a70f8bc53c005b566ea083486952a7e95c75cd70
[openssl.git] / ssl / statem / statem.c
1 /*
2  * Copyright 2015-2020 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 "internal/cryptlib.h"
11 #include <openssl/rand.h>
12 #include "../ssl_local.h"
13 #include "statem_local.h"
14 #include <assert.h>
15
16 /*
17  * This file implements the SSL/TLS/DTLS state machines.
18  *
19  * There are two primary state machines:
20  *
21  * 1) Message flow state machine
22  * 2) Handshake state machine
23  *
24  * The Message flow state machine controls the reading and sending of messages
25  * including handling of non-blocking IO events, flushing of the underlying
26  * write BIO, handling unexpected messages, etc. It is itself broken into two
27  * separate sub-state machines which control reading and writing respectively.
28  *
29  * The Handshake state machine keeps track of the current SSL/TLS handshake
30  * state. Transitions of the handshake state are the result of events that
31  * occur within the Message flow state machine.
32  *
33  * Overall it looks like this:
34  *
35  * ---------------------------------------------            -------------------
36  * |                                           |            |                 |
37  * | Message flow state machine                |            |                 |
38  * |                                           |            |                 |
39  * | -------------------- -------------------- | Transition | Handshake state |
40  * | | MSG_FLOW_READING | | MSG_FLOW_WRITING | | Event      | machine         |
41  * | | sub-state        | | sub-state        | |----------->|                 |
42  * | | machine for      | | machine for      | |            |                 |
43  * | | reading messages | | writing messages | |            |                 |
44  * | -------------------- -------------------- |            |                 |
45  * |                                           |            |                 |
46  * ---------------------------------------------            -------------------
47  *
48  */
49
50 /* Sub state machine return values */
51 typedef enum {
52     /* Something bad happened or NBIO */
53     SUB_STATE_ERROR,
54     /* Sub state finished go to the next sub state */
55     SUB_STATE_FINISHED,
56     /* Sub state finished and handshake was completed */
57     SUB_STATE_END_HANDSHAKE
58 } SUB_STATE_RETURN;
59
60 static int state_machine(SSL *s, int server);
61 static void init_read_state_machine(SSL *s);
62 static SUB_STATE_RETURN read_state_machine(SSL *s);
63 static void init_write_state_machine(SSL *s);
64 static SUB_STATE_RETURN write_state_machine(SSL *s);
65
66 OSSL_HANDSHAKE_STATE SSL_get_state(const SSL *ssl)
67 {
68     return ssl->statem.hand_state;
69 }
70
71 int SSL_in_init(const SSL *s)
72 {
73     return s->statem.in_init;
74 }
75
76 int SSL_is_init_finished(const SSL *s)
77 {
78     return !(s->statem.in_init) && (s->statem.hand_state == TLS_ST_OK);
79 }
80
81 int SSL_in_before(const SSL *s)
82 {
83     /*
84      * Historically being "in before" meant before anything had happened. In the
85      * current code though we remain in the "before" state for a while after we
86      * have started the handshake process (e.g. as a server waiting for the
87      * first message to arrive). There "in before" is taken to mean "in before"
88      * and not started any handshake process yet.
89      */
90     return (s->statem.hand_state == TLS_ST_BEFORE)
91         && (s->statem.state == MSG_FLOW_UNINITED);
92 }
93
94 /*
95  * Clear the state machine state and reset back to MSG_FLOW_UNINITED
96  */
97 void ossl_statem_clear(SSL *s)
98 {
99     s->statem.state = MSG_FLOW_UNINITED;
100     s->statem.hand_state = TLS_ST_BEFORE;
101     s->statem.in_init = 1;
102     s->statem.no_cert_verify = 0;
103 }
104
105 /*
106  * Set the state machine up ready for a renegotiation handshake
107  */
108 void ossl_statem_set_renegotiate(SSL *s)
109 {
110     s->statem.in_init = 1;
111     s->statem.request_state = TLS_ST_SW_HELLO_REQ;
112 }
113
114 void ossl_statem_send_fatal(SSL *s, int al)
115 {
116     /* We shouldn't call SSLfatal() twice. Once is enough */
117     if (s->statem.in_init && s->statem.state == MSG_FLOW_ERROR)
118       return;
119     s->statem.in_init = 1;
120     s->statem.state = MSG_FLOW_ERROR;
121     if (al != SSL_AD_NO_ALERT
122             && s->statem.enc_write_state != ENC_WRITE_STATE_INVALID)
123         ssl3_send_alert(s, SSL3_AL_FATAL, al);
124 }
125
126 /*
127  * Error reporting building block that's used instead of ERR_set_error().
128  * In addition to what ERR_set_error() does, this puts the state machine
129  * into an error state and sends an alert if appropriate.
130  * This is a permanent error for the current connection.
131  */
132 void ossl_statem_fatal(SSL *s, int al, int reason, const char *fmt, ...)
133 {
134     va_list args;
135
136     va_start(args, fmt);
137     ERR_vset_error(ERR_LIB_SSL, reason, fmt, args);
138     va_end(args);
139
140     ossl_statem_send_fatal(s, al);
141 }
142
143 /*
144  * This macro should only be called if we are already expecting to be in
145  * a fatal error state. We verify that we are, and set it if not (this would
146  * indicate a bug).
147  */
148 #define check_fatal(s) \
149     do { \
150         if (!ossl_assert((s)->statem.in_init \
151                          && (s)->statem.state == MSG_FLOW_ERROR)) \
152             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, SSL_R_MISSING_FATAL); \
153     } while (0)
154
155 /*
156  * Discover whether the current connection is in the error state.
157  *
158  * Valid return values are:
159  *   1: Yes
160  *   0: No
161  */
162 int ossl_statem_in_error(const SSL *s)
163 {
164     if (s->statem.state == MSG_FLOW_ERROR)
165         return 1;
166
167     return 0;
168 }
169
170 void ossl_statem_set_in_init(SSL *s, int init)
171 {
172     s->statem.in_init = init;
173 }
174
175 int ossl_statem_get_in_handshake(SSL *s)
176 {
177     return s->statem.in_handshake;
178 }
179
180 void ossl_statem_set_in_handshake(SSL *s, int inhand)
181 {
182     if (inhand)
183         s->statem.in_handshake++;
184     else
185         s->statem.in_handshake--;
186 }
187
188 /* Are we in a sensible state to skip over unreadable early data? */
189 int ossl_statem_skip_early_data(SSL *s)
190 {
191     if (s->ext.early_data != SSL_EARLY_DATA_REJECTED)
192         return 0;
193
194     if (!s->server
195             || s->statem.hand_state != TLS_ST_EARLY_DATA
196             || s->hello_retry_request == SSL_HRR_COMPLETE)
197         return 0;
198
199     return 1;
200 }
201
202 /*
203  * Called when we are in SSL_read*(), SSL_write*(), or SSL_accept()
204  * /SSL_connect()/SSL_do_handshake(). Used to test whether we are in an early
205  * data state and whether we should attempt to move the handshake on if so.
206  * |sending| is 1 if we are attempting to send data (SSL_write*()), 0 if we are
207  * attempting to read data (SSL_read*()), or -1 if we are in SSL_do_handshake()
208  * or similar.
209  */
210 void ossl_statem_check_finish_init(SSL *s, int sending)
211 {
212     if (sending == -1) {
213         if (s->statem.hand_state == TLS_ST_PENDING_EARLY_DATA_END
214                 || s->statem.hand_state == TLS_ST_EARLY_DATA) {
215             ossl_statem_set_in_init(s, 1);
216             if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_WRITE_RETRY) {
217                 /*
218                  * SSL_connect() or SSL_do_handshake() has been called directly.
219                  * We don't allow any more writing of early data.
220                  */
221                 s->early_data_state = SSL_EARLY_DATA_FINISHED_WRITING;
222             }
223         }
224     } else if (!s->server) {
225         if ((sending && (s->statem.hand_state == TLS_ST_PENDING_EARLY_DATA_END
226                       || s->statem.hand_state == TLS_ST_EARLY_DATA)
227                   && s->early_data_state != SSL_EARLY_DATA_WRITING)
228                 || (!sending && s->statem.hand_state == TLS_ST_EARLY_DATA)) {
229             ossl_statem_set_in_init(s, 1);
230             /*
231              * SSL_write() has been called directly. We don't allow any more
232              * writing of early data.
233              */
234             if (sending && s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_WRITE_RETRY)
235                 s->early_data_state = SSL_EARLY_DATA_FINISHED_WRITING;
236         }
237     } else {
238         if (s->early_data_state == SSL_EARLY_DATA_FINISHED_READING
239                 && s->statem.hand_state == TLS_ST_EARLY_DATA)
240             ossl_statem_set_in_init(s, 1);
241     }
242 }
243
244 void ossl_statem_set_hello_verify_done(SSL *s)
245 {
246     s->statem.state = MSG_FLOW_UNINITED;
247     s->statem.in_init = 1;
248     /*
249      * This will get reset (briefly) back to TLS_ST_BEFORE when we enter
250      * state_machine() because |state| is MSG_FLOW_UNINITED, but until then any
251      * calls to SSL_in_before() will return false. Also calls to
252      * SSL_state_string() and SSL_state_string_long() will return something
253      * sensible.
254      */
255     s->statem.hand_state = TLS_ST_SR_CLNT_HELLO;
256 }
257
258 int ossl_statem_connect(SSL *s)
259 {
260     return state_machine(s, 0);
261 }
262
263 int ossl_statem_accept(SSL *s)
264 {
265     return state_machine(s, 1);
266 }
267
268 typedef void (*info_cb) (const SSL *, int, int);
269
270 static info_cb get_callback(SSL *s)
271 {
272     if (s->info_callback != NULL)
273         return s->info_callback;
274     else if (s->ctx->info_callback != NULL)
275         return s->ctx->info_callback;
276
277     return NULL;
278 }
279
280 /*
281  * The main message flow state machine. We start in the MSG_FLOW_UNINITED or
282  * MSG_FLOW_FINISHED state and finish in MSG_FLOW_FINISHED. Valid states and
283  * transitions are as follows:
284  *
285  * MSG_FLOW_UNINITED     MSG_FLOW_FINISHED
286  *        |                       |
287  *        +-----------------------+
288  *        v
289  * MSG_FLOW_WRITING <---> MSG_FLOW_READING
290  *        |
291  *        V
292  * MSG_FLOW_FINISHED
293  *        |
294  *        V
295  *    [SUCCESS]
296  *
297  * We may exit at any point due to an error or NBIO event. If an NBIO event
298  * occurs then we restart at the point we left off when we are recalled.
299  * MSG_FLOW_WRITING and MSG_FLOW_READING have sub-state machines associated with them.
300  *
301  * In addition to the above there is also the MSG_FLOW_ERROR state. We can move
302  * into that state at any point in the event that an irrecoverable error occurs.
303  *
304  * Valid return values are:
305  *   1: Success
306  * <=0: NBIO or error
307  */
308 static int state_machine(SSL *s, int server)
309 {
310     BUF_MEM *buf = NULL;
311     void (*cb) (const SSL *ssl, int type, int val) = NULL;
312     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
313     int ret = -1;
314     int ssret;
315
316     if (st->state == MSG_FLOW_ERROR) {
317         /* Shouldn't have been called if we're already in the error state */
318         return -1;
319     }
320
321     ERR_clear_error();
322     clear_sys_error();
323
324     cb = get_callback(s);
325
326     st->in_handshake++;
327     if (!SSL_in_init(s) || SSL_in_before(s)) {
328         /*
329          * If we are stateless then we already called SSL_clear() - don't do
330          * it again and clear the STATELESS flag itself.
331          */
332         if ((s->s3.flags & TLS1_FLAGS_STATELESS) == 0 && !SSL_clear(s))
333             return -1;
334     }
335 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
336     if (SSL_IS_DTLS(s) && BIO_dgram_is_sctp(SSL_get_wbio(s))) {
337         /*
338          * Notify SCTP BIO socket to enter handshake mode and prevent stream
339          * identifier other than 0.
340          */
341         BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SCTP_SET_IN_HANDSHAKE,
342                  st->in_handshake, NULL);
343     }
344 #endif
345
346     /* Initialise state machine */
347     if (st->state == MSG_FLOW_UNINITED
348             || st->state == MSG_FLOW_FINISHED) {
349         if (st->state == MSG_FLOW_UNINITED) {
350             st->hand_state = TLS_ST_BEFORE;
351             st->request_state = TLS_ST_BEFORE;
352         }
353
354         s->server = server;
355         if (cb != NULL) {
356             if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s) || !SSL_IS_TLS13(s))
357                 cb(s, SSL_CB_HANDSHAKE_START, 1);
358         }
359
360         /*
361          * Fatal errors in this block don't send an alert because we have
362          * failed to even initialise properly. Sending an alert is probably
363          * doomed to failure.
364          */
365
366         if (SSL_IS_DTLS(s)) {
367             if ((s->version & 0xff00) != (DTLS1_VERSION & 0xff00) &&
368                 (server || (s->version & 0xff00) != (DTLS1_BAD_VER & 0xff00))) {
369                 SSLfatal(s, SSL_AD_NO_ALERT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
370                 goto end;
371             }
372         } else {
373             if ((s->version >> 8) != SSL3_VERSION_MAJOR) {
374                 SSLfatal(s, SSL_AD_NO_ALERT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
375                 goto end;
376             }
377         }
378
379         if (!ssl_security(s, SSL_SECOP_VERSION, 0, s->version, NULL)) {
380             SSLfatal(s, SSL_AD_NO_ALERT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
381             goto end;
382         }
383
384         if (s->init_buf == NULL) {
385             if ((buf = BUF_MEM_new()) == NULL) {
386                 SSLfatal(s, SSL_AD_NO_ALERT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
387                 goto end;
388             }
389             if (!BUF_MEM_grow(buf, SSL3_RT_MAX_PLAIN_LENGTH)) {
390                 SSLfatal(s, SSL_AD_NO_ALERT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
391                 goto end;
392             }
393             s->init_buf = buf;
394             buf = NULL;
395         }
396
397         if (!ssl3_setup_buffers(s)) {
398             SSLfatal(s, SSL_AD_NO_ALERT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
399             goto end;
400         }
401         s->init_num = 0;
402
403         /*
404          * Should have been reset by tls_process_finished, too.
405          */
406         s->s3.change_cipher_spec = 0;
407
408         /*
409          * Ok, we now need to push on a buffering BIO ...but not with
410          * SCTP
411          */
412 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
413         if (!SSL_IS_DTLS(s) || !BIO_dgram_is_sctp(SSL_get_wbio(s)))
414 #endif
415             if (!ssl_init_wbio_buffer(s)) {
416                 SSLfatal(s, SSL_AD_NO_ALERT, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
417                 goto end;
418             }
419
420         if ((SSL_in_before(s))
421                 || s->renegotiate) {
422             if (!tls_setup_handshake(s)) {
423                 /* SSLfatal() already called */
424                 goto end;
425             }
426
427             if (SSL_IS_FIRST_HANDSHAKE(s))
428                 st->read_state_first_init = 1;
429         }
430
431         st->state = MSG_FLOW_WRITING;
432         init_write_state_machine(s);
433     }
434
435     while (st->state != MSG_FLOW_FINISHED) {
436         if (st->state == MSG_FLOW_READING) {
437             ssret = read_state_machine(s);
438             if (ssret == SUB_STATE_FINISHED) {
439                 st->state = MSG_FLOW_WRITING;
440                 init_write_state_machine(s);
441             } else {
442                 /* NBIO or error */
443                 goto end;
444             }
445         } else if (st->state == MSG_FLOW_WRITING) {
446             ssret = write_state_machine(s);
447             if (ssret == SUB_STATE_FINISHED) {
448                 st->state = MSG_FLOW_READING;
449                 init_read_state_machine(s);
450             } else if (ssret == SUB_STATE_END_HANDSHAKE) {
451                 st->state = MSG_FLOW_FINISHED;
452             } else {
453                 /* NBIO or error */
454                 goto end;
455             }
456         } else {
457             /* Error */
458             check_fatal(s);
459             ERR_raise(ERR_LIB_SSL, ERR_R_SHOULD_NOT_HAVE_BEEN_CALLED);
460             goto end;
461         }
462     }
463
464     ret = 1;
465
466  end:
467     st->in_handshake--;
468
469 #ifndef OPENSSL_NO_SCTP
470     if (SSL_IS_DTLS(s) && BIO_dgram_is_sctp(SSL_get_wbio(s))) {
471         /*
472          * Notify SCTP BIO socket to leave handshake mode and allow stream
473          * identifier other than 0.
474          */
475         BIO_ctrl(SSL_get_wbio(s), BIO_CTRL_DGRAM_SCTP_SET_IN_HANDSHAKE,
476                  st->in_handshake, NULL);
477     }
478 #endif
479
480     BUF_MEM_free(buf);
481     if (cb != NULL) {
482         if (server)
483             cb(s, SSL_CB_ACCEPT_EXIT, ret);
484         else
485             cb(s, SSL_CB_CONNECT_EXIT, ret);
486     }
487     return ret;
488 }
489
490 /*
491  * Initialise the MSG_FLOW_READING sub-state machine
492  */
493 static void init_read_state_machine(SSL *s)
494 {
495     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
496
497     st->read_state = READ_STATE_HEADER;
498 }
499
500 static int grow_init_buf(SSL *s, size_t size) {
501
502     size_t msg_offset = (char *)s->init_msg - s->init_buf->data;
503
504     if (!BUF_MEM_grow_clean(s->init_buf, (int)size))
505         return 0;
506
507     if (size < msg_offset)
508         return 0;
509
510     s->init_msg = s->init_buf->data + msg_offset;
511
512     return 1;
513 }
514
515 /*
516  * This function implements the sub-state machine when the message flow is in
517  * MSG_FLOW_READING. The valid sub-states and transitions are:
518  *
519  * READ_STATE_HEADER <--+<-------------+
520  *        |             |              |
521  *        v             |              |
522  * READ_STATE_BODY -----+-->READ_STATE_POST_PROCESS
523  *        |                            |
524  *        +----------------------------+
525  *        v
526  * [SUB_STATE_FINISHED]
527  *
528  * READ_STATE_HEADER has the responsibility for reading in the message header
529  * and transitioning the state of the handshake state machine.
530  *
531  * READ_STATE_BODY reads in the rest of the message and then subsequently
532  * processes it.
533  *
534  * READ_STATE_POST_PROCESS is an optional step that may occur if some post
535  * processing activity performed on the message may block.
536  *
537  * Any of the above states could result in an NBIO event occurring in which case
538  * control returns to the calling application. When this function is recalled we
539  * will resume in the same state where we left off.
540  */
541 static SUB_STATE_RETURN read_state_machine(SSL *s)
542 {
543     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
544     int ret, mt;
545     size_t len = 0;
546     int (*transition) (SSL *s, int mt);
547     PACKET pkt;
548     MSG_PROCESS_RETURN(*process_message) (SSL *s, PACKET *pkt);
549     WORK_STATE(*post_process_message) (SSL *s, WORK_STATE wst);
550     size_t (*max_message_size) (SSL *s);
551     void (*cb) (const SSL *ssl, int type, int val) = NULL;
552
553     cb = get_callback(s);
554
555     if (s->server) {
556         transition = ossl_statem_server_read_transition;
557         process_message = ossl_statem_server_process_message;
558         max_message_size = ossl_statem_server_max_message_size;
559         post_process_message = ossl_statem_server_post_process_message;
560     } else {
561         transition = ossl_statem_client_read_transition;
562         process_message = ossl_statem_client_process_message;
563         max_message_size = ossl_statem_client_max_message_size;
564         post_process_message = ossl_statem_client_post_process_message;
565     }
566
567     if (st->read_state_first_init) {
568         s->first_packet = 1;
569         st->read_state_first_init = 0;
570     }
571
572     while (1) {
573         switch (st->read_state) {
574         case READ_STATE_HEADER:
575             /* Get the state the peer wants to move to */
576             if (SSL_IS_DTLS(s)) {
577                 /*
578                  * In DTLS we get the whole message in one go - header and body
579                  */
580                 ret = dtls_get_message(s, &mt, &len);
581             } else {
582                 ret = tls_get_message_header(s, &mt);
583             }
584
585             if (ret == 0) {
586                 /* Could be non-blocking IO */
587                 return SUB_STATE_ERROR;
588             }
589
590             if (cb != NULL) {
591                 /* Notify callback of an impending state change */
592                 if (s->server)
593                     cb(s, SSL_CB_ACCEPT_LOOP, 1);
594                 else
595                     cb(s, SSL_CB_CONNECT_LOOP, 1);
596             }
597             /*
598              * Validate that we are allowed to move to the new state and move
599              * to that state if so
600              */
601             if (!transition(s, mt))
602                 return SUB_STATE_ERROR;
603
604             if (s->s3.tmp.message_size > max_message_size(s)) {
605                 SSLfatal(s, SSL_AD_ILLEGAL_PARAMETER,
606                          SSL_R_EXCESSIVE_MESSAGE_SIZE);
607                 return SUB_STATE_ERROR;
608             }
609
610             /* dtls_get_message already did this */
611             if (!SSL_IS_DTLS(s)
612                     && s->s3.tmp.message_size > 0
613                     && !grow_init_buf(s, s->s3.tmp.message_size
614                                          + SSL3_HM_HEADER_LENGTH)) {
615                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_BUF_LIB);
616                 return SUB_STATE_ERROR;
617             }
618
619             st->read_state = READ_STATE_BODY;
620             /* Fall through */
621
622         case READ_STATE_BODY:
623             if (!SSL_IS_DTLS(s)) {
624                 /* We already got this above for DTLS */
625                 ret = tls_get_message_body(s, &len);
626                 if (ret == 0) {
627                     /* Could be non-blocking IO */
628                     return SUB_STATE_ERROR;
629                 }
630             }
631
632             s->first_packet = 0;
633             if (!PACKET_buf_init(&pkt, s->init_msg, len)) {
634                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
635                 return SUB_STATE_ERROR;
636             }
637             ret = process_message(s, &pkt);
638
639             /* Discard the packet data */
640             s->init_num = 0;
641
642             switch (ret) {
643             case MSG_PROCESS_ERROR:
644                 check_fatal(s);
645                 return SUB_STATE_ERROR;
646
647             case MSG_PROCESS_FINISHED_READING:
648                 if (SSL_IS_DTLS(s)) {
649                     dtls1_stop_timer(s);
650                 }
651                 return SUB_STATE_FINISHED;
652
653             case MSG_PROCESS_CONTINUE_PROCESSING:
654                 st->read_state = READ_STATE_POST_PROCESS;
655                 st->read_state_work = WORK_MORE_A;
656                 break;
657
658             default:
659                 st->read_state = READ_STATE_HEADER;
660                 break;
661             }
662             break;
663
664         case READ_STATE_POST_PROCESS:
665             st->read_state_work = post_process_message(s, st->read_state_work);
666             switch (st->read_state_work) {
667             case WORK_ERROR:
668                 check_fatal(s);
669                 /* Fall through */
670             case WORK_MORE_A:
671             case WORK_MORE_B:
672             case WORK_MORE_C:
673                 return SUB_STATE_ERROR;
674
675             case WORK_FINISHED_CONTINUE:
676                 st->read_state = READ_STATE_HEADER;
677                 break;
678
679             case WORK_FINISHED_STOP:
680                 if (SSL_IS_DTLS(s)) {
681                     dtls1_stop_timer(s);
682                 }
683                 return SUB_STATE_FINISHED;
684             }
685             break;
686
687         default:
688             /* Shouldn't happen */
689             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
690             return SUB_STATE_ERROR;
691         }
692     }
693 }
694
695 /*
696  * Send a previously constructed message to the peer.
697  */
698 static int statem_do_write(SSL *s)
699 {
700     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
701
702     if (st->hand_state == TLS_ST_CW_CHANGE
703         || st->hand_state == TLS_ST_SW_CHANGE) {
704         if (SSL_IS_DTLS(s))
705             return dtls1_do_write(s, SSL3_RT_CHANGE_CIPHER_SPEC);
706         else
707             return ssl3_do_write(s, SSL3_RT_CHANGE_CIPHER_SPEC);
708     } else {
709         return ssl_do_write(s);
710     }
711 }
712
713 /*
714  * Initialise the MSG_FLOW_WRITING sub-state machine
715  */
716 static void init_write_state_machine(SSL *s)
717 {
718     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
719
720     st->write_state = WRITE_STATE_TRANSITION;
721 }
722
723 /*
724  * This function implements the sub-state machine when the message flow is in
725  * MSG_FLOW_WRITING. The valid sub-states and transitions are:
726  *
727  * +-> WRITE_STATE_TRANSITION ------> [SUB_STATE_FINISHED]
728  * |             |
729  * |             v
730  * |      WRITE_STATE_PRE_WORK -----> [SUB_STATE_END_HANDSHAKE]
731  * |             |
732  * |             v
733  * |       WRITE_STATE_SEND
734  * |             |
735  * |             v
736  * |     WRITE_STATE_POST_WORK
737  * |             |
738  * +-------------+
739  *
740  * WRITE_STATE_TRANSITION transitions the state of the handshake state machine
741
742  * WRITE_STATE_PRE_WORK performs any work necessary to prepare the later
743  * sending of the message. This could result in an NBIO event occurring in
744  * which case control returns to the calling application. When this function
745  * is recalled we will resume in the same state where we left off.
746  *
747  * WRITE_STATE_SEND sends the message and performs any work to be done after
748  * sending.
749  *
750  * WRITE_STATE_POST_WORK performs any work necessary after the sending of the
751  * message has been completed. As for WRITE_STATE_PRE_WORK this could also
752  * result in an NBIO event.
753  */
754 static SUB_STATE_RETURN write_state_machine(SSL *s)
755 {
756     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
757     int ret;
758     WRITE_TRAN(*transition) (SSL *s);
759     WORK_STATE(*pre_work) (SSL *s, WORK_STATE wst);
760     WORK_STATE(*post_work) (SSL *s, WORK_STATE wst);
761     int (*get_construct_message_f) (SSL *s, WPACKET *pkt,
762                                     int (**confunc) (SSL *s, WPACKET *pkt),
763                                     int *mt);
764     void (*cb) (const SSL *ssl, int type, int val) = NULL;
765     int (*confunc) (SSL *s, WPACKET *pkt);
766     int mt;
767     WPACKET pkt;
768
769     cb = get_callback(s);
770
771     if (s->server) {
772         transition = ossl_statem_server_write_transition;
773         pre_work = ossl_statem_server_pre_work;
774         post_work = ossl_statem_server_post_work;
775         get_construct_message_f = ossl_statem_server_construct_message;
776     } else {
777         transition = ossl_statem_client_write_transition;
778         pre_work = ossl_statem_client_pre_work;
779         post_work = ossl_statem_client_post_work;
780         get_construct_message_f = ossl_statem_client_construct_message;
781     }
782
783     while (1) {
784         switch (st->write_state) {
785         case WRITE_STATE_TRANSITION:
786             if (cb != NULL) {
787                 /* Notify callback of an impending state change */
788                 if (s->server)
789                     cb(s, SSL_CB_ACCEPT_LOOP, 1);
790                 else
791                     cb(s, SSL_CB_CONNECT_LOOP, 1);
792             }
793             switch (transition(s)) {
794             case WRITE_TRAN_CONTINUE:
795                 st->write_state = WRITE_STATE_PRE_WORK;
796                 st->write_state_work = WORK_MORE_A;
797                 break;
798
799             case WRITE_TRAN_FINISHED:
800                 return SUB_STATE_FINISHED;
801                 break;
802
803             case WRITE_TRAN_ERROR:
804                 check_fatal(s);
805                 return SUB_STATE_ERROR;
806             }
807             break;
808
809         case WRITE_STATE_PRE_WORK:
810             switch (st->write_state_work = pre_work(s, st->write_state_work)) {
811             case WORK_ERROR:
812                 check_fatal(s);
813                 /* Fall through */
814             case WORK_MORE_A:
815             case WORK_MORE_B:
816             case WORK_MORE_C:
817                 return SUB_STATE_ERROR;
818
819             case WORK_FINISHED_CONTINUE:
820                 st->write_state = WRITE_STATE_SEND;
821                 break;
822
823             case WORK_FINISHED_STOP:
824                 return SUB_STATE_END_HANDSHAKE;
825             }
826             if (!get_construct_message_f(s, &pkt, &confunc, &mt)) {
827                 /* SSLfatal() already called */
828                 return SUB_STATE_ERROR;
829             }
830             if (mt == SSL3_MT_DUMMY) {
831                 /* Skip construction and sending. This isn't a "real" state */
832                 st->write_state = WRITE_STATE_POST_WORK;
833                 st->write_state_work = WORK_MORE_A;
834                 break;
835             }
836             if (!WPACKET_init(&pkt, s->init_buf)
837                     || !ssl_set_handshake_header(s, &pkt, mt)) {
838                 WPACKET_cleanup(&pkt);
839                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
840                 return SUB_STATE_ERROR;
841             }
842             if (confunc != NULL && !confunc(s, &pkt)) {
843                 WPACKET_cleanup(&pkt);
844                 check_fatal(s);
845                 return SUB_STATE_ERROR;
846             }
847             if (!ssl_close_construct_packet(s, &pkt, mt)
848                     || !WPACKET_finish(&pkt)) {
849                 WPACKET_cleanup(&pkt);
850                 SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
851                 return SUB_STATE_ERROR;
852             }
853
854             /* Fall through */
855
856         case WRITE_STATE_SEND:
857             if (SSL_IS_DTLS(s) && st->use_timer) {
858                 dtls1_start_timer(s);
859             }
860             ret = statem_do_write(s);
861             if (ret <= 0) {
862                 return SUB_STATE_ERROR;
863             }
864             st->write_state = WRITE_STATE_POST_WORK;
865             st->write_state_work = WORK_MORE_A;
866             /* Fall through */
867
868         case WRITE_STATE_POST_WORK:
869             switch (st->write_state_work = post_work(s, st->write_state_work)) {
870             case WORK_ERROR:
871                 check_fatal(s);
872                 /* Fall through */
873             case WORK_MORE_A:
874             case WORK_MORE_B:
875             case WORK_MORE_C:
876                 return SUB_STATE_ERROR;
877
878             case WORK_FINISHED_CONTINUE:
879                 st->write_state = WRITE_STATE_TRANSITION;
880                 break;
881
882             case WORK_FINISHED_STOP:
883                 return SUB_STATE_END_HANDSHAKE;
884             }
885             break;
886
887         default:
888             SSLfatal(s, SSL_AD_INTERNAL_ERROR, ERR_R_INTERNAL_ERROR);
889             return SUB_STATE_ERROR;
890         }
891     }
892 }
893
894 /*
895  * Flush the write BIO
896  */
897 int statem_flush(SSL *s)
898 {
899     s->rwstate = SSL_WRITING;
900     if (BIO_flush(s->wbio) <= 0) {
901         return 0;
902     }
903     s->rwstate = SSL_NOTHING;
904
905     return 1;
906 }
907
908 /*
909  * Called by the record layer to determine whether application data is
910  * allowed to be received in the current handshake state or not.
911  *
912  * Return values are:
913  *   1: Yes (application data allowed)
914  *   0: No (application data not allowed)
915  */
916 int ossl_statem_app_data_allowed(SSL *s)
917 {
918     OSSL_STATEM *st = &s->statem;
919
920     if (st->state == MSG_FLOW_UNINITED)
921         return 0;
922
923     if (!s->s3.in_read_app_data || (s->s3.total_renegotiations == 0))
924         return 0;
925
926     if (s->server) {
927         /*
928          * If we're a server and we haven't got as far as writing our
929          * ServerHello yet then we allow app data
930          */
931         if (st->hand_state == TLS_ST_BEFORE
932             || st->hand_state == TLS_ST_SR_CLNT_HELLO)
933             return 1;
934     } else {
935         /*
936          * If we're a client and we haven't read the ServerHello yet then we
937          * allow app data
938          */
939         if (st->hand_state == TLS_ST_CW_CLNT_HELLO)
940             return 1;
941     }
942
943     return 0;
944 }
945
946 /*
947  * This function returns 1 if TLS exporter is ready to export keying
948  * material, or 0 if otherwise.
949  */
950 int ossl_statem_export_allowed(SSL *s)
951 {
952     return s->s3.previous_server_finished_len != 0
953            && s->statem.hand_state != TLS_ST_SW_FINISHED;
954 }
955
956 /*
957  * Return 1 if early TLS exporter is ready to export keying material,
958  * or 0 if otherwise.
959  */
960 int ossl_statem_export_early_allowed(SSL *s)
961 {
962     /*
963      * The early exporter secret is only present on the server if we
964      * have accepted early_data. It is present on the client as long
965      * as we have sent early_data.
966      */
967     return s->ext.early_data == SSL_EARLY_DATA_ACCEPTED
968            || (!s->server && s->ext.early_data != SSL_EARLY_DATA_NOT_SENT);
969 }