d0_blind_id.c

   1 /*
   2 Blind-ID library for user identification using RSA blind signatures
   3 Copyright (C) 2010  Rudolf Polzer
   4
   5 This library is free software; you can redistribute it and/or
   6 modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7 License as published by the Free Software Foundation; either
   8 version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   9
  10 This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13 Lesser General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16 License along with this library; if not, write to the Free Software
  17 Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  18 */
  19
  20 #include "d0_blind_id.h"
  21
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include "d0_bignum.h"
  25 #include "sha1.h"
  26
  27 // for zero knowledge, we need multiple instances of schnorr ID scheme... should normally be sequential
  28 // parallel schnorr ID is not provably zero knowledge :(
  29 //   (evil verifier can know all questions in advance, so sequential is disadvantage for him)
  30 // we'll just live with a 1:1048576 chance of cheating, and support reauthenticating
  31
  32 #define SCHNORR_BITS 20
  33 // probability of cheat: 2^(-bits+1)
  34
  35 #define SCHNORR_HASHSIZE 3
  36 // cannot be >= SHA_DIGEST_LENGTH
  37 // *8 must be >= SCHNORR_BITS
  38
  39 #define MSGSIZE 640 // ought to be enough for anyone
  40
  41 struct d0_blind_id_s
  42 {
  43         // signing (Xonotic pub and priv key)
  44         d0_bignum_t *rsa_n, *rsa_e, *rsa_d;
  45
  46         // public data (Schnorr ID)
  47         d0_bignum_t *schnorr_G;
  48
  49         // private data (player ID private key)
  50         d0_bignum_t *schnorr_s;
  51
  52         // public data (player ID public key, this is what the server gets to know)
  53         d0_bignum_t *schnorr_4_to_s;
  54         d0_bignum_t *schnorr_4_to_s_signature; // 0 when signature is invalid
  55
  56         // temp data
  57         d0_bignum_t *rsa_blind_signature_camouflage; // random number blind signature
  58
  59         d0_bignum_t *r; // random number for schnorr ID
  60         d0_bignum_t *other_4_to_r; // for DH key exchange
  61         d0_bignum_t *challenge; // challenge
  62
  63         char msghash[SCHNORR_HASHSIZE]; // init hash
  64         char msg[MSGSIZE]; // message
  65         size_t msglen; // message length
  66 };
  67
  68 #define CHECK(x) do { if(!(x)) goto fail; } while(0)
  69 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) goto fail; var = val; } while(0)
  70
  71 #define USING(x) if(!(ctx->x)) return 0
  72 #define REPLACING(x)
  73
  74 static d0_bignum_t *zero, *one, *four, *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4;
  75
  76 void d0_blind_id_INITIALIZE(void)
  77 {
  78         d0_bignum_INITIALIZE();
  79         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
  80         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
  81         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
  82         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
  83         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
  84         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
  85         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
  86         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
  87 fail:
  88         ;
  89 }
  90
  91 void d0_blind_id_SHUTDOWN(void)
  92 {
  93         d0_bignum_free(zero);
  94         d0_bignum_free(one);
  95         d0_bignum_free(four);
  96         d0_bignum_free(temp0);
  97         d0_bignum_free(temp1);
  98         d0_bignum_free(temp2);
  99         d0_bignum_free(temp3);
 100         d0_bignum_free(temp4);
 101         d0_bignum_SHUTDOWN();
 102 }
 103
 104 // (G-1)/2
 105 d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
 106 {
 107         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
 108         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
 109         return o;
 110 fail:
 111         return NULL;
 112 }
 113 // 2o+1
 114 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
 115 {
 116         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
 117         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
 118         return G;
 119 fail:
 120         return NULL;
 121 }
 122
 123 BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
 124 {
 125         // using: temp0
 126         if(size < 16)
 127                 size = 16;
 128         for(;;)
 129         {
 130                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
 131                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
 132                         continue;
 133                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
 134                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
 135                         continue;
 136                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
 137                         continue;
 138                 break;
 139         }
 140         return 1;
 141 fail:
 142         return 0;
 143 }
 144
 145 BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, const d0_bignum_t *challenge, d0_bignum_t *d, d0_bignum_t *n)
 146 {
 147         // uses temp0 to temp4
 148         int fail = 0;
 149         int gcdfail = 0;
 150         int pb = (size + 1)/2;
 151         int qb = size - pb;
 152         if(pb < 8)
 153                 pb = 8;
 154         if(qb < 8)
 155                 qb = 8;
 156         for (;;)
 157         {
 158                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
 159                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
 160                         continue;
 161                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
 162                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, challenge));
 163                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 164                         break;
 165                 if(++gcdfail == 3)
 166                         return 0;
 167                 ++gcdfail;
 168         }
 169         gcdfail = 0;
 170         for (;;)
 171         {
 172                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 173                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
 174                 {
 175                         if(++fail == 3)
 176                                 return 0;
 177                 }
 178                 fail = 0;
 179                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 180                         continue;
 181                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 182                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, challenge));
 183                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 184                         break;
 185                 if(++gcdfail == 3)
 186                         return 0;
 187                 ++gcdfail;
 188         }
 189
 190         // n = temp0*temp1
 191         CHECK(d0_bignum_mul(n, temp0, temp1));
 192
 193         // d = challenge^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
 194         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
 195         CHECK(d0_bignum_mod_inv(d, challenge, temp0));
 196         return 1;
 197 fail:
 198         return 0;
 199 }
 200
 201 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
 202 {
 203         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
 204         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
 205         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
 206         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
 207         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
 208         if(ctx->schnorr_4_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s);
 209         if(ctx->schnorr_4_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s_signature);
 210         if(ctx->rsa_blind_signature_camouflage) d0_bignum_free(ctx->rsa_blind_signature_camouflage);
 211         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
 212         if(ctx->challenge) d0_bignum_free(ctx->challenge);
 213         if(ctx->other_4_to_r) d0_bignum_free(ctx->other_4_to_r);
 214         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 215 }
 216
 217 void d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
 218 {
 219         d0_blind_id_clear(ctx);
 220         if(src->rsa_n) ctx->rsa_n = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n);
 221         if(src->rsa_e) ctx->rsa_e = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e);
 222         if(src->rsa_d) ctx->rsa_d = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d);
 223         if(src->schnorr_G) ctx->schnorr_G = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G);
 224         if(src->schnorr_s) ctx->schnorr_s = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s);
 225         if(src->schnorr_4_to_s) ctx->schnorr_4_to_s = d0_bignum_mov(NULL, ctx->schnorr_G);
 226         if(src->schnorr_4_to_s_signature) ctx->schnorr_4_to_s_signature = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_4_to_s_signature);
 227         if(src->rsa_blind_signature_camouflage) ctx->rsa_blind_signature_camouflage = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_blind_signature_camouflage);
 228         if(src->r) ctx->r = d0_bignum_mov(NULL, src->r);
 229         if(src->challenge) ctx->challenge = d0_bignum_mov(NULL, src->challenge);
 230         if(src->other_4_to_r) ctx->other_4_to_r = d0_bignum_mov(NULL, src->other_4_to_r);
 231         memcpy(ctx->msg, src->msg, sizeof(ctx->msg));
 232         ctx->msglen = src->msglen;
 233         memcpy(ctx->msghash, src->msghash, sizeof(ctx->msghash));
 234 }
 235
 236 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
 237 {
 238         REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d); REPLACING(rsa_n);
 239
 240         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
 241         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
 242         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
 243         CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx->rsa_e, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n)); // must fit G for sure
 244         return 1;
 245 fail:
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 250 {
 251         d0_iobuf_t *in = NULL;
 252
 253         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d);
 254
 255         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 256
 257         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 258         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 259         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
 260         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 261
 262 fail:
 263         d0_iobuf_close(in, NULL);
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 268 {
 269         d0_iobuf_t *in = NULL;
 270
 271         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e);
 272
 273         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 274         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 275         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 276         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 277
 278 fail:
 279         d0_iobuf_close(in, NULL);
 280         return 0;
 281 }
 282
 283 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 284 {
 285         d0_iobuf_t *out = NULL;
 286
 287         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 288
 289         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 290         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 291         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 292         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
 293         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 294
 295 fail:
 296         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 301 {
 302         d0_iobuf_t *out = NULL;
 303
 304         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 305
 306         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 307         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 308         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 309         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 310
 311 fail:
 312         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 313                 return 0;
 314         return 0;
 315 }
 316
 317 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
 318 {
 319         USING(rsa_n);
 320         REPLACING(schnorr_G);
 321
 322         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
 323         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
 324         return 1;
 325 fail:
 326         return 0;
 327 }
 328
 329 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 330 {
 331         d0_iobuf_t *in = NULL;
 332
 333         REPLACING(schnorr_G);
 334
 335         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 336         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 337         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 338
 339 fail:
 340         d0_iobuf_close(in, NULL);
 341         return 0;
 342 }
 343
 344 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 345 {
 346         d0_iobuf_t *out = NULL;
 347
 348         USING(schnorr_G);
 349
 350         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 351         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 352         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 353
 354 fail:
 355         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 356         return 0;
 357 }
 358
 359 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
 360 {
 361         // temps: temp0 = order
 362         USING(schnorr_G);
 363         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s);
 364
 365         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 366         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
 367         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_4_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
 368         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 369         return 1;
 370
 371 fail:
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 376 {
 377         d0_iobuf_t *out = NULL;
 378
 379         // temps: temp0 rsa_blind_signature_camouflage^challenge, temp1 (4^s)*rsa_blind_signature_camouflage^challenge
 380         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_4_to_s);
 381         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 382
 383         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 384
 385         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
 386         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 387         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_4_to_s, temp0, ctx->rsa_n));
 388         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 389         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 390
 391 fail:
 392         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 393         return 0;
 394 }
 395
 396 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_answer_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 397 {
 398         d0_iobuf_t *in = NULL;
 399         d0_iobuf_t *out = NULL;
 400
 401         // temps: temp0 input, temp1 temp0^d
 402         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
 403
 404         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 405         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 406
 407         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 408         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
 409         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 410
 411         d0_iobuf_close(in, NULL);
 412         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 413
 414 fail:
 415         d0_iobuf_close(in, NULL);
 416         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 417         return 0;
 418 }
 419
 420 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 421 {
 422         d0_iobuf_t *in = NULL;
 423
 424         // temps: temp0 input, temp1 rsa_blind_signature_camouflage^-1
 425         USING(rsa_blind_signature_camouflage); USING(rsa_n);
 426         REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 427
 428         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 429
 430         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 431         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_n));
 432         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_mod_mul(ctx->schnorr_4_to_s_signature, temp0, temp1, ctx->rsa_n));
 433
 434         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 435
 436 fail:
 437         d0_iobuf_close(in, NULL);
 438         return 0;
 439 }
 440
 441 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 442 {
 443         d0_iobuf_t *in = NULL;
 444
 445         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 446
 447         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 448
 449         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
 450         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 451         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 452
 453         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 454
 455 fail:
 456         d0_iobuf_close(in, NULL);
 457         return 0;
 458 }
 459
 460 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 461 {
 462         d0_iobuf_t *in = NULL;
 463
 464         REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 465
 466         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 467
 468         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 469         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 470
 471         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 472
 473 fail:
 474         d0_iobuf_close(in, NULL);
 475         return 0;
 476 }
 477
 478 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 479 {
 480         d0_iobuf_t *out = NULL;
 481
 482         USING(schnorr_s); USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 483
 484         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 485
 486         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
 487         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 488         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 489
 490         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 491
 492 fail:
 493         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 494         return 0;
 495 }
 496
 497 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 498 {
 499         d0_iobuf_t *out = NULL;
 500
 501         USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 502
 503         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 504
 505         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 506         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 507
 508         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 509
 510 fail:
 511         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 512         return 0;
 513 }
 514
 515 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx, BOOL is_first, BOOL send_modulus, char *msg, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 516 // start =
 517 //   first run: send 4^s, 4^s signature
 518 //   1. get random r, send HASH(4^r)
 519 {
 520         d0_iobuf_t *out = NULL;
 521         static unsigned char convbuf[1024];
 522         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 523         size_t sz = 0;
 524
 525         // temps: temp0 order, temp0 4^r
 526         if(is_first)
 527         {
 528                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 529         }
 530         USING(schnorr_G);
 531         REPLACING(r);
 532
 533         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 534
 535         if(is_first)
 536         {
 537                 // send ID
 538                 if(send_modulus)
 539                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 540                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 541                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 542         }
 543
 544         // start schnorr ID scheme
 545         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
 546         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 547         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 548         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 549
 550         // hash it, hash it, everybody hash it
 551         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 552         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 553         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
 554         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 555         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 556         conv = NULL;
 557         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
 558         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
 559
 560         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 561
 562 fail:
 563         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 564         return 0;
 565 }
 566
 567 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_challenge(d0_blind_id_t *ctx, BOOL is_first, BOOL recv_modulus, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen, BOOL *status)
 568 //   first run: get 4^s, 4^s signature
 569 //   1. check sig
 570 //   2. save HASH(4^r)
 571 //   3. send challenge challenge of SCHNORR_BITS
 572 {
 573         d0_iobuf_t *in = NULL;
 574         d0_iobuf_t *out = NULL;
 575
 576         // temps: temp0 order, temp0 signature check
 577         if(is_first)
 578         {
 579                 REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 580                 if(recv_modulus)
 581                         REPLACING(schnorr_G);
 582                 else
 583                         USING(schnorr_G);
 584         }
 585         else
 586         {
 587                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 588                 USING(schnorr_G);
 589         }
 590         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
 591         REPLACING(challenge); REPLACING(msg); REPLACING(msglen); REPLACING(msghash); REPLACING(r);
 592
 593         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 594         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 595
 596         if(is_first)
 597         {
 598                 if(recv_modulus)
 599                 {
 600                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 601                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
 602                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
 603                 }
 604                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 605                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, zero) > 0);
 606                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
 607                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 608                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero) >= 0);
 609                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
 610
 611                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
 612                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 613                 if(d0_bignum_cmp(temp0, ctx->schnorr_4_to_s))
 614                 {
 615                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
 616                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 617                 }
 618         }
 619
 620         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE));
 621         ctx->msglen = MSGSIZE;
 622         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
 623
 624         // send challenge
 625         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->challenge, SCHNORR_BITS));
 626
 627         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->challenge));
 628
 629         // Diffie Hellmann
 630         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 631         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 632         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 633         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp0));
 634
 635         if(status)
 636                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 637
 638         d0_iobuf_close(in, NULL);
 639         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 640
 641 fail:
 642         d0_iobuf_close(in, NULL);
 643         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 644         return 0;
 645 }
 646
 647 WARN_UNUSED_RESULT 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)
 648 //   1. read challenge challenge of SCHNORR_BITS
 649 //   2. reply with r + s * challenge mod order
 650 {
 651         d0_iobuf_t *in = NULL;
 652         d0_iobuf_t *out = NULL;
 653
 654         // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 challenge
 655         REPLACING(other_4_to_r);
 656         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r);
 657
 658         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 659         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 660
 661         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
 662         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
 663         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
 664
 665         // Diffie Hellmann
 666         CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_4_to_r));
 667         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_4_to_r, zero) > 0);
 668         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_4_to_r, ctx->schnorr_G) < 0);
 669
 670         // send response for schnorr ID scheme
 671         // i.challenge. r + ctx->schnorr_s * temp3
 672         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 673         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
 674         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, temp1, ctx->r, temp0));
 675         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
 676
 677         d0_iobuf_close(in, NULL);
 678         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 679
 680 fail:
 681         d0_iobuf_close(in, NULL);
 682         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 683         return 0;
 684 }
 685
 686 WARN_UNUSED_RESULT 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, BOOL *status)
 687 //   1. read y = r + s * challenge mod order
 688 //   2. verify: g^y (g^s)^-challenge = g^(r+s*challenge-s*challenge) = g^r
 689 //      (check using H(g^r) which we know)
 690 {
 691         d0_iobuf_t *in = NULL;
 692         static unsigned char convbuf[1024];
 693         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 694         size_t sz;
 695
 696         // temps: 0 y 1 order
 697         USING(challenge); USING(schnorr_G);
 698         REPLACING(other_4_to_r);
 699
 700         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 701
 702         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
 703         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 704         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
 705         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
 706
 707         // verify schnorr ID scheme
 708         // we need 4^temp0 (g^s)^-challenge
 709         CHECK(d0_bignum_neg(temp1, ctx->challenge));
 710         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_4_to_s, temp1, ctx->schnorr_G));
 711         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
 712         CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_bignum_mod_mul(ctx->other_4_to_r, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
 713         // hash must be equal to msghash
 714
 715         // hash it, hash it, everybody hash it
 716         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 717         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_4_to_r));
 718         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
 719         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_4_to_r));
 720         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 721         conv = NULL;
 722         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE))
 723         {
 724                 // FAIL (not owned by player)
 725                 goto fail;
 726         }
 727
 728         if(status)
 729                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 730
 731         if(ctx->msglen <= *msglen)
 732                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
 733         else
 734                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
 735         *msglen = ctx->msglen;
 736
 737         d0_iobuf_close(in, NULL);
 738         return 1;
 739
 740 fail:
 741         d0_iobuf_close(in, NULL);
 742         return 0;
 743 }
 744
 745 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 746 {
 747         d0_iobuf_t *out = NULL;
 748         static unsigned char convbuf[1024];
 749         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 750         size_t sz, n;
 751
 752         USING(schnorr_4_to_s);
 753
 754         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 755         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 756
 757         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_4_to_s));
 758         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 759         conv = NULL;
 760
 761         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 762         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 763                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 764         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 765         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
 766
 767         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 768
 769 fail:
 770         if(conv)
 771                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 772         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 773         return 0;
 774 }
 775
 776 BOOL d0_blind_id_sessionkey_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 777 {
 778         d0_iobuf_t *out = NULL;
 779         static unsigned char convbuf[1024];
 780         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 781         size_t n, sz;
 782
 783         USING(r); USING(other_4_to_r); USING(schnorr_G);
 784
 785         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 786         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 787
 788         // temps: temp0 result
 789         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->other_4_to_r, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 790         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 791         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 792         conv = NULL;
 793
 794         n = *outbuflen;
 795         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 796                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 797         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 798
 799         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 800
 801 fail:
 802         if(conv)
 803                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 804         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 805         return 0;
 806 }
 807
 808 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
 809 {
 810         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
 811         memset(b, 0, sizeof(*b));
 812         return b;
 813 }
 814
 815 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
 816 {
 817         d0_blind_id_clear(a);
 818         d0_free(a);
 819 }