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;
  55
  56         // temp data
  57         d0_bignum_t *rn; // random number blind signature
  58         d0_bignum_t *r; // random number for schnorr ID
  59         char xnbh[SCHNORR_HASHSIZE]; // init hash
  60         d0_bignum_t *e; // challenge
  61         char msg[MSGSIZE]; // message
  62         size_t msglen; // message length
  63 };
  64
  65 #define CHECK(x) do { if(!(x)) goto fail; } while(0)
  66 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) goto fail; var = val; } while(0)
  67
  68 static d0_bignum_t *zero, *one, *four, *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4;
  69
  70 void d0_blind_id_INITIALIZE()
  71 {
  72         d0_bignum_INITIALIZE();
  73         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
  74         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
  75         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
  76         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
  77         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
  78         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
  79         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
  80         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
  81 fail:
  82         ;
  83 }
  84
  85 void d0_blind_id_SHUTDOWN()
  86 {
  87         d0_bignum_free(zero);
  88         d0_bignum_free(one);
  89         d0_bignum_free(four);
  90         d0_bignum_free(temp0);
  91         d0_bignum_free(temp1);
  92         d0_bignum_free(temp2);
  93         d0_bignum_free(temp3);
  94         d0_bignum_free(temp4);
  95         d0_bignum_SHUTDOWN();
  96 }
  97
  98 // (G-1)/2
  99 d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
 100 {
 101         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
 102         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
 103         return o;
 104 fail:
 105         return NULL;
 106 }
 107 // 2o+1
 108 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
 109 {
 110         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
 111         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
 112         return G;
 113 fail:
 114         return NULL;
 115 }
 116
 117 BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
 118 {
 119         // using: temp0
 120         if(size < 16)
 121                 size = 16;
 122         for(;;)
 123         {
 124                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
 125                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
 126                         continue;
 127                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
 128                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
 129                         continue;
 130                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
 131                         continue;
 132                 break;
 133         }
 134         return 1;
 135 fail:
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, const d0_bignum_t *e, d0_bignum_t *d, d0_bignum_t *n)
 140 {
 141         // uses temp0 to temp4
 142         int fail = 0;
 143         int gcdfail = 0;
 144         if(size < 16)
 145                 size = 16;
 146         int pb = (size + 1)/2;
 147         int qb = size - pb;
 148         for (;;)
 149         {
 150                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
 151                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
 152                         continue;
 153                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
 154                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, e));
 155                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 156                         break;
 157                 if(++gcdfail == 3)
 158                         return 0;
 159                 ++gcdfail;
 160         }
 161         gcdfail = 0;
 162         for (;;)
 163         {
 164                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 165                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
 166                 {
 167                         if(++fail == 3)
 168                                 return 0;
 169                 }
 170                 fail = 0;
 171                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 172                         continue;
 173                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 174                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, e));
 175                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 176                         break;
 177                 if(++gcdfail == 3)
 178                         return 0;
 179                 ++gcdfail;
 180         }
 181
 182         // n = temp0*temp1
 183         CHECK(d0_bignum_mul(n, temp0, temp1));
 184
 185         // d = e^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
 186         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
 187         CHECK(d0_bignum_mod_inv(d, e, temp0));
 188         return 1;
 189 fail:
 190         return 0;
 191 }
 192
 193 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
 194 {
 195         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
 196         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
 197         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
 198         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
 199         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
 200         if(ctx->schnorr_4_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s);
 201         if(ctx->schnorr_4_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s_signature);
 202         if(ctx->rn) d0_bignum_free(ctx->rn);
 203         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
 204         if(ctx->e) d0_bignum_free(ctx->e);
 205         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 206 }
 207
 208 void d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
 209 {
 210         d0_blind_id_clear(ctx);
 211         if(src->rsa_n) ctx->rsa_n = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n);
 212         if(src->rsa_e) ctx->rsa_e = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e);
 213         if(src->rsa_d) ctx->rsa_d = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d);
 214         if(src->schnorr_G) ctx->schnorr_G = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G);
 215         if(src->schnorr_s) ctx->schnorr_s = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s);
 216         if(src->schnorr_4_to_s) ctx->schnorr_4_to_s = d0_bignum_mov(NULL, ctx->schnorr_G);
 217         if(src->schnorr_4_to_s_signature) ctx->schnorr_4_to_s_signature = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_4_to_s_signature);
 218         if(src->rn) ctx->rn = d0_bignum_mov(NULL, src->rn);
 219         if(src->r) ctx->r = d0_bignum_mov(NULL, src->r);
 220         if(src->e) ctx->e = d0_bignum_mov(NULL, src->e);
 221         // TODO xnbh, msg, msglen?
 222 }
 223
 224 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_keys(d0_blind_id_t *ctx, int k)
 225 {
 226         d0_blind_id_clear(ctx);
 227         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_new());
 228         CHECK(d0_dl_generate_key(k, ctx->schnorr_G));
 229         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(NULL, 65537));
 230         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_new());
 231         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_new());
 232         CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx->rsa_e, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n)); // must fit G for sure
 233         return 1;
 234 fail:
 235         return 0;
 236 }
 237
 238 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_keys(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 239 {
 240         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 241         d0_blind_id_clear(ctx);
 242         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, NULL));
 243         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, NULL));
 244         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, NULL));
 245         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, NULL));
 246         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 247
 248 fail:
 249         d0_iobuf_close(in, NULL);
 250         return 0;
 251 }
 252
 253 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_keys(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 254 {
 255         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 256         d0_blind_id_clear(ctx);
 257         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, NULL));
 258         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, NULL));
 259         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, NULL));
 260         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 261
 262 fail:
 263         d0_iobuf_close(in, NULL);
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 #define USING(x) if(!(ctx->x)) return 0
 268 #define WRITING(x,f) if(ctx->x) { f(ctx->x); ctx->x = NULL; }
 269 #define REPLACING(x)
 270
 271 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_keys(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 272 {
 273         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 274
 275         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 276         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 277         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 278         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 279         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
 280         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 281
 282 fail:
 283         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 284         return 0;
 285 }
 286
 287 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_keys(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 288 {
 289         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 290
 291         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 292         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 293         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 294         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 295         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 296
 297 fail:
 298         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 299                 return 0;
 300         return 0;
 301 }
 302
 303 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
 304 {
 305         // temps: temp0 order
 306         USING(schnorr_G);
 307         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s);
 308
 309         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 310         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
 311         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_4_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
 312         return 1;
 313
 314 fail:
 315         return 0;
 316 }
 317
 318 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 319 {
 320         // temps: temp0 temp1
 321         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_4_to_s);
 322         REPLACING(rn);
 323
 324         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 325
 326         CHECK_ASSIGN(ctx->rn, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rn, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
 327         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rn, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 328         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_4_to_s, temp0, ctx->rsa_n));
 329         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 330         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 331
 332 fail:
 333         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 334         return 0;
 335 }
 336
 337 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)
 338 {
 339         // temps: temp0 temp1
 340         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
 341
 342         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 343         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 344
 345         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 346         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
 347         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 348
 349         d0_iobuf_close(in, NULL);
 350         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 351
 352 fail:
 353         d0_iobuf_close(in, NULL);
 354         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 355         return 0;
 356 }
 357
 358 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 359 {
 360         // temps: temp0 temp1
 361         USING(rn); USING(rsa_n);
 362         REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 363
 364         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 365
 366         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 367         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rn, ctx->rsa_n));
 368         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_mod_mul(ctx->schnorr_4_to_s_signature, temp0, temp1, ctx->rsa_n));
 369
 370         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 371
 372 fail:
 373         d0_iobuf_close(in, NULL);
 374         return 0;
 375 }
 376
 377 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 378 {
 379         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 380
 381         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 382
 383         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
 384         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 385         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 386
 387         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 388
 389 fail:
 390         d0_iobuf_close(in, NULL);
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 395 {
 396         REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 397
 398         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 399
 400         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 401         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 402
 403         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 404
 405 fail:
 406         d0_iobuf_close(in, NULL);
 407         return 0;
 408 }
 409
 410 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 411 {
 412         USING(schnorr_s); USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 413
 414         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 415
 416         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
 417         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 418         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 419
 420         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 421
 422 fail:
 423         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 424         return 0;
 425 }
 426
 427 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 428 {
 429         USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 430
 431         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 432
 433         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 434         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 435
 436         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 437
 438 fail:
 439         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 440         return 0;
 441 }
 442
 443 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx, int is_first, char *msg, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 444 // start =
 445 //   first run: send 4^s, 4^s signature
 446 //   1. get random r, send HASH(4^r)
 447 {
 448         if(is_first)
 449         {
 450                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 451         }
 452         USING(schnorr_G);
 453         REPLACING(r);
 454
 455         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 456
 457         if(is_first)
 458         {
 459                 // send ID
 460                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 461                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 462         }
 463
 464         // start schnorr ID scheme
 465         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
 466         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 467         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 468         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 469
 470         // hash it, hash it, everybody hash it
 471         unsigned char convbuf[1024];
 472         d0_iobuf_t *conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 473         size_t sz;
 474         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 475         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
 476         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 477         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 478         conv = NULL;
 479         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
 480         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
 481
 482         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 483
 484 fail:
 485         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 486         return 0;
 487 }
 488
 489 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_challenge(d0_blind_id_t *ctx, int is_first, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 490 //   first run: get 4^s, 4^s signature
 491 //   1. check sig
 492 //   2. save HASH(4^r)
 493 //   3. send challenge e of SCHNORR_BITS
 494 {
 495         if(is_first)
 496         {
 497                 REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(k); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 498                 USING(schnorr_G); USING(rsa_n);
 499         }
 500         else
 501         {
 502                 USING(schnorr_4_to_s_signature); USING(schnorr_4_to_s);
 503         }
 504         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
 505         REPLACING(e); REPLACING(msg); REPLACING(msglen);
 506
 507         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 508         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 509
 510         if(is_first)
 511         {
 512                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, NULL));
 513                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, zero) >= 0);
 514                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
 515                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 516                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero) >= 0);
 517                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
 518         }
 519
 520         // check signature of key (t = k^d, so, t^e = k)
 521         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 522         if(d0_bignum_cmp(temp0, ctx->schnorr_4_to_s))
 523         {
 524                 // FAIL (not signed by Xonotic)
 525                 goto fail;
 526                 // TODO: accept the key anyway, but mark as failed signature!
 527         }
 528
 529         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->xnbh, SCHNORR_HASHSIZE));
 530         ctx->msglen = MSGSIZE;
 531         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
 532
 533         // send challenge
 534         CHECK_ASSIGN(ctx->e, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->e, SCHNORR_BITS));
 535
 536         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->e));
 537
 538         d0_iobuf_close(in, NULL);
 539         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 540
 541 fail:
 542         d0_iobuf_close(in, NULL);
 543         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 544         return 0;
 545 }
 546
 547 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)
 548 //   1. read challenge e of SCHNORR_BITS
 549 //   2. reply with r + s * e mod order
 550 {
 551         // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 e
 552         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r);
 553
 554         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 555         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 556
 557         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
 558         // TODO check if >= 2^SCHNORR_BITS or < 0, if yes, then fail (needed for zero knowledge)
 559         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
 560         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
 561
 562         // send response for schnorr ID scheme
 563         // i.e. r + ctx->schnorr_s * temp3
 564         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 565         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
 566         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, temp1, ctx->r, temp0));
 567         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
 568
 569         d0_iobuf_close(in, NULL);
 570         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 571
 572 fail:
 573         d0_iobuf_close(in, NULL);
 574         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 575         return 0;
 576 }
 577
 578 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, ssize_t *msglen)
 579 //   1. read y = r + s * e mod order
 580 //   2. verify: g^y (g^s)^-e = g^(r+s*e-s*e) = g^r
 581 //      (check using H(g^r) which we know)
 582 {
 583         // temps: 0 y 1 order
 584         USING(e); USING(schnorr_G);
 585
 586         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 587
 588         *msglen = -1;
 589         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
 590         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 591         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
 592         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
 593
 594         // verify schnorr ID scheme
 595         // we need 4^temp0 (g^s)^-e
 596         CHECK(d0_bignum_neg(temp1, ctx->e));
 597         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_4_to_s, temp1, ctx->schnorr_G));
 598         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
 599         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
 600         // hash must be equal to xnbh
 601
 602         // hash it, hash it, everybody hash it
 603         unsigned char convbuf[1024];
 604         d0_iobuf_t *conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 605         size_t sz;
 606         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
 607         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
 608         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
 609         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 610         conv = NULL;
 611         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->xnbh, SCHNORR_HASHSIZE))
 612         {
 613                 // FAIL (not owned by player)
 614                 goto fail;
 615         }
 616
 617         if(ctx->msglen <= (size_t) *msglen)
 618                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
 619         else
 620                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
 621         *msglen = ctx->msglen;
 622
 623         d0_iobuf_close(in, NULL);
 624         return 1;
 625
 626 fail:
 627         d0_iobuf_close(in, NULL);
 628         return 0;
 629 }
 630
 631 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 632 {
 633         USING(schnorr_4_to_s);
 634
 635         static unsigned char convbuf[1024];
 636         d0_iobuf_t *out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 637         d0_iobuf_t *conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 638
 639         size_t n, sz;
 640
 641         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_4_to_s));
 642         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 643         conv = NULL;
 644
 645         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 646         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 647                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 648         if(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) != n)
 649                 goto fail;
 650         if(!d0_iobuf_conv_base64_out(out))
 651                 goto fail;
 652
 653         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 654
 655 fail:
 656         if(conv)
 657                 if(!d0_iobuf_close(conv, &sz)) { }
 658         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 659                 return 0;
 660         return 0;
 661 }
 662
 663 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new()
 664 {
 665         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
 666         memset(b, 0, sizeof(*b));
 667         return b;
 668 }
 669
 670 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
 671 {
 672         d0_blind_id_clear(a);
 673         d0_free(a);
 674 }