util/TLSProxy/Message.pm

   1 # Copyright 2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   2 #
   3 # Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
   4 # this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   5 # in the file LICENSE in the source distribution or at
   6 # https://www.openssl.org/source/license.html
   7
   8 use strict;
   9
  10 package TLSProxy::Message;
  11
  12 use constant TLS_MESSAGE_HEADER_LENGTH => 4;
  13
  14 #Message types
  15 use constant {
  16     MT_HELLO_REQUEST => 0,
  17     MT_CLIENT_HELLO => 1,
  18     MT_SERVER_HELLO => 2,
  19     MT_NEW_SESSION_TICKET => 4,
  20     MT_CERTIFICATE => 11,
  21     MT_SERVER_KEY_EXCHANGE => 12,
  22     MT_CERTIFICATE_REQUEST => 13,
  23     MT_SERVER_HELLO_DONE => 14,
  24     MT_CERTIFICATE_VERIFY => 15,
  25     MT_CLIENT_KEY_EXCHANGE => 16,
  26     MT_FINISHED => 20,
  27     MT_CERTIFICATE_STATUS => 22,
  28     MT_NEXT_PROTO => 67
  29 };
  30
  31 #Alert levels
  32 use constant {
  33     AL_LEVEL_WARN => 1,
  34     AL_LEVEL_FATAL => 2
  35 };
  36
  37 #Alert descriptions
  38 use constant {
  39     AL_DESC_CLOSE_NOTIFY => 0,
  40     AL_DESC_UNEXPECTED_MESSAGE => 10,
  41     AL_DESC_NO_RENEGOTIATION => 100
  42 };
  43
  44 my %message_type = (
  45     MT_HELLO_REQUEST, "HelloRequest",
  46     MT_CLIENT_HELLO, "ClientHello",
  47     MT_SERVER_HELLO, "ServerHello",
  48     MT_NEW_SESSION_TICKET, "NewSessionTicket",
  49     MT_CERTIFICATE, "Certificate",
  50     MT_SERVER_KEY_EXCHANGE, "ServerKeyExchange",
  51     MT_CERTIFICATE_REQUEST, "CertificateRequest",
  52     MT_SERVER_HELLO_DONE, "ServerHelloDone",
  53     MT_CERTIFICATE_VERIFY, "CertificateVerify",
  54     MT_CLIENT_KEY_EXCHANGE, "ClientKeyExchange",
  55     MT_FINISHED, "Finished",
  56     MT_CERTIFICATE_STATUS, "CertificateStatus",
  57     MT_NEXT_PROTO, "NextProto"
  58 );
  59
  60 use constant {
  61     EXT_STATUS_REQUEST => 5,
  62     EXT_SUPPORTED_GROUPS => 10,
  63     EXT_ENCRYPT_THEN_MAC => 22,
  64     EXT_EXTENDED_MASTER_SECRET => 23,
  65     EXT_SESSION_TICKET => 35,
  66     EXT_SUPPORTED_VERSIONS => 43,
  67     EXT_KEY_SHARE => 40,
  68     # This extension does not exist and isn't recognised by OpenSSL.
  69     # We use it to test handling of duplicate extensions.
  70     EXT_DUPLICATE_EXTENSION => 1234
  71 };
  72
  73 my $payload = "";
  74 my $messlen = -1;
  75 my $mt;
  76 my $startoffset = -1;
  77 my $server = 0;
  78 my $success = 0;
  79 my $end = 0;
  80 my @message_rec_list = ();
  81 my @message_frag_lens = ();
  82 my $ciphersuite = 0;
  83
  84 sub clear
  85 {
  86     $payload = "";
  87     $messlen = -1;
  88     $startoffset = -1;
  89     $server = 0;
  90     $success = 0;
  91     $end = 0;
  92     @message_rec_list = ();
  93     @message_frag_lens = ();
  94 }
  95
  96 #Class method to extract messages from a record
  97 sub get_messages
  98 {
  99     my $class = shift;
 100     my $serverin = shift;
 101     my $record = shift;
 102     my @messages = ();
 103     my $message;
 104
 105     @message_frag_lens = ();
 106
 107     if ($serverin != $server && length($payload) != 0) {
 108         die "Changed peer, but we still have fragment data\n";
 109     }
 110     $server = $serverin;
 111
 112     if ($record->content_type == TLSProxy::Record::RT_CCS) {
 113         if ($payload ne "") {
 114             #We can't handle this yet
 115             die "CCS received before message data complete\n";
 116         }
 117         if ($server) {
 118             TLSProxy::Record->server_encrypting(1);
 119         } else {
 120             TLSProxy::Record->client_encrypting(1);
 121         }
 122     } elsif ($record->content_type == TLSProxy::Record::RT_HANDSHAKE) {
 123         if ($record->len == 0 || $record->len_real == 0) {
 124             print "  Message truncated\n";
 125         } else {
 126             my $recoffset = 0;
 127
 128             if (length $payload > 0) {
 129                 #We are continuing processing a message started in a previous
 130                 #record. Add this record to the list associated with this
 131                 #message
 132                 push @message_rec_list, $record;
 133
 134                 if ($messlen <= length($payload)) {
 135                     #Shouldn't happen
 136                     die "Internal error: invalid messlen: ".$messlen
 137                         ." payload length:".length($payload)."\n";
 138                 }
 139                 if (length($payload) + $record->decrypt_len >= $messlen) {
 140                     #We can complete the message with this record
 141                     $recoffset = $messlen - length($payload);
 142                     $payload .= substr($record->decrypt_data, 0, $recoffset);
 143                     push @message_frag_lens, $recoffset;
 144                     $message = create_message($server, $mt, $payload,
 145                                               $startoffset);
 146                     push @messages, $message;
 147
 148                     $payload = "";
 149                 } else {
 150                     #This is just part of the total message
 151                     $payload .= $record->decrypt_data;
 152                     $recoffset = $record->decrypt_len;
 153                     push @message_frag_lens, $record->decrypt_len;
 154                 }
 155                 print "  Partial message data read: ".$recoffset." bytes\n";
 156             }
 157
 158             while ($record->decrypt_len > $recoffset) {
 159                 #We are at the start of a new message
 160                 if ($record->decrypt_len - $recoffset < 4) {
 161                     #Whilst technically probably valid we can't cope with this
 162                     die "End of record in the middle of a message header\n";
 163                 }
 164                 @message_rec_list = ($record);
 165                 my $lenhi;
 166                 my $lenlo;
 167                 ($mt, $lenhi, $lenlo) = unpack('CnC',
 168                                                substr($record->decrypt_data,
 169                                                       $recoffset));
 170                 $messlen = ($lenhi << 8) | $lenlo;
 171                 print "  Message type: $message_type{$mt}\n";
 172                 print "  Message Length: $messlen\n";
 173                 $startoffset = $recoffset;
 174                 $recoffset += 4;
 175                 $payload = "";
 176
 177                 if ($recoffset < $record->decrypt_len) {
 178                     #Some payload data is present in this record
 179                     if ($record->decrypt_len - $recoffset >= $messlen) {
 180                         #We can complete the message with this record
 181                         $payload .= substr($record->decrypt_data, $recoffset,
 182                                            $messlen);
 183                         $recoffset += $messlen;
 184                         push @message_frag_lens, $messlen;
 185                         $message = create_message($server, $mt, $payload,
 186                                                   $startoffset);
 187                         push @messages, $message;
 188
 189                         $payload = "";
 190                     } else {
 191                         #This is just part of the total message
 192                         $payload .= substr($record->decrypt_data, $recoffset,
 193                                            $record->decrypt_len - $recoffset);
 194                         $recoffset = $record->decrypt_len;
 195                         push @message_frag_lens, $recoffset;
 196                     }
 197                 }
 198             }
 199         }
 200     } elsif ($record->content_type == TLSProxy::Record::RT_APPLICATION_DATA) {
 201         print "  [ENCRYPTED APPLICATION DATA]\n";
 202         print "  [".$record->decrypt_data."]\n";
 203     } elsif ($record->content_type == TLSProxy::Record::RT_ALERT) {
 204         my ($alertlev, $alertdesc) = unpack('CC', $record->decrypt_data);
 205         #A CloseNotify from the client indicates we have finished successfully
 206         #(we assume)
 207         if (!$end && !$server && $alertlev == AL_LEVEL_WARN
 208             && $alertdesc == AL_DESC_CLOSE_NOTIFY) {
 209             $success = 1;
 210         }
 211         #All alerts end the test
 212         $end = 1;
 213     }
 214
 215     return @messages;
 216 }
 217
 218 #Function to work out which sub-class we need to create and then
 219 #construct it
 220 sub create_message
 221 {
 222     my ($server, $mt, $data, $startoffset) = @_;
 223     my $message;
 224
 225     #We only support ClientHello in this version...needs to be extended for
 226     #others
 227     if ($mt == MT_CLIENT_HELLO) {
 228         $message = TLSProxy::ClientHello->new(
 229             $server,
 230             $data,
 231             [@message_rec_list],
 232             $startoffset,
 233             [@message_frag_lens]
 234         );
 235         $message->parse();
 236     } elsif ($mt == MT_SERVER_HELLO) {
 237         $message = TLSProxy::ServerHello->new(
 238             $server,
 239             $data,
 240             [@message_rec_list],
 241             $startoffset,
 242             [@message_frag_lens]
 243         );
 244         $message->parse();
 245     } elsif ($mt == MT_SERVER_KEY_EXCHANGE) {
 246         $message = TLSProxy::ServerKeyExchange->new(
 247             $server,
 248             $data,
 249             [@message_rec_list],
 250             $startoffset,
 251             [@message_frag_lens]
 252         );
 253         $message->parse();
 254     } elsif ($mt == MT_NEW_SESSION_TICKET) {
 255         $message = TLSProxy::NewSessionTicket->new(
 256             $server,
 257             $data,
 258             [@message_rec_list],
 259             $startoffset,
 260             [@message_frag_lens]
 261         );
 262         $message->parse();
 263     } else {
 264         #Unknown message type
 265         $message = TLSProxy::Message->new(
 266             $server,
 267             $mt,
 268             $data,
 269             [@message_rec_list],
 270             $startoffset,
 271             [@message_frag_lens]
 272         );
 273     }
 274
 275     return $message;
 276 }
 277
 278 sub end
 279 {
 280     my $class = shift;
 281     return $end;
 282 }
 283 sub success
 284 {
 285     my $class = shift;
 286     return $success;
 287 }
 288 sub fail
 289 {
 290     my $class = shift;
 291     return !$success && $end;
 292 }
 293 sub new
 294 {
 295     my $class = shift;
 296     my ($server,
 297         $mt,
 298         $data,
 299         $records,
 300         $startoffset,
 301         $message_frag_lens) = @_;
 302
 303     my $self = {
 304         server => $server,
 305         data => $data,
 306         records => $records,
 307         mt => $mt,
 308         startoffset => $startoffset,
 309         message_frag_lens => $message_frag_lens
 310     };
 311
 312     return bless $self, $class;
 313 }
 314
 315 sub ciphersuite
 316 {
 317     my $class = shift;
 318     if (@_) {
 319       $ciphersuite = shift;
 320     }
 321     return $ciphersuite;
 322 }
 323
 324 #Update all the underlying records with the modified data from this message
 325 #Note: Does not currently support re-encrypting
 326 sub repack
 327 {
 328     my $self = shift;
 329     my $msgdata;
 330
 331     my $numrecs = $#{$self->records};
 332
 333     $self->set_message_contents();
 334
 335     my $lenhi;
 336     my $lenlo;
 337
 338     $lenlo = length($self->data) & 0xff;
 339     $lenhi = length($self->data) >> 8;
 340     $msgdata = pack('CnC', $self->mt, $lenhi, $lenlo).$self->data;
 341
 342     if ($numrecs == 0) {
 343         #The message is fully contained within one record
 344         my ($rec) = @{$self->records};
 345         my $recdata = $rec->decrypt_data;
 346
 347         my $old_length;
 348
 349         # We use empty message_frag_lens to indicates that pre-repacking,
 350         # the message wasn't present. The first fragment length doesn't include
 351         # the TLS header, so we need to check and compute the right length.
 352         if (@{$self->message_frag_lens}) {
 353             $old_length = ${$self->message_frag_lens}[0] +
 354               TLS_MESSAGE_HEADER_LENGTH;
 355         } else {
 356             $old_length = 0;
 357         }
 358
 359         my $prefix = substr($recdata, 0, $self->startoffset);
 360         my $suffix = substr($recdata, $self->startoffset + $old_length);
 361
 362         $rec->decrypt_data($prefix.($msgdata).($suffix));
 363         # TODO(openssl-team): don't keep explicit lengths.
 364         # (If a length override is ever needed to construct invalid packets,
 365         #  use an explicit override field instead.)
 366         $rec->decrypt_len(length($rec->decrypt_data));
 367         $rec->len($rec->len + length($msgdata) - $old_length);
 368         # Don't support re-encryption.
 369         $rec->data($rec->decrypt_data);
 370
 371         #Update the fragment len in case we changed it above
 372         ${$self->message_frag_lens}[0] = length($msgdata)
 373                                          - TLS_MESSAGE_HEADER_LENGTH;
 374         return;
 375     }
 376
 377     #Note we don't currently support changing a fragmented message length
 378     my $recctr = 0;
 379     my $datadone = 0;
 380     foreach my $rec (@{$self->records}) {
 381         my $recdata = $rec->decrypt_data;
 382         if ($recctr == 0) {
 383             #This is the first record
 384             my $remainlen = length($recdata) - $self->startoffset;
 385             $rec->data(substr($recdata, 0, $self->startoffset)
 386                        .substr(($msgdata), 0, $remainlen));
 387             $datadone += $remainlen;
 388         } elsif ($recctr + 1 == $numrecs) {
 389             #This is the last record
 390             $rec->data(substr($msgdata, $datadone));
 391         } else {
 392             #This is a middle record
 393             $rec->data(substr($msgdata, $datadone, length($rec->data)));
 394             $datadone += length($rec->data);
 395         }
 396         $recctr++;
 397     }
 398 }
 399
 400 #To be overridden by sub-classes
 401 sub set_message_contents
 402 {
 403 }
 404
 405 #Read only accessors
 406 sub server
 407 {
 408     my $self = shift;
 409     return $self->{server};
 410 }
 411
 412 #Read/write accessors
 413 sub mt
 414 {
 415     my $self = shift;
 416     if (@_) {
 417       $self->{mt} = shift;
 418     }
 419     return $self->{mt};
 420 }
 421 sub data
 422 {
 423     my $self = shift;
 424     if (@_) {
 425       $self->{data} = shift;
 426     }
 427     return $self->{data};
 428 }
 429 sub records
 430 {
 431     my $self = shift;
 432     if (@_) {
 433       $self->{records} = shift;
 434     }
 435     return $self->{records};
 436 }
 437 sub startoffset
 438 {
 439     my $self = shift;
 440     if (@_) {
 441       $self->{startoffset} = shift;
 442     }
 443     return $self->{startoffset};
 444 }
 445 sub message_frag_lens
 446 {
 447     my $self = shift;
 448     if (@_) {
 449       $self->{message_frag_lens} = shift;
 450     }
 451     return $self->{message_frag_lens};
 452 }
 453 sub encoded_length
 454 {
 455     my $self = shift;
 456     return TLS_MESSAGE_HEADER_LENGTH + length($self->data);
 457 }
 458
 459 1;