2b48e5959ac64336e3d0ee750d9f2896fbd2ce3a
[xonotic/d0_blind_id.git] / 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 char *sha(const unsigned char *in, size_t len)
49 {
50         static __thread char h[32];
51         d0_blind_id_util_sha256(h, (const char *) in, len);
52         return h;
53 }
54
55 // for zero knowledge, we need multiple instances of schnorr ID scheme... should normally be sequential
56 // parallel schnorr ID is not provably zero knowledge :(
57 //   (evil verifier can know all questions in advance, so sequential is disadvantage for him)
58 // we'll just live with a 1:1048576 chance of cheating, and support reauthenticating
59
60 #define SCHNORR_BITS 20
61 // probability of cheat: 2^(-bits+1)
62
63 #define SCHNORR_HASHSIZE SHA_DIGESTSIZE
64 // cannot be >= SHA_DIGESTSIZE
65 // *8 must be >= SCHNORR_BITS
66 // no need to save bits here
67
68 #define MSGSIZE 640 // ought to be enough for anyone
69
70 struct d0_blind_id_s
71 {
72         // signing (Xonotic pub and priv key)
73         d0_bignum_t *rsa_n, *rsa_e, *rsa_d;
74
75         // public data (Schnorr ID)
76         d0_bignum_t *schnorr_G;
77
78         // private data (player ID private key)
79         d0_bignum_t *schnorr_s;
80
81         // public data (player ID public key, this is what the server gets to know)
82         d0_bignum_t *schnorr_g_to_s;
83         d0_bignum_t *schnorr_H_g_to_s_signature; // 0 when signature is invalid
84         // as hash function H, we get the SHA1 and reinterpret as bignum - yes, it always is < 160 bits
85
86         // temp data
87         d0_bignum_t *rsa_blind_signature_camouflage; // random number blind signature
88
89         d0_bignum_t *r; // random number for schnorr ID
90         d0_bignum_t *t; // for DH key exchange
91         d0_bignum_t *g_to_t; // for DH key exchange
92         d0_bignum_t *other_g_to_t; // for DH key exchange
93         d0_bignum_t *challenge; // challenge
94
95         char msghash[SCHNORR_HASHSIZE]; // init hash
96         char msg[MSGSIZE]; // message
97         size_t msglen; // message length
98 };
99
100 //#define CHECKDEBUG
101 #ifdef CHECKDEBUG
102 #define CHECK(x) do { if(!(x)) { fprintf(stderr, "CHECK FAILED (%s:%d): %s\n", __FILE__, __LINE__, #x); goto fail; } } while(0)
103 #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)
104 #else
105 #define CHECK(x) do { if(!(x)) goto fail; } while(0)
106 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) goto fail; var = val; } while(0)
107 #endif
108
109 #define USING(x) if(!(ctx->x)) return 0
110 #define REPLACING(x)
111
112 static d0_bignum_t *zero, *one, *four;
113 static d0_bignum_t *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4; // FIXME make these thread safe by putting them in some per-thread object
114
115 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_INITIALIZE(void)
116 {
117         CHECK(d0_bignum_INITIALIZE());
118         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
119         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
120         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
121         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
122         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
123         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
124         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
125         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
126         return 1;
127 fail:
128         return 0;
129 }
130
131 void d0_blind_id_SHUTDOWN(void)
132 {
133         d0_bignum_free(zero);
134         d0_bignum_free(one);
135         d0_bignum_free(four);
136         d0_bignum_free(temp0);
137         d0_bignum_free(temp1);
138         d0_bignum_free(temp2);
139         d0_bignum_free(temp3);
140         d0_bignum_free(temp4);
141         d0_bignum_SHUTDOWN();
142 }
143
144 // (G-1)/2
145 d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
146 {
147         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
148         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
149         return o;
150 fail:
151         return NULL;
152 }
153 // 2o+1
154 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
155 {
156         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
157         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
158         return G;
159 fail:
160         return NULL;
161 }
162
163 D0_BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
164 {
165         // using: temp0
166         if(size < 16)
167                 size = 16;
168         for(;;)
169         {
170                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
171                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
172                         continue;
173                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
174                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
175                         continue;
176                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
177                         continue;
178                 break;
179         }
180         return 1;
181 fail:
182         return 0;
183 }
184
185 D0_BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, const d0_bignum_t *challenge, d0_bignum_t *d, d0_bignum_t *n)
186 {
187         // uses temp0 to temp4
188         int fail = 0;
189         int gcdfail = 0;
190         int pb = (size + 1)/2;
191         int qb = size - pb;
192         if(pb < 8)
193                 pb = 8;
194         if(qb < 8)
195                 qb = 8;
196         for (;;)
197         {
198                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
199                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
200                         continue;
201                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
202                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, challenge));
203                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
204                         break;
205                 if(++gcdfail == 3)
206                         return 0;
207                 ++gcdfail;
208         }
209         gcdfail = 0;
210         for (;;)
211         {
212                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
213                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
214                 {
215                         if(++fail == 3)
216                                 return 0;
217                 }
218                 fail = 0;
219                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
220                         continue;
221                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
222                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, challenge));
223                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
224                         break;
225                 if(++gcdfail == 3)
226                         return 0;
227                 ++gcdfail;
228         }
229
230         // n = temp0*temp1
231         CHECK(d0_bignum_mul(n, temp0, temp1));
232
233         // d = challenge^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
234         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
235         CHECK(d0_bignum_mod_inv(d, challenge, temp0));
236         return 1;
237 fail:
238         return 0;
239 }
240
241 D0_BOOL d0_rsa_generate_key_fastreject(size_t size, d0_fastreject_function reject, d0_blind_id_t *ctx, void *pass)
242 {
243         // uses temp0 to temp4
244         int fail = 0;
245         int gcdfail = 0;
246         int pb = (size + 1)/2;
247         int qb = size - pb;
248         if(pb < 8)
249                 pb = 8;
250         if(qb < 8)
251                 qb = 8;
252         for (;;)
253         {
254                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
255                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
256                         continue;
257                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
258                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, ctx->rsa_e));
259                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
260                         break;
261                 if(++gcdfail == 3)
262                         return 0;
263                 ++gcdfail;
264         }
265         gcdfail = 0;
266         for (;;)
267         {
268                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
269                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
270                 {
271                         if(++fail == 3)
272                                 return 0;
273                 }
274                 fail = 0;
275
276                 // n = temp0*temp1
277                 CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_n, temp0, temp1));
278                 if(reject(ctx, pass))
279                         continue;
280
281                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
282                         continue;
283                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
284                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, ctx->rsa_e));
285                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
286                         break;
287                 if(++gcdfail == 3)
288                         return 0;
289                 ++gcdfail;
290         }
291
292         // ctx->rsa_d = ctx->rsa_e^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
293         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
294         CHECK(d0_bignum_mod_inv(ctx->rsa_d, ctx->rsa_e, temp0));
295         return 1;
296 fail:
297         return 0;
298 }
299
300 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_longhash_destructive(unsigned char *convbuf, size_t sz, unsigned char *outbuf, size_t outbuflen)
301 {
302         size_t n, i;
303
304         n = outbuflen;
305         while(n > SHA_DIGESTSIZE)
306         {
307                 memcpy(outbuf, sha(convbuf, sz), SHA_DIGESTSIZE);
308                 outbuf += SHA_DIGESTSIZE;
309                 n -= SHA_DIGESTSIZE;
310                 for(i = 0; i < sz; ++i)
311                         if(++convbuf[i])
312                                 break; // stop until no carry
313         }
314         memcpy(outbuf, sha(convbuf, sz), n);
315         return 1;
316 }
317
318 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_longhash_bignum(const d0_bignum_t *in, unsigned char *outbuf, size_t outbuflen)
319 {
320         static __thread unsigned char convbuf[1024];
321         size_t sz;
322
323         CHECK(d0_bignum_export_unsigned(in, convbuf, sizeof(convbuf)) >= 0);
324         sz = (d0_bignum_size(in) + 7) / 8;
325         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, outbuf, outbuflen));
326         return 1;
327
328 fail:
329         return 0;
330 }
331
332 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
333 {
334         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
335         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
336         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
337         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
338         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
339         if(ctx->schnorr_g_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_g_to_s);
340         if(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature);
341         if(ctx->rsa_blind_signature_camouflage) d0_bignum_free(ctx->rsa_blind_signature_camouflage);
342         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
343         if(ctx->challenge) d0_bignum_free(ctx->challenge);
344         if(ctx->t) d0_bignum_free(ctx->t);
345         if(ctx->g_to_t) d0_bignum_free(ctx->g_to_t);
346         if(ctx->other_g_to_t) d0_bignum_free(ctx->other_g_to_t);
347         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
348 }
349
350 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
351 {
352         d0_blind_id_clear(ctx);
353         if(src->rsa_n) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n));
354         if(src->rsa_e) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e));
355         if(src->rsa_d) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d));
356         if(src->schnorr_G) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G));
357         if(src->schnorr_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s));
358         if(src->schnorr_g_to_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_g_to_s));
359         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));
360         if(src->rsa_blind_signature_camouflage) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_blind_signature_camouflage));
361         if(src->r) CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_mov(NULL, src->r));
362         if(src->challenge) CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_mov(NULL, src->challenge));
363         if(src->t) CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_mov(NULL, src->t));
364         if(src->g_to_t) CHECK_ASSIGN(ctx->g_to_t, d0_bignum_mov(NULL, src->g_to_t));
365         if(src->other_g_to_t) CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_bignum_mov(NULL, src->other_g_to_t));
366         memcpy(ctx->msg, src->msg, sizeof(ctx->msg));
367         ctx->msglen = src->msglen;
368         memcpy(ctx->msghash, src->msghash, sizeof(ctx->msghash));
369         return 1;
370 fail:
371         d0_blind_id_clear(ctx);
372         return 0;
373 }
374
375 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)
376 {
377         REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d); REPLACING(rsa_n);
378
379         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
380         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
381         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
382         if(reject)
383                 CHECK(d0_rsa_generate_key_fastreject(k+1, reject, ctx, pass)); // must fit G for sure
384         else
385                 CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx->rsa_e, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n)); // must fit G for sure
386         return 1;
387 fail:
388         return 0;
389 }
390
391 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
392 {
393         return d0_blind_id_generate_private_key_fastreject(ctx, k, NULL, NULL);
394 }
395
396 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
397 {
398         d0_iobuf_t *in = NULL;
399
400         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d);
401
402         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
403
404         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
405         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
406         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
407         return d0_iobuf_close(in, NULL);
408
409 fail:
410         d0_iobuf_close(in, NULL);
411         return 0;
412 }
413
414 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
415 {
416         d0_iobuf_t *in = NULL;
417
418         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e);
419
420         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
421         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
422         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
423         return d0_iobuf_close(in, NULL);
424
425 fail:
426         d0_iobuf_close(in, NULL);
427         return 0;
428 }
429
430 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
431 {
432         d0_iobuf_t *out = NULL;
433
434         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
435
436         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
437         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
438         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
439         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
440         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
441
442 fail:
443         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
444         return 0;
445 }
446
447 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
448 {
449         d0_iobuf_t *out = NULL;
450
451         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
452
453         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
454         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
455         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
456         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
457
458 fail:
459         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
460                 return 0;
461         return 0;
462 }
463
464 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
465 {
466         d0_iobuf_t *out = NULL;
467         static __thread unsigned char convbuf[2048];
468         d0_iobuf_t *conv = NULL;
469         size_t sz, n;
470
471         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
472
473         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
474         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
475
476         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
477         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
478         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
479         conv = NULL;
480
481         n = (*outbuflen / 4) * 3;
482         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
483                 n = SHA_DIGESTSIZE;
484         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
485         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
486
487         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
488
489 fail:
490         if(conv)
491                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
492         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
493         return 0;
494 }
495
496 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
497 {
498         USING(rsa_n);
499         REPLACING(schnorr_G);
500
501         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
502         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
503         return 1;
504 fail:
505         return 0;
506 }
507
508 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
509 {
510         d0_iobuf_t *in = NULL;
511
512         REPLACING(schnorr_G);
513
514         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
515         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
516         return d0_iobuf_close(in, NULL);
517
518 fail:
519         d0_iobuf_close(in, NULL);
520         return 0;
521 }
522
523 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
524 {
525         d0_iobuf_t *out = NULL;
526
527         USING(schnorr_G);
528
529         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
530         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
531         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
532
533 fail:
534         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
535         return 0;
536 }
537
538 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
539 {
540         // temps: temp0 = order
541         USING(schnorr_G);
542         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_g_to_s);
543
544         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
545         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
546         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_g_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
547         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
548         return 1;
549
550 fail:
551         return 0;
552 }
553
554 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
555 {
556         d0_iobuf_t *out = NULL;
557         static __thread unsigned char shabuf[2048];
558         size_t sz;
559
560         // temps: temp0 rsa_blind_signature_camouflage^challenge, temp1 (4^s)*rsa_blind_signature_camouflage^challenge
561         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_g_to_s);
562         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
563
564         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
565
566         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
567         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
568
569         // we will actually sign HA(4^s) to prevent a malleability attack!
570         CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
571         sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
572         if(sz > sizeof(shabuf))
573                 sz = sizeof(shabuf);
574         CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
575         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
576
577         // hash complete
578         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, temp2, temp0, ctx->rsa_n));
579         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
580         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
581
582 fail:
583         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
584         return 0;
585 }
586
587 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)
588 {
589         d0_iobuf_t *in = NULL;
590         d0_iobuf_t *out = NULL;
591
592         // temps: temp0 input, temp1 temp0^d
593         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
594
595         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
596         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
597
598         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
599         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
600         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
601
602         d0_iobuf_close(in, NULL);
603         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
604
605 fail:
606         d0_iobuf_close(in, NULL);
607         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
608         return 0;
609 }
610
611 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
612 {
613         d0_iobuf_t *in = NULL;
614
615         // temps: temp0 input, temp1 rsa_blind_signature_camouflage^-1
616         USING(rsa_blind_signature_camouflage); USING(rsa_n);
617         REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
618
619         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
620
621         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
622         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_n));
623         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));
624
625         return d0_iobuf_close(in, NULL);
626
627 fail:
628         d0_iobuf_close(in, NULL);
629         return 0;
630 }
631
632 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)
633 {
634         d0_iobuf_t *in = NULL;
635
636         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
637
638         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
639
640         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
641
642         return d0_iobuf_close(in, NULL);
643
644 fail:
645         d0_iobuf_close(in, NULL);
646         return 0;
647 }
648
649 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)
650 {
651         d0_iobuf_t *out = NULL;
652
653         USING(rsa_blind_signature_camouflage);
654
655         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
656
657         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
658
659         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
660
661 fail:
662         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
663         return 0;
664 }
665
666 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
667 {
668         d0_iobuf_t *in = NULL;
669
670         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
671
672         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
673
674         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
675         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
676         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
677
678         return d0_iobuf_close(in, NULL);
679
680 fail:
681         d0_iobuf_close(in, NULL);
682         return 0;
683 }
684
685 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
686 {
687         d0_iobuf_t *in = NULL;
688
689         REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
690
691         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
692
693         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
694         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
695
696         return d0_iobuf_close(in, NULL);
697
698 fail:
699         d0_iobuf_close(in, NULL);
700         return 0;
701 }
702
703 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
704 {
705         d0_iobuf_t *out = NULL;
706
707         USING(schnorr_s); USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
708
709         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
710
711         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
712         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
713         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
714
715         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
716
717 fail:
718         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
719         return 0;
720 }
721
722 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
723 {
724         d0_iobuf_t *out = NULL;
725
726         USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
727
728         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
729
730         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
731         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
732
733         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
734
735 fail:
736         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
737         return 0;
738 }
739
740 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)
741 // start =
742 //   first run: send 4^s, 4^s signature
743 //   1. get random r, send HASH(4^r)
744 {
745         d0_iobuf_t *out = NULL;
746         static __thread unsigned char convbuf[1024];
747         d0_iobuf_t *conv = NULL;
748         size_t sz = 0;
749         D0_BOOL failed = 0;
750
751         // temps: temp0 order, temp0 4^r
752         if(is_first)
753         {
754                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
755         }
756         USING(schnorr_G);
757         REPLACING(r); REPLACING(t); REPLACING(g_to_t);
758
759         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
760
761         if(is_first)
762         {
763                 // send ID
764                 if(send_modulus)
765                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
766                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
767                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
768         }
769
770         // start schnorr ID scheme
771         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
772         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
773 #ifdef RNG_XKCD
774         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_int(ctx->r, 4)); // decided by fair dice roll
775 #else
776         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
777 #endif
778
779         // initialize Signed Diffie Hellmann
780         // we already have the group order in temp1
781 #ifdef RNG_XKCD
782         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_int(ctx->t, 4)); // decided by fair dice roll
783 #else
784         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_rand_range(ctx->t, zero, temp0));
785 #endif
786         // can we SOMEHOW do this with just one mod_pow?
787
788         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
789         CHECK_ASSIGN(ctx->g_to_t, d0_bignum_mod_pow(ctx->g_to_t, four, ctx->t, ctx->schnorr_G));
790         CHECK(!failed);
791
792         // hash it, hash it, everybody hash it
793         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
794         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
795         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->g_to_t));
796         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
797         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
798         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->g_to_t));
799         d0_iobuf_close(conv, &sz);
800         conv = NULL;
801         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
802         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
803
804         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
805
806 fail:
807         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
808         return 0;
809 }
810
811 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)
812 //   first run: get 4^s, 4^s signature
813 //   1. check sig
814 //   2. save HASH(4^r)
815 //   3. send challenge challenge of SCHNORR_BITS
816 {
817         d0_iobuf_t *in = NULL;
818         d0_iobuf_t *out = NULL;
819         static __thread unsigned char shabuf[2048];
820         size_t sz;
821
822         // temps: temp0 order, temp0 signature check
823         if(is_first)
824         {
825                 REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
826                 if(recv_modulus)
827                         REPLACING(schnorr_G);
828                 else
829                         USING(schnorr_G);
830         }
831         else
832         {
833                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
834                 USING(schnorr_G);
835         }
836         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
837         REPLACING(challenge); REPLACING(msg); REPLACING(msglen); REPLACING(msghash); REPLACING(r); REPLACING(t);
838
839         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
840         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
841
842         if(is_first)
843         {
844                 if(recv_modulus)
845                 {
846                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
847                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
848                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
849                 }
850                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
851                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, zero) >= 0);
852                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
853                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
854                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero) >= 0);
855                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
856
857                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
858                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
859
860                 // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
861                 CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
862                 sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
863                 if(sz > sizeof(shabuf))
864                         sz = sizeof(shabuf);
865                 CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
866                 CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
867
868                 // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
869                 CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
870
871                 // hash complete
872                 if(d0_bignum_cmp(temp0, temp1))
873                 {
874                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
875                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
876                 }
877         }
878
879         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE));
880         ctx->msglen = MSGSIZE;
881         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
882
883         // send challenge
884 #ifdef RNG_XKCD
885         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_int(ctx->challenge, 4)); // decided by fair dice roll
886 #else
887         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->challenge, SCHNORR_BITS));
888 #endif
889         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->challenge));
890
891         // Diffie Hellmann send
892         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
893 #ifdef RNG_XKCD
894         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_int(ctx->t, 4)); // decided by fair dice roll
895 #else
896         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_rand_range(ctx->t, zero, temp0));
897 #endif
898         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->t, ctx->schnorr_G));
899         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp0));
900
901         if(status)
902                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
903
904         d0_iobuf_close(in, NULL);
905         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
906
907 fail:
908         d0_iobuf_close(in, NULL);
909         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
910         return 0;
911 }
912
913 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)
914 //   1. read challenge challenge of SCHNORR_BITS
915 //   2. reply with r + s * challenge mod order
916 {
917         d0_iobuf_t *in = NULL;
918         d0_iobuf_t *out = NULL;
919
920         // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 challenge
921         REPLACING(other_g_to_t); REPLACING(t);
922         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r); USING(g_to_t);
923
924         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
925         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
926
927         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
928         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
929         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
930
931         // send response for schnorr ID scheme
932         // i.challenge. r + ctx->schnorr_s * temp3
933         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
934         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
935 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
936         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
937 #else
938         CHECK(d0_bignum_mod_sub(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
939 #endif
940         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
941
942         // Diffie Hellmann recv
943         CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_g_to_t));
944         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, zero) > 0);
945         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, ctx->schnorr_G) < 0);
946         // Diffie Hellmann send
947         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->g_to_t));
948
949         d0_iobuf_close(in, NULL);
950         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
951
952 fail:
953         d0_iobuf_close(in, NULL);
954         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
955         return 0;
956 }
957
958 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)
959 //   1. read y = r + s * challenge mod order
960 //   2. verify: g^y (g^s)^-challenge = g^(r+s*challenge-s*challenge) = g^r
961 //      (check using H(g^r) which we know)
962 {
963         d0_iobuf_t *in = NULL;
964         static __thread unsigned char convbuf[1024];
965         d0_iobuf_t *conv = NULL;
966         size_t sz;
967
968         // temps: 0 y 1 order
969         USING(challenge); USING(schnorr_G);
970         REPLACING(other_g_to_t);
971
972         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
973
974         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
975         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
976         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
977         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
978
979         // verify schnorr ID scheme
980 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
981         // we need 4^r = 4^temp0 (g^s)^-challenge
982         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G));
983         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, temp1, ctx->challenge, ctx->schnorr_G));
984 #else
985         // we need 4^r = 4^temp0 (g^s)^challenge
986         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->challenge, ctx->schnorr_G));
987 #endif
988         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
989         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
990
991         // Diffie Hellmann recv
992         CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_g_to_t));
993         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, zero) > 0);
994         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, ctx->schnorr_G) < 0);
995
996         // hash it, hash it, everybody hash it
997         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
998         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
999         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_g_to_t));
1000         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
1001         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1002         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_g_to_t));
1003         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1004         conv = NULL;
1005         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE))
1006         {
1007                 // FAIL (not owned by player)
1008                 goto fail;
1009         }
1010
1011         if(status)
1012                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
1013
1014         if(ctx->msglen <= *msglen)
1015                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
1016         else
1017                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
1018         *msglen = ctx->msglen;
1019
1020         d0_iobuf_close(in, NULL);
1021         return 1;
1022
1023 fail:
1024         d0_iobuf_close(in, NULL);
1025         return 0;
1026 }
1027
1028 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_generate_missing_signature(d0_blind_id_t *ctx)
1029 {
1030         size_t sz;
1031         static __thread unsigned char shabuf[2048];
1032
1033         REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1034         USING(schnorr_g_to_s); USING(rsa_d); USING(rsa_n);
1035
1036         // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
1037         CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
1038         sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
1039         if(sz > sizeof(shabuf))
1040                 sz = sizeof(shabuf);
1041         CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
1042         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
1043
1044         // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
1045         CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
1046         CHECK(d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, temp1, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
1047         return 1;
1048
1049 fail:
1050         return 0;
1051 }
1052
1053 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)
1054 {
1055         d0_iobuf_t *out = NULL;
1056         unsigned char *convbuf = NULL;
1057         static __thread unsigned char shabuf[2048];
1058         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1059         size_t sz = 0;
1060
1061         if(is_first)
1062         {
1063                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1064         }
1065         USING(schnorr_G);
1066         USING(schnorr_s);
1067         REPLACING(r);
1068
1069         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1070
1071         if(is_first)
1072         {
1073                 // send ID
1074                 if(send_modulus)
1075                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
1076                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
1077                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1078         }
1079
1080         // start schnorr SIGNATURE scheme
1081         // generate random number r; x = g^r; send hash of H(m||r), remember r, forget x
1082         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
1083         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
1084         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
1085
1086         // hash it, hash it, everybody hash it
1087         conv = d0_iobuf_open_write_p((void **) &convbuf, 0);
1088         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, message, msglen));
1089         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp1));
1090         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1091         conv = NULL;
1092         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, shabuf, (d0_bignum_size(temp0) + 7) / 8));
1093         d0_free(convbuf);
1094         convbuf = NULL;
1095         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, (d0_bignum_size(temp0) + 7) / 8));
1096         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1097
1098         // multiply with secret, sub k, modulo order
1099         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, temp2, ctx->schnorr_s, temp0));
1100 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1101         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1102 #else
1103         CHECK(d0_bignum_mod_sub(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1104 #endif
1105         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1106
1107         // write the message itself
1108         if(with_msg)
1109                 CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, message, msglen));
1110
1111         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1112
1113 fail:
1114         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1115         return 0;
1116 }
1117 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)
1118 {
1119         return d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(ctx, is_first, send_modulus, 1, message, msglen, outbuf, outbuflen);
1120 }
1121 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)
1122 {
1123         return d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(ctx, is_first, send_modulus, 0, message, msglen, outbuf, outbuflen);
1124 }
1125
1126 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)
1127 {
1128         d0_iobuf_t *in = NULL;
1129         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1130         unsigned char *convbuf = NULL;
1131         static __thread unsigned char shabuf[2048];
1132         size_t sz;
1133
1134         if(is_first)
1135         {
1136                 REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1137                 if(recv_modulus)
1138                         REPLACING(schnorr_G);
1139                 else
1140                         USING(schnorr_G);
1141         }
1142         else
1143         {
1144                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1145                 USING(schnorr_G);
1146         }
1147         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
1148
1149         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
1150
1151         if(is_first)
1152         {
1153                 if(recv_modulus)
1154                 {
1155                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
1156                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
1157                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
1158                 }
1159                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
1160                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, zero) >= 0);
1161                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
1162                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1163                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero) >= 0);
1164                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
1165
1166                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
1167                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
1168
1169                 // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
1170                 CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
1171                 sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
1172                 if(sz > sizeof(shabuf))
1173                         sz = sizeof(shabuf);
1174                 CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
1175                 CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
1176
1177                 // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
1178                 CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
1179
1180                 // hash complete
1181                 if(d0_bignum_cmp(temp0, temp1))
1182                 {
1183                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
1184                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1185                 }
1186         }
1187
1188         CHECK(d0_dl_get_order(temp4, ctx->schnorr_G));
1189         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0)); // e == H(m || g^r)
1190         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp1)); // x == (r - s*e) mod |G|
1191         if(with_msg)
1192                 CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, msg, msglen));
1193
1194         // VERIFY: g^x * (g^s)^-e = g^(x - s*e) = g^r
1195
1196         // verify schnorr ID scheme
1197         // we need g^r = g^x (g^s)^e
1198         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, four, temp1, ctx->schnorr_G));
1199 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1200         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp3, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G));
1201         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp3, temp0, ctx->schnorr_G));
1202 #else
1203         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, ctx->schnorr_g_to_s, temp0, ctx->schnorr_G));
1204 #endif
1205         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G)); // temp3 now is g^r
1206
1207         // hash it, hash it, everybody hash it
1208         conv = d0_iobuf_open_write_p((void **) &convbuf, 0);
1209         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, *msglen));
1210         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1211         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1212         conv = NULL;
1213         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, shabuf, (d0_bignum_size(temp4) + 7) / 8));
1214         d0_free(convbuf);
1215         convbuf = NULL;
1216         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp1, shabuf, (d0_bignum_size(temp4) + 7) / 8));
1217
1218         // verify signature
1219         CHECK(!d0_bignum_cmp(temp0, temp1));
1220
1221         if(status)
1222                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
1223
1224         d0_iobuf_close(in, NULL);
1225         return 1;
1226
1227 fail:
1228         d0_iobuf_close(in, NULL);
1229         return 0;
1230 }
1231 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)
1232 {
1233         return d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(ctx, is_first, recv_modulus, 1, inbuf, inbuflen, msg, msglen, status);
1234 }
1235 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)
1236 {
1237         return d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(ctx, is_first, recv_modulus, 0, inbuf, inbuflen, (char *) msg, &msglen, status);
1238 }
1239
1240 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1241 {
1242         d0_iobuf_t *out = NULL;
1243         static __thread unsigned char convbuf[1024];
1244         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1245         size_t sz, n;
1246
1247         USING(rsa_n);
1248         USING(rsa_e);
1249         USING(schnorr_g_to_s);
1250
1251         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1252         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
1253
1254         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
1255         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
1256         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_g_to_s));
1257         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
1258         conv = NULL;
1259
1260         n = (*outbuflen / 4) * 3;
1261         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
1262                 n = SHA_DIGESTSIZE;
1263         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
1264         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
1265
1266         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1267
1268 fail:
1269         if(conv)
1270                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
1271         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1272         return 0;
1273 }
1274
1275 D0_BOOL d0_blind_id_sessionkey_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1276 {
1277         USING(t); USING(other_g_to_t); USING(schnorr_G);
1278
1279         // temps: temp0 result
1280         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->other_g_to_t, ctx->t, ctx->schnorr_G));
1281         return d0_longhash_bignum(temp0, (unsigned char *) outbuf, *outbuflen);
1282
1283 fail:
1284         return 0;
1285 }
1286
1287 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
1288 {
1289         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
1290         memset(b, 0, sizeof(*b));
1291         return b;
1292 }
1293
1294 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
1295 {
1296         d0_blind_id_clear(a);
1297         d0_free(a);
1298 }
1299
1300 void d0_blind_id_util_sha256(char *out, const char *in, size_t n)
1301 {
1302         SHA256_CTX context;
1303         SHA256_Init(&context);
1304         SHA256_Update(&context, (const unsigned char *) in, n);
1305         return SHA256_Final((unsigned char *) out, &context);
1306 }