ssl/statem/statem.c

   1 /*
   2  * Copyright 2015-2016 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 <openssl/rand.h>
  11 #include "../ssl_locl.h"
  12 #include "statem_locl.h"
  13
  14 /*
  15  * This file implements the SSL/TLS/DTLS state machines.
  16  *
  17  * There are two primary state machines:
  18  *
  19  * 1) Message flow state machine
  20  * 2) Handshake state machine
  21  *
  22  * The Message flow state machine controls the reading and sending of messages
  23  * including handling of non-blocking IO events, flushing of the underlying
  24  * write BIO, handling unexpected messages, etc. It is itself broken into two
  25  * separate sub-state machines which control reading and writing respectively.
  26  *
  27  * The Handshake state machine keeps track of the current SSL/TLS handshake
  28  * state. Transitions of the handshake state are the result of events that
  29  * occur within the Message flow state machine.
  30  *
  31  * Overall it looks like this:
  32  *
  33  * ---------------------------------------------            -------------------
  34  * |                                           |            |                 |
  35  * | Message flow state machine                |            |                 |
  36  * |                                           |            |                 |
  37  * | -------------------- -------------------- | Transition | Handshake state |
  38  * | | MSG_FLOW_READING | | MSG_FLOW_WRITING | | Event      | machine         |
  39  * | | sub-state        | | sub-state        | |----------->|                 |
  40  * | | machine for      | | machine for      | |            |                 |
  41  * | | reading messages | | writing messages | |            |                 |
  42  * | -------------------- -------------------- |            |                 |
  43  * |                                           |            |                 |
  44  * ---------------------------------------------            -------------------
  45  *
  46  */
  47
  48 /* Sub state machine return values */
  49 typedef enum {
  50     /* Something bad happened or NBIO */
  51     SUB_STATE_ERROR,
  52     /* Sub state finished go to the next sub state */
  53     SUB_STATE_FINISHED,
  54     /* Sub state finished and handshake was completed */
  55     SUB_STATE_END_HANDSHAKE
  56 } SUB_STATE_RETURN;
  57
  58 static int state_machine(SSL *s, int server);
  59 static void init_read_state_machine(SSL *s);
  60 static SUB_STATE_RETURN read_state_machine(SSL *s);
  61 static void init_write_state_machine(SSL *s);
  62 static SUB_STATE_RETURN write_state_machine(SSL *s);
  63
  64 OSSL_HANDSHAKE_STATE SSL_get_state(const SSL *ssl)
  65 {
  66     return ssl->statem.hand_state;
  67 }
  68
  69 int SSL_in_init(SSL *s)
  70 {
  71     return s->statem.in_init;
  72 }
  73
  74 int SSL_is_init_finished(SSL *s)
  75 {
  76     return !(s->statem.in_init) && (s->statem.hand_state == TLS_ST_OK);
  77 }
  78
  79 int SSL_in_before(SSL *s)
  80 {
  81     /*
  82      * Historically being "in before" meant before anything had happened. In the
  83      * current code though we remain in the "before" state for a while after we
  84      * have started the handshake process (e.g. as a server waiting for the
  85      * first message to arrive). There "in before" is taken to mean "in before"
  86      * and not started any handshake process yet.
  87      */
  88     return (s->statem.hand_state == TLS_ST_BEFORE)
  89         && (s->statem.state == MSG_FLOW_UNINITED);
  90 }
  91
  92 /*
  93  * Clear the state machine state and reset back to MSG_FLOW_UNINITED
  94  */
  95 void ossl_statem_clear(SSL *s)
  96 {
  97     s->statem.state = MSG_FLOW_UNINITED;
  98     s->statem.hand_state = TLS_ST_BEFORE;
  99     s->statem.in_init = 1;
 100     s->statem.no_cert_verify = 0;
 101 }
 102
 103 /*
 104  * Set the state machine up ready for a renegotiation handshake
 105  */
 106 void ossl_statem_set_renegotiate(SSL *s)
 107 {
 108     s->statem.state = MSG_FLOW_RENEGOTIATE;
 109     s->statem.in_init = 1;
 110 }
 111
 112 /*
 113  * Put the state machine into an error state. This is a permanent error for
 114  * the current connection.
 115  */
 116 void ossl_statem_set_error(SSL *s)
 117 {
 118     s->statem.state = MSG_FLOW_ERROR;
 119 }
 120
 121 /*
 122  * Discover whether the current connection is in the error state.
 123  *
 124  * Valid return values are:
 125  *   1: Yes
 126  *   0: No
 127  */
 128 int ossl_statem_in_error(const SSL *s)
 129 {
 130     if (s->statem.state == MSG_FLOW_ERROR)
 131         return 1;
 132
 133     return 0;
 134 }
 135
 136 void ossl_statem_set_in_init(SSL *s, int init)
 137 {
 138     s->statem.in_init = init;
 139 }
 140
 141 int ossl_statem_get_in_handshake(SSL *s)
 142 {
 143     return s->statem.in_handshake;
 144 }
 145
 146 void ossl_statem_set_in_handshake(SSL *s, int inhand)
 147 {
 148     if (inhand)
 149         s->statem.in_handshake++;
 150     else
 151         s->statem.in_handshake--;
 152 }
 153
 154 void ossl_statem_set_hello_verify_done(SSL *s)
 155 {
 156     s->statem.state = MSG_FLOW_UNINITED;
 157     s->statem.in_init = 1;
 158     /*
 159      * This will get reset (briefly) back to TLS_ST_BEFORE when we enter
 160      * state_machine() because |state| is MSG_FLOW_UNINITED, but until then any
 161      * calls to SSL_in_before() will return false. Also calls to
 162      * SSL_state_string() and SSL_state_string_long() will return something
 163      * sensible.
 164      */
 165     s->statem.hand_state = TLS_ST_SR_CLNT_HELLO;
 166 }
 167
 168 int ossl_statem_connect(SSL *s)
 169 {
 170     return state_machine(s, 0);
 171 }
 172
 173 int ossl_statem_accept(SSL *s)
 174 {
 175     return state_machine(s, 1);
 176 }
 177
 178 typedef void (*info_cb) (const SSL *, int, int);
 179
 180 static info_cb get_callback(SSL *s)
 181 {
 182     if (s->info_callback != NULL)
 183         return s->info_callback;
 184     else if (s->ctx->info_callback != NULL)
 185         return s->ctx->info_callback;
 186
 187     return NULL;
 188 }
 189
 190 /*
 191  * The main message flow state machine. We start in the MSG_FLOW_UNINITED or
 192  * MSG_FLOW_RENEGOTIATE state and finish in MSG_FLOW_FINISHED. Valid states and
 193  * transitions are as follows:
 194  *
 195  * MSG_FLOW_UNINITED     MSG_FLOW_RENEGOTIATE
 196  *        |                       |
 197  *        +-----------------------+
 198  *        v
 199  * MSG_FLOW_WRITING <---> MSG_FLOW_READING
 200  *        |
 201  *        V
 202  * MSG_FLOW_FINISHED
 203  *        |
 204  *        V
 205  *    [SUCCESS]
 206  *
 207  * We may exit at any point due to an error or NBIO event. If an NBIO event
 208  * occurs then we restart at the point we left off when we are recalled.
 209  * MSG_FLOW_WRITING and MSG_FLOW_READING have sub-state machines associated with them.
 210  *
 211  * In addition to the above there is also the MSG_FLOW_ERROR state. We can move
 212  * into that state at any point in the event that an irrecoverable error occurs.
 213  *
 214  * Valid return values are:
 215  *   1: Success
 216  * <=0: NBIO or error
 217  */
 218 static int state_machine(SSL *s, int server)
 219 {
 220     BUF_MEM *buf = NULL;
 221     unsigned long Time = (unsigned long)time(NULL);
 222     void (*cb) (const SSL *ssl, int type, int val) = NULL;
 223     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
 224     int ret = -1;
 225     int ssret;
 226
 227     if (st->state == MSG_FLOW_ERROR) {
 228         /* Shouldn't have been called if we're already in the error state */
 229         return -1;
 230     }
 231
 232     RAND_add(&Time, sizeof(Time), 0);
 233     ERR_clear_error();
 234     clear_sys_error();
 235
 236     cb = get_callback(s);
 237
 238     st->in_handshake++;
 239     if (!SSL_in_init(s) || SSL_in_before(s)) {
 240         if (!SSL_clear(s))
 241             return -1;
 242     }
 243 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
 244     if (SSL_IS_DTLS(s)) {
 245         /*
 246          * Notify SCTP BIO socket to enter handshake mode and prevent stream
 247          * identifier other than 0. Will be ignored if no SCTP is used.
 248          */
 249         BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SCTP_SET_IN_HANDSHAKE,
 250                  st->in_handshake, NULL);
 251     }
 252 #endif
 253
 254     /* Initialise state machine */
 255
 256     if (st->state == MSG_FLOW_RENEGOTIATE) {
 257         s->renegotiate = 1;
 258         if (!server)
 259             s->ctx->stats.sess_connect_renegotiate++;
 260     }
 261
 262     if (st->state == MSG_FLOW_UNINITED || st->state == MSG_FLOW_RENEGOTIATE) {
 263         if (st->state == MSG_FLOW_UNINITED) {
 264             st->hand_state = TLS_ST_BEFORE;
 265         }
 266
 267         s->server = server;
 268         if (cb != NULL)
 269             cb(s, SSL_CB_HANDSHAKE_START, 1);
 270
 271         if (SSL_IS_DTLS(s)) {
 272             if ((s->version & 0xff00) != (DTLS1_VERSION & 0xff00) &&
 273                 (server || (s->version & 0xff00) != (DTLS1_BAD_VER & 0xff00))) {
 274                 SSLerr(SSL_F_STATE_MACHINE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 275                 goto end;
 276             }
 277         } else {
 278             if ((s->version >> 8) != SSL3_VERSION_MAJOR) {
 279                 SSLerr(SSL_F_STATE_MACHINE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 280                 goto end;
 281             }
 282         }
 283
 284         if (!ssl_security(s, SSL_SECOP_VERSION, 0, s->version, NULL)) {
 285             SSLerr(SSL_F_STATE_MACHINE, SSL_R_VERSION_TOO_LOW);
 286             goto end;
 287         }
 288
 289         if (s->init_buf == NULL) {
 290             if ((buf = BUF_MEM_new()) == NULL) {
 291                 goto end;
 292             }
 293             if (!BUF_MEM_grow(buf, SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH)) {
 294                 goto end;
 295             }
 296             s->init_buf = buf;
 297             buf = NULL;
 298         }
 299
 300         if (!ssl3_setup_buffers(s)) {
 301             goto end;
 302         }
 303         s->init_num = 0;
 304
 305         /*
 306          * Should have been reset by tls_process_finished, too.
 307          */
 308         s->s3->change_cipher_spec = 0;
 309
 310         /*
 311          * Ok, we now need to push on a buffering BIO ...but not with
 312          * SCTP
 313          */
 314 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
 315         if (!SSL_IS_DTLS(s) || !BIO_dgram_is_sctp(SSL_get_wbio(s)))
 316 #endif
 317             if (!ssl_init_wbio_buffer(s)) {
 318                 goto end;
 319             }
 320
 321         if (!server || st->state != MSG_FLOW_RENEGOTIATE) {
 322             if (!ssl3_init_finished_mac(s)) {
 323                 ossl_statem_set_error(s);
 324                 goto end;
 325             }
 326         }
 327
 328         if (server) {
 329             if (st->state != MSG_FLOW_RENEGOTIATE) {
 330                 s->ctx->stats.sess_accept++;
 331             } else if (!s->s3->send_connection_binding &&
 332                        !(s->options &
 333                          SSL_OP_ALLOW_UNSAFE_LEGACY_RENEGOTIATION)) {
 334                 /*
 335                  * Server attempting to renegotiate with client that doesn't
 336                  * support secure renegotiation.
 337                  */
 338                 SSLerr(SSL_F_STATE_MACHINE,
 339                        SSL_R_UNSAFE_LEGACY_RENEGOTIATION_DISABLED);
 340                 ssl3_send_alert(s, SSL3_AL_FATAL, SSL_AD_HANDSHAKE_FAILURE);
 341                 ossl_statem_set_error(s);
 342                 goto end;
 343             } else {
 344                 /*
 345                  * st->state == MSG_FLOW_RENEGOTIATE, we will just send a
 346                  * HelloRequest
 347                  */
 348                 s->ctx->stats.sess_accept_renegotiate++;
 349             }
 350         } else {
 351             s->ctx->stats.sess_connect++;
 352
 353             /* mark client_random uninitialized */
 354             memset(s->s3->client_random, 0, sizeof(s->s3->client_random));
 355             s->hit = 0;
 356
 357             s->s3->tmp.cert_request = 0;
 358
 359             if (SSL_IS_DTLS(s)) {
 360                 st->use_timer = 1;
 361             }
 362         }
 363
 364         st->state = MSG_FLOW_WRITING;
 365         init_write_state_machine(s);
 366         st->read_state_first_init = 1;
 367     }
 368
 369     while (st->state != MSG_FLOW_FINISHED) {
 370         if (st->state == MSG_FLOW_READING) {
 371             ssret = read_state_machine(s);
 372             if (ssret == SUB_STATE_FINISHED) {
 373                 st->state = MSG_FLOW_WRITING;
 374                 init_write_state_machine(s);
 375             } else {
 376                 /* NBIO or error */
 377                 goto end;
 378             }
 379         } else if (st->state == MSG_FLOW_WRITING) {
 380             ssret = write_state_machine(s);
 381             if (ssret == SUB_STATE_FINISHED) {
 382                 st->state = MSG_FLOW_READING;
 383                 init_read_state_machine(s);
 384             } else if (ssret == SUB_STATE_END_HANDSHAKE) {
 385                 st->state = MSG_FLOW_FINISHED;
 386             } else {
 387                 /* NBIO or error */
 388                 goto end;
 389             }
 390         } else {
 391             /* Error */
 392             ossl_statem_set_error(s);
 393             goto end;
 394         }
 395     }
 396
 397     st->state = MSG_FLOW_UNINITED;
 398     ret = 1;
 399
 400  end:
 401     st->in_handshake--;
 402
 403 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
 404     if (SSL_IS_DTLS(s)) {
 405         /*
 406          * Notify SCTP BIO socket to leave handshake mode and allow stream
 407          * identifier other than 0. Will be ignored if no SCTP is used.
 408          */
 409         BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SCTP_SET_IN_HANDSHAKE,
 410                  st->in_handshake, NULL);
 411     }
 412 #endif
 413
 414     BUF_MEM_free(buf);
 415     if (cb != NULL) {
 416         if (server)
 417             cb(s, SSL_CB_ACCEPT_EXIT, ret);
 418         else
 419             cb(s, SSL_CB_CONNECT_EXIT, ret);
 420     }
 421     return ret;
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Initialise the MSG_FLOW_READING sub-state machine
 426  */
 427 static void init_read_state_machine(SSL *s)
 428 {
 429     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
 430
 431     st->read_state = READ_STATE_HEADER;
 432 }
 433
 434 static int grow_init_buf(SSL *s, size_t size) {
 435
 436     size_t msg_offset = (char *)s->init_msg - s->init_buf->data;
 437
 438     if (!BUF_MEM_grow_clean(s->init_buf, (int)size))
 439         return 0;
 440
 441     if (size < msg_offset)
 442         return 0;
 443
 444     s->init_msg = s->init_buf->data + msg_offset;
 445
 446     return 1;
 447 }
 448
 449 /*
 450  * This function implements the sub-state machine when the message flow is in
 451  * MSG_FLOW_READING. The valid sub-states and transitions are:
 452  *
 453  * READ_STATE_HEADER <--+<-------------+
 454  *        |             |              |
 455  *        v             |              |
 456  * READ_STATE_BODY -----+-->READ_STATE_POST_PROCESS
 457  *        |                            |
 458  *        +----------------------------+
 459  *        v
 460  * [SUB_STATE_FINISHED]
 461  *
 462  * READ_STATE_HEADER has the responsibility for reading in the message header
 463  * and transitioning the state of the handshake state machine.
 464  *
 465  * READ_STATE_BODY reads in the rest of the message and then subsequently
 466  * processes it.
 467  *
 468  * READ_STATE_POST_PROCESS is an optional step that may occur if some post
 469  * processing activity performed on the message may block.
 470  *
 471  * Any of the above states could result in an NBIO event occurring in which case
 472  * control returns to the calling application. When this function is recalled we
 473  * will resume in the same state where we left off.
 474  */
 475 static SUB_STATE_RETURN read_state_machine(SSL *s)
 476 {
 477     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
 478     int ret, mt;
 479     size_t len = 0;
 480     int (*transition) (SSL *s, int mt);
 481     PACKET pkt;
 482     MSG_PROCESS_RETURN(*process_message) (SSL *s, PACKET *pkt);
 483     WORK_STATE(*post_process_message) (SSL *s, WORK_STATE wst);
 484     size_t (*max_message_size) (SSL *s);
 485     void (*cb) (const SSL *ssl, int type, int val) = NULL;
 486
 487     cb = get_callback(s);
 488
 489     if (s->server) {
 490         transition = ossl_statem_server_read_transition;
 491         process_message = ossl_statem_server_process_message;
 492         max_message_size = ossl_statem_server_max_message_size;
 493         post_process_message = ossl_statem_server_post_process_message;
 494     } else {
 495         transition = ossl_statem_client_read_transition;
 496         process_message = ossl_statem_client_process_message;
 497         max_message_size = ossl_statem_client_max_message_size;
 498         post_process_message = ossl_statem_client_post_process_message;
 499     }
 500
 501     if (st->read_state_first_init) {
 502         s->first_packet = 1;
 503         st->read_state_first_init = 0;
 504     }
 505
 506     while (1) {
 507         switch (st->read_state) {
 508         case READ_STATE_HEADER:
 509             /* Get the state the peer wants to move to */
 510             if (SSL_IS_DTLS(s)) {
 511                 /*
 512                  * In DTLS we get the whole message in one go - header and body
 513                  */
 514                 ret = dtls_get_message(s, &mt, &len);
 515             } else {
 516                 ret = tls_get_message_header(s, &mt);
 517             }
 518
 519             if (ret == 0) {
 520                 /* Could be non-blocking IO */
 521                 return SUB_STATE_ERROR;
 522             }
 523
 524             if (cb != NULL) {
 525                 /* Notify callback of an impending state change */
 526                 if (s->server)
 527                     cb(s, SSL_CB_ACCEPT_LOOP, 1);
 528                 else
 529                     cb(s, SSL_CB_CONNECT_LOOP, 1);
 530             }
 531             /*
 532              * Validate that we are allowed to move to the new state and move
 533              * to that state if so
 534              */
 535             if (!transition(s, mt)) {
 536                 ossl_statem_set_error(s);
 537                 return SUB_STATE_ERROR;
 538             }
 539
 540             if (s->s3->tmp.message_size > max_message_size(s)) {
 541                 ssl3_send_alert(s, SSL3_AL_FATAL, SSL_AD_ILLEGAL_PARAMETER);
 542                 SSLerr(SSL_F_READ_STATE_MACHINE, SSL_R_EXCESSIVE_MESSAGE_SIZE);
 543                 return SUB_STATE_ERROR;
 544             }
 545
 546             /* dtls_get_message already did this */
 547             if (!SSL_IS_DTLS(s)
 548                     && s->s3->tmp.message_size > 0
 549                     && !grow_init_buf(s, s->s3->tmp.message_size
 550                                          + SSL3_HM_HEADER_LENGTH)) {
 551                 ssl3_send_alert(s, SSL3_AL_FATAL, SSL_AD_INTERNAL_ERROR);
 552                 SSLerr(SSL_F_READ_STATE_MACHINE, ERR_R_BUF_LIB);
 553                 return SUB_STATE_ERROR;
 554             }
 555
 556             st->read_state = READ_STATE_BODY;
 557             /* Fall through */
 558
 559         case READ_STATE_BODY:
 560             if (!SSL_IS_DTLS(s)) {
 561                 /* We already got this above for DTLS */
 562                 ret = tls_get_message_body(s, &len);
 563                 if (ret == 0) {
 564                     /* Could be non-blocking IO */
 565                     return SUB_STATE_ERROR;
 566                 }
 567             }
 568
 569             s->first_packet = 0;
 570             if (!PACKET_buf_init(&pkt, s->init_msg, len)) {
 571                 ssl3_send_alert(s, SSL3_AL_FATAL, SSL_AD_INTERNAL_ERROR);
 572                 SSLerr(SSL_F_READ_STATE_MACHINE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 573                 return SUB_STATE_ERROR;
 574             }
 575             ret = process_message(s, &pkt);
 576
 577             /* Discard the packet data */
 578             s->init_num = 0;
 579
 580             switch (ret) {
 581             case MSG_PROCESS_ERROR:
 582                 return SUB_STATE_ERROR;
 583
 584             case MSG_PROCESS_FINISHED_READING:
 585                 if (SSL_IS_DTLS(s)) {
 586                     dtls1_stop_timer(s);
 587                 }
 588                 return SUB_STATE_FINISHED;
 589
 590             case MSG_PROCESS_CONTINUE_PROCESSING:
 591                 st->read_state = READ_STATE_POST_PROCESS;
 592                 st->read_state_work = WORK_MORE_A;
 593                 break;
 594
 595             default:
 596                 st->read_state = READ_STATE_HEADER;
 597                 break;
 598             }
 599             break;
 600
 601         case READ_STATE_POST_PROCESS:
 602             st->read_state_work = post_process_message(s, st->read_state_work);
 603             switch (st->read_state_work) {
 604             case WORK_ERROR:
 605             case WORK_MORE_A:
 606             case WORK_MORE_B:
 607                 return SUB_STATE_ERROR;
 608
 609             case WORK_FINISHED_CONTINUE:
 610                 st->read_state = READ_STATE_HEADER;
 611                 break;
 612
 613             case WORK_FINISHED_STOP:
 614                 if (SSL_IS_DTLS(s)) {
 615                     dtls1_stop_timer(s);
 616                 }
 617                 return SUB_STATE_FINISHED;
 618             }
 619             break;
 620
 621         default:
 622             /* Shouldn't happen */
 623             ssl3_send_alert(s, SSL3_AL_FATAL, SSL_AD_INTERNAL_ERROR);
 624             SSLerr(SSL_F_READ_STATE_MACHINE, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
 625             ossl_statem_set_error(s);
 626             return SUB_STATE_ERROR;
 627         }
 628     }
 629 }
 630
 631 /*
 632  * Send a previously constructed message to the peer.
 633  */
 634 static int statem_do_write(SSL *s)
 635 {
 636     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
 637
 638     if (st->hand_state == TLS_ST_CW_CHANGE
 639         || st->hand_state == TLS_ST_SW_CHANGE) {
 640         if (SSL_IS_DTLS(s))
 641             return dtls1_do_write(s, SSL3_RT_CHANGE_CIPHER_SPEC);
 642         else
 643             return ssl3_do_write(s, SSL3_RT_CHANGE_CIPHER_SPEC);
 644     } else {
 645         return ssl_do_write(s);
 646     }
 647 }
 648
 649 /*
 650  * Initialise the MSG_FLOW_WRITING sub-state machine
 651  */
 652 static void init_write_state_machine(SSL *s)
 653 {
 654     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
 655
 656     st->write_state = WRITE_STATE_TRANSITION;
 657 }
 658
 659 /*
 660  * This function implements the sub-state machine when the message flow is in
 661  * MSG_FLOW_WRITING. The valid sub-states and transitions are:
 662  *
 663  * +-> WRITE_STATE_TRANSITION ------> [SUB_STATE_FINISHED]
 664  * |             |
 665  * |             v
 666  * |      WRITE_STATE_PRE_WORK -----> [SUB_STATE_END_HANDSHAKE]
 667  * |             |
 668  * |             v
 669  * |       WRITE_STATE_SEND
 670  * |             |
 671  * |             v
 672  * |     WRITE_STATE_POST_WORK
 673  * |             |
 674  * +-------------+
 675  *
 676  * WRITE_STATE_TRANSITION transitions the state of the handshake state machine
 677
 678  * WRITE_STATE_PRE_WORK performs any work necessary to prepare the later
 679  * sending of the message. This could result in an NBIO event occurring in
 680  * which case control returns to the calling application. When this function
 681  * is recalled we will resume in the same state where we left off.
 682  *
 683  * WRITE_STATE_SEND sends the message and performs any work to be done after
 684  * sending.
 685  *
 686  * WRITE_STATE_POST_WORK performs any work necessary after the sending of the
 687  * message has been completed. As for WRITE_STATE_PRE_WORK this could also
 688  * result in an NBIO event.
 689  */
 690 static SUB_STATE_RETURN write_state_machine(SSL *s)
 691 {
 692     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
 693     int ret;
 694     WRITE_TRAN(*transition) (SSL *s);
 695     WORK_STATE(*pre_work) (SSL *s, WORK_STATE wst);
 696     WORK_STATE(*post_work) (SSL *s, WORK_STATE wst);
 697     int (*get_construct_message_f) (SSL *s, WPACKET *pkt,
 698                                     int (**confunc) (SSL *s, WPACKET *pkt),
 699                                     int *mt);
 700     void (*cb) (const SSL *ssl, int type, int val) = NULL;
 701     int (*confunc) (SSL *s, WPACKET *pkt);
 702     int mt;
 703     WPACKET pkt;
 704
 705     cb = get_callback(s);
 706
 707     if (s->server) {
 708         transition = ossl_statem_server_write_transition;
 709         pre_work = ossl_statem_server_pre_work;
 710         post_work = ossl_statem_server_post_work;
 711         get_construct_message_f = ossl_statem_server_construct_message;
 712     } else {
 713         transition = ossl_statem_client_write_transition;
 714         pre_work = ossl_statem_client_pre_work;
 715         post_work = ossl_statem_client_post_work;
 716         get_construct_message_f = ossl_statem_client_construct_message;
 717     }
 718
 719     while (1) {
 720         switch (st->write_state) {
 721         case WRITE_STATE_TRANSITION:
 722             if (cb != NULL) {
 723                 /* Notify callback of an impending state change */
 724                 if (s->server)
 725                     cb(s, SSL_CB_ACCEPT_LOOP, 1);
 726                 else
 727                     cb(s, SSL_CB_CONNECT_LOOP, 1);
 728             }
 729             switch (transition(s)) {
 730             case WRITE_TRAN_CONTINUE:
 731                 st->write_state = WRITE_STATE_PRE_WORK;
 732                 st->write_state_work = WORK_MORE_A;
 733                 break;
 734
 735             case WRITE_TRAN_FINISHED:
 736                 return SUB_STATE_FINISHED;
 737                 break;
 738
 739             case WRITE_TRAN_ERROR:
 740                 return SUB_STATE_ERROR;
 741             }
 742             break;
 743
 744         case WRITE_STATE_PRE_WORK:
 745             switch (st->write_state_work = pre_work(s, st->write_state_work)) {
 746             case WORK_ERROR:
 747             case WORK_MORE_A:
 748             case WORK_MORE_B:
 749                 return SUB_STATE_ERROR;
 750
 751             case WORK_FINISHED_CONTINUE:
 752                 st->write_state = WRITE_STATE_SEND;
 753                 break;
 754
 755             case WORK_FINISHED_STOP:
 756                 return SUB_STATE_END_HANDSHAKE;
 757             }
 758             if (!WPACKET_init(&pkt, s->init_buf)
 759                     || !get_construct_message_f(s, &pkt, &confunc, &mt)
 760                     || !ssl_set_handshake_header(s, &pkt, mt)
 761                     || (confunc != NULL && !confunc(s, &pkt))
 762                     || !ssl_close_construct_packet(s, &pkt, mt)
 763                     || !WPACKET_finish(&pkt)) {
 764                 WPACKET_cleanup(&pkt);
 765                 ossl_statem_set_error(s);
 766                 return SUB_STATE_ERROR;
 767             }
 768
 769             /* Fall through */
 770
 771         case WRITE_STATE_SEND:
 772             if (SSL_IS_DTLS(s) && st->use_timer) {
 773                 dtls1_start_timer(s);
 774             }
 775             ret = statem_do_write(s);
 776             if (ret <= 0) {
 777                 return SUB_STATE_ERROR;
 778             }
 779             st->write_state = WRITE_STATE_POST_WORK;
 780             st->write_state_work = WORK_MORE_A;
 781             /* Fall through */
 782
 783         case WRITE_STATE_POST_WORK:
 784             switch (st->write_state_work = post_work(s, st->write_state_work)) {
 785             case WORK_ERROR:
 786             case WORK_MORE_A:
 787             case WORK_MORE_B:
 788                 return SUB_STATE_ERROR;
 789
 790             case WORK_FINISHED_CONTINUE:
 791                 st->write_state = WRITE_STATE_TRANSITION;
 792                 break;
 793
 794             case WORK_FINISHED_STOP:
 795                 return SUB_STATE_END_HANDSHAKE;
 796             }
 797             break;
 798
 799         default:
 800             return SUB_STATE_ERROR;
 801         }
 802     }
 803 }
 804
 805 /*
 806  * Flush the write BIO
 807  */
 808 int statem_flush(SSL *s)
 809 {
 810     s->rwstate = SSL_WRITING;
 811     if (BIO_flush(s->wbio) <= 0) {
 812         return 0;
 813     }
 814     s->rwstate = SSL_NOTHING;
 815
 816     return 1;
 817 }
 818
 819 /*
 820  * Called by the record layer to determine whether application data is
 821  * allowed to be sent in the current handshake state or not.
 822  *
 823  * Return values are:
 824  *   1: Yes (application data allowed)
 825  *   0: No (application data not allowed)
 826  */
 827 int ossl_statem_app_data_allowed(SSL *s)
 828 {
 829     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
 830
 831     if (st->state == MSG_FLOW_UNINITED || st->state == MSG_FLOW_RENEGOTIATE)
 832         return 0;
 833
 834     if (!s->s3->in_read_app_data || (s->s3->total_renegotiations == 0))
 835         return 0;
 836
 837     if (s->server) {
 838         /*
 839          * If we're a server and we haven't got as far as writing our
 840          * ServerHello yet then we allow app data
 841          */
 842         if (st->hand_state == TLS_ST_BEFORE
 843             || st->hand_state == TLS_ST_SR_CLNT_HELLO)
 844             return 1;
 845     } else {
 846         /*
 847          * If we're a client and we haven't read the ServerHello yet then we
 848          * allow app data
 849          */
 850         if (st->hand_state == TLS_ST_CW_CLNT_HELLO)
 851             return 1;
 852     }
 853
 854     return 0;
 855 }
 856
 857 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
 858 /*
 859  * Set flag used by SCTP to determine whether we are in the read sock state
 860  */
 861 void ossl_statem_set_sctp_read_sock(SSL *s, int read_sock)
 862 {
 863     s->statem.in_sctp_read_sock = read_sock;
 864 }
 865
 866 /*
 867  * Called by the record layer to determine whether we are in the read sock
 868  * state or not.
 869  *
 870  * Return values are:
 871  *   1: Yes (we are in the read sock state)
 872  *   0: No (we are not in the read sock state)
 873  */
 874 int ossl_statem_in_sctp_read_sock(SSL *s)
 875 {
 876     return s->statem.in_sctp_read_sock;
 877 }
 878 #endif