = (long)tb.time;
 472     t->tv_usec = (long)tb.millitm * 1000;
 473 #else
 474     gettimeofday(t, NULL);
 475 #endif
 476 }
 477
 478
 479 #define LISTEN_SUCCESS              2
 480 #define LISTEN_SEND_VERIFY_REQUEST  1
 481
 482
 483 int DTLSv1_listen(SSL *s, BIO_ADDR *client)
 484 {
 485     int next, n, ret = 0, clearpkt = 0;
 486     unsigned char cookie[DTLS1_COOKIE_LENGTH];
 487     unsigned char seq[SEQ_NUM_SIZE];
 488     const unsigned char *data;
 489     unsigned char *p, *buf;
 490     unsigned long reclen, fragoff, fraglen, msglen;
 491     unsigned int rectype, versmajor, msgseq, msgtype, clientvers, cookielen;
 492     BIO *rbio, *wbio;
 493     BUF_MEM *bufm;
 494     BIO_ADDR *tmpclient = NULL;
 495     PACKET pkt, msgpkt, msgpayload, session, cookiepkt;
 496
 497     /* Ensure there is no state left over from a previous invocation */
 498     if (!SSL_clear(s))
 499         return -1;
 500
 501     ERR_clear_error();
 502
 503     rbio = SSL_get_rbio(s);
 504     wbio = SSL_get_wbio(s);
 505
 506     if(!rbio || !wbio) {
 507         SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_BIO_NOT_SET);
 508         return -1;
 509     }
 510
 511     /*
 512      * We only peek at incoming ClientHello's until we're sure we are going to
 513      * to respond with a HelloVerifyRequest. If its a ClientHello with a valid
 514      * cookie then we leave it in the BIO for accept to handle.
 515      */
 516     BIO_ctrl(SSL_get_rbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SET_PEEK_MODE, 1, NULL);
 517
 518     /*
 519      * Note: This check deliberately excludes DTLS1_BAD_VER because that version
 520      * requires the MAC to be calculated *including* the first ClientHello
 521      * (without the cookie). Since DTLSv1_listen is stateless that cannot be
 522      * supported. DTLS1_BAD_VER must use cookies in a stateful manner (e.g. via
 523      * SSL_accept)
 524      */
 525     if ((s->version & 0xff00) != (DTLS1_VERSION & 0xff00)) {
 526         SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_UNSUPPORTED_SSL_VERSION);
 527         return -1;
 528     }
 529
 530     if (s->init_buf == NULL) {
 531         if ((bufm = BUF_MEM_new()) == NULL) {
 532             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 533             return -1;
 534         }
 535
 536         if (!BUF_MEM_grow(bufm, SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH)) {
 537             BUF_MEM_free(bufm);
 538             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 539             return -1;
 540         }
 541         s->init_buf = bufm;
 542     }
 543     buf = (unsigned char *)s->init_buf->data;
 544
 545     do {
 546         /* Get a packet */
 547
 548         clear_sys_error();
 549         /*
 550          * Technically a ClientHello could be SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH
 551          * + DTLS1_RT_HEADER_LENGTH bytes long. Normally init_buf does not store
 552          * the record header as well, but we do here. We've set up init_buf to
 553          * be the standard size for simplicity. In practice we shouldn't ever
 554          * receive a ClientHello as long as this. If we do it will get dropped
 555          * in the record length check below.
 556          */
 557         n = BIO_read(rbio, buf, SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH);
 558
 559         if (n <= 0) {
 560             if(BIO_should_retry(rbio)) {
 561                 /* Non-blocking IO */
 562                 goto end;
 563             }
 564             return -1;
 565         }
 566
 567         /* If we hit any problems we need to clear this packet from the BIO */
 568         clearpkt = 1;
 569
 570         if (!PACKET_buf_init(&pkt, buf, n)) {
 571             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 572             return -1;
 573         }
 574
 575         /*
 576          * Parse the received record. If there are any problems with it we just
 577          * dump it - with no alert. RFC6347 says this "Unlike TLS, DTLS is
 578          * resilient in the face of invalid records (e.g., invalid formatting,
 579          * length, MAC, etc.).  In general, invalid records SHOULD be silently
 580          * discarded, thus preserving the association; however, an error MAY be
 581          * logged for diagnostic purposes."
 582          */
 583
 584         /* this packet contained a partial record, dump it */
 585         if (n < DTLS1_RT_HEADER_LENGTH) {
 586             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_RECORD_TOO_SMALL);
 587             goto end;
 588         }
 589
 590         if (s->msg_callback)
 591             s->msg_callback(0, 0, SSL3_RT_HEADER, buf,
 592                             DTLS1_RT_HEADER_LENGTH, s, s->msg_callback_arg);
 593
 594         /* Get the record header */
 595         if (!PACKET_get_1(&pkt, &rectype)
 596             || !PACKET_get_1(&pkt, &versmajor)) {
 597             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_LENGTH_MISMATCH);
 598             goto end;
 599         }
 600
 601         if (rectype != SSL3_RT_HANDSHAKE)  {
 602             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_UNEXPECTED_MESSAGE);
 603             goto end;
 604         }
 605
 606         /*
 607          * Check record version number. We only check that the major version is
 608          * the same.
 609          */
 610         if (versmajor != DTLS1_VERSION_MAJOR) {
 611             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_BAD_PROTOCOL_VERSION_NUMBER);
 612             goto end;
 613         }
 614
 615         if (!PACKET_forward(&pkt, 1)
 616             /* Save the sequence number: 64 bits, with top 2 bytes = epoch */
 617             || !PACKET_copy_bytes(&pkt, seq, SEQ_NUM_SIZE)
 618             || !PACKET_get_length_prefixed_2(&pkt, &msgpkt)
 619             || PACKET_remaining(&pkt) != 0) {
 620             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_LENGTH_MISMATCH);
 621             goto end;
 622         }
 623
 624         /* This is an initial ClientHello so the epoch has to be 0 */
 625         if (seq[0] != 0 || seq[1] != 0) {
 626             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_UNEXPECTED_MESSAGE);
 627             goto end;
 628         }
 629
 630         /* Get a pointer to the raw message for the later callback */
 631         data = PACKET_data(&msgpkt);
 632
 633         /* Finished processing the record header, now process the message */
 634         if (!PACKET_get_1(&msgpkt, &msgtype)
 635             || !PACKET_get_net_3(&msgpkt, &msglen)
 636             || !PACKET_get_net_2(&msgpkt, &msgseq)
 637             || !PACKET_get_net_3(&msgpkt, &fragoff)
 638             || !PACKET_get_net_3(&msgpkt, &fraglen)
 639             || !PACKET_get_sub_packet(&msgpkt, &msgpayload, msglen)
 640             || PACKET_remaining(&msgpkt) != 0) {
 641             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_LENGTH_MISMATCH);
 642             goto end;
 643         }
 644
 645         if (msgtype != SSL3_MT_CLIENT_HELLO) {
 646             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_UNEXPECTED_MESSAGE);
 647             goto end;
 648         }
 649
 650         /* Message sequence number can only be 0 or 1 */
 651         if(msgseq > 2) {
 652             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_INVALID_SEQUENCE_NUMBER);
 653             goto end;
 654         }
 655
 656         /* We don't support a fragmented ClientHello whilst listening */
 657         if (fragoff != 0 || fraglen != msglen) {
 658             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_FRAGMENTED_CLIENT_HELLO);
 659             goto end;
 660         }
 661
 662         if (s->msg_callback)
 663             s->msg_callback(0, s->version, SSL3_RT_HANDSHAKE, data,
 664                             msglen + DTLS1_HM_HEADER_LENGTH, s,
 665                             s->msg_callback_arg);
 666
 667         if (!PACKET_get_net_2(&msgpayload, &clientvers)) {
 668             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_LENGTH_MISMATCH);
 669             goto end;
 670         }
 671
 672         /*
 673          * Verify client version is supported
 674          */
 675         if (DTLS_VERSION_LT(clientvers, (unsigned int)s->method->version) &&
 676             s->method->version != DTLS_ANY_VERSION) {
 677             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_WRONG_VERSION_NUMBER);
 678             goto end;
 679         }
 680
 681         if (!PACKET_forward(&msgpayload, SSL3_RANDOM_SIZE)
 682             || !PACKET_get_length_prefixed_1(&msgpayload, &session)
 683             || !PACKET_get_length_prefixed_1(&msgpayload, &cookiepkt)) {
 684             SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_LENGTH_MISMATCH);
 685             goto end;
 686         }
 687
 688         /*
 689          * Check if we have a cookie or not. If not we need to send a
 690          * HelloVerifyRequest.
 691          */
 692         if (PACKET_remaining(&cookiepkt) == 0) {
 693             next = LISTEN_SEND_VERIFY_REQUEST;
 694         } else {
 695             /*
 696              * We have a cookie, so lets check it.
 697              */
 698             if (s->ctx->app_verify_cookie_cb == NULL) {
 699                 SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_NO_VERIFY_COOKIE_CALLBACK);
 700                 /* This is fatal */
 701                 return -1;
 702             }
 703             if (s->ctx->app_verify_cookie_cb(s, PACKET_data(&cookiepkt),
 704                                              PACKET_remaining(&cookiepkt)) ==
 705                 0) {
 706                 /*
 707                  * We treat invalid cookies in the same was as no cookie as
 708                  * per RFC6347
 709                  */
 710                 next = LISTEN_SEND_VERIFY_REQUEST;
 711             } else {
 712                 /* Cookie verification succeeded */
 713                 next = LISTEN_SUCCESS;
 714             }
 715         }
 716
 717         if (next == LISTEN_SEND_VERIFY_REQUEST) {
 718             /*
 719              * There was no cookie in the ClientHello so we need to send a
 720              * HelloVerifyRequest. If this fails we do not worry about trying
 721              * to resend, we just drop it.
 722              */
 723
 724             /*
 725              * Dump the read packet, we don't need it any more. Ignore return
 726              * value
 727              */
 728             BIO_ctrl(SSL_get_rbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SET_PEEK_MODE, 0, NULL);
 729             BIO_read(rbio, buf, SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH);
 730             BIO_ctrl(SSL_get_rbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SET_PEEK_MODE, 1, NULL);
 731
 732             /* Generate the cookie */
 733             if (s->ctx->app_gen_cookie_cb == NULL ||
 734                 s->ctx->app_gen_cookie_cb(s, cookie, &cookielen) == 0 ||
 735                 cookielen > 255) {
 736                 SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, SSL_R_COOKIE_GEN_CALLBACK_FAILURE);
 737                 /* This is fatal */
 738                 return -1;
 739             }
 740
 741             p = &buf[DTLS1_RT_HEADER_LENGTH];
 742             msglen = dtls_raw_hello_verify_request(p + DTLS1_HM_HEADER_LENGTH,
 743                                                    cookie, cookielen);
 744
 745             *p++ = DTLS1_MT_HELLO_VERIFY_REQUEST;
 746
 747             /* Message length */
 748             l2n3(msglen, p);
 749
 750             /* Message sequence number is always 0 for a HelloVerifyRequest */
 751             s2n(0, p);
 752
 753             /*
 754              * We never fragment a HelloVerifyRequest, so fragment offset is 0
 755              * and fragment length is message length
 756              */
 757             l2n3(0, p);
 758             l2n3(msglen, p);
 759
 760             /* Set reclen equal to length of whole handshake message */
 761             reclen = msglen + DTLS1_HM_HEADER_LENGTH;
 762
 763             /* Add the record header */
 764             p = buf;
 765
 766             *(p++) = SSL3_RT_HANDSHAKE;
 767             /*
 768              * Special case: for hello verify request, client version 1.0 and we
 769              * haven't decided which version to use yet send back using version
 770              * 1.0 header: otherwise some clients will ignore it.
 771              */
 772             if (s->method->version == DTLS_ANY_VERSION) {
 773                 *(p++) = DTLS1_VERSION >> 8;
 774                 *(p++) = DTLS1_VERSION & 0xff;
 775             } else {
 776                 *(p++) = s->version >> 8;
 777                 *(p++) = s->version & 0xff;
 778             }
 779
 780             /*
 781              * Record sequence number is always the same as in the received
 782              * ClientHello
 783              */
 784             memcpy(p, seq, SEQ_NUM_SIZE);
 785             p += SEQ_NUM_SIZE;
 786
 787             /* Length */
 788             s2n(reclen, p);
 789
 790             /*
 791              * Set reclen equal to length of whole record including record
 792              * header
 793              */
 794             reclen += DTLS1_RT_HEADER_LENGTH;
 795
 796             if (s->msg_callback)
 797                 s->msg_callback(1, 0, SSL3_RT_HEADER, buf,
 798                                 DTLS1_RT_HEADER_LENGTH, s, s->msg_callback_arg);
 799
 800             /*
 801              * This is unneccessary if rbio and wbio are one and the same - but
 802              * maybe they're not.
 803              */
 804             if ((tmpclient = BIO_ADDR_new()) == NULL
 805                 || BIO_dgram_get_peer(rbio, tmpclient) <= 0
 806                 || BIO_dgram_set_peer(wbio, tmpclient) <= 0) {
 807                 SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 808                 goto end;
 809             }
 810             BIO_ADDR_free(tmpclient);
 811             tmpclient = NULL;
 812
 813             if (BIO_write(wbio, buf, reclen) < (int)reclen) {
 814                 if(BIO_should_retry(wbio)) {
 815                     /*
 816                      * Non-blocking IO...but we're stateless, so we're just
 817                      * going to drop this packet.
 818                      */
 819                     goto end;
 820                 }
 821                 return -1;
 822             }
 823
 824             if (BIO_flush(wbio) <= 0) {
 825                 if(BIO_should_retry(wbio)) {
 826                     /*
 827                      * Non-blocking IO...but we're stateless, so we're just
 828                      * going to drop this packet.
 829                      */
 830                     goto end;
 831                 }
 832                 return -1;
 833             }
 834         }
 835     } while (next != LISTEN_SUCCESS);
 836
 837     /*
 838      * Set expected sequence numbers to continue the handshake.
 839      */
 840     s->d1->handshake_read_seq = 1;
 841     s->d1->handshake_write_seq = 1;
 842     s->d1->next_handshake_write_seq = 1;
 843     DTLS_RECORD_LAYER_set_write_sequence(&s->rlayer, seq);
 844
 845     /*
 846      * We are doing cookie exchange, so make sure we set that option in the
 847      * SSL object
 848      */
 849     SSL_set_options(s, SSL_OP_COOKIE_EXCHANGE);
 850
 851     /*
 852      * Tell the state machine that we've done the initial hello verify
 853      * exchange
 854      */
 855     ossl_statem_set_hello_verify_done(s);
 856
 857     if(BIO_dgram_get_peer(rbio, client) <= 0) {
 858         SSLerr(SSL_F_DTLSV1_LISTEN, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 859         return -1;
 860     }
 861
 862     ret = 1;
 863     clearpkt = 0;
 864 end:
 865     BIO_ADDR_free(tmpclient);
 866     BIO_ctrl(SSL_get_rbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SET_PEEK_MODE, 0, NULL);
 867     if (clearpkt) {
 868         /* Dump this packet. Ignore return value */
 869         BIO_read(rbio, buf, SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH);
 870     }
 871     return ret;
 872 }
 873
 874 static int dtls1_set_handshake_header(SSL *s, int htype, unsigned long len)
 875 {
 876     unsigned char *p = (unsigned char *)s->init_buf->data;
 877     dtls1_set_message_header(s, p, htype, len, 0, len);
 878     s->init_num = (int)len + DTLS1_HM_HEADER_LENGTH;
 879     s->init_off = 0;
 880     /* Buffer the message to handle re-xmits */
 881
 882     if (!dtls1_buffer_message(s, 0))
 883         return 0;
 884
 885     return 1;
 886 }
 887
 888 static int dtls1_handshake_write(SSL *s)
 889 {
 890     return dtls1_do_write(s, SSL3_RT_HANDSHAKE);
 891 }
 892
 893 #ifndef OPENSSL_NO_HEARTBEATS
 894 int dtls1_process_heartbeat(SSL *s, unsigned char *p, unsigned int length)
 895 {
 896     unsigned char *pl;
 897     unsigned short hbtype;
 898     unsigned int payload;
 899     unsigned int padding = 16;  /* Use minimum padding */
 900
 901     if (s->msg_callback)
 902         s->msg_callback(0, s->version, TLS1_RT_HEARTBEAT,
 903                         p, length, s, s->msg_callback_arg);
 904
 905     /* Read type and payload length first */
 906     if (1 + 2 + 16 > length)
 907         return 0;               /* silently discard */
 908     if (length > SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH)
 909         return 0;               /* silently discard per RFC 6520 sec. 4 */
 910
 911     hbtype = *p++;
 912     n2s(p, payload);
 913     if (1 + 2 + payload + 16 > length)
 914         return 0;               /* silently discard per RFC 6520 sec. 4 */
 915     pl = p;
 916
 917     if (hbtype == TLS1_HB_REQUEST) {
 918         unsigned char *buffer, *bp;
 919         unsigned int write_length = 1 /* heartbeat type */  +
 920             2 /* heartbeat length */  +
 921             payload + padding;
 922         int r;
 923
 924         if (write_length > SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH)
 925             return 0;
 926
 927         /*
 928          * Allocate memory for the response, size is 1 byte message type,
 929          * plus 2 bytes payload length, plus payload, plus padding
 930          */
 931         buffer = OPENSSL_malloc(write_length);
 932         if (buffer == NULL)
 933             return -1;
 934         bp = buffer;
 935
 936         /* Enter response type, length and copy payload */
 937         *bp++ = TLS1_HB_RESPONSE;
 938         s2n(payload, bp);
 939         memcpy(bp, pl, payload);
 940         bp += payload;
 941         /* Random padding */
 942         if (RAND_bytes(bp, padding) <= 0) {
 943             OPENSSL_free(buffer);
 944             return -1;
 945         }
 946
 947         r = dtls1_write_bytes(s, TLS1_RT_HEARTBEAT, buffer, write_length);
 948
 949         if (r >= 0 && s->msg_callback)
 950             s->msg_callback(1, s->version, TLS1_RT_HEARTBEAT,
 951                             buffer, write_length, s, s->msg_callback_arg);
 952
 953         OPENSSL_free(buffer);
 954
 955         if (r < 0)
 956             return r;
 957     } else if (hbtype == TLS1_HB_RESPONSE) {
 958         unsigned int seq;
 959
 960         /*
 961          * We only send sequence numbers (2 bytes unsigned int), and 16
 962          * random bytes, so we just try to read the sequence number
 963          */
 964         n2s(pl, seq);
 965
 966         if (payload == 18 && seq == s->tlsext_hb_seq) {
 967             dtls1_stop_timer(s);
 968             s->tlsext_hb_seq++;
 969             s->tlsext_hb_pending = 0;
 970         }
 971     }
 972
 973     return 0;
 974 }
 975
 976 int dtls1_heartbeat(SSL *s)
 977 {
 978     unsigned char *buf, *p;
 979     int ret = -1;
 980     unsigned int payload = 18;  /* Sequence number + random bytes */
 981     unsigned int padding = 16;  /* Use minimum padding */
 982
 983     /* Only send if peer supports and accepts HB requests... */
 984     if (!(s->tlsext_heartbeat & SSL_TLSEXT_HB_ENABLED) ||
 985         s->tlsext_heartbeat & SSL_TLSEXT_HB_DONT_SEND_REQUESTS) {
 986         SSLerr(SSL_F_DTLS1_HEARTBEAT, SSL_R_TLS_HEARTBEAT_PEER_DOESNT_ACCEPT);
 987         return -1;
 988     }
 989
 990     /* ...and there is none in flight yet... */
 991     if (s->tlsext_hb_pending) {
 992         SSLerr(SSL_F_DTLS1_HEARTBEAT, SSL_R_TLS_HEARTBEAT_PENDING);
 993         return -1;
 994     }
 995
 996     /* ...and no handshake in progress. */
 997     if (SSL_in_init(s) || ossl_statem_get_in_handshake(s)) {
 998         SSLerr(SSL_F_DTLS1_HEARTBEAT, SSL_R_UNEXPECTED_MESSAGE);
 999         return -1;
1000     }
1001
1002     /*-
1003      * Create HeartBeat message, we just use a sequence number
1004      * as payload to distuingish different messages and add
1005      * some random stuff.
1006      *  - Message Type, 1 byte
1007      *  - Payload Length, 2 bytes (unsigned int)
1008      *  - Payload, the sequence number (2 bytes uint)
1009      *  - Payload, random bytes (16 bytes uint)
1010      *  - Padding
1011      */
1012     buf = OPENSSL_malloc(1 + 2 + payload + padding);
1013     if (buf == NULL) {
1014         SSLerr(SSL_F_DTLS1_HEARTBEAT, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
1015         return -1;
1016     }
1017     p = buf;
1018     /* Message Type */
1019     *p++ = TLS1_HB_REQUEST;
1020     /* Payload length (18 bytes here) */
1021     s2n(payload, p);
1022     /* Sequence number */
1023     s2n(s->tlsext_hb_seq, p);
1024     /* 16 random bytes */
1025     if (RAND_bytes(p, 16) <= 0) {
1026         SSLerr(SSL_F_DTLS1_HEARTBEAT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
1027         goto err;
1028     }
1029     p += 16;
1030     /* Random padding */
1031     if (RAND_bytes(p, padding) <= 0) {
1032         SSLerr(SSL_F_DTLS1_HEARTBEAT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
1033         goto err;
1034     }
1035
1036     ret = dtls1_write_bytes(s, TLS1_RT_HEARTBEAT, buf, 3 + payload + padding);
1037     if (ret >= 0) {
1038         if (s->msg_callback)
1039             s->msg_callback(1, s->version, TLS1_RT_HEARTBEAT,
1040                             buf, 3 + payload + padding,
1041                             s, s->msg_callback_arg);
1042
1043         dtls1_start_timer(s);
1044         s->tlsext_hb_pending = 1;
1045     }
1046
1047  err:
1048     OPENSSL_free(buf);
1049
1050     return ret;
1051 }
1052 #endif
1053
1054 int dtls1_shutdown(SSL *s)
1055 {
1056     int ret;
1057 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
1058     BIO *wbio;
1059
1060     wbio = SSL_get_wbio(s);
1061     if (wbio != NULL && BIO_dgram_is_sctp(wbio) &&
1062         !(s->shutdown & SSL_SENT_SHUTDOWN)) {
1063         ret = BIO_dgram_sctp_wait_for_dry(wbio);
1064         if (ret < 0)
1065             return -1;
1066
1067         if (ret == 0)
1068             BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SCTP_SAVE_SHUTDOWN, 1,
1069                      NULL);
1070     }
1071 #endif
1072     ret = ssl3_shutdown(s);
1073 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
1074     BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SCTP_SAVE_SHUTDOWN, 0, NULL);
1075 #endif
1076     return ret;
1077 }
1078
1079 int dtls1_query_mtu(SSL *s)
1080 {
1081     if (s->d1->link_mtu) {
1082         s->d1->mtu =
1083             s->d1->link_mtu - BIO_dgram_get_mtu_overhead(SSL_get_wbio(s));
1084         s->d1->link_mtu = 0;
1085     }
1086
1087     /* AHA!  Figure out the MTU, and stick to the right size */
1088     if (s->d1->mtu < dtls1_min_mtu(s)) {
1089         if (!(SSL_get_options(s) & SSL_OP_NO_QUERY_MTU)) {
1090             s->d1->mtu =
1091                 BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_QUERY_MTU, 0, NULL);
1092
1093             /*
1094              * I've seen the kernel return bogus numbers when it doesn't know
1095              * (initial write), so just make sure we have a reasonable number
1096              */
1097             if (s->d1->mtu < dtls1_min_mtu(s)) {
1098                 /* Set to min mtu */
1099                 s->d1->mtu = dtls1_min_mtu(s);
1100                 BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SET_MTU,
1101                          s->d1->mtu, NULL);
1102             }
1103         } else
1104             return 0;
1105     }
1106     return 1;
1107 }
1108
1109 static unsigned int dtls1_link_min_mtu(void)
1110 {
1111     return (g_probable_mtu[(sizeof(g_probable_mtu) /
1112                             sizeof(g_probable_mtu[0])) - 1]);
1113 }
1114
1115 unsigned int dtls1_min_mtu(SSL *s)
1116 {
1117     return dtls1_link_min_mtu() - BIO_dgram_get_mtu_overhead(SSL_get_wbio(s));
1118 }