src/club/wpia/gigi/ocsp/OCSPIssuerManager.java

   1 package club.wpia.gigi.ocsp;
   2
   3 import java.io.File;
   4 import java.io.FileInputStream;
   5 import java.io.FileOutputStream;
   6 import java.io.IOException;
   7 import java.io.OutputStreamWriter;
   8 import java.io.Writer;
   9 import java.security.GeneralSecurityException;
  10 import java.security.InvalidKeyException;
  11 import java.security.KeyPair;
  12 import java.security.KeyPairGenerator;
  13 import java.security.KeyStore;
  14 import java.security.MessageDigest;
  15 import java.security.NoSuchAlgorithmException;
  16 import java.security.PrivateKey;
  17 import java.security.PublicKey;
  18 import java.security.SecureRandom;
  19 import java.security.Signature;
  20 import java.security.SignatureException;
  21 import java.security.cert.Certificate;
  22 import java.security.cert.CertificateFactory;
  23 import java.security.cert.X509Certificate;
  24 import java.util.Collections;
  25 import java.util.Date;
  26 import java.util.HashMap;
  27 import java.util.Map;
  28
  29 import club.wpia.gigi.util.PEM;
  30 import sun.security.pkcs10.PKCS10;
  31 import sun.security.pkcs10.PKCS10Attributes;
  32 import sun.security.x509.AlgorithmId;
  33 import sun.security.x509.X500Name;
  34
  35 /**
  36  * Manages the set of {@link OCSPIssuer}s by updating their OCSP certificates
  37  * and renewing the issuers. The Thread executing all the management work has to
  38  * be started manually. The {@link #get(AlgorithmId)} method provides a
  39  * requested set of issuers.
  40  */
  41 public class OCSPIssuerManager implements Runnable {
  42
  43     private final Map<String, KeyPair> openRequests = new HashMap<>();
  44
  45     private Map<AlgorithmId, Map<OCSPIssuerId, OCSPIssuer>> map = new HashMap<>();
  46
  47     private long nextHousekeeping;
  48
  49     private boolean isGood(PrivateKey k, Certificate target, Certificate parent) throws GeneralSecurityException {
  50         X509Certificate ocsp = (X509Certificate) target;
  51         if ( !ocsp.getExtendedKeyUsage().contains("1.3.6.1.5.5.7.3.9")) {
  52             OCSPResponder.log.severe("OCSP cert does not have correct EKU set.");
  53             return false;
  54         }
  55         target.verify(parent.getPublicKey());
  56         if ( !matches(k, target.getPublicKey())) {
  57             OCSPResponder.log.severe("Public key contained in cert does not match.");
  58             return false;
  59         }
  60         return true;
  61     }
  62
  63     private boolean matches(PrivateKey k, PublicKey pk) throws NoSuchAlgorithmException, InvalidKeyException, SignatureException {
  64         SecureRandom ref = new SecureRandom();
  65         Signature s = Signature.getInstance("SHA512WithRSA");
  66         s.initSign(k);
  67         byte[] data = new byte[20];
  68         ref.nextBytes(data);
  69         s.update(data);
  70         byte[] signature = s.sign();
  71         s.initVerify(pk);
  72         s.update(data);
  73         boolean verify = s.verify(signature);
  74         return verify;
  75     }
  76
  77     private void index(AlgorithmId aid, MessageDigest md, Map<String, OCSPIssuer> toServe, Map<AlgorithmId, Map<OCSPIssuerId, OCSPIssuer>> map) {
  78         OCSPResponder.log.info("Indexing OCSP issuers for " + md);
  79         HashMap<OCSPIssuerId, OCSPIssuer> issuers = new HashMap<>();
  80         for (OCSPIssuer i : toServe.values()) {
  81             issuers.put(new OCSPIssuerId(aid, md, i.getTarget()), i);
  82         }
  83         map.put(aid, Collections.unmodifiableMap(issuers));
  84     }
  85
  86     /**
  87      * Scans for CAs to issue OCSP responses for in the directory f.
  88      *
  89      * @param f
  90      *            The directory to scan recursively.
  91      * @param keys
  92      *            a keystore with all private keys for all OCSP certificates
  93      *            (will be used and updated with new ocsp certs)
  94      * @param toServe
  95      *            A map with {@link OCSPIssuer}s to be populated with all
  96      *            scanned CAs
  97      */
  98     private void scanAndUpdateCAs(File f, KeyStore keys, Map<String, OCSPIssuer> toServe) {
  99         if (f.isDirectory()) {
 100             for (File f1 : f.listFiles()) {
 101                 scanAndUpdateCAs(f1, keys, toServe);
 102             }
 103             return;
 104         }
 105         if ( !f.getName().equals("ca.crt")) {
 106             return;
 107         }
 108         try {
 109             String keyName = f.getParentFile().getName();
 110             OCSPResponder.log.info("CA: " + keyName);
 111             updateCA(f, keyName, keys, toServe);
 112         } catch (GeneralSecurityException e) {
 113             e.printStackTrace();
 114         } catch (IOException e) {
 115             e.printStackTrace();
 116         }
 117
 118     }
 119
 120     private void updateCA(File f, String keyName, KeyStore keys, Map<String, OCSPIssuer> toServe) throws GeneralSecurityException, IOException {
 121         X509Certificate parent = (X509Certificate) CertificateFactory.getInstance("X509").generateCertificate(new FileInputStream(f));
 122
 123         Certificate[] storedCertificateChain = keys.getCertificateChain(keyName);
 124
 125         if (storedCertificateChain == null) {
 126             OCSPResponder.log.info("Keystore entry for OCSP certificate for CA " + keyName + " was not found");
 127         } else {
 128             if ( !storedCertificateChain[1].equals(parent)) {
 129                 OCSPResponder.log.severe("unexpeced CA certificate in keystore entry for OCSP certificate.");
 130                 return;
 131             }
 132             PrivateKey key = (PrivateKey) keys.getKey(keyName, "pass".toCharArray());
 133             isGood(key, storedCertificateChain[0], storedCertificateChain[1]);
 134             toServe.put(keyName, new OCSPIssuer((X509Certificate) storedCertificateChain[1], (X509Certificate) storedCertificateChain[0], key));
 135         }
 136         boolean hasKeyRequest = openRequests.containsKey(keyName);
 137         File ocspCsr = new File(f.getParentFile(), "ocsp.csr");
 138         File ocspCrt = new File(f.getParentFile(), "ocsp.crt");
 139         if (hasKeyRequest) {
 140             KeyPair r = openRequests.get(keyName);
 141             if (ocspCrt.exists()) {
 142                 X509Certificate x = (X509Certificate) CertificateFactory.getInstance("X509").generateCertificate(new FileInputStream(ocspCrt));
 143                 // attempt to load ocspCrt, try if it matches with the
 144                 // given key.
 145                 // if it does match: load crt with key into primary
 146                 // keystore entry. Update Issuer
 147                 if (r.getPublic().equals(x.getPublicKey()) && isGood(r.getPrivate(), x, parent)) {
 148                     OCSPResponder.log.info("Loading OCSP Certificate");
 149                     keys.setKeyEntry(keyName, r.getPrivate(), "pass".toCharArray(), new Certificate[] {
 150                             x, parent
 151                     });
 152                     openRequests.remove(keyName);
 153                     ocspCsr.delete();
 154                     ocspCrt.delete();
 155                     toServe.put(keyName, new OCSPIssuer(parent, x, r.getPrivate()));
 156                 } else {
 157                     // if it does not match: check CSR
 158                     OCSPResponder.log.severe("OCSP certificate does not fit.");
 159                 }
 160             } else {
 161                 // Seems the signer should work now.. Let's wait for
 162                 // now.
 163             }
 164         } else {
 165             if (keys.containsAlias(keyName)) {
 166                 X509Certificate c = (X509Certificate) keys.getCertificate(keyName);
 167                 Date expiery = c.getNotAfter();
 168                 Date now = new Date();
 169                 long deltas = expiery.getTime() - now.getTime();
 170                 deltas /= 1000;
 171                 deltas /= 60 * 60 * 24;
 172                 OCSPResponder.log.info("Remaining days for OCSP certificate: " + deltas);
 173                 if (deltas > 30 * 3) {
 174                     return;
 175                 }
 176             }
 177             OCSPResponder.log.info("Requesting OCSP certificate");
 178             // request a new OCSP certificate with a new RSA-key.
 179             requestNewOCSPCert(keyName, ocspCsr, ocspCrt);
 180
 181             // assuming this cert will be ready in 30 seconds
 182             nextHousekeeping = Math.min(nextHousekeeping, System.currentTimeMillis() + 30 * 1000);
 183         }
 184     }
 185
 186     private void requestNewOCSPCert(String keyName, File ocspCsr, File ocspCrt) throws IOException, GeneralSecurityException {
 187         KeyPairGenerator kpg = KeyPairGenerator.getInstance("RSA");
 188         kpg.initialize(4096);
 189         KeyPair kp = kpg.generateKeyPair();
 190         openRequests.put(keyName, kp);
 191         PKCS10 p10 = new PKCS10(kp.getPublic(), new PKCS10Attributes());
 192         Signature s = Signature.getInstance("SHA512WithRSA");
 193         s.initSign(kp.getPrivate());
 194         p10.encodeAndSign(new X500Name("CN=OSCP Responder"), s);
 195         ocspCsr.delete();
 196         ocspCrt.delete();
 197         String csr = PEM.encode("CERTIFICATE REQUEST", p10.getEncoded());
 198         try (Writer w = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(ocspCsr), "UTF-8")) {
 199             w.write(csr);
 200         }
 201     }
 202
 203     @Override
 204     public void run() {
 205         File ks = new File("ocsp.pkcs12");
 206         File f = new File("ocsp");
 207         if ( !ks.exists() || !ks.isFile() || !f.exists() || !f.isDirectory()) {
 208             OCSPResponder.log.info("OCSP issuing is not configured");
 209             return;
 210         }
 211         while (true) {
 212             try {
 213                 // Hourly is enough
 214                 nextHousekeeping = System.currentTimeMillis() + 60 * 60 * 1000;
 215                 KeyStore keys;
 216
 217                 try {
 218                     keys = KeyStore.getInstance("PKCS12");
 219                     if (ks.exists()) {
 220                         if (ks.length() == 0) {
 221                             keys.load(null);
 222                         } else {
 223                             keys.load(new FileInputStream(ks), "pass".toCharArray());
 224                         }
 225                     } else {
 226                         // assuming ocsp is disabled
 227                         return;
 228                     }
 229                 } catch (GeneralSecurityException e) {
 230                     throw new Error(e);
 231                 } catch (IOException e) {
 232                     throw new Error(e);
 233                 }
 234                 Map<String, OCSPIssuer> toServe = new HashMap<>();
 235
 236                 scanAndUpdateCAs(f, keys, toServe);
 237                 try {
 238                     keys.store(new FileOutputStream(ks), "pass".toCharArray());
 239                 } catch (GeneralSecurityException e) {
 240                     throw new Error(e);
 241                 } catch (IOException e) {
 242                     throw new Error(e);
 243                 }
 244
 245                 try {
 246                     Map<AlgorithmId, Map<OCSPIssuerId, OCSPIssuer>> map = new HashMap<>();
 247                     index(AlgorithmId.get("SHA-1"), MessageDigest.getInstance("SHA-1"), toServe, map);
 248                     index(AlgorithmId.get("SHA-256"), MessageDigest.getInstance("SHA-256"), toServe, map);
 249                     synchronized (this) {
 250                         this.map = Collections.unmodifiableMap(map);
 251                     }
 252                 } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
 253                     e.printStackTrace();
 254                 }
 255             } catch (Throwable t) {
 256                 t.printStackTrace();
 257             }
 258             try {
 259                 long dt = Math.max(3000, nextHousekeeping - System.currentTimeMillis());
 260                 Thread.sleep(dt);
 261             } catch (InterruptedException e) {
 262                 e.printStackTrace();
 263             }
 264         }
 265     }
 266
 267     public synchronized Map<OCSPIssuerId, OCSPIssuer> get(AlgorithmId alg) {
 268         return map.get(alg);
 269     }
 270 }