d0_blind_id.c

   1 /*
   2  * FILE:        d0_blind_id.c
   3  * AUTHOR:      Rudolf Polzer - divVerent@xonotic.org
   4  *
   5  * Copyright (c) 2010, Rudolf Polzer
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. Neither the name of the copyright holder nor the names of contributors
  17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18  *    without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTOR(S) ``AS IS'' AND
  21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTOR(S) BE LIABLE
  24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30  * SUCH DAMAGE.
  31  *
  32  * $Format:commit %H$
  33  * $Id$
  34  */
  35
  36 #include "d0_blind_id.h"
  37
  38 #include <stdio.h>
  39 #include <string.h>
  40 #include "d0_bignum.h"
  41 #include "sha2.h"
  42
  43 // old "positive" protocol, uses one extra mod_inv in verify stages
  44 // #define D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
  45
  46 // our SHA is SHA-256
  47 #define SHA_DIGESTSIZE 32
  48 const unsigned char *sha(unsigned char *h, const unsigned char *in, size_t len)
  49 {
  50         d0_blind_id_util_sha256((char *) h, (const char *) in, len);
  51         return h;
  52 }
  53
  54 // for zero knowledge, we need multiple instances of schnorr ID scheme... should normally be sequential
  55 // parallel schnorr ID is not provably zero knowledge :(
  56 //   (evil verifier can know all questions in advance, so sequential is disadvantage for him)
  57 // we'll just live with a 1:1048576 chance of cheating, and support reauthenticating
  58
  59 #define SCHNORR_BITS 20
  60 // probability of cheat: 2^(-bits+1)
  61
  62 #define SCHNORR_HASHSIZE SHA_DIGESTSIZE
  63 // cannot be >= SHA_DIGESTSIZE
  64 // *8 must be >= SCHNORR_BITS
  65 // no need to save bits here
  66
  67 #define MSGSIZE 640 // ought to be enough for anyone
  68
  69 struct d0_blind_id_s
  70 {
  71         // signing (Xonotic pub and priv key)
  72         d0_bignum_t *rsa_n, *rsa_e, *rsa_d;
  73
  74         // public data (Schnorr ID)
  75         d0_bignum_t *schnorr_G;
  76
  77         // private data (player ID private key)
  78         d0_bignum_t *schnorr_s;
  79
  80         // public data (player ID public key, this is what the server gets to know)
  81         d0_bignum_t *schnorr_g_to_s;
  82         d0_bignum_t *schnorr_H_g_to_s_signature; // 0 when signature is invalid
  83         // as hash function H, we get the SHA1 and reinterpret as bignum - yes, it always is < 160 bits
  84
  85         // temp data
  86         d0_bignum_t *rsa_blind_signature_camouflage; // random number blind signature
  87
  88         d0_bignum_t *r; // random number for schnorr ID
  89         d0_bignum_t *t; // for DH key exchange
  90         d0_bignum_t *g_to_t; // for DH key exchange
  91         d0_bignum_t *other_g_to_t; // for DH key exchange
  92         d0_bignum_t *challenge; // challenge
  93
  94         char msghash[SCHNORR_HASHSIZE]; // init hash
  95         char msg[MSGSIZE]; // message
  96         size_t msglen; // message length
  97 };
  98
  99 //#define CHECKDEBUG
 100 #ifdef CHECKDEBUG
 101 #define CHECK(x) do { if(!(x)) { fprintf(stderr, "CHECK FAILED (%s:%d): %s\n", __FILE__, __LINE__, #x); goto fail; } } while(0)
 102 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) { fprintf(stderr, "CHECK FAILED (%s:%d): %s\n", __FILE__, __LINE__, #value); goto fail; } var = val; } while(0)
 103 #else
 104 #define CHECK(x) do { if(!(x)) goto fail; } while(0)
 105 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) goto fail; var = val; } while(0)
 106 #endif
 107
 108 #define USING(x) if(!(ctx->x)) return 0
 109 #define REPLACING(x)
 110
 111 // safe to use
 112 static d0_bignum_t *zero, *one, *four;
 113
 114 static d0_bignum_t *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4;
 115 static void *tempmutex = NULL; // hold this mutex when using temp0 to temp4
 116 #define USINGTEMPS() int locked = 0
 117 #define LOCKTEMPS() do { if(!locked) d0_lockmutex(tempmutex); locked = 1; } while(0)
 118 #define UNLOCKTEMPS() do { if(locked) d0_unlockmutex(tempmutex); locked = 0; } while(0);
 119
 120 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_INITIALIZE(void)
 121 {
 122         USINGTEMPS();
 123         d0_initfuncs();
 124         tempmutex = d0_createmutex();
 125         LOCKTEMPS();
 126         CHECK(d0_bignum_INITIALIZE());
 127         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
 128         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
 129         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
 130         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
 131         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
 132         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
 133         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
 134         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
 135         UNLOCKTEMPS();
 136         return 1;
 137 fail:
 138         UNLOCKTEMPS();
 139         return 0;
 140 }
 141
 142 void d0_blind_id_SHUTDOWN(void)
 143 {
 144         USINGTEMPS();
 145         LOCKTEMPS();
 146         d0_bignum_free(zero);
 147         d0_bignum_free(one);
 148         d0_bignum_free(four);
 149         d0_bignum_free(temp0);
 150         d0_bignum_free(temp1);
 151         d0_bignum_free(temp2);
 152         d0_bignum_free(temp3);
 153         d0_bignum_free(temp4);
 154         d0_bignum_SHUTDOWN();
 155         UNLOCKTEMPS();
 156         d0_destroymutex(tempmutex);
 157         tempmutex = NULL;
 158 }
 159
 160 // (G-1)/2
 161 static d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
 162 {
 163         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
 164         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
 165         return o;
 166 fail:
 167         return NULL;
 168 }
 169 // 2o+1
 170 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
 171 {
 172         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
 173         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
 174         return G;
 175 fail:
 176         return NULL;
 177 }
 178
 179 // temps must NOT be locked when calling this
 180 static D0_BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
 181 {
 182         USINGTEMPS(); // using: temp0
 183         if(size < 16)
 184                 size = 16;
 185         for(;;)
 186         {
 187                 LOCKTEMPS();
 188                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
 189                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
 190                         continue;
 191                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
 192                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
 193                         continue;
 194                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
 195                         continue;
 196                 UNLOCKTEMPS();
 197                 break;
 198         }
 199         return 1;
 200 fail:
 201         UNLOCKTEMPS();
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 // temps must NOT be locked when calling this
 206 static D0_BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, d0_blind_id_t *ctx)
 207 {
 208         USINGTEMPS(); // uses temp1 to temp4
 209         int fail = 0;
 210         int gcdfail = 0;
 211         int pb = (size + 1)/2;
 212         int qb = size - pb;
 213         if(pb < 8)
 214                 pb = 8;
 215         if(qb < 8)
 216                 qb = 8;
 217
 218         // we use ctx->rsa_d for the first result so that we can unlock temps later
 219         for (;;)
 220         {
 221                 LOCKTEMPS();
 222                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(ctx->rsa_d, pb));
 223                 if(d0_bignum_isprime(ctx->rsa_d, 10) == 0)
 224                 {
 225                         UNLOCKTEMPS();
 226                         continue;
 227                 }
 228                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, ctx->rsa_d, one));
 229                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, ctx->rsa_e));
 230                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 231                         break;
 232                 if(++gcdfail == 3)
 233                         goto fail;
 234                 ++gcdfail;
 235         }
 236         UNLOCKTEMPS();
 237
 238         gcdfail = 0;
 239         for (;;)
 240         {
 241                 LOCKTEMPS();
 242                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 243                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, ctx->rsa_d))
 244                 {
 245                         UNLOCKTEMPS();
 246                         if(++fail == 3)
 247                                 goto fail;
 248                         continue;
 249                 }
 250                 fail = 0;
 251                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 252                 {
 253                         UNLOCKTEMPS();
 254                         continue;
 255                 }
 256                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 257                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, ctx->rsa_e));
 258                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 259                 {
 260                         // we do NOT unlock, as we still need temp1 and temp3
 261                         break;
 262                 }
 263                 UNLOCKTEMPS();
 264                 if(++gcdfail == 3)
 265                         goto fail;
 266                 ++gcdfail;
 267         }
 268
 269         // ctx->rsa_n = ctx->rsa_d*temp1
 270         CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_n, ctx->rsa_d, temp1));
 271
 272         // ctx->rsa_d = ctx->rsa_e^-1 mod (ctx->rsa_d-1)(temp1-1)
 273         CHECK(d0_bignum_sub(temp2, ctx->rsa_d, one)); // we can't reuse the value from above because temps were unlocked
 274         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
 275         CHECK(d0_bignum_mod_inv(ctx->rsa_d, ctx->rsa_e, temp0));
 276         UNLOCKTEMPS();
 277         return 1;
 278 fail:
 279         UNLOCKTEMPS();
 280         return 0;
 281 }
 282
 283 // temps must NOT be locked when calling this
 284 static D0_BOOL d0_rsa_generate_key_fastreject(size_t size, d0_fastreject_function reject, d0_blind_id_t *ctx, void *pass)
 285 {
 286         USINGTEMPS(); // uses temp1 to temp4
 287         int fail = 0;
 288         int gcdfail = 0;
 289         int pb = (size + 1)/2;
 290         int qb = size - pb;
 291         if(pb < 8)
 292                 pb = 8;
 293         if(qb < 8)
 294                 qb = 8;
 295
 296         // we use ctx->rsa_d for the first result so that we can unlock temps later
 297         for (;;)
 298         {
 299                 LOCKTEMPS();
 300                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(ctx->rsa_d, pb));
 301                 if(d0_bignum_isprime(ctx->rsa_d, 10) == 0)
 302                 {
 303                         UNLOCKTEMPS();
 304                         continue;
 305                 }
 306                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, ctx->rsa_d, one));
 307                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, ctx->rsa_e));
 308                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 309                         break;
 310                 if(++gcdfail == 3)
 311                         return 0;
 312                 ++gcdfail;
 313         }
 314         UNLOCKTEMPS();
 315
 316         gcdfail = 0;
 317         for (;;)
 318         {
 319                 LOCKTEMPS();
 320                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 321                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, ctx->rsa_d))
 322                 {
 323                         UNLOCKTEMPS();
 324                         if(++fail == 3)
 325                                 return 0;
 326                         continue;
 327                 }
 328                 fail = 0;
 329
 330                 // n = ctx->rsa_d*temp1
 331                 CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_n, ctx->rsa_d, temp1));
 332                 if(reject(ctx, pass))
 333                 {
 334                         UNLOCKTEMPS();
 335                         continue;
 336                 }
 337
 338                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 339                 {
 340                         UNLOCKTEMPS();
 341                         continue;
 342                 }
 343                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 344                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, ctx->rsa_e));
 345                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 346                 {
 347                         // we do NOT unlock, as we still need temp3
 348                         break;
 349                 }
 350                 UNLOCKTEMPS();
 351                 if(++gcdfail == 3)
 352                         return 0;
 353                 ++gcdfail;
 354         }
 355
 356         // ctx->rsa_d = ctx->rsa_e^-1 mod (ctx->rsa_d-1)(temp1-1)
 357         CHECK(d0_bignum_sub(temp2, ctx->rsa_d, one)); // we can't reuse the value from above because temps were unlocked
 358         CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_d, temp2, temp3));
 359         CHECK(d0_bignum_mod_inv(ctx->rsa_d, ctx->rsa_e, temp0));
 360         UNLOCKTEMPS();
 361         return 1;
 362 fail:
 363         UNLOCKTEMPS();
 364         return 0;
 365 }
 366
 367 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_longhash_destructive(unsigned char *convbuf, size_t sz, unsigned char *outbuf, size_t outbuflen)
 368 {
 369         size_t n, i;
 370         char shabuf[32];
 371
 372         n = outbuflen;
 373         while(n > SHA_DIGESTSIZE)
 374         {
 375                 memcpy(outbuf, sha(shabuf, convbuf, sz), SHA_DIGESTSIZE);
 376                 outbuf += SHA_DIGESTSIZE;
 377                 n -= SHA_DIGESTSIZE;
 378                 for(i = 0; i < sz; ++i)
 379                         if(++convbuf[i])
 380                                 break; // stop until no carry
 381         }
 382         memcpy(outbuf, sha(shabuf, convbuf, sz), n);
 383         return 1;
 384 }
 385
 386 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_longhash_bignum(const d0_bignum_t *in, unsigned char *outbuf, size_t outbuflen)
 387 {
 388         unsigned char convbuf[1024];
 389         size_t sz;
 390
 391         CHECK(d0_bignum_export_unsigned(in, convbuf, sizeof(convbuf)) >= 0);
 392         sz = (d0_bignum_size(in) + 7) / 8;
 393         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, outbuf, outbuflen));
 394         return 1;
 395
 396 fail:
 397         return 0;
 398 }
 399
 400 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
 401 {
 402         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
 403         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
 404         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
 405         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
 406         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
 407         if(ctx->schnorr_g_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_g_to_s);
 408         if(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature);
 409         if(ctx->rsa_blind_signature_camouflage) d0_bignum_free(ctx->rsa_blind_signature_camouflage);
 410         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
 411         if(ctx->challenge) d0_bignum_free(ctx->challenge);
 412         if(ctx->t) d0_bignum_free(ctx->t);
 413         if(ctx->g_to_t) d0_bignum_free(ctx->g_to_t);
 414         if(ctx->other_g_to_t) d0_bignum_free(ctx->other_g_to_t);
 415         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 416 }
 417
 418 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
 419 {
 420         d0_blind_id_clear(ctx);
 421         if(src->rsa_n) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n));
 422         if(src->rsa_e) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e));
 423         if(src->rsa_d) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d));
 424         if(src->schnorr_G) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G));
 425         if(src->schnorr_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s));
 426         if(src->schnorr_g_to_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_g_to_s));
 427         if(src->schnorr_H_g_to_s_signature) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_H_g_to_s_signature));
 428         if(src->rsa_blind_signature_camouflage) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_blind_signature_camouflage));
 429         if(src->r) CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_mov(NULL, src->r));
 430         if(src->challenge) CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_mov(NULL, src->challenge));
 431         if(src->t) CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_mov(NULL, src->t));
 432         if(src->g_to_t) CHECK_ASSIGN(ctx->g_to_t, d0_bignum_mov(NULL, src->g_to_t));
 433         if(src->other_g_to_t) CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_bignum_mov(NULL, src->other_g_to_t));
 434         memcpy(ctx->msg, src->msg, sizeof(ctx->msg));
 435         ctx->msglen = src->msglen;
 436         memcpy(ctx->msghash, src->msghash, sizeof(ctx->msghash));
 437         return 1;
 438 fail:
 439         d0_blind_id_clear(ctx);
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_key_fastreject(d0_blind_id_t *ctx, int k, d0_fastreject_function reject, void *pass)
 444 {
 445         REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d); REPLACING(rsa_n);
 446
 447         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
 448         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
 449         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
 450         if(reject)
 451                 CHECK(d0_rsa_generate_key_fastreject(k+1, reject, ctx, pass)); // must fit G for sure
 452         else
 453                 CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx)); // must fit G for sure
 454         return 1;
 455 fail:
 456         return 0;
 457 }
 458
 459 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
 460 {
 461         return d0_blind_id_generate_private_key_fastreject(ctx, k, NULL, NULL);
 462 }
 463
 464 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 465 {
 466         d0_iobuf_t *in = NULL;
 467
 468         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d);
 469
 470         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 471
 472         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 473         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 474         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
 475         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 476
 477 fail:
 478         d0_iobuf_close(in, NULL);
 479         return 0;
 480 }
 481
 482 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 483 {
 484         d0_iobuf_t *in = NULL;
 485
 486         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e);
 487
 488         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 489         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 490         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 491         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 492
 493 fail:
 494         d0_iobuf_close(in, NULL);
 495         return 0;
 496 }
 497
 498 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 499 {
 500         d0_iobuf_t *out = NULL;
 501
 502         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 503
 504         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 505         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 506         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 507         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
 508         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 509
 510 fail:
 511         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 512         return 0;
 513 }
 514
 515 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 516 {
 517         d0_iobuf_t *out = NULL;
 518
 519         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 520
 521         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 522         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 523         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 524         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 525
 526 fail:
 527         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 528                 return 0;
 529         return 0;
 530 }
 531
 532 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 533 {
 534         d0_iobuf_t *out = NULL;
 535         unsigned char convbuf[2048];
 536         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 537         size_t sz, n;
 538         char shabuf[32];
 539
 540         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 541
 542         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 543         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 544
 545         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
 546         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
 547         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 548         conv = NULL;
 549
 550         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 551         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 552                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 553         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(shabuf, convbuf, sz), n) == n);
 554         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
 555
 556         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 557
 558 fail:
 559         if(conv)
 560                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 561         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 562         return 0;
 563 }
 564
 565 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
 566 {
 567         USING(rsa_n);
 568         REPLACING(schnorr_G);
 569
 570         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
 571         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
 572         return 1;
 573 fail:
 574         return 0;
 575 }
 576
 577 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 578 {
 579         d0_iobuf_t *in = NULL;
 580
 581         REPLACING(schnorr_G);
 582
 583         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 584         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 585         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 586
 587 fail:
 588         d0_iobuf_close(in, NULL);
 589         return 0;
 590 }
 591
 592 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 593 {
 594         d0_iobuf_t *out = NULL;
 595
 596         USING(schnorr_G);
 597
 598         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 599         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 600         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 601
 602 fail:
 603         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 604         return 0;
 605 }
 606
 607 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
 608 {
 609         USINGTEMPS(); // temps: temp0 = order
 610         USING(schnorr_G);
 611         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_g_to_s);
 612
 613         LOCKTEMPS();
 614         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 615         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
 616         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_g_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
 617         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 618         UNLOCKTEMPS();
 619         return 1;
 620
 621 fail:
 622         UNLOCKTEMPS();
 623         return 0;
 624 }
 625
 626 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 627 {
 628         d0_iobuf_t *out = NULL;
 629         unsigned char hashbuf[2048];
 630         size_t sz;
 631
 632         USINGTEMPS(); // temps: temp0 rsa_blind_signature_camouflage^challenge, temp1 (4^s)*rsa_blind_signature_camouflage^challenge
 633         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_g_to_s);
 634         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 635
 636         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 637
 638         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
 639         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 640
 641         // we will actually sign HA(4^s) to prevent a malleability attack!
 642         LOCKTEMPS();
 643         CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
 644         sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
 645         if(sz > sizeof(hashbuf))
 646                 sz = sizeof(hashbuf);
 647         CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, hashbuf, sz));
 648         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, hashbuf, sz));
 649
 650         // hash complete
 651         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, temp2, temp0, ctx->rsa_n));
 652         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 653         UNLOCKTEMPS();
 654         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 655
 656 fail:
 657         UNLOCKTEMPS();
 658         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 659         return 0;
 660 }
 661
 662 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_answer_private_id_request(const d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 663 {
 664         d0_iobuf_t *in = NULL;
 665         d0_iobuf_t *out = NULL;
 666
 667         USINGTEMPS(); // temps: temp0 input, temp1 temp0^d
 668         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
 669
 670         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 671         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 672
 673         LOCKTEMPS();
 674         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 675         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
 676         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 677
 678         UNLOCKTEMPS();
 679         d0_iobuf_close(in, NULL);
 680         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 681
 682 fail:
 683         UNLOCKTEMPS();
 684         d0_iobuf_close(in, NULL);
 685         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 686         return 0;
 687 }
 688
 689 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 690 {
 691         d0_iobuf_t *in = NULL;
 692
 693         USINGTEMPS(); // temps: temp0 input, temp1 rsa_blind_signature_camouflage^-1
 694         USING(rsa_blind_signature_camouflage); USING(rsa_n);
 695         REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 696
 697         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 698
 699         LOCKTEMPS();
 700
 701         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 702         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_n));
 703         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_bignum_mod_mul(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, temp0, temp1, ctx->rsa_n));
 704
 705         UNLOCKTEMPS();
 706         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 707
 708 fail:
 709         UNLOCKTEMPS();
 710         d0_iobuf_close(in, NULL);
 711         return 0;
 712 }
 713
 714 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id_request_camouflage(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 715 {
 716         d0_iobuf_t *in = NULL;
 717
 718         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 719
 720         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 721
 722         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
 723
 724         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 725
 726 fail:
 727         d0_iobuf_close(in, NULL);
 728         return 0;
 729 }
 730
 731 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id_request_camouflage(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 732 {
 733         d0_iobuf_t *out = NULL;
 734
 735         USING(rsa_blind_signature_camouflage);
 736
 737         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 738
 739         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
 740
 741         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 742
 743 fail:
 744         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 745         return 0;
 746 }
 747
 748 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 749 {
 750         d0_iobuf_t *in = NULL;
 751
 752         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 753
 754         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 755
 756         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
 757         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
 758         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 759
 760         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 761
 762 fail:
 763         d0_iobuf_close(in, NULL);
 764         return 0;
 765 }
 766
 767 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 768 {
 769         d0_iobuf_t *in = NULL;
 770
 771         REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 772
 773         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 774
 775         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
 776         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 777
 778         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 779
 780 fail:
 781         d0_iobuf_close(in, NULL);
 782         return 0;
 783 }
 784
 785 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 786 {
 787         d0_iobuf_t *out = NULL;
 788
 789         USING(schnorr_s); USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 790
 791         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 792
 793         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
 794         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
 795         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 796
 797         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 798
 799 fail:
 800         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 801         return 0;
 802 }
 803
 804 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 805 {
 806         d0_iobuf_t *out = NULL;
 807
 808         USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 809
 810         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 811
 812         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
 813         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 814
 815         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 816
 817 fail:
 818         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 819         return 0;
 820 }
 821
 822 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL send_modulus, const char *msg, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 823 // start =
 824 //   first run: send 4^s, 4^s signature
 825 //   1. get random r, send HASH(4^r)
 826 {
 827         d0_iobuf_t *out = NULL;
 828         unsigned char convbuf[1024];
 829         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 830         size_t sz = 0;
 831         D0_BOOL failed = 0;
 832         char shabuf[32];
 833
 834         USINGTEMPS(); // temps: temp0 order, temp0 4^r
 835         if(is_first)
 836         {
 837                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 838         }
 839         USING(schnorr_G);
 840         REPLACING(r); REPLACING(t); REPLACING(g_to_t);
 841
 842         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 843
 844         if(is_first)
 845         {
 846                 // send ID
 847                 if(send_modulus)
 848                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 849                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
 850                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 851         }
 852
 853         // start schnorr ID scheme
 854         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
 855         LOCKTEMPS();
 856         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 857 #ifdef RNG_XKCD
 858         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_int(ctx->r, 4)); // decided by fair dice roll
 859 #else
 860         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 861 #endif
 862
 863         // initialize Signed Diffie Hellmann
 864         // we already have the group order in temp1
 865 #ifdef RNG_XKCD
 866         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_int(ctx->t, 4)); // decided by fair dice roll
 867 #else
 868         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_rand_range(ctx->t, zero, temp0));
 869 #endif
 870         // can we SOMEHOW do this with just one mod_pow?
 871
 872         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 873         CHECK_ASSIGN(ctx->g_to_t, d0_bignum_mod_pow(ctx->g_to_t, four, ctx->t, ctx->schnorr_G));
 874         CHECK(!failed);
 875
 876         // hash it, hash it, everybody hash it
 877         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 878         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 879         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->g_to_t));
 880         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
 881         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 882         UNLOCKTEMPS();
 883         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->g_to_t));
 884         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 885         conv = NULL;
 886         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(shabuf, convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
 887         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
 888
 889         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 890
 891 fail:
 892         UNLOCKTEMPS();
 893         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 894         return 0;
 895 }
 896
 897 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_challenge(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL recv_modulus, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen, D0_BOOL *status)
 898 //   first run: get 4^s, 4^s signature
 899 //   1. check sig
 900 //   2. save HASH(4^r)
 901 //   3. send challenge challenge of SCHNORR_BITS
 902 {
 903         d0_iobuf_t *in = NULL;
 904         d0_iobuf_t *out = NULL;
 905         unsigned char hashbuf[2048];
 906         size_t sz;
 907
 908         USINGTEMPS(); // temps: temp0 order, temp0 signature check
 909         if(is_first)
 910         {
 911                 REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 912                 if(recv_modulus)
 913                         REPLACING(schnorr_G);
 914                 else
 915                         USING(schnorr_G);
 916         }
 917         else
 918         {
 919                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 920                 USING(schnorr_G);
 921         }
 922         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
 923         REPLACING(challenge); REPLACING(msg); REPLACING(msglen); REPLACING(msghash); REPLACING(r); REPLACING(t);
 924
 925         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 926         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 927
 928         if(is_first)
 929         {
 930                 if(recv_modulus)
 931                 {
 932                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 933                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
 934                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
 935                 }
 936                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
 937                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, zero) >= 0);
 938                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
 939                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 940                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero) >= 0);
 941                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
 942
 943                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
 944                 LOCKTEMPS();
 945                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 946
 947                 // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
 948                 CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
 949                 sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
 950                 if(sz > sizeof(hashbuf))
 951                         sz = sizeof(hashbuf);
 952                 CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, hashbuf, sz));
 953                 CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, hashbuf, sz));
 954
 955                 // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
 956                 CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
 957
 958                 // hash complete
 959                 if(d0_bignum_cmp(temp0, temp1))
 960                 {
 961                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
 962                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 963                 }
 964         }
 965
 966         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE));
 967         ctx->msglen = MSGSIZE;
 968         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
 969
 970         // send challenge
 971 #ifdef RNG_XKCD
 972         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_int(ctx->challenge, 4)); // decided by fair dice roll
 973 #else
 974         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->challenge, SCHNORR_BITS));
 975 #endif
 976         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->challenge));
 977
 978         // Diffie Hellmann send
 979         LOCKTEMPS();
 980         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 981 #ifdef RNG_XKCD
 982         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_int(ctx->t, 4)); // decided by fair dice roll
 983 #else
 984         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_rand_range(ctx->t, zero, temp0));
 985 #endif
 986         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->t, ctx->schnorr_G));
 987         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp0));
 988         UNLOCKTEMPS();
 989
 990         if(status)
 991                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
 992
 993         d0_iobuf_close(in, NULL);
 994         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 995
 996 fail:
 997         UNLOCKTEMPS();
 998         d0_iobuf_close(in, NULL);
 999         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1000         return 0;
1001 }
1002
1003 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_response(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1004 //   1. read challenge challenge of SCHNORR_BITS
1005 //   2. reply with r + s * challenge mod order
1006 {
1007         d0_iobuf_t *in = NULL;
1008         d0_iobuf_t *out = NULL;
1009
1010         USINGTEMPS(); // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 challenge
1011         REPLACING(other_g_to_t); REPLACING(t);
1012         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r); USING(g_to_t);
1013
1014         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
1015         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1016
1017         LOCKTEMPS();
1018         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
1019         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
1020         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
1021
1022         // send response for schnorr ID scheme
1023         // i.challenge. r + ctx->schnorr_s * temp3
1024         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
1025         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
1026 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1027         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1028 #else
1029         CHECK(d0_bignum_mod_sub(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1030 #endif
1031         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1032         UNLOCKTEMPS();
1033
1034         // Diffie Hellmann recv
1035         CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_g_to_t));
1036         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, zero) > 0);
1037         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, ctx->schnorr_G) < 0);
1038         // Diffie Hellmann send
1039         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->g_to_t));
1040
1041         d0_iobuf_close(in, NULL);
1042         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1043
1044 fail:
1045         UNLOCKTEMPS();
1046         d0_iobuf_close(in, NULL);
1047         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1048         return 0;
1049 }
1050
1051 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_verify(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *msg, size_t *msglen, D0_BOOL *status)
1052 //   1. read y = r + s * challenge mod order
1053 //   2. verify: g^y (g^s)^-challenge = g^(r+s*challenge-s*challenge) = g^r
1054 //      (check using H(g^r) which we know)
1055 {
1056         d0_iobuf_t *in = NULL;
1057         unsigned char convbuf[1024];
1058         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1059         size_t sz;
1060         char shabuf[32];
1061
1062         USINGTEMPS(); // temps: 0 y 1 order
1063         USING(challenge); USING(schnorr_G);
1064         REPLACING(other_g_to_t);
1065
1066         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
1067
1068         LOCKTEMPS();
1069
1070         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
1071         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
1072         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
1073         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
1074
1075         // verify schnorr ID scheme
1076 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1077         // we need 4^r = 4^temp0 (g^s)^-challenge
1078         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G));
1079         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, temp1, ctx->challenge, ctx->schnorr_G));
1080 #else
1081         // we need 4^r = 4^temp0 (g^s)^challenge
1082         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->challenge, ctx->schnorr_G));
1083 #endif
1084         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
1085         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
1086
1087         // Diffie Hellmann recv
1088         CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_g_to_t));
1089         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, zero) > 0);
1090         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, ctx->schnorr_G) < 0);
1091
1092         // hash it, hash it, everybody hash it
1093         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
1094         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1095         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_g_to_t));
1096         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
1097         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1098         UNLOCKTEMPS();
1099         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_g_to_t));
1100         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1101         conv = NULL;
1102         if(memcmp(sha(shabuf, convbuf, sz), ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE))
1103         {
1104                 // FAIL (not owned by player)
1105                 goto fail;
1106         }
1107
1108         if(status)
1109                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
1110
1111         if(ctx->msglen <= *msglen)
1112                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
1113         else
1114                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
1115         *msglen = ctx->msglen;
1116
1117         d0_iobuf_close(in, NULL);
1118         return 1;
1119
1120 fail:
1121         UNLOCKTEMPS();
1122         d0_iobuf_close(in, NULL);
1123         return 0;
1124 }
1125
1126 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_generate_missing_signature(d0_blind_id_t *ctx)
1127 {
1128         size_t sz;
1129         unsigned char hashbuf[2048];
1130
1131         USINGTEMPS(); // temps: 2 hash
1132         REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1133         USING(schnorr_g_to_s); USING(rsa_d); USING(rsa_n);
1134
1135         LOCKTEMPS();
1136
1137         // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
1138         sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
1139         if(sz > sizeof(hashbuf))
1140                 sz = sizeof(hashbuf);
1141         CHECK(d0_longhash_bignum(ctx->schnorr_g_to_s, hashbuf, sz));
1142         LOCKTEMPS();
1143         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, hashbuf, sz));
1144
1145         // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
1146         CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
1147         CHECK(d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, temp1, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
1148
1149         UNLOCKTEMPS();
1150         return 1;
1151
1152 fail:
1153         UNLOCKTEMPS();
1154         return 0;
1155 }
1156
1157 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL send_modulus, D0_BOOL with_msg, const char *message, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1158 {
1159         d0_iobuf_t *out = NULL;
1160         unsigned char *convbuf = NULL;
1161         unsigned char hashbuf[2048];
1162         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1163         size_t sz = 0;
1164
1165         USINGTEMPS(); // temps: 0 order 1 4^r 2 hash
1166         if(is_first)
1167         {
1168                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1169         }
1170         USING(schnorr_G);
1171         USING(schnorr_s);
1172         REPLACING(r);
1173
1174         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1175
1176         if(is_first)
1177         {
1178                 // send ID
1179                 if(send_modulus)
1180                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
1181                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
1182                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1183         }
1184
1185         // start schnorr SIGNATURE scheme
1186         // generate random number r; x = g^r; send hash of H(m||r), remember r, forget x
1187         LOCKTEMPS();
1188         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
1189         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
1190         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
1191
1192         // hash it, hash it, everybody hash it
1193         conv = d0_iobuf_open_write_p((void **) &convbuf, 0);
1194         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, message, msglen));
1195         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp1));
1196         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1197         conv = NULL;
1198         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, hashbuf, (d0_bignum_size(temp0) + 7) / 8));
1199         d0_free(convbuf);
1200         convbuf = NULL;
1201         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, hashbuf, (d0_bignum_size(temp0) + 7) / 8));
1202         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1203
1204         // multiply with secret, sub k, modulo order
1205         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, temp2, ctx->schnorr_s, temp0));
1206 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1207         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1208 #else
1209         CHECK(d0_bignum_mod_sub(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1210 #endif
1211         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1212         UNLOCKTEMPS();
1213
1214         // write the message itself
1215         if(with_msg)
1216                 CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, message, msglen));
1217
1218         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1219
1220 fail:
1221         UNLOCKTEMPS();
1222         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1223         return 0;
1224 }
1225 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_sign(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL send_modulus, const char *message, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1226 {
1227         return d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(ctx, is_first, send_modulus, 1, message, msglen, outbuf, outbuflen);
1228 }
1229 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_detached(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL send_modulus, const char *message, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1230 {
1231         return d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(ctx, is_first, send_modulus, 0, message, msglen, outbuf, outbuflen);
1232 }
1233
1234 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL recv_modulus, D0_BOOL with_msg, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *msg, size_t *msglen, D0_BOOL *status)
1235 {
1236         d0_iobuf_t *in = NULL;
1237         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1238         unsigned char *convbuf = NULL;
1239         unsigned char hashbuf[2048];
1240         size_t sz;
1241
1242         USINGTEMPS(); // temps: 0 sig^e 2 g^s 3 g^-s 4 order
1243         if(is_first)
1244         {
1245                 REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1246                 if(recv_modulus)
1247                         REPLACING(schnorr_G);
1248                 else
1249                         USING(schnorr_G);
1250         }
1251         else
1252         {
1253                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1254                 USING(schnorr_G);
1255         }
1256         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
1257
1258         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
1259
1260         if(is_first)
1261         {
1262                 if(recv_modulus)
1263                 {
1264                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
1265                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
1266                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
1267                 }
1268                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
1269                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, zero) >= 0);
1270                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
1271                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1272                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero) >= 0);
1273                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
1274
1275                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
1276                 LOCKTEMPS();
1277                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
1278
1279                 // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
1280                 sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
1281                 if(sz > sizeof(hashbuf))
1282                         sz = sizeof(hashbuf);
1283                 CHECK(d0_longhash_bignum(ctx->schnorr_g_to_s, hashbuf, sz));
1284                 CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, hashbuf, sz));
1285
1286                 // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
1287                 CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
1288
1289                 // hash complete
1290                 if(d0_bignum_cmp(temp0, temp1))
1291                 {
1292                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
1293                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1294                 }
1295         }
1296
1297         CHECK(d0_dl_get_order(temp4, ctx->schnorr_G));
1298         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0)); // e == H(m || g^r)
1299         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp1)); // x == (r - s*e) mod |G|
1300         if(with_msg)
1301                 CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, msg, msglen));
1302
1303         // VERIFY: g^x * (g^s)^-e = g^(x - s*e) = g^r
1304
1305         // verify schnorr ID scheme
1306         // we need g^r = g^x (g^s)^e
1307         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, four, temp1, ctx->schnorr_G));
1308 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1309         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp3, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G));
1310         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp3, temp0, ctx->schnorr_G));
1311 #else
1312         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, ctx->schnorr_g_to_s, temp0, ctx->schnorr_G));
1313 #endif
1314         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G)); // temp3 now is g^r
1315
1316         // hash it, hash it, everybody hash it
1317         conv = d0_iobuf_open_write_p((void **) &convbuf, 0);
1318         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, *msglen));
1319         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1320         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1321         conv = NULL;
1322         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, hashbuf, (d0_bignum_size(temp4) + 7) / 8));
1323         d0_free(convbuf);
1324         convbuf = NULL;
1325         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp1, hashbuf, (d0_bignum_size(temp4) + 7) / 8));
1326
1327         // verify signature
1328         CHECK(!d0_bignum_cmp(temp0, temp1));
1329         UNLOCKTEMPS();
1330
1331         if(status)
1332                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
1333
1334         d0_iobuf_close(in, NULL);
1335         return 1;
1336
1337 fail:
1338         UNLOCKTEMPS();
1339         d0_iobuf_close(in, NULL);
1340         return 0;
1341 }
1342 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_verify(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL recv_modulus, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *msg, size_t *msglen, D0_BOOL *status)
1343 {
1344         return d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(ctx, is_first, recv_modulus, 1, inbuf, inbuflen, msg, msglen, status);
1345 }
1346 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_detached(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL recv_modulus, const char *inbuf, size_t inbuflen, const char *msg, size_t msglen, D0_BOOL *status)
1347 {
1348         return d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(ctx, is_first, recv_modulus, 0, inbuf, inbuflen, (char *) msg, &msglen, status);
1349 }
1350
1351 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1352 {
1353         d0_iobuf_t *out = NULL;
1354         unsigned char convbuf[1024];
1355         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1356         size_t sz, n;
1357         char shabuf[32];
1358
1359         USING(rsa_n);
1360         USING(rsa_e);
1361         USING(schnorr_g_to_s);
1362
1363         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1364         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
1365
1366         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
1367         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
1368         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_g_to_s));
1369         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
1370         conv = NULL;
1371
1372         n = (*outbuflen / 4) * 3;
1373         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
1374                 n = SHA_DIGESTSIZE;
1375         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(shabuf, convbuf, sz), n) == n);
1376         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
1377
1378         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1379
1380 fail:
1381         if(conv)
1382                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
1383         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1384         return 0;
1385 }
1386
1387 D0_BOOL d0_blind_id_sessionkey_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1388 {
1389         D0_BOOL ret;
1390
1391         USINGTEMPS(); // temps: temp0 result
1392         USING(t); USING(other_g_to_t); USING(schnorr_G);
1393
1394         LOCKTEMPS();
1395         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->other_g_to_t, ctx->t, ctx->schnorr_G));
1396         ret = d0_longhash_bignum(temp0, (unsigned char *) outbuf, *outbuflen);
1397         UNLOCKTEMPS();
1398         return ret;
1399
1400 fail:
1401         UNLOCKTEMPS();
1402         return 0;
1403 }
1404
1405 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
1406 {
1407         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
1408         memset(b, 0, sizeof(*b));
1409         return b;
1410 }
1411
1412 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
1413 {
1414         d0_blind_id_clear(a);
1415         d0_free(a);
1416 }
1417
1418 void d0_blind_id_util_sha256(char *out, const char *in, size_t n)
1419 {
1420         SHA256_CTX context;
1421         SHA256_Init(&context);
1422         SHA256_Update(&context, (const unsigned char *) in, n);
1423         return SHA256_Final((unsigned char *) out, &context);
1424 }
1425
1426 void d0_blind_id_setmallocfuncs(d0_malloc_t *m, d0_free_t *f)
1427 {
1428         d0_setmallocfuncs(m, f);
1429 }
1430 void d0_blind_id_setmutexfuncs(d0_createmutex_t *c, d0_destroymutex_t *d, d0_lockmutex_t *l, d0_unlockmutex_t *u)
1431 {
1432         d0_setmutexfuncs(c, d, l, u);
1433 }