1 /*
2  * Copyright 2019-2022 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 "crypto/cryptlib.h"
11 #include <openssl/conf.h>
12 #include "internal/thread_once.h"
13 #include "internal/property.h"
14 #include "internal/core.h"
15 #include "internal/bio.h"
16 #include "internal/provider.h"
17 #include "crypto/ctype.h"
18 #include "crypto/rand.h"
19 
20 struct ossl_lib_ctx_onfree_list_st {
21     ossl_lib_ctx_onfree_fn *fn;
22     struct ossl_lib_ctx_onfree_list_st *next;
23 };
24 
25 struct ossl_lib_ctx_st {
26     CRYPTO_RWLOCK *lock;
27     CRYPTO_EX_DATA data;
28 
29     /*
30      * For most data in the OSSL_LIB_CTX we just use ex_data to store it. But
31      * that doesn't work for ex_data itself - so we store that directly.
32      */
33     OSSL_EX_DATA_GLOBAL global;
34 
35     /* Map internal static indexes to dynamically created indexes */
36     int dyn_indexes[OSSL_LIB_CTX_MAX_INDEXES];
37 
38     /* Keep a separate lock for each index */
39     CRYPTO_RWLOCK *index_locks[OSSL_LIB_CTX_MAX_INDEXES];
40 
41     CRYPTO_RWLOCK *oncelock;
42     int run_once_done[OSSL_LIB_CTX_MAX_RUN_ONCE];
43     int run_once_ret[OSSL_LIB_CTX_MAX_RUN_ONCE];
44     struct ossl_lib_ctx_onfree_list_st *onfreelist;
45     unsigned int ischild:1;
46 };
47 
ossl_lib_ctx_write_lock(OSSL_LIB_CTX * ctx)48 int ossl_lib_ctx_write_lock(OSSL_LIB_CTX *ctx)
49 {
50     return CRYPTO_THREAD_write_lock(ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx)->lock);
51 }
52 
ossl_lib_ctx_read_lock(OSSL_LIB_CTX * ctx)53 int ossl_lib_ctx_read_lock(OSSL_LIB_CTX *ctx)
54 {
55     return CRYPTO_THREAD_read_lock(ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx)->lock);
56 }
57 
ossl_lib_ctx_unlock(OSSL_LIB_CTX * ctx)58 int ossl_lib_ctx_unlock(OSSL_LIB_CTX *ctx)
59 {
60     return CRYPTO_THREAD_unlock(ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx)->lock);
61 }
62 
ossl_lib_ctx_is_child(OSSL_LIB_CTX * ctx)63 int ossl_lib_ctx_is_child(OSSL_LIB_CTX *ctx)
64 {
65     ctx = ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx);
66 
67     if (ctx == NULL)
68         return 0;
69     return ctx->ischild;
70 }
71 
context_init(OSSL_LIB_CTX * ctx)72 static int context_init(OSSL_LIB_CTX *ctx)
73 {
74     size_t i;
75     int exdata_done = 0;
76 
77     ctx->lock = CRYPTO_THREAD_lock_new();
78     if (ctx->lock == NULL)
79         return 0;
80 
81     ctx->oncelock = CRYPTO_THREAD_lock_new();
82     if (ctx->oncelock == NULL)
83         goto err;
84 
85     for (i = 0; i < OSSL_LIB_CTX_MAX_INDEXES; i++) {
86         ctx->index_locks[i] = CRYPTO_THREAD_lock_new();
87         ctx->dyn_indexes[i] = -1;
88         if (ctx->index_locks[i] == NULL)
89             goto err;
90     }
91 
92     /* OSSL_LIB_CTX is built on top of ex_data so we initialise that directly */
93     if (!ossl_do_ex_data_init(ctx))
94         goto err;
95     exdata_done = 1;
96 
97     if (!ossl_crypto_new_ex_data_ex(ctx, CRYPTO_EX_INDEX_OSSL_LIB_CTX, NULL,
98                                     &ctx->data))
99         goto err;
100 
101     /* Everything depends on properties, so we also pre-initialise that */
102     if (!ossl_property_parse_init(ctx))
103         goto err;
104 
105     return 1;
106  err:
107     if (exdata_done)
108         ossl_crypto_cleanup_all_ex_data_int(ctx);
109     for (i = 0; i < OSSL_LIB_CTX_MAX_INDEXES; i++)
110         CRYPTO_THREAD_lock_free(ctx->index_locks[i]);
111     CRYPTO_THREAD_lock_free(ctx->oncelock);
112     CRYPTO_THREAD_lock_free(ctx->lock);
113     memset(ctx, '\0', sizeof(*ctx));
114     return 0;
115 }
116 
context_deinit(OSSL_LIB_CTX * ctx)117 static int context_deinit(OSSL_LIB_CTX *ctx)
118 {
119     struct ossl_lib_ctx_onfree_list_st *tmp, *onfree;
120     int i;
121 
122     if (ctx == NULL)
123         return 1;
124 
125     ossl_ctx_thread_stop(ctx);
126 
127     onfree = ctx->onfreelist;
128     while (onfree != NULL) {
129         onfree->fn(ctx);
130         tmp = onfree;
131         onfree = onfree->next;
132         OPENSSL_free(tmp);
133     }
134     CRYPTO_free_ex_data(CRYPTO_EX_INDEX_OSSL_LIB_CTX, NULL, &ctx->data);
135     ossl_crypto_cleanup_all_ex_data_int(ctx);
136     for (i = 0; i < OSSL_LIB_CTX_MAX_INDEXES; i++)
137         CRYPTO_THREAD_lock_free(ctx->index_locks[i]);
138 
139     CRYPTO_THREAD_lock_free(ctx->oncelock);
140     CRYPTO_THREAD_lock_free(ctx->lock);
141     ctx->lock = NULL;
142     return 1;
143 }
144 
145 #ifndef FIPS_MODULE
146 /* The default default context */
147 static OSSL_LIB_CTX default_context_int;
148 
149 static CRYPTO_ONCE default_context_init = CRYPTO_ONCE_STATIC_INIT;
150 static CRYPTO_THREAD_LOCAL default_context_thread_local;
151 
DEFINE_RUN_ONCE_STATIC(default_context_do_init)152 DEFINE_RUN_ONCE_STATIC(default_context_do_init)
153 {
154     return CRYPTO_THREAD_init_local(&default_context_thread_local, NULL)
155         && context_init(&default_context_int);
156 }
157 
ossl_lib_ctx_default_deinit(void)158 void ossl_lib_ctx_default_deinit(void)
159 {
160     context_deinit(&default_context_int);
161     CRYPTO_THREAD_cleanup_local(&default_context_thread_local);
162 }
163 
get_thread_default_context(void)164 static OSSL_LIB_CTX *get_thread_default_context(void)
165 {
166     if (!RUN_ONCE(&default_context_init, default_context_do_init))
167         return NULL;
168 
169     return CRYPTO_THREAD_get_local(&default_context_thread_local);
170 }
171 
get_default_context(void)172 static OSSL_LIB_CTX *get_default_context(void)
173 {
174     OSSL_LIB_CTX *current_defctx = get_thread_default_context();
175 
176     if (current_defctx == NULL)
177         current_defctx = &default_context_int;
178     return current_defctx;
179 }
180 
set_default_context(OSSL_LIB_CTX * defctx)181 static int set_default_context(OSSL_LIB_CTX *defctx)
182 {
183     if (defctx == &default_context_int)
184         defctx = NULL;
185 
186     return CRYPTO_THREAD_set_local(&default_context_thread_local, defctx);
187 }
188 #endif
189 
OSSL_LIB_CTX_new(void)190 OSSL_LIB_CTX *OSSL_LIB_CTX_new(void)
191 {
192     OSSL_LIB_CTX *ctx = OPENSSL_zalloc(sizeof(*ctx));
193 
194     if (ctx != NULL && !context_init(ctx)) {
195         OPENSSL_free(ctx);
196         ctx = NULL;
197     }
198     return ctx;
199 }
200 
201 #ifndef FIPS_MODULE
OSSL_LIB_CTX_new_from_dispatch(const OSSL_CORE_HANDLE * handle,const OSSL_DISPATCH * in)202 OSSL_LIB_CTX *OSSL_LIB_CTX_new_from_dispatch(const OSSL_CORE_HANDLE *handle,
203                                              const OSSL_DISPATCH *in)
204 {
205     OSSL_LIB_CTX *ctx = OSSL_LIB_CTX_new();
206 
207     if (ctx == NULL)
208         return NULL;
209 
210     if (!ossl_bio_init_core(ctx, in)) {
211         OSSL_LIB_CTX_free(ctx);
212         return NULL;
213     }
214 
215     return ctx;
216 }
217 
OSSL_LIB_CTX_new_child(const OSSL_CORE_HANDLE * handle,const OSSL_DISPATCH * in)218 OSSL_LIB_CTX *OSSL_LIB_CTX_new_child(const OSSL_CORE_HANDLE *handle,
219                                      const OSSL_DISPATCH *in)
220 {
221     OSSL_LIB_CTX *ctx = OSSL_LIB_CTX_new_from_dispatch(handle, in);
222 
223     if (ctx == NULL)
224         return NULL;
225 
226     if (!ossl_provider_init_as_child(ctx, handle, in)) {
227         OSSL_LIB_CTX_free(ctx);
228         return NULL;
229     }
230     ctx->ischild = 1;
231 
232     return ctx;
233 }
234 
OSSL_LIB_CTX_load_config(OSSL_LIB_CTX * ctx,const char * config_file)235 int OSSL_LIB_CTX_load_config(OSSL_LIB_CTX *ctx, const char *config_file)
236 {
237     return CONF_modules_load_file_ex(ctx, config_file, NULL, 0) > 0;
238 }
239 #endif
240 
OSSL_LIB_CTX_free(OSSL_LIB_CTX * ctx)241 void OSSL_LIB_CTX_free(OSSL_LIB_CTX *ctx)
242 {
243     if (ossl_lib_ctx_is_default(ctx))
244         return;
245 
246 #ifndef FIPS_MODULE
247     if (ctx->ischild)
248         ossl_provider_deinit_child(ctx);
249 #endif
250     context_deinit(ctx);
251     OPENSSL_free(ctx);
252 }
253 
254 #ifndef FIPS_MODULE
OSSL_LIB_CTX_get0_global_default(void)255 OSSL_LIB_CTX *OSSL_LIB_CTX_get0_global_default(void)
256 {
257     if (!RUN_ONCE(&default_context_init, default_context_do_init))
258         return NULL;
259 
260     return &default_context_int;
261 }
262 
OSSL_LIB_CTX_set0_default(OSSL_LIB_CTX * libctx)263 OSSL_LIB_CTX *OSSL_LIB_CTX_set0_default(OSSL_LIB_CTX *libctx)
264 {
265     OSSL_LIB_CTX *current_defctx;
266 
267     if ((current_defctx = get_default_context()) != NULL) {
268         if (libctx != NULL)
269             set_default_context(libctx);
270         return current_defctx;
271     }
272 
273     return NULL;
274 }
275 
ossl_release_default_drbg_ctx(void)276 void ossl_release_default_drbg_ctx(void)
277 {
278     int dynidx = default_context_int.dyn_indexes[OSSL_LIB_CTX_DRBG_INDEX];
279 
280     /* early release of the DRBG in global default libctx, no locking */
281     if (dynidx != -1) {
282         void *data;
283 
284         data = CRYPTO_get_ex_data(&default_context_int.data, dynidx);
285         ossl_rand_ctx_free(data);
286         CRYPTO_set_ex_data(&default_context_int.data, dynidx, NULL);
287     }
288 }
289 #endif
290 
ossl_lib_ctx_get_concrete(OSSL_LIB_CTX * ctx)291 OSSL_LIB_CTX *ossl_lib_ctx_get_concrete(OSSL_LIB_CTX *ctx)
292 {
293 #ifndef FIPS_MODULE
294     if (ctx == NULL)
295         return get_default_context();
296 #endif
297     return ctx;
298 }
299 
ossl_lib_ctx_is_default(OSSL_LIB_CTX * ctx)300 int ossl_lib_ctx_is_default(OSSL_LIB_CTX *ctx)
301 {
302 #ifndef FIPS_MODULE
303     if (ctx == NULL || ctx == get_default_context())
304         return 1;
305 #endif
306     return 0;
307 }
308 
ossl_lib_ctx_is_global_default(OSSL_LIB_CTX * ctx)309 int ossl_lib_ctx_is_global_default(OSSL_LIB_CTX *ctx)
310 {
311 #ifndef FIPS_MODULE
312     if (ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx) == &default_context_int)
313         return 1;
314 #endif
315     return 0;
316 }
317 
ossl_lib_ctx_generic_new(void * parent_ign,void * ptr_ign,CRYPTO_EX_DATA * ad,int index,long argl_ign,void * argp)318 static void ossl_lib_ctx_generic_new(void *parent_ign, void *ptr_ign,
319                                      CRYPTO_EX_DATA *ad, int index,
320                                      long argl_ign, void *argp)
321 {
322     const OSSL_LIB_CTX_METHOD *meth = argp;
323     OSSL_LIB_CTX *ctx = ossl_crypto_ex_data_get_ossl_lib_ctx(ad);
324     void *ptr = meth->new_func(ctx);
325 
326     if (ptr != NULL) {
327         if (!CRYPTO_THREAD_write_lock(ctx->lock))
328             /*
329              * Can't return something, so best to hope that something will
330              * fail later. :(
331              */
332             return;
333         CRYPTO_set_ex_data(ad, index, ptr);
334         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->lock);
335     }
336 }
ossl_lib_ctx_generic_free(void * parent_ign,void * ptr,CRYPTO_EX_DATA * ad,int index,long argl_ign,void * argp)337 static void ossl_lib_ctx_generic_free(void *parent_ign, void *ptr,
338                                       CRYPTO_EX_DATA *ad, int index,
339                                       long argl_ign, void *argp)
340 {
341     const OSSL_LIB_CTX_METHOD *meth = argp;
342 
343     meth->free_func(ptr);
344 }
345 
ossl_lib_ctx_init_index(OSSL_LIB_CTX * ctx,int static_index,const OSSL_LIB_CTX_METHOD * meth)346 static int ossl_lib_ctx_init_index(OSSL_LIB_CTX *ctx, int static_index,
347                                    const OSSL_LIB_CTX_METHOD *meth)
348 {
349     int idx;
350 
351     ctx = ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx);
352     if (ctx == NULL)
353         return 0;
354 
355     idx = ossl_crypto_get_ex_new_index_ex(ctx, CRYPTO_EX_INDEX_OSSL_LIB_CTX, 0,
356                                           (void *)meth,
357                                           ossl_lib_ctx_generic_new,
358                                           NULL, ossl_lib_ctx_generic_free,
359                                           meth->priority);
360     if (idx < 0)
361         return 0;
362 
363     ctx->dyn_indexes[static_index] = idx;
364     return 1;
365 }
366 
ossl_lib_ctx_get_data(OSSL_LIB_CTX * ctx,int index,const OSSL_LIB_CTX_METHOD * meth)367 void *ossl_lib_ctx_get_data(OSSL_LIB_CTX *ctx, int index,
368                             const OSSL_LIB_CTX_METHOD *meth)
369 {
370     void *data = NULL;
371     int dynidx;
372 
373     ctx = ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx);
374     if (ctx == NULL)
375         return NULL;
376 
377     if (!CRYPTO_THREAD_read_lock(ctx->lock))
378         return NULL;
379     dynidx = ctx->dyn_indexes[index];
380     CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->lock);
381 
382     if (dynidx != -1) {
383         if (!CRYPTO_THREAD_read_lock(ctx->index_locks[index]))
384             return NULL;
385         if (!CRYPTO_THREAD_read_lock(ctx->lock)) {
386             CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->index_locks[index]);
387             return NULL;
388         }
389         data = CRYPTO_get_ex_data(&ctx->data, dynidx);
390         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->lock);
391         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->index_locks[index]);
392         return data;
393     }
394 
395     if (!CRYPTO_THREAD_write_lock(ctx->index_locks[index]))
396         return NULL;
397     if (!CRYPTO_THREAD_write_lock(ctx->lock)) {
398         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->index_locks[index]);
399         return NULL;
400     }
401 
402     dynidx = ctx->dyn_indexes[index];
403     if (dynidx != -1) {
404         data = CRYPTO_get_ex_data(&ctx->data, dynidx);
405         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->lock);
406         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->index_locks[index]);
407         return data;
408     }
409 
410     if (!ossl_lib_ctx_init_index(ctx, index, meth)) {
411         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->lock);
412         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->index_locks[index]);
413         return NULL;
414     }
415 
416     CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->lock);
417 
418     /*
419      * The alloc call ensures there's a value there. We release the ctx->lock
420      * for this, because the allocation itself may recursively call
421      * ossl_lib_ctx_get_data for other indexes (never this one). The allocation
422      * will itself aquire the ctx->lock when it actually comes to store the
423      * allocated data (see ossl_lib_ctx_generic_new() above). We call
424      * ossl_crypto_alloc_ex_data_intern() here instead of CRYPTO_alloc_ex_data().
425      * They do the same thing except that the latter calls CRYPTO_get_ex_data()
426      * as well - which we must not do without holding the ctx->lock.
427      */
428     if (ossl_crypto_alloc_ex_data_intern(CRYPTO_EX_INDEX_OSSL_LIB_CTX, NULL,
429                                          &ctx->data, ctx->dyn_indexes[index])) {
430         if (!CRYPTO_THREAD_read_lock(ctx->lock))
431             goto end;
432         data = CRYPTO_get_ex_data(&ctx->data, ctx->dyn_indexes[index]);
433         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->lock);
434     }
435 
436 end:
437     CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->index_locks[index]);
438     return data;
439 }
440 
ossl_lib_ctx_get_ex_data_global(OSSL_LIB_CTX * ctx)441 OSSL_EX_DATA_GLOBAL *ossl_lib_ctx_get_ex_data_global(OSSL_LIB_CTX *ctx)
442 {
443     ctx = ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx);
444     if (ctx == NULL)
445         return NULL;
446     return &ctx->global;
447 }
448 
ossl_lib_ctx_run_once(OSSL_LIB_CTX * ctx,unsigned int idx,ossl_lib_ctx_run_once_fn run_once_fn)449 int ossl_lib_ctx_run_once(OSSL_LIB_CTX *ctx, unsigned int idx,
450                           ossl_lib_ctx_run_once_fn run_once_fn)
451 {
452     int done = 0, ret = 0;
453 
454     ctx = ossl_lib_ctx_get_concrete(ctx);
455     if (ctx == NULL)
456         return 0;
457 
458     if (!CRYPTO_THREAD_read_lock(ctx->oncelock))
459         return 0;
460     done = ctx->run_once_done[idx];
461     if (done)
462         ret = ctx->run_once_ret[idx];
463     CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->oncelock);
464 
465     if (done)
466         return ret;
467 
468     if (!CRYPTO_THREAD_write_lock(ctx->oncelock))
469         return 0;
470     if (ctx->run_once_done[idx]) {
471         ret = ctx->run_once_ret[idx];
472         CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->oncelock);
473         return ret;
474     }
475 
476     ret = run_once_fn(ctx);
477     ctx->run_once_done[idx] = 1;
478     ctx->run_once_ret[idx] = ret;
479     CRYPTO_THREAD_unlock(ctx->oncelock);
480 
481     return ret;
482 }
483 
ossl_lib_ctx_onfree(OSSL_LIB_CTX * ctx,ossl_lib_ctx_onfree_fn onfreefn)484 int ossl_lib_ctx_onfree(OSSL_LIB_CTX *ctx, ossl_lib_ctx_onfree_fn onfreefn)
485 {
486     struct ossl_lib_ctx_onfree_list_st *newonfree
487         = OPENSSL_malloc(sizeof(*newonfree));
488 
489     if (newonfree == NULL)
490         return 0;
491 
492     newonfree->fn = onfreefn;
493     newonfree->next = ctx->onfreelist;
494     ctx->onfreelist = newonfree;
495 
496     return 1;
497 }
498 
ossl_lib_ctx_get_descriptor(OSSL_LIB_CTX * libctx)499 const char *ossl_lib_ctx_get_descriptor(OSSL_LIB_CTX *libctx)
500 {
501 #ifdef FIPS_MODULE
502     return "FIPS internal library context";
503 #else
504     if (ossl_lib_ctx_is_global_default(libctx))
505         return "Global default library context";
506     if (ossl_lib_ctx_is_default(libctx))
507         return "Thread-local default library context";
508     return "Non-default library context";
509 #endif
510 }
511