]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/crypto/tls/common.go
crypto/tls: disable RSA-PSS in TLS 1.2
[gostls13.git] / src / crypto / tls / common.go
1 // Copyright 2009 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
4
5 package tls
6
7 import (
8         "container/list"
9         "crypto"
10         "crypto/rand"
11         "crypto/sha512"
12         "crypto/x509"
13         "errors"
14         "fmt"
15         "internal/cpu"
16         "io"
17         "math/big"
18         "net"
19         "os"
20         "strings"
21         "sync"
22         "time"
23 )
24
25 const (
26         VersionSSL30 = 0x0300
27         VersionTLS10 = 0x0301
28         VersionTLS11 = 0x0302
29         VersionTLS12 = 0x0303
30         VersionTLS13 = 0x0304
31 )
32
33 const (
34         maxPlaintext       = 16384        // maximum plaintext payload length
35         maxCiphertext      = 16384 + 2048 // maximum ciphertext payload length
36         maxCiphertextTLS13 = 16384 + 256  // maximum ciphertext length in TLS 1.3
37         recordHeaderLen    = 5            // record header length
38         maxHandshake       = 65536        // maximum handshake we support (protocol max is 16 MB)
39         maxUselessRecords  = 16           // maximum number of consecutive non-advancing records
40 )
41
42 // TLS record types.
43 type recordType uint8
44
45 const (
46         recordTypeChangeCipherSpec recordType = 20
47         recordTypeAlert            recordType = 21
48         recordTypeHandshake        recordType = 22
49         recordTypeApplicationData  recordType = 23
50 )
51
52 // TLS handshake message types.
53 const (
54         typeHelloRequest        uint8 = 0
55         typeClientHello         uint8 = 1
56         typeServerHello         uint8 = 2
57         typeNewSessionTicket    uint8 = 4
58         typeEndOfEarlyData      uint8 = 5
59         typeEncryptedExtensions uint8 = 8
60         typeCertificate         uint8 = 11
61         typeServerKeyExchange   uint8 = 12
62         typeCertificateRequest  uint8 = 13
63         typeServerHelloDone     uint8 = 14
64         typeCertificateVerify   uint8 = 15
65         typeClientKeyExchange   uint8 = 16
66         typeFinished            uint8 = 20
67         typeCertificateStatus   uint8 = 22
68         typeKeyUpdate           uint8 = 24
69         typeNextProtocol        uint8 = 67  // Not IANA assigned
70         typeMessageHash         uint8 = 254 // synthetic message
71 )
72
73 // TLS compression types.
74 const (
75         compressionNone uint8 = 0
76 )
77
78 // TLS extension numbers
79 const (
80         extensionServerName              uint16 = 0
81         extensionStatusRequest           uint16 = 5
82         extensionSupportedCurves         uint16 = 10 // supported_groups in TLS 1.3, see RFC 8446, Section 4.2.7
83         extensionSupportedPoints         uint16 = 11
84         extensionSignatureAlgorithms     uint16 = 13
85         extensionALPN                    uint16 = 16
86         extensionSCT                     uint16 = 18
87         extensionSessionTicket           uint16 = 35
88         extensionPreSharedKey            uint16 = 41
89         extensionEarlyData               uint16 = 42
90         extensionSupportedVersions       uint16 = 43
91         extensionCookie                  uint16 = 44
92         extensionPSKModes                uint16 = 45
93         extensionCertificateAuthorities  uint16 = 47
94         extensionSignatureAlgorithmsCert uint16 = 50
95         extensionKeyShare                uint16 = 51
96         extensionNextProtoNeg            uint16 = 13172 // not IANA assigned
97         extensionRenegotiationInfo       uint16 = 0xff01
98 )
99
100 // TLS signaling cipher suite values
101 const (
102         scsvRenegotiation uint16 = 0x00ff
103 )
104
105 // CurveID is the type of a TLS identifier for an elliptic curve. See
106 // https://www.iana.org/assignments/tls-parameters/tls-parameters.xml#tls-parameters-8.
107 //
108 // In TLS 1.3, this type is called NamedGroup, but at this time this library
109 // only supports Elliptic Curve based groups. See RFC 8446, Section 4.2.7.
110 type CurveID uint16
111
112 const (
113         CurveP256 CurveID = 23
114         CurveP384 CurveID = 24
115         CurveP521 CurveID = 25
116         X25519    CurveID = 29
117 )
118
119 // TLS 1.3 Key Share. See RFC 8446, Section 4.2.8.
120 type keyShare struct {
121         group CurveID
122         data  []byte
123 }
124
125 // TLS 1.3 PSK Key Exchange Modes. See RFC 8446, Section 4.2.9.
126 const (
127         pskModePlain uint8 = 0
128         pskModeDHE   uint8 = 1
129 )
130
131 // TLS 1.3 PSK Identity. Can be a Session Ticket, or a reference to a saved
132 // session. See RFC 8446, Section 4.2.11.
133 type pskIdentity struct {
134         label               []byte
135         obfuscatedTicketAge uint32
136 }
137
138 // TLS Elliptic Curve Point Formats
139 // https://www.iana.org/assignments/tls-parameters/tls-parameters.xml#tls-parameters-9
140 const (
141         pointFormatUncompressed uint8 = 0
142 )
143
144 // TLS CertificateStatusType (RFC 3546)
145 const (
146         statusTypeOCSP uint8 = 1
147 )
148
149 // Certificate types (for certificateRequestMsg)
150 const (
151         certTypeRSASign   = 1
152         certTypeECDSASign = 64 // RFC 4492, Section 5.5
153 )
154
155 // Signature algorithms (for internal signaling use). Starting at 16 to avoid overlap with
156 // TLS 1.2 codepoints (RFC 5246, Appendix A.4.1), with which these have nothing to do.
157 const (
158         signaturePKCS1v15 uint8 = iota + 16
159         signatureECDSA
160         signatureRSAPSS
161 )
162
163 // supportedSignatureAlgorithms contains the signature and hash algorithms that
164 // the code advertises as supported in a TLS 1.2+ ClientHello and in a TLS 1.2+
165 // CertificateRequest. The two fields are merged to match with TLS 1.3.
166 // Note that in TLS 1.2, the ECDSA algorithms are not constrained to P-256, etc.
167 var supportedSignatureAlgorithms = []SignatureScheme{
168         PSSWithSHA256,
169         PSSWithSHA384,
170         PSSWithSHA512,
171         PKCS1WithSHA256,
172         ECDSAWithP256AndSHA256,
173         PKCS1WithSHA384,
174         ECDSAWithP384AndSHA384,
175         PKCS1WithSHA512,
176         ECDSAWithP521AndSHA512,
177         PKCS1WithSHA1,
178         ECDSAWithSHA1,
179 }
180
181 // RSA-PSS is disabled in TLS 1.2 for Go 1.12. See Issue 30055.
182 var supportedSignatureAlgorithmsTLS12 = supportedSignatureAlgorithms[3:]
183
184 // helloRetryRequestRandom is set as the Random value of a ServerHello
185 // to signal that the message is actually a HelloRetryRequest.
186 var helloRetryRequestRandom = []byte{ // See RFC 8446, Section 4.1.3.
187         0xCF, 0x21, 0xAD, 0x74, 0xE5, 0x9A, 0x61, 0x11,
188         0xBE, 0x1D, 0x8C, 0x02, 0x1E, 0x65, 0xB8, 0x91,
189         0xC2, 0xA2, 0x11, 0x16, 0x7A, 0xBB, 0x8C, 0x5E,
190         0x07, 0x9E, 0x09, 0xE2, 0xC8, 0xA8, 0x33, 0x9C,
191 }
192
193 const (
194         // downgradeCanaryTLS12 or downgradeCanaryTLS11 is embedded in the server
195         // random as a downgrade protection if the server would be capable of
196         // negotiating a higher version. See RFC 8446, Section 4.1.3.
197         downgradeCanaryTLS12 = "DOWNGRD\x01"
198         downgradeCanaryTLS11 = "DOWNGRD\x00"
199 )
200
201 // ConnectionState records basic TLS details about the connection.
202 type ConnectionState struct {
203         Version                     uint16                // TLS version used by the connection (e.g. VersionTLS12)
204         HandshakeComplete           bool                  // TLS handshake is complete
205         DidResume                   bool                  // connection resumes a previous TLS connection
206         CipherSuite                 uint16                // cipher suite in use (TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256, ...)
207         NegotiatedProtocol          string                // negotiated next protocol (not guaranteed to be from Config.NextProtos)
208         NegotiatedProtocolIsMutual  bool                  // negotiated protocol was advertised by server (client side only)
209         ServerName                  string                // server name requested by client, if any (server side only)
210         PeerCertificates            []*x509.Certificate   // certificate chain presented by remote peer
211         VerifiedChains              [][]*x509.Certificate // verified chains built from PeerCertificates
212         SignedCertificateTimestamps [][]byte              // SCTs from the peer, if any
213         OCSPResponse                []byte                // stapled OCSP response from peer, if any
214
215         // ekm is a closure exposed via ExportKeyingMaterial.
216         ekm func(label string, context []byte, length int) ([]byte, error)
217
218         // TLSUnique contains the "tls-unique" channel binding value (see RFC
219         // 5929, section 3). For resumed sessions this value will be nil
220         // because resumption does not include enough context (see
221         // https://mitls.org/pages/attacks/3SHAKE#channelbindings). This will
222         // change in future versions of Go once the TLS master-secret fix has
223         // been standardized and implemented. It is not defined in TLS 1.3.
224         TLSUnique []byte
225 }
226
227 // ExportKeyingMaterial returns length bytes of exported key material in a new
228 // slice as defined in RFC 5705. If context is nil, it is not used as part of
229 // the seed. If the connection was set to allow renegotiation via
230 // Config.Renegotiation, this function will return an error.
231 func (cs *ConnectionState) ExportKeyingMaterial(label string, context []byte, length int) ([]byte, error) {
232         return cs.ekm(label, context, length)
233 }
234
235 // ClientAuthType declares the policy the server will follow for
236 // TLS Client Authentication.
237 type ClientAuthType int
238
239 const (
240         NoClientCert ClientAuthType = iota
241         RequestClientCert
242         RequireAnyClientCert
243         VerifyClientCertIfGiven
244         RequireAndVerifyClientCert
245 )
246
247 // requiresClientCert reports whether the ClientAuthType requires a client
248 // certificate to be provided.
249 func requiresClientCert(c ClientAuthType) bool {
250         switch c {
251         case RequireAnyClientCert, RequireAndVerifyClientCert:
252                 return true
253         default:
254                 return false
255         }
256 }
257
258 // ClientSessionState contains the state needed by clients to resume TLS
259 // sessions.
260 type ClientSessionState struct {
261         sessionTicket      []uint8               // Encrypted ticket used for session resumption with server
262         vers               uint16                // SSL/TLS version negotiated for the session
263         cipherSuite        uint16                // Ciphersuite negotiated for the session
264         masterSecret       []byte                // Full handshake MasterSecret, or TLS 1.3 resumption_master_secret
265         serverCertificates []*x509.Certificate   // Certificate chain presented by the server
266         verifiedChains     [][]*x509.Certificate // Certificate chains we built for verification
267         receivedAt         time.Time             // When the session ticket was received from the server
268
269         // TLS 1.3 fields.
270         nonce  []byte    // Ticket nonce sent by the server, to derive PSK
271         useBy  time.Time // Expiration of the ticket lifetime as set by the server
272         ageAdd uint32    // Random obfuscation factor for sending the ticket age
273 }
274
275 // ClientSessionCache is a cache of ClientSessionState objects that can be used
276 // by a client to resume a TLS session with a given server. ClientSessionCache
277 // implementations should expect to be called concurrently from different
278 // goroutines. Up to TLS 1.2, only ticket-based resumption is supported, not
279 // SessionID-based resumption. In TLS 1.3 they were merged into PSK modes, which
280 // are supported via this interface.
281 type ClientSessionCache interface {
282         // Get searches for a ClientSessionState associated with the given key.
283         // On return, ok is true if one was found.
284         Get(sessionKey string) (session *ClientSessionState, ok bool)
285
286         // Put adds the ClientSessionState to the cache with the given key. It might
287         // get called multiple times in a connection if a TLS 1.3 server provides
288         // more than one session ticket. If called with a nil *ClientSessionState,
289         // it should remove the cache entry.
290         Put(sessionKey string, cs *ClientSessionState)
291 }
292
293 // SignatureScheme identifies a signature algorithm supported by TLS. See
294 // RFC 8446, Section 4.2.3.
295 type SignatureScheme uint16
296
297 const (
298         // RSASSA-PKCS1-v1_5 algorithms.
299         PKCS1WithSHA256 SignatureScheme = 0x0401
300         PKCS1WithSHA384 SignatureScheme = 0x0501
301         PKCS1WithSHA512 SignatureScheme = 0x0601
302
303         // RSASSA-PSS algorithms with public key OID rsaEncryption.
304         PSSWithSHA256 SignatureScheme = 0x0804
305         PSSWithSHA384 SignatureScheme = 0x0805
306         PSSWithSHA512 SignatureScheme = 0x0806
307
308         // ECDSA algorithms. Only constrained to a specific curve in TLS 1.3.
309         ECDSAWithP256AndSHA256 SignatureScheme = 0x0403
310         ECDSAWithP384AndSHA384 SignatureScheme = 0x0503
311         ECDSAWithP521AndSHA512 SignatureScheme = 0x0603
312
313         // Legacy signature and hash algorithms for TLS 1.2.
314         PKCS1WithSHA1 SignatureScheme = 0x0201
315         ECDSAWithSHA1 SignatureScheme = 0x0203
316 )
317
318 // ClientHelloInfo contains information from a ClientHello message in order to
319 // guide certificate selection in the GetCertificate callback.
320 type ClientHelloInfo struct {
321         // CipherSuites lists the CipherSuites supported by the client (e.g.
322         // TLS_AES_128_GCM_SHA256, TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256).
323         CipherSuites []uint16
324
325         // ServerName indicates the name of the server requested by the client
326         // in order to support virtual hosting. ServerName is only set if the
327         // client is using SNI (see RFC 4366, Section 3.1).
328         ServerName string
329
330         // SupportedCurves lists the elliptic curves supported by the client.
331         // SupportedCurves is set only if the Supported Elliptic Curves
332         // Extension is being used (see RFC 4492, Section 5.1.1).
333         SupportedCurves []CurveID
334
335         // SupportedPoints lists the point formats supported by the client.
336         // SupportedPoints is set only if the Supported Point Formats Extension
337         // is being used (see RFC 4492, Section 5.1.2).
338         SupportedPoints []uint8
339
340         // SignatureSchemes lists the signature and hash schemes that the client
341         // is willing to verify. SignatureSchemes is set only if the Signature
342         // Algorithms Extension is being used (see RFC 5246, Section 7.4.1.4.1).
343         SignatureSchemes []SignatureScheme
344
345         // SupportedProtos lists the application protocols supported by the client.
346         // SupportedProtos is set only if the Application-Layer Protocol
347         // Negotiation Extension is being used (see RFC 7301, Section 3.1).
348         //
349         // Servers can select a protocol by setting Config.NextProtos in a
350         // GetConfigForClient return value.
351         SupportedProtos []string
352
353         // SupportedVersions lists the TLS versions supported by the client.
354         // For TLS versions less than 1.3, this is extrapolated from the max
355         // version advertised by the client, so values other than the greatest
356         // might be rejected if used.
357         SupportedVersions []uint16
358
359         // Conn is the underlying net.Conn for the connection. Do not read
360         // from, or write to, this connection; that will cause the TLS
361         // connection to fail.
362         Conn net.Conn
363 }
364
365 // CertificateRequestInfo contains information from a server's
366 // CertificateRequest message, which is used to demand a certificate and proof
367 // of control from a client.
368 type CertificateRequestInfo struct {
369         // AcceptableCAs contains zero or more, DER-encoded, X.501
370         // Distinguished Names. These are the names of root or intermediate CAs
371         // that the server wishes the returned certificate to be signed by. An
372         // empty slice indicates that the server has no preference.
373         AcceptableCAs [][]byte
374
375         // SignatureSchemes lists the signature schemes that the server is
376         // willing to verify.
377         SignatureSchemes []SignatureScheme
378 }
379
380 // RenegotiationSupport enumerates the different levels of support for TLS
381 // renegotiation. TLS renegotiation is the act of performing subsequent
382 // handshakes on a connection after the first. This significantly complicates
383 // the state machine and has been the source of numerous, subtle security
384 // issues. Initiating a renegotiation is not supported, but support for
385 // accepting renegotiation requests may be enabled.
386 //
387 // Even when enabled, the server may not change its identity between handshakes
388 // (i.e. the leaf certificate must be the same). Additionally, concurrent
389 // handshake and application data flow is not permitted so renegotiation can
390 // only be used with protocols that synchronise with the renegotiation, such as
391 // HTTPS.
392 //
393 // Renegotiation is not defined in TLS 1.3.
394 type RenegotiationSupport int
395
396 const (
397         // RenegotiateNever disables renegotiation.
398         RenegotiateNever RenegotiationSupport = iota
399
400         // RenegotiateOnceAsClient allows a remote server to request
401         // renegotiation once per connection.
402         RenegotiateOnceAsClient
403
404         // RenegotiateFreelyAsClient allows a remote server to repeatedly
405         // request renegotiation.
406         RenegotiateFreelyAsClient
407 )
408
409 // A Config structure is used to configure a TLS client or server.
410 // After one has been passed to a TLS function it must not be
411 // modified. A Config may be reused; the tls package will also not
412 // modify it.
413 type Config struct {
414         // Rand provides the source of entropy for nonces and RSA blinding.
415         // If Rand is nil, TLS uses the cryptographic random reader in package
416         // crypto/rand.
417         // The Reader must be safe for use by multiple goroutines.
418         Rand io.Reader
419
420         // Time returns the current time as the number of seconds since the epoch.
421         // If Time is nil, TLS uses time.Now.
422         Time func() time.Time
423
424         // Certificates contains one or more certificate chains to present to
425         // the other side of the connection. Server configurations must include
426         // at least one certificate or else set GetCertificate. Clients doing
427         // client-authentication may set either Certificates or
428         // GetClientCertificate.
429         Certificates []Certificate
430
431         // NameToCertificate maps from a certificate name to an element of
432         // Certificates. Note that a certificate name can be of the form
433         // '*.example.com' and so doesn't have to be a domain name as such.
434         // See Config.BuildNameToCertificate
435         // The nil value causes the first element of Certificates to be used
436         // for all connections.
437         NameToCertificate map[string]*Certificate
438
439         // GetCertificate returns a Certificate based on the given
440         // ClientHelloInfo. It will only be called if the client supplies SNI
441         // information or if Certificates is empty.
442         //
443         // If GetCertificate is nil or returns nil, then the certificate is
444         // retrieved from NameToCertificate. If NameToCertificate is nil, the
445         // first element of Certificates will be used.
446         GetCertificate func(*ClientHelloInfo) (*Certificate, error)
447
448         // GetClientCertificate, if not nil, is called when a server requests a
449         // certificate from a client. If set, the contents of Certificates will
450         // be ignored.
451         //
452         // If GetClientCertificate returns an error, the handshake will be
453         // aborted and that error will be returned. Otherwise
454         // GetClientCertificate must return a non-nil Certificate. If
455         // Certificate.Certificate is empty then no certificate will be sent to
456         // the server. If this is unacceptable to the server then it may abort
457         // the handshake.
458         //
459         // GetClientCertificate may be called multiple times for the same
460         // connection if renegotiation occurs or if TLS 1.3 is in use.
461         GetClientCertificate func(*CertificateRequestInfo) (*Certificate, error)
462
463         // GetConfigForClient, if not nil, is called after a ClientHello is
464         // received from a client. It may return a non-nil Config in order to
465         // change the Config that will be used to handle this connection. If
466         // the returned Config is nil, the original Config will be used. The
467         // Config returned by this callback may not be subsequently modified.
468         //
469         // If GetConfigForClient is nil, the Config passed to Server() will be
470         // used for all connections.
471         //
472         // Uniquely for the fields in the returned Config, session ticket keys
473         // will be duplicated from the original Config if not set.
474         // Specifically, if SetSessionTicketKeys was called on the original
475         // config but not on the returned config then the ticket keys from the
476         // original config will be copied into the new config before use.
477         // Otherwise, if SessionTicketKey was set in the original config but
478         // not in the returned config then it will be copied into the returned
479         // config before use. If neither of those cases applies then the key
480         // material from the returned config will be used for session tickets.
481         GetConfigForClient func(*ClientHelloInfo) (*Config, error)
482
483         // VerifyPeerCertificate, if not nil, is called after normal
484         // certificate verification by either a TLS client or server. It
485         // receives the raw ASN.1 certificates provided by the peer and also
486         // any verified chains that normal processing found. If it returns a
487         // non-nil error, the handshake is aborted and that error results.
488         //
489         // If normal verification fails then the handshake will abort before
490         // considering this callback. If normal verification is disabled by
491         // setting InsecureSkipVerify, or (for a server) when ClientAuth is
492         // RequestClientCert or RequireAnyClientCert, then this callback will
493         // be considered but the verifiedChains argument will always be nil.
494         VerifyPeerCertificate func(rawCerts [][]byte, verifiedChains [][]*x509.Certificate) error
495
496         // RootCAs defines the set of root certificate authorities
497         // that clients use when verifying server certificates.
498         // If RootCAs is nil, TLS uses the host's root CA set.
499         RootCAs *x509.CertPool
500
501         // NextProtos is a list of supported application level protocols, in
502         // order of preference.
503         NextProtos []string
504
505         // ServerName is used to verify the hostname on the returned
506         // certificates unless InsecureSkipVerify is given. It is also included
507         // in the client's handshake to support virtual hosting unless it is
508         // an IP address.
509         ServerName string
510
511         // ClientAuth determines the server's policy for
512         // TLS Client Authentication. The default is NoClientCert.
513         ClientAuth ClientAuthType
514
515         // ClientCAs defines the set of root certificate authorities
516         // that servers use if required to verify a client certificate
517         // by the policy in ClientAuth.
518         ClientCAs *x509.CertPool
519
520         // InsecureSkipVerify controls whether a client verifies the
521         // server's certificate chain and host name.
522         // If InsecureSkipVerify is true, TLS accepts any certificate
523         // presented by the server and any host name in that certificate.
524         // In this mode, TLS is susceptible to man-in-the-middle attacks.
525         // This should be used only for testing.
526         InsecureSkipVerify bool
527
528         // CipherSuites is a list of supported cipher suites for TLS versions up to
529         // TLS 1.2. If CipherSuites is nil, a default list of secure cipher suites
530         // is used, with a preference order based on hardware performance. The
531         // default cipher suites might change over Go versions. Note that TLS 1.3
532         // ciphersuites are not configurable.
533         CipherSuites []uint16
534
535         // PreferServerCipherSuites controls whether the server selects the
536         // client's most preferred ciphersuite, or the server's most preferred
537         // ciphersuite. If true then the server's preference, as expressed in
538         // the order of elements in CipherSuites, is used.
539         PreferServerCipherSuites bool
540
541         // SessionTicketsDisabled may be set to true to disable session ticket and
542         // PSK (resumption) support. Note that on clients, session ticket support is
543         // also disabled if ClientSessionCache is nil.
544         SessionTicketsDisabled bool
545
546         // SessionTicketKey is used by TLS servers to provide session resumption.
547         // See RFC 5077 and the PSK mode of RFC 8446. If zero, it will be filled
548         // with random data before the first server handshake.
549         //
550         // If multiple servers are terminating connections for the same host
551         // they should all have the same SessionTicketKey. If the
552         // SessionTicketKey leaks, previously recorded and future TLS
553         // connections using that key might be compromised.
554         SessionTicketKey [32]byte
555
556         // ClientSessionCache is a cache of ClientSessionState entries for TLS
557         // session resumption. It is only used by clients.
558         ClientSessionCache ClientSessionCache
559
560         // MinVersion contains the minimum SSL/TLS version that is acceptable.
561         // If zero, then TLS 1.0 is taken as the minimum.
562         MinVersion uint16
563
564         // MaxVersion contains the maximum SSL/TLS version that is acceptable.
565         // If zero, then the maximum version supported by this package is used,
566         // which is currently TLS 1.3.
567         MaxVersion uint16
568
569         // CurvePreferences contains the elliptic curves that will be used in
570         // an ECDHE handshake, in preference order. If empty, the default will
571         // be used. The client will use the first preference as the type for
572         // its key share in TLS 1.3. This may change in the future.
573         CurvePreferences []CurveID
574
575         // DynamicRecordSizingDisabled disables adaptive sizing of TLS records.
576         // When true, the largest possible TLS record size is always used. When
577         // false, the size of TLS records may be adjusted in an attempt to
578         // improve latency.
579         DynamicRecordSizingDisabled bool
580
581         // Renegotiation controls what types of renegotiation are supported.
582         // The default, none, is correct for the vast majority of applications.
583         Renegotiation RenegotiationSupport
584
585         // KeyLogWriter optionally specifies a destination for TLS master secrets
586         // in NSS key log format that can be used to allow external programs
587         // such as Wireshark to decrypt TLS connections.
588         // See https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Mozilla/Projects/NSS/Key_Log_Format.
589         // Use of KeyLogWriter compromises security and should only be
590         // used for debugging.
591         KeyLogWriter io.Writer
592
593         serverInitOnce sync.Once // guards calling (*Config).serverInit
594
595         // mutex protects sessionTicketKeys.
596         mutex sync.RWMutex
597         // sessionTicketKeys contains zero or more ticket keys. If the length
598         // is zero, SessionTicketsDisabled must be true. The first key is used
599         // for new tickets and any subsequent keys can be used to decrypt old
600         // tickets.
601         sessionTicketKeys []ticketKey
602 }
603
604 // ticketKeyNameLen is the number of bytes of identifier that is prepended to
605 // an encrypted session ticket in order to identify the key used to encrypt it.
606 const ticketKeyNameLen = 16
607
608 // ticketKey is the internal representation of a session ticket key.
609 type ticketKey struct {
610         // keyName is an opaque byte string that serves to identify the session
611         // ticket key. It's exposed as plaintext in every session ticket.
612         keyName [ticketKeyNameLen]byte
613         aesKey  [16]byte
614         hmacKey [16]byte
615 }
616
617 // ticketKeyFromBytes converts from the external representation of a session
618 // ticket key to a ticketKey. Externally, session ticket keys are 32 random
619 // bytes and this function expands that into sufficient name and key material.
620 func ticketKeyFromBytes(b [32]byte) (key ticketKey) {
621         hashed := sha512.Sum512(b[:])
622         copy(key.keyName[:], hashed[:ticketKeyNameLen])
623         copy(key.aesKey[:], hashed[ticketKeyNameLen:ticketKeyNameLen+16])
624         copy(key.hmacKey[:], hashed[ticketKeyNameLen+16:ticketKeyNameLen+32])
625         return key
626 }
627
628 // maxSessionTicketLifetime is the maximum allowed lifetime of a TLS 1.3 session
629 // ticket, and the lifetime we set for tickets we send.
630 const maxSessionTicketLifetime = 7 * 24 * time.Hour
631
632 // Clone returns a shallow clone of c. It is safe to clone a Config that is
633 // being used concurrently by a TLS client or server.
634 func (c *Config) Clone() *Config {
635         // Running serverInit ensures that it's safe to read
636         // SessionTicketsDisabled.
637         c.serverInitOnce.Do(func() { c.serverInit(nil) })
638
639         var sessionTicketKeys []ticketKey
640         c.mutex.RLock()
641         sessionTicketKeys = c.sessionTicketKeys
642         c.mutex.RUnlock()
643
644         return &Config{
645                 Rand:                        c.Rand,
646                 Time:                        c.Time,
647                 Certificates:                c.Certificates,
648                 NameToCertificate:           c.NameToCertificate,
649                 GetCertificate:              c.GetCertificate,
650                 GetClientCertificate:        c.GetClientCertificate,
651                 GetConfigForClient:          c.GetConfigForClient,
652                 VerifyPeerCertificate:       c.VerifyPeerCertificate,
653                 RootCAs:                     c.RootCAs,
654                 NextProtos:                  c.NextProtos,
655                 ServerName:                  c.ServerName,
656                 ClientAuth:                  c.ClientAuth,
657                 ClientCAs:                   c.ClientCAs,
658                 InsecureSkipVerify:          c.InsecureSkipVerify,
659                 CipherSuites:                c.CipherSuites,
660                 PreferServerCipherSuites:    c.PreferServerCipherSuites,
661                 SessionTicketsDisabled:      c.SessionTicketsDisabled,
662                 SessionTicketKey:            c.SessionTicketKey,
663                 ClientSessionCache:          c.ClientSessionCache,
664                 MinVersion:                  c.MinVersion,
665                 MaxVersion:                  c.MaxVersion,
666                 CurvePreferences:            c.CurvePreferences,
667                 DynamicRecordSizingDisabled: c.DynamicRecordSizingDisabled,
668                 Renegotiation:               c.Renegotiation,
669                 KeyLogWriter:                c.KeyLogWriter,
670                 sessionTicketKeys:           sessionTicketKeys,
671         }
672 }
673
674 // serverInit is run under c.serverInitOnce to do initialization of c. If c was
675 // returned by a GetConfigForClient callback then the argument should be the
676 // Config that was passed to Server, otherwise it should be nil.
677 func (c *Config) serverInit(originalConfig *Config) {
678         if c.SessionTicketsDisabled || len(c.ticketKeys()) != 0 {
679                 return
680         }
681
682         alreadySet := false
683         for _, b := range c.SessionTicketKey {
684                 if b != 0 {
685                         alreadySet = true
686                         break
687                 }
688         }
689
690         if !alreadySet {
691                 if originalConfig != nil {
692                         copy(c.SessionTicketKey[:], originalConfig.SessionTicketKey[:])
693                 } else if _, err := io.ReadFull(c.rand(), c.SessionTicketKey[:]); err != nil {
694                         c.SessionTicketsDisabled = true
695                         return
696                 }
697         }
698
699         if originalConfig != nil {
700                 originalConfig.mutex.RLock()
701                 c.sessionTicketKeys = originalConfig.sessionTicketKeys
702                 originalConfig.mutex.RUnlock()
703         } else {
704                 c.sessionTicketKeys = []ticketKey{ticketKeyFromBytes(c.SessionTicketKey)}
705         }
706 }
707
708 func (c *Config) ticketKeys() []ticketKey {
709         c.mutex.RLock()
710         // c.sessionTicketKeys is constant once created. SetSessionTicketKeys
711         // will only update it by replacing it with a new value.
712         ret := c.sessionTicketKeys
713         c.mutex.RUnlock()
714         return ret
715 }
716
717 // SetSessionTicketKeys updates the session ticket keys for a server. The first
718 // key will be used when creating new tickets, while all keys can be used for
719 // decrypting tickets. It is safe to call this function while the server is
720 // running in order to rotate the session ticket keys. The function will panic
721 // if keys is empty.
722 func (c *Config) SetSessionTicketKeys(keys [][32]byte) {
723         if len(keys) == 0 {
724                 panic("tls: keys must have at least one key")
725         }
726
727         newKeys := make([]ticketKey, len(keys))
728         for i, bytes := range keys {
729                 newKeys[i] = ticketKeyFromBytes(bytes)
730         }
731
732         c.mutex.Lock()
733         c.sessionTicketKeys = newKeys
734         c.mutex.Unlock()
735 }
736
737 func (c *Config) rand() io.Reader {
738         r := c.Rand
739         if r == nil {
740                 return rand.Reader
741         }
742         return r
743 }
744
745 func (c *Config) time() time.Time {
746         t := c.Time
747         if t == nil {
748                 t = time.Now
749         }
750         return t()
751 }
752
753 func (c *Config) cipherSuites() []uint16 {
754         s := c.CipherSuites
755         if s == nil {
756                 s = defaultCipherSuites()
757         }
758         return s
759 }
760
761 var supportedVersions = []uint16{
762         VersionTLS13,
763         VersionTLS12,
764         VersionTLS11,
765         VersionTLS10,
766         VersionSSL30,
767 }
768
769 func (c *Config) supportedVersions(isClient bool) []uint16 {
770         versions := make([]uint16, 0, len(supportedVersions))
771         for _, v := range supportedVersions {
772                 if c != nil && c.MinVersion != 0 && v < c.MinVersion {
773                         continue
774                 }
775                 if c != nil && c.MaxVersion != 0 && v > c.MaxVersion {
776                         continue
777                 }
778                 // TLS 1.0 is the minimum version supported as a client.
779                 if isClient && v < VersionTLS10 {
780                         continue
781                 }
782                 // TLS 1.3 is opt-in in Go 1.12.
783                 if v == VersionTLS13 && !isTLS13Supported() {
784                         continue
785                 }
786                 versions = append(versions, v)
787         }
788         return versions
789 }
790
791 // tls13Support caches the result for isTLS13Supported.
792 var tls13Support struct {
793         sync.Once
794         cached bool
795 }
796
797 // isTLS13Supported returns whether the program opted into TLS 1.3 via
798 // GODEBUG=tls13=1. It's cached after the first execution.
799 func isTLS13Supported() bool {
800         tls13Support.Do(func() {
801                 tls13Support.cached = goDebugString("tls13") == "1"
802         })
803         return tls13Support.cached
804 }
805
806 // goDebugString returns the value of the named GODEBUG key.
807 // GODEBUG is of the form "key=val,key2=val2".
808 func goDebugString(key string) string {
809         s := os.Getenv("GODEBUG")
810         for i := 0; i < len(s)-len(key)-1; i++ {
811                 if i > 0 && s[i-1] != ',' {
812                         continue
813                 }
814                 afterKey := s[i+len(key):]
815                 if afterKey[0] != '=' || s[i:i+len(key)] != key {
816                         continue
817                 }
818                 val := afterKey[1:]
819                 for i, b := range val {
820                         if b == ',' {
821                                 return val[:i]
822                         }
823                 }
824                 return val
825         }
826         return ""
827 }
828
829 func (c *Config) maxSupportedVersion(isClient bool) uint16 {
830         supportedVersions := c.supportedVersions(isClient)
831         if len(supportedVersions) == 0 {
832                 return 0
833         }
834         return supportedVersions[0]
835 }
836
837 // supportedVersionsFromMax returns a list of supported versions derived from a
838 // legacy maximum version value. Note that only versions supported by this
839 // library are returned. Any newer peer will use supportedVersions anyway.
840 func supportedVersionsFromMax(maxVersion uint16) []uint16 {
841         versions := make([]uint16, 0, len(supportedVersions))
842         for _, v := range supportedVersions {
843                 if v > maxVersion {
844                         continue
845                 }
846                 versions = append(versions, v)
847         }
848         return versions
849 }
850
851 var defaultCurvePreferences = []CurveID{X25519, CurveP256, CurveP384, CurveP521}
852
853 func (c *Config) curvePreferences() []CurveID {
854         if c == nil || len(c.CurvePreferences) == 0 {
855                 return defaultCurvePreferences
856         }
857         return c.CurvePreferences
858 }
859
860 // mutualVersion returns the protocol version to use given the advertised
861 // versions of the peer. Priority is given to the peer preference order.
862 func (c *Config) mutualVersion(isClient bool, peerVersions []uint16) (uint16, bool) {
863         supportedVersions := c.supportedVersions(isClient)
864         for _, peerVersion := range peerVersions {
865                 for _, v := range supportedVersions {
866                         if v == peerVersion {
867                                 return v, true
868                         }
869                 }
870         }
871         return 0, false
872 }
873
874 // getCertificate returns the best certificate for the given ClientHelloInfo,
875 // defaulting to the first element of c.Certificates.
876 func (c *Config) getCertificate(clientHello *ClientHelloInfo) (*Certificate, error) {
877         if c.GetCertificate != nil &&
878                 (len(c.Certificates) == 0 || len(clientHello.ServerName) > 0) {
879                 cert, err := c.GetCertificate(clientHello)
880                 if cert != nil || err != nil {
881                         return cert, err
882                 }
883         }
884
885         if len(c.Certificates) == 0 {
886                 return nil, errors.New("tls: no certificates configured")
887         }
888
889         if len(c.Certificates) == 1 || c.NameToCertificate == nil {
890                 // There's only one choice, so no point doing any work.
891                 return &c.Certificates[0], nil
892         }
893
894         name := strings.ToLower(clientHello.ServerName)
895         for len(name) > 0 && name[len(name)-1] == '.' {
896                 name = name[:len(name)-1]
897         }
898
899         if cert, ok := c.NameToCertificate[name]; ok {
900                 return cert, nil
901         }
902
903         // try replacing labels in the name with wildcards until we get a
904         // match.
905         labels := strings.Split(name, ".")
906         for i := range labels {
907                 labels[i] = "*"
908                 candidate := strings.Join(labels, ".")
909                 if cert, ok := c.NameToCertificate[candidate]; ok {
910                         return cert, nil
911                 }
912         }
913
914         // If nothing matches, return the first certificate.
915         return &c.Certificates[0], nil
916 }
917
918 // BuildNameToCertificate parses c.Certificates and builds c.NameToCertificate
919 // from the CommonName and SubjectAlternateName fields of each of the leaf
920 // certificates.
921 func (c *Config) BuildNameToCertificate() {
922         c.NameToCertificate = make(map[string]*Certificate)
923         for i := range c.Certificates {
924                 cert := &c.Certificates[i]
925                 x509Cert := cert.Leaf
926                 if x509Cert == nil {
927                         var err error
928                         x509Cert, err = x509.ParseCertificate(cert.Certificate[0])
929                         if err != nil {
930                                 continue
931                         }
932                 }
933                 if len(x509Cert.Subject.CommonName) > 0 {
934                         c.NameToCertificate[x509Cert.Subject.CommonName] = cert
935                 }
936                 for _, san := range x509Cert.DNSNames {
937                         c.NameToCertificate[san] = cert
938                 }
939         }
940 }
941
942 const (
943         keyLogLabelTLS12           = "CLIENT_RANDOM"
944         keyLogLabelClientHandshake = "CLIENT_HANDSHAKE_TRAFFIC_SECRET"
945         keyLogLabelServerHandshake = "SERVER_HANDSHAKE_TRAFFIC_SECRET"
946         keyLogLabelClientTraffic   = "CLIENT_TRAFFIC_SECRET_0"
947         keyLogLabelServerTraffic   = "SERVER_TRAFFIC_SECRET_0"
948 )
949
950 func (c *Config) writeKeyLog(label string, clientRandom, secret []byte) error {
951         if c.KeyLogWriter == nil {
952                 return nil
953         }
954
955         logLine := []byte(fmt.Sprintf("%s %x %x\n", label, clientRandom, secret))
956
957         writerMutex.Lock()
958         _, err := c.KeyLogWriter.Write(logLine)
959         writerMutex.Unlock()
960
961         return err
962 }
963
964 // writerMutex protects all KeyLogWriters globally. It is rarely enabled,
965 // and is only for debugging, so a global mutex saves space.
966 var writerMutex sync.Mutex
967
968 // A Certificate is a chain of one or more certificates, leaf first.
969 type Certificate struct {
970         Certificate [][]byte
971         // PrivateKey contains the private key corresponding to the public key in
972         // Leaf. This must implement crypto.Signer with an RSA or ECDSA PublicKey.
973         // For a server up to TLS 1.2, it can also implement crypto.Decrypter with
974         // an RSA PublicKey.
975         PrivateKey crypto.PrivateKey
976         // OCSPStaple contains an optional OCSP response which will be served
977         // to clients that request it.
978         OCSPStaple []byte
979         // SignedCertificateTimestamps contains an optional list of Signed
980         // Certificate Timestamps which will be served to clients that request it.
981         SignedCertificateTimestamps [][]byte
982         // Leaf is the parsed form of the leaf certificate, which may be
983         // initialized using x509.ParseCertificate to reduce per-handshake
984         // processing for TLS clients doing client authentication. If nil, the
985         // leaf certificate will be parsed as needed.
986         Leaf *x509.Certificate
987 }
988
989 type handshakeMessage interface {
990         marshal() []byte
991         unmarshal([]byte) bool
992 }
993
994 // lruSessionCache is a ClientSessionCache implementation that uses an LRU
995 // caching strategy.
996 type lruSessionCache struct {
997         sync.Mutex
998
999         m        map[string]*list.Element
1000         q        *list.List
1001         capacity int
1002 }
1003
1004 type lruSessionCacheEntry struct {
1005         sessionKey string
1006         state      *ClientSessionState
1007 }
1008
1009 // NewLRUClientSessionCache returns a ClientSessionCache with the given
1010 // capacity that uses an LRU strategy. If capacity is < 1, a default capacity
1011 // is used instead.
1012 func NewLRUClientSessionCache(capacity int) ClientSessionCache {
1013         const defaultSessionCacheCapacity = 64
1014
1015         if capacity < 1 {
1016                 capacity = defaultSessionCacheCapacity
1017         }
1018         return &lruSessionCache{
1019                 m:        make(map[string]*list.Element),
1020                 q:        list.New(),
1021                 capacity: capacity,
1022         }
1023 }
1024
1025 // Put adds the provided (sessionKey, cs) pair to the cache. If cs is nil, the entry
1026 // corresponding to sessionKey is removed from the cache instead.
1027 func (c *lruSessionCache) Put(sessionKey string, cs *ClientSessionState) {
1028         c.Lock()
1029         defer c.Unlock()
1030
1031         if elem, ok := c.m[sessionKey]; ok {
1032                 if cs == nil {
1033                         c.q.Remove(elem)
1034                         delete(c.m, sessionKey)
1035                 } else {
1036                         entry := elem.Value.(*lruSessionCacheEntry)
1037                         entry.state = cs
1038                         c.q.MoveToFront(elem)
1039                 }
1040                 return
1041         }
1042
1043         if c.q.Len() < c.capacity {
1044                 entry := &lruSessionCacheEntry{sessionKey, cs}
1045                 c.m[sessionKey] = c.q.PushFront(entry)
1046                 return
1047         }
1048
1049         elem := c.q.Back()
1050         entry := elem.Value.(*lruSessionCacheEntry)
1051         delete(c.m, entry.sessionKey)
1052         entry.sessionKey = sessionKey
1053         entry.state = cs
1054         c.q.MoveToFront(elem)
1055         c.m[sessionKey] = elem
1056 }
1057
1058 // Get returns the ClientSessionState value associated with a given key. It
1059 // returns (nil, false) if no value is found.
1060 func (c *lruSessionCache) Get(sessionKey string) (*ClientSessionState, bool) {
1061         c.Lock()
1062         defer c.Unlock()
1063
1064         if elem, ok := c.m[sessionKey]; ok {
1065                 c.q.MoveToFront(elem)
1066                 return elem.Value.(*lruSessionCacheEntry).state, true
1067         }
1068         return nil, false
1069 }
1070
1071 // TODO(jsing): Make these available to both crypto/x509 and crypto/tls.
1072 type dsaSignature struct {
1073         R, S *big.Int
1074 }
1075
1076 type ecdsaSignature dsaSignature
1077
1078 var emptyConfig Config
1079
1080 func defaultConfig() *Config {
1081         return &emptyConfig
1082 }
1083
1084 var (
1085         once                        sync.Once
1086         varDefaultCipherSuites      []uint16
1087         varDefaultCipherSuitesTLS13 []uint16
1088 )
1089
1090 func defaultCipherSuites() []uint16 {
1091         once.Do(initDefaultCipherSuites)
1092         return varDefaultCipherSuites
1093 }
1094
1095 func defaultCipherSuitesTLS13() []uint16 {
1096         once.Do(initDefaultCipherSuites)
1097         return varDefaultCipherSuitesTLS13
1098 }
1099
1100 func initDefaultCipherSuites() {
1101         var topCipherSuites []uint16
1102
1103         // Check the cpu flags for each platform that has optimized GCM implementations.
1104         // Worst case, these variables will just all be false.
1105         var (
1106                 hasGCMAsmAMD64 = cpu.X86.HasAES && cpu.X86.HasPCLMULQDQ
1107                 hasGCMAsmARM64 = cpu.ARM64.HasAES && cpu.ARM64.HasPMULL
1108                 // Keep in sync with crypto/aes/cipher_s390x.go.
1109                 hasGCMAsmS390X = cpu.S390X.HasAES && cpu.S390X.HasAESCBC && cpu.S390X.HasAESCTR && (cpu.S390X.HasGHASH || cpu.S390X.HasAESGCM)
1110
1111                 hasGCMAsm = hasGCMAsmAMD64 || hasGCMAsmARM64 || hasGCMAsmS390X
1112         )
1113
1114         if hasGCMAsm {
1115                 // If AES-GCM hardware is provided then prioritise AES-GCM
1116                 // cipher suites.
1117                 topCipherSuites = []uint16{
1118                         TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256,
1119                         TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384,
1120                         TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256,
1121                         TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384,
1122                         TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305,
1123                         TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_CHACHA20_POLY1305,
1124                 }
1125                 varDefaultCipherSuitesTLS13 = []uint16{
1126                         TLS_AES_128_GCM_SHA256,
1127                         TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256,
1128                         TLS_AES_256_GCM_SHA384,
1129                 }
1130         } else {
1131                 // Without AES-GCM hardware, we put the ChaCha20-Poly1305
1132                 // cipher suites first.
1133                 topCipherSuites = []uint16{
1134                         TLS_ECDHE_RSA_WITH_CHACHA20_POLY1305,
1135                         TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_CHACHA20_POLY1305,
1136                         TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256,
1137                         TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384,
1138                         TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_GCM_SHA256,
1139                         TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384,
1140                 }
1141                 varDefaultCipherSuitesTLS13 = []uint16{
1142                         TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256,
1143                         TLS_AES_128_GCM_SHA256,
1144                         TLS_AES_256_GCM_SHA384,
1145                 }
1146         }
1147
1148         varDefaultCipherSuites = make([]uint16, 0, len(cipherSuites))
1149         varDefaultCipherSuites = append(varDefaultCipherSuites, topCipherSuites...)
1150
1151 NextCipherSuite:
1152         for _, suite := range cipherSuites {
1153                 if suite.flags&suiteDefaultOff != 0 {
1154                         continue
1155                 }
1156                 for _, existing := range varDefaultCipherSuites {
1157                         if existing == suite.id {
1158                                 continue NextCipherSuite
1159                         }
1160                 }
1161                 varDefaultCipherSuites = append(varDefaultCipherSuites, suite.id)
1162         }
1163 }
1164
1165 func unexpectedMessageError(wanted, got interface{}) error {
1166         return fmt.Errorf("tls: received unexpected handshake message of type %T when waiting for %T", got, wanted)
1167 }
1168
1169 func isSupportedSignatureAlgorithm(sigAlg SignatureScheme, supportedSignatureAlgorithms []SignatureScheme) bool {
1170         for _, s := range supportedSignatureAlgorithms {
1171                 if s == sigAlg {
1172                         return true
1173                 }
1174         }
1175         return false
1176 }
1177
1178 // signatureFromSignatureScheme maps a signature algorithm to the underlying
1179 // signature method (without hash function).
1180 func signatureFromSignatureScheme(signatureAlgorithm SignatureScheme) uint8 {
1181         switch signatureAlgorithm {
1182         case PKCS1WithSHA1, PKCS1WithSHA256, PKCS1WithSHA384, PKCS1WithSHA512:
1183                 return signaturePKCS1v15
1184         case PSSWithSHA256, PSSWithSHA384, PSSWithSHA512:
1185                 return signatureRSAPSS
1186         case ECDSAWithSHA1, ECDSAWithP256AndSHA256, ECDSAWithP384AndSHA384, ECDSAWithP521AndSHA512:
1187                 return signatureECDSA
1188         default:
1189                 return 0
1190         }
1191 }