KSG-Netzwerk/Network/Server.cpp

#include "Server.h"

#include <openssl/err.h>
#include <openssl/ssl.h>
#ifndef WIN32
#    include <string.h>
#endif
#include <iostream>
#include <Key.h>
#include <Text.h>

using namespace Network;

// Inhalt der Server Klasse aus Server.h
// Konstruktor
Server::Server()
    : ReferenceCounter()
{
    sock = 0;
    memset(&addresse, 0, sizeof(addresse)); // Adresse setzen
    addresse.sin_family = AF_INET;
    addresse.sin_addr.s_addr = ADDR_ANY;
    klients = 0;
}

// Destruktor
Server::~Server()
{
    trenne();
}

// nicht constant
bool Server::verbinde(
    unsigned short port, int warteschlangenLen) // Öffnet das Socket
{
    sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); // Socket erstellen
    addresse.sin_port = htons(port);        // port setzen
    if (sock < 0)
    {
        sock = 0;
        return 0;
    }
#ifdef WIN32
    char reuseSocket = 1;
    setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuseSocket, sizeof(char));
#else
    int reuseSocket = 1;
    setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuseSocket, sizeof(int));
#endif
    if (bind(sock, (struct sockaddr*)&addresse, sizeof(addresse))
        == -1) // socket öffnen
    {
        trenne();
        return 0; // Fehler
    }
    if (listen(sock, warteschlangenLen) == -1) // Klients annehmen
    {
        trenne();
        return 0; // Fehler
    }
    return 1;
}

SKlient* Server::getKlient() // nimmt Klient an
{
    if (!sock) return 0;
    sockaddr_in client;
    int len = sizeof(addresse);
    fd_set set;
    int rv = 0;
    struct timeval timeout;
    while (rv == 0 && sock)
    {
        FD_ZERO(&set);      /* clear the set */
        FD_SET(sock, &set); /* add our file descriptor to the set */
        timeout.tv_sec = 10;
        timeout.tv_usec = 0;
        rv = select((int)sock + 1, &set, NULL, NULL, &timeout);
        if (rv == -1) return 0;
    }
    if (!sock) return 0;
#ifdef WIN32
    SOCKET cls = accept(sock, (sockaddr*)&client, &len); // Klient empfangen
    if (cls == INVALID_SOCKET)
    {
        trenne();
        return 0;
    }
#else
    SOCKET cls = accept(
        sock, (sockaddr*)&client, (socklen_t*)&len); // Klient empfangen
    if (!cls)
    {
        if (errno == ECONNABORTED || errno == EBADF) trenne();
        return 0;
    }
#endif
    client.sin_port = addresse.sin_port;
    klients++;
    return new SKlient(client, cls); // Klient Handle Klasse zurückgeben
}

int Server::getKlients(bool reset) // gibt die Anzahl der Klients zurück
{
    int ret = klients;
    if (reset) klients = 0;
    return ret;
}

bool Server::trenne() // beendet den Server
{
    if (!sock) return 1;
    if (closesocket(sock) < 0) // socket schließen
        return 0;
    sock = 0;
    return 1;
}

// constant
unsigned short Server::getPort() const // gibt den Port zurück
{
    return htons(addresse.sin_port);
}

bool Server::isConnected()
    const // giebt 1 zurück, falls der Server verbunden ist
{
    return sock != 0;
}

// Inhalt der SKlient Klasse aus Server.h
// Konstruktor
SKlient::SKlient(sockaddr_in addresse, SOCKET sock)
    : ReferenceCounter()
{
    clientAddr = addresse;
    this->sock = sock;
    downStreamBytes = 0;
    upStreamBytes = 0;
    sendeKey = 0;
    empfangKey = 0;
}

// Destruktor
SKlient::~SKlient()
{
    trenne();
    if (sendeKey) sendeKey->release();
    if (empfangKey) empfangKey->release();
}

// nicht constant
void SKlient::setEmpfangTimeout(
    int miliseconds) // Setzt ein timeout fürs empfangen von daten
{
#ifdef WIN32
    DWORD timeout = miliseconds;
    setsockopt(
        sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (const char*)&timeout, sizeof timeout);
#else
    struct timeval tv;
    tv.tv_sec = miliseconds / 1000;
    tv.tv_usec = (miliseconds % 1000) * 1000;
    setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (const char*)&tv, sizeof tv);
#endif
}

void SKlient::setSendeKeyZ(Encryption::Key* key) // Setzt den Key fürs Senden
{
    if (sendeKey) sendeKey->release();
    sendeKey = key;
}

void SKlient::setEmpfangKeyZ(
    Encryption::Key* key) // Setzt den Key fürs Empfangen
{
    if (empfangKey) empfangKey->release();
    empfangKey = key;
}

void SKlient::setSendeKey(const char* key, int len) // Setzt den Key fürs Senden
{
    if (!sendeKey) sendeKey = new Encryption::Key();
    sendeKey->setKey(key, len);
}

void SKlient::setEmpfangKey(
    const char* key, int len) // Setzt den Key fürs Empfangen
{
    if (!empfangKey) empfangKey = new Encryption::Key();
    empfangKey->setKey(key, len);
}

bool SKlient::sende(const char* nachricht, int len) // sendet zum Klient
{
    if (!sock) return 0;
    int ll = 0;
    while (len > 0)
    {
#ifdef WIN32
        int l = send(sock, nachricht + ll, len, 0);
#else
        int l = (int)send(sock, nachricht + ll, len, MSG_NOSIGNAL);
#endif
        if (l <= 0)
        {
#ifdef WIN32
#    ifdef _DEBUG
            std::cout << "send: " << l << " Error: " << WSAGetLastError()
                      << std::endl;
#    endif
#endif
            return 0; // Fehler
        }
        len -= l;
        ll += l;
    }
    upStreamBytes += ll;
    return 1;
}

bool SKlient::getNachricht(
    char* nachricht, int len) // empfängt Nachricht von Klient
{
    if (!sock) return 0;
    int ll = 0;
    while (len > 0)
    {
        int l = (int)recv(sock, nachricht + ll, len, MSG_WAITALL);
        if (l <= 0)
        {
#ifdef WIN32
#    ifdef _DEBUG
            std::cout << "recv: " << l << " Error: " << WSAGetLastError()
                      << std::endl;
#    endif
#endif
            return 0; // Fehler
        }
        len -= l;
        ll += l;
    }
    downStreamBytes += ll;
    return 1;
}

bool SKlient::sendeEncrypted(
    const char* nachricht, int len) // sendet zum Server
{
    if (!sendeKey) return sende(nachricht, len);
    Encryption::Bytes* n = new Encryption::Bytes(nachricht, len);
    sendeKey->codieren(dynamic_cast<Encryption::Bytes*>(n->getThis()));
    int ll = 0;
    while (len > 0)
    {
#ifdef WIN32
        int l = send(sock, n->getBytes() + ll, len, 0);
#else
        int l = (int)send(sock, n->getBytes() + ll, len, MSG_NOSIGNAL);
#endif
        if (l <= 0)
        {
#ifdef WIN32
#    ifdef _DEBUG
            std::cout << "send: " << l << " Error: " << WSAGetLastError()
                      << std::endl;
#    endif
#endif
            n->release();
            return 0; // Fehler
        }
        len -= l;
        ll += l;
    }
    upStreamBytes += ll;
    n->release();
    return 1;
}

bool SKlient::getNachrichtEncrypted(
    char* nachricht, int len) // empfängt Nachricht
{
    if (!empfangKey) return getNachricht(nachricht, len);
    int ll = 0;
    while (len > 0)
    {
        int l = (int)recv(sock, nachricht + ll, len, MSG_WAITALL);
        if (l <= 0)
        {
#ifdef WIN32
#    ifdef _DEBUG
            std::cout << "recv: " << l << " Error: " << WSAGetLastError()
                      << std::endl;
#    endif
#endif
            return 0; // Fehler
        }
        len -= l;
        ll += l;
    }
    Encryption::Bytes* n = new Encryption::Bytes();
    n->setBytesZ(nachricht, ll);
    empfangKey->decodieren(n);
    downStreamBytes += ll;
    return 1;
}

int SKlient::getDownloadBytes(
    bool reset) // gibt die anzahl von empfangen bytes zurück
{
    int ret = downStreamBytes;
    if (reset) downStreamBytes = 0;
    return ret;
}

int SKlient::getUploadBytes(
    bool reset) // gibt die anzahl von versendeter bytes zurück
{
    int ret = upStreamBytes;
    if (reset) upStreamBytes = 0;
    return ret;
}

bool SKlient::trenne() // trennt die Verbindung zum Klient
{
    if (!sock) return 0;
    if (closesocket(sock) < 0) // trennen
        return 0;
    sock = 0;
    return 1;
}

// constant
bool SKlient::hatNachricht(
    int zeit) const // Wartet eine Zeit Lang auf eine Nachricht
{
    fd_set set;
    FD_ZERO(&set);
    FD_SET(sock, &set);
    timeval time = {zeit / 1000, zeit};
    int result = select(0, &set, 0, 0, &time);
    if (result < 0)
    {
#ifdef WIN32
#    ifdef _DEBUG
        std::cout << "select: " << result << " Error: " << WSAGetLastError()
                  << std::endl;
#    endif
#endif
    }
    return result > 0;
}

unsigned short SKlient::getPort() const // gibt den Port zurück
{
    return htons(clientAddr.sin_port);
}

const char* SKlient::getIp() const // gibt die Ip des Klients zurück
{
    return inet_ntoa(clientAddr.sin_addr);
}

int pem_passwd_cb(char* buf, int size, int rwflag, void* userdata)
{
    const char* passw = ((Text*)userdata)->getText();
    memcpy(buf, passw, MIN((unsigned int)size, strlen(passw) + 1));
    return (int)strlen(buf);
}

bool SSLErrorCheck(int result, SSL* ssl, const char* action)
{
    if (result <= 0)
    {
        std::cout << "ERROR: '" << action
                  << "' returned error code: " << SSL_get_error(ssl, result)
                  << "\n";
        std::cout.flush();
        return 0;
    }
    return 1;
}

bool SSLErrorCheck(__int64 result, const char* action)
{
    if (result <= 0)
    {
        unsigned long error = ERR_get_error();
        std::cout << "ERROR: '" << action << "' returned " << result
                  << " error code: " << error << "("
                  << ERR_reason_error_string(error) << ")\n";
        std::cout.flush();
        return 0;
    }
    return 1;
}

bool SKlient::waitForNextMessage()
    const // wartet bis es etwas zu empfangen gibt
{
    fd_set set;
    int rv = 0;
    struct timeval timeout;
    while (rv == 0 && sock)
    {
        FD_ZERO(&set);      /* clear the set */
        FD_SET(sock, &set); /* add our file descriptor to the set */
        timeout.tv_sec = 10;
        timeout.tv_usec = 0;
        rv = select((int)sock + 1, &set, NULL, NULL, &timeout);
        if (rv == -1)
        {
#ifdef WIN32
#    ifdef _DEBUG
            std::cout << "select: " << rv << " Error: " << WSAGetLastError()
                      << std::endl;
#    endif
#endif
            return 0;
        }
    }
    if (!sock) return 0;
    char c;
#ifdef WIN32
    int l = (int)recv(sock, &c, 1, MSG_PEEK);
#else
    int l = (int)recv(sock, &c, 1, MSG_WAITALL | MSG_PEEK);
#endif
    if (l <= 0)
    {
#ifdef WIN32
#    ifdef _DEBUG
        std::cout << "recv: " << l << " Error: " << WSAGetLastError()
                  << std::endl;
#    endif
#endif
        return 0; // Fehler
    }
    return 1;
}

// Inhalt der SSLServer Klasse
// Konstruktor
SSLServer::SSLServer()
    : ReferenceCounter()
{
    s = 0;
    const SSL_METHOD* method = TLS_server_method();
    ctx = SSL_CTX_new(method);
    SSLErrorCheck(SSL_CTX_set_min_proto_version(ctx, TLS1_2_VERSION),
        "SSL_CTX_set_min_proto_version");
    SSLErrorCheck(SSL_CTX_set_max_proto_version(ctx, TLS1_3_VERSION),
        "SSL_CTX_set_max_proto_version");
    SSL_CTX_set_verify(ctx, SSL_VERIFY_NONE, 0);
    SSL_CTX_set_default_passwd_cb(ctx, pem_passwd_cb);
    passw = new Text();
    SSL_CTX_set_default_passwd_cb_userdata(ctx, passw);
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    klients = 0;
}

// Destruktor
SSLServer::~SSLServer()
{
    trenne();
    SSL_CTX_free(ctx);
    passw->release();
#ifdef WIN32
    OPENSSL_thread_stop();
#endif
}

// nicht constant
// Setzt den Pfad zur Datei, in dem das Certifikat gespeichert ist
bool SSLServer::setCertificateFile(const char* file)
{
    return SSLErrorCheck(
        SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, file, SSL_FILETYPE_PEM),
        "SSL_CTX_use_certificate_file");
}

// Setzt den Pfad zur Datei, in dem der private Schlüssel gespeichert ist
bool SSLServer::setPrivateKeyFile(const char* file)
{
    return SSLErrorCheck(
        SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, file, SSL_FILETYPE_PEM),
        "SSL_CTX_use_PrivateKey_file");
}

// setzt das passwort des private keys (muss vor setPrivateKeyFile aufgerufen
// werden)
void SSLServer::setPrivateKeyPassword(const char* password)
{
    passw->setText(password);
}

// Öffnet das Socket
bool SSLServer::verbinde(unsigned short port, int warteschlangenLen)
{
    addr.sin_port = htons(port);
    s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (s < 0)
    {
        s = 0;
        return 0;
    }
#ifdef WIN32
    char reuseSocket = 1;
    setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuseSocket, sizeof(char));
#else
    int reuseSocket = 1;
    setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuseSocket, sizeof(int));
#endif
    if (bind(s, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) < 0)
    {
        trenne();
        return 0;
    }
    if (listen(s, warteschlangenLen) < 0)
    {
        trenne();
        return 0;
    }
    return 1;
}

// nimmt Klient an
SSLSKlient* SSLServer::getKlient()
{
    if (!s) return 0;
    int len = sizeof(addr);
    struct sockaddr_in addr;
    fd_set set;
    int rv = 0;
    struct timeval timeout;
    while (rv == 0 && s)
    {
        FD_ZERO(&set);   /* clear the set */
        FD_SET(s, &set); /* add our file descriptor to the set */
        timeout.tv_sec = 10;
        timeout.tv_usec = 0;
        rv = select((int)s + 1, &set, NULL, NULL, &timeout);
        if (rv == -1) return 0;
    }
    if (!s) return 0;
#ifdef WIN32
    SOCKET client = accept(s, (struct sockaddr*)&addr, &len);
    if (client == INVALID_SOCKET)
    {
        trenne();
        return 0;
    }
#else
    SOCKET client
        = accept(s, (sockaddr*)&addr, (socklen_t*)&len); // Klient empfangen
    if (!client)
    {
        if (errno == ECONNABORTED || errno == EBADF) trenne();
        return 0;
    }
#endif
    addr.sin_port = this->addr.sin_port;
    SSL* ssl = SSL_new(ctx);
    if (ssl == 0 && !SSLErrorCheck(0, "SSL_new"))
    {
        closesocket(client);
        return 0;
    }
    if (!SSLErrorCheck(SSL_set_fd(ssl, (int)client), ssl, "SSL_set_fd"))
    {
        SSL_free(ssl);
        closesocket(client);
        return 0;
    }
    if (!SSLErrorCheck(SSL_accept(ssl), ssl, "SSL_accept"))
    {
        SSL_free(ssl);
        closesocket(client);
        return 0;
    }
    klients++;
    return new SSLSKlient(addr, ssl, client);
}

// gibt die Anzahl der Klients zurück
int SSLServer::getKlients(bool reset)
{
    int ret = klients;
    if (reset) klients = 0;
    return ret;
}

// beendet den Server
bool SSLServer::trenne()
{
    if (!s) return 1;
    if (closesocket(s) < 0) // socket schließen
        return 0;
    s = 0;
    return 1;
}

// constant
// gibt den Port zurück
unsigned short SSLServer::getPort() const
{
    return htons(addr.sin_port);
}

// giebt 1 zurück, falls der Server verbunden ist
bool SSLServer::isConnected() const
{
    return s != 0;
}

// Inhalt der SSLSKlient Klasse
// Konstruktor
SSLSKlient::SSLSKlient(sockaddr_in client, SSL* ssl, SOCKET s)
    : ReferenceCounter()
{
    this->s = s;
    clientAddr = client;
    this->ssl = ssl;
    downStreamBytes = 0;
    upStreamBytes = 0;
}

// Destruktor
SSLSKlient::~SSLSKlient()
{
    trenne();
#ifdef WIN32
    OPENSSL_thread_stop();
#endif
}

// nicht constant
void SSLSKlient::setEmpfangTimeout(
    int miliseconds) // Setzt ein timeout fürs empfangen von daten
{
#ifdef WIN32
    DWORD timeout = miliseconds;
    setsockopt(
        s, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (const char*)&timeout, sizeof timeout);
#else
    struct timeval tv;
    tv.tv_sec = miliseconds / 1000;
    tv.tv_usec = (miliseconds % 1000) * 1000;
    setsockopt(s, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (const char*)&tv, sizeof tv);
#endif
}

bool SSLSKlient::sende(const char* nachricht, int len) // sendet zum Klient
{
    if (!ssl) return 0;
    int ll = 0;
    while (len > 0)
    {
        int l = SSL_write(ssl, nachricht + ll, len);
        if (l <= 0)
        {
#ifdef _DEBUG
            std::cout << "SSL_write: " << l
                      << " Error: " << SSL_get_error(ssl, l) << std::endl;
#endif
            return 0; // Fehler
        }
        len -= l;
        ll += l;
    }
    upStreamBytes += ll;
    return 1;
}

bool SSLSKlient::getNachricht(
    char* nachricht, int len) // empfängt Nachricht von Klient
{
    if (!ssl) return 0;
    int ll = 0;
    while (len > 0)
    {
        int l = (int)SSL_read(ssl, nachricht + ll, len);
        if (l <= 0)
        {
#ifdef _DEBUG
            SSL_ERROR_WANT_ASYNC
            std::cout << "SSL_read: " << l
                      << " Error: " << SSL_get_error(ssl, l) << std::endl;
#endif
            return 0; // Fehler
        }
        len -= l;
        ll += l;
    }
    downStreamBytes += ll;
    return 1;
}

int SSLSKlient::getDownloadBytes(
    bool reset) // gibt die anzahl von empfangen bytes zurück
{
    int ret = downStreamBytes;
    if (reset) downStreamBytes = 0;
    return ret;
}

int SSLSKlient::getUploadBytes(
    bool reset) // gibt die anzahl von versendeter bytes zurück
{
    int ret = upStreamBytes;
    if (reset) upStreamBytes = 0;
    return ret;
}

bool SSLSKlient::trenne() // trennt die Verbindung zum Klient
{
    if (!ssl) return 0;
    SSL_free(ssl);
    if (closesocket(s) < 0) // trennen
        return 0;
    ssl = 0;
    s = 0;
    return 1;
}

// constant
bool SSLSKlient::hatNachricht(
    int zeit) const // Wartet eine Zeit Lang auf eine Nachricht
{
    fd_set set;
    FD_ZERO(&set);
    FD_SET(SSL_get_rfd(ssl), &set);
    timeval time = {zeit / 1000, zeit};
    return SSL_pending(ssl) > 0 || select(0, &set, 0, 0, &time) == 1;
}

unsigned short SSLSKlient::getPort() const // gibt den Port zurück
{
    return htons(clientAddr.sin_port);
}

const char* SSLSKlient::getIp() const // gibt die Ip des Klients zurück
{
    return inet_ntoa(clientAddr.sin_addr);
}