8852402cfe544e317bdd4c429b0ee3c192f4d8cc
[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 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, *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4;
113
114 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_INITIALIZE(void)
115 {
116         CHECK(d0_bignum_INITIALIZE());
117         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
118         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
119         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
120         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
121         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
122         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
123         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
124         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
125         return 1;
126 fail:
127         return 0;
128 }
129
130 void d0_blind_id_SHUTDOWN(void)
131 {
132         d0_bignum_free(zero);
133         d0_bignum_free(one);
134         d0_bignum_free(four);
135         d0_bignum_free(temp0);
136         d0_bignum_free(temp1);
137         d0_bignum_free(temp2);
138         d0_bignum_free(temp3);
139         d0_bignum_free(temp4);
140         d0_bignum_SHUTDOWN();
141 }
142
143 // (G-1)/2
144 d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
145 {
146         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
147         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
148         return o;
149 fail:
150         return NULL;
151 }
152 // 2o+1
153 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
154 {
155         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
156         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
157         return G;
158 fail:
159         return NULL;
160 }
161
162 D0_BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
163 {
164         // using: temp0
165         if(size < 16)
166                 size = 16;
167         for(;;)
168         {
169                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
170                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
171                         continue;
172                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
173                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
174                         continue;
175                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
176                         continue;
177                 break;
178         }
179         return 1;
180 fail:
181         return 0;
182 }
183
184 D0_BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, const d0_bignum_t *challenge, d0_bignum_t *d, d0_bignum_t *n)
185 {
186         // uses temp0 to temp4
187         int fail = 0;
188         int gcdfail = 0;
189         int pb = (size + 1)/2;
190         int qb = size - pb;
191         if(pb < 8)
192                 pb = 8;
193         if(qb < 8)
194                 qb = 8;
195         for (;;)
196         {
197                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
198                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
199                         continue;
200                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
201                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, challenge));
202                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
203                         break;
204                 if(++gcdfail == 3)
205                         return 0;
206                 ++gcdfail;
207         }
208         gcdfail = 0;
209         for (;;)
210         {
211                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
212                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
213                 {
214                         if(++fail == 3)
215                                 return 0;
216                 }
217                 fail = 0;
218                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
219                         continue;
220                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
221                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, challenge));
222                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
223                         break;
224                 if(++gcdfail == 3)
225                         return 0;
226                 ++gcdfail;
227         }
228
229         // n = temp0*temp1
230         CHECK(d0_bignum_mul(n, temp0, temp1));
231
232         // d = challenge^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
233         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
234         CHECK(d0_bignum_mod_inv(d, challenge, temp0));
235         return 1;
236 fail:
237         return 0;
238 }
239
240 D0_BOOL d0_rsa_generate_key_fastreject(size_t size, d0_fastreject_function reject, d0_blind_id_t *ctx, void *pass)
241 {
242         // uses temp0 to temp4
243         int fail = 0;
244         int gcdfail = 0;
245         int pb = (size + 1)/2;
246         int qb = size - pb;
247         if(pb < 8)
248                 pb = 8;
249         if(qb < 8)
250                 qb = 8;
251         for (;;)
252         {
253                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
254                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
255                         continue;
256                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
257                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, ctx->rsa_e));
258                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
259                         break;
260                 if(++gcdfail == 3)
261                         return 0;
262                 ++gcdfail;
263         }
264         gcdfail = 0;
265         for (;;)
266         {
267                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
268                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
269                 {
270                         if(++fail == 3)
271                                 return 0;
272                 }
273                 fail = 0;
274
275                 // n = temp0*temp1
276                 CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_n, temp0, temp1));
277                 if(reject(ctx, pass))
278                         continue;
279
280                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
281                         continue;
282                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
283                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, ctx->rsa_e));
284                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
285                         break;
286                 if(++gcdfail == 3)
287                         return 0;
288                 ++gcdfail;
289         }
290
291         // ctx->rsa_d = ctx->rsa_e^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
292         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
293         CHECK(d0_bignum_mod_inv(ctx->rsa_d, ctx->rsa_e, temp0));
294         return 1;
295 fail:
296         return 0;
297 }
298
299 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_longhash_destructive(unsigned char *convbuf, size_t sz, unsigned char *outbuf, size_t outbuflen)
300 {
301         size_t n, i;
302
303         n = outbuflen;
304         while(n > SHA_DIGESTSIZE)
305         {
306                 memcpy(outbuf, sha(convbuf, sz), SHA_DIGESTSIZE);
307                 outbuf += SHA_DIGESTSIZE;
308                 n -= SHA_DIGESTSIZE;
309                 for(i = 0; i < sz; ++i)
310                         if(++convbuf[i])
311                                 break; // stop until no carry
312         }
313         memcpy(outbuf, sha(convbuf, sz), n);
314         return 1;
315 }
316
317 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_longhash_bignum(const d0_bignum_t *in, unsigned char *outbuf, size_t outbuflen)
318 {
319         static unsigned char convbuf[1024];
320         size_t sz;
321
322         CHECK(d0_bignum_export_unsigned(in, convbuf, sizeof(convbuf)) >= 0);
323         sz = (d0_bignum_size(in) + 7) / 8;
324         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, outbuf, outbuflen));
325         return 1;
326
327 fail:
328         return 0;
329 }
330
331 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
332 {
333         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
334         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
335         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
336         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
337         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
338         if(ctx->schnorr_g_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_g_to_s);
339         if(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature);
340         if(ctx->rsa_blind_signature_camouflage) d0_bignum_free(ctx->rsa_blind_signature_camouflage);
341         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
342         if(ctx->challenge) d0_bignum_free(ctx->challenge);
343         if(ctx->t) d0_bignum_free(ctx->t);
344         if(ctx->g_to_t) d0_bignum_free(ctx->g_to_t);
345         if(ctx->other_g_to_t) d0_bignum_free(ctx->other_g_to_t);
346         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
347 }
348
349 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
350 {
351         d0_blind_id_clear(ctx);
352         if(src->rsa_n) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n));
353         if(src->rsa_e) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e));
354         if(src->rsa_d) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d));
355         if(src->schnorr_G) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G));
356         if(src->schnorr_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s));
357         if(src->schnorr_g_to_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_g_to_s));
358         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));
359         if(src->rsa_blind_signature_camouflage) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_blind_signature_camouflage));
360         if(src->r) CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_mov(NULL, src->r));
361         if(src->challenge) CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_mov(NULL, src->challenge));
362         if(src->t) CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_mov(NULL, src->t));
363         if(src->g_to_t) CHECK_ASSIGN(ctx->g_to_t, d0_bignum_mov(NULL, src->g_to_t));
364         if(src->other_g_to_t) CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_bignum_mov(NULL, src->other_g_to_t));
365         memcpy(ctx->msg, src->msg, sizeof(ctx->msg));
366         ctx->msglen = src->msglen;
367         memcpy(ctx->msghash, src->msghash, sizeof(ctx->msghash));
368         return 1;
369 fail:
370         d0_blind_id_clear(ctx);
371         return 0;
372 }
373
374 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)
375 {
376         REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d); REPLACING(rsa_n);
377
378         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
379         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
380         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
381         if(reject)
382                 CHECK(d0_rsa_generate_key_fastreject(k+1, reject, ctx, pass)); // must fit G for sure
383         else
384                 CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx->rsa_e, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n)); // must fit G for sure
385         return 1;
386 fail:
387         return 0;
388 }
389
390 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
391 {
392         return d0_blind_id_generate_private_key_fastreject(ctx, k, NULL, NULL);
393 }
394
395 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
396 {
397         d0_iobuf_t *in = NULL;
398
399         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d);
400
401         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
402
403         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
404         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
405         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
406         return d0_iobuf_close(in, NULL);
407
408 fail:
409         d0_iobuf_close(in, NULL);
410         return 0;
411 }
412
413 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
414 {
415         d0_iobuf_t *in = NULL;
416
417         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e);
418
419         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
420         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
421         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
422         return d0_iobuf_close(in, NULL);
423
424 fail:
425         d0_iobuf_close(in, NULL);
426         return 0;
427 }
428
429 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
430 {
431         d0_iobuf_t *out = NULL;
432
433         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
434
435         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
436         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
437         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
438         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
439         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
440
441 fail:
442         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
443         return 0;
444 }
445
446 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
447 {
448         d0_iobuf_t *out = NULL;
449
450         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
451
452         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
453         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
454         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
455         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
456
457 fail:
458         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
459                 return 0;
460         return 0;
461 }
462
463 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
464 {
465         d0_iobuf_t *out = NULL;
466         static unsigned char convbuf[2048];
467         d0_iobuf_t *conv = NULL;
468         size_t sz, n;
469
470         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
471
472         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
473         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
474
475         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
476         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
477         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
478         conv = NULL;
479
480         n = (*outbuflen / 4) * 3;
481         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
482                 n = SHA_DIGESTSIZE;
483         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
484         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
485
486         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
487
488 fail:
489         if(conv)
490                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
491         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
492         return 0;
493 }
494
495 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
496 {
497         USING(rsa_n);
498         REPLACING(schnorr_G);
499
500         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
501         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
502         return 1;
503 fail:
504         return 0;
505 }
506
507 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
508 {
509         d0_iobuf_t *in = NULL;
510
511         REPLACING(schnorr_G);
512
513         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
514         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
515         return d0_iobuf_close(in, NULL);
516
517 fail:
518         d0_iobuf_close(in, NULL);
519         return 0;
520 }
521
522 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
523 {
524         d0_iobuf_t *out = NULL;
525
526         USING(schnorr_G);
527
528         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
529         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
530         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
531
532 fail:
533         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
534         return 0;
535 }
536
537 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
538 {
539         // temps: temp0 = order
540         USING(schnorr_G);
541         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_g_to_s);
542
543         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
544         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
545         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_g_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
546         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
547         return 1;
548
549 fail:
550         return 0;
551 }
552
553 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
554 {
555         d0_iobuf_t *out = NULL;
556         static unsigned char shabuf[2048];
557         size_t sz;
558
559         // temps: temp0 rsa_blind_signature_camouflage^challenge, temp1 (4^s)*rsa_blind_signature_camouflage^challenge
560         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_g_to_s);
561         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
562
563         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
564
565         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
566         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
567
568         // we will actually sign HA(4^s) to prevent a malleability attack!
569         CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
570         sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
571         if(sz > sizeof(shabuf))
572                 sz = sizeof(shabuf);
573         CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
574         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
575
576         // hash complete
577         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, temp2, temp0, ctx->rsa_n));
578         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
579         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
580
581 fail:
582         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
583         return 0;
584 }
585
586 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)
587 {
588         d0_iobuf_t *in = NULL;
589         d0_iobuf_t *out = NULL;
590
591         // temps: temp0 input, temp1 temp0^d
592         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
593
594         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
595         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
596
597         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
598         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
599         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
600
601         d0_iobuf_close(in, NULL);
602         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
603
604 fail:
605         d0_iobuf_close(in, NULL);
606         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
607         return 0;
608 }
609
610 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
611 {
612         d0_iobuf_t *in = NULL;
613
614         // temps: temp0 input, temp1 rsa_blind_signature_camouflage^-1
615         USING(rsa_blind_signature_camouflage); USING(rsa_n);
616         REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
617
618         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
619
620         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
621         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_n));
622         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));
623
624         return d0_iobuf_close(in, NULL);
625
626 fail:
627         d0_iobuf_close(in, NULL);
628         return 0;
629 }
630
631 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)
632 {
633         d0_iobuf_t *in = NULL;
634
635         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
636
637         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
638
639         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
640
641         return d0_iobuf_close(in, NULL);
642
643 fail:
644         d0_iobuf_close(in, NULL);
645         return 0;
646 }
647
648 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)
649 {
650         d0_iobuf_t *out = NULL;
651
652         USING(rsa_blind_signature_camouflage);
653
654         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
655
656         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
657
658         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
659
660 fail:
661         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
662         return 0;
663 }
664
665 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
666 {
667         d0_iobuf_t *in = NULL;
668
669         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
670
671         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
672
673         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
674         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
675         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
676
677         return d0_iobuf_close(in, NULL);
678
679 fail:
680         d0_iobuf_close(in, NULL);
681         return 0;
682 }
683
684 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
685 {
686         d0_iobuf_t *in = NULL;
687
688         REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
689
690         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
691
692         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
693         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
694
695         return d0_iobuf_close(in, NULL);
696
697 fail:
698         d0_iobuf_close(in, NULL);
699         return 0;
700 }
701
702 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
703 {
704         d0_iobuf_t *out = NULL;
705
706         USING(schnorr_s); USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
707
708         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
709
710         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
711         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
712         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
713
714         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
715
716 fail:
717         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
718         return 0;
719 }
720
721 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
722 {
723         d0_iobuf_t *out = NULL;
724
725         USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
726
727         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
728
729         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
730         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
731
732         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
733
734 fail:
735         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
736         return 0;
737 }
738
739 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)
740 // start =
741 //   first run: send 4^s, 4^s signature
742 //   1. get random r, send HASH(4^r)
743 {
744         d0_iobuf_t *out = NULL;
745         static unsigned char convbuf[1024];
746         d0_iobuf_t *conv = NULL;
747         size_t sz = 0;
748         D0_BOOL failed = 0;
749
750         // temps: temp0 order, temp0 4^r
751         if(is_first)
752         {
753                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
754         }
755         USING(schnorr_G);
756         REPLACING(r); REPLACING(t); REPLACING(g_to_t);
757
758         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
759
760         if(is_first)
761         {
762                 // send ID
763                 if(send_modulus)
764                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
765                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
766                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
767         }
768
769         // start schnorr ID scheme
770         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
771         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
772 #ifdef RNG_XKCD
773         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_int(ctx->r, 4)); // decided by fair dice roll
774 #else
775         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
776 #endif
777
778         // initialize Signed Diffie Hellmann
779         // we already have the group order in temp1
780 #ifdef RNG_XKCD
781         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_int(ctx->t, 4)); // decided by fair dice roll
782 #else
783         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_rand_range(ctx->t, zero, temp0));
784 #endif
785         // can we SOMEHOW do this with just one mod_pow?
786
787         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
788         CHECK_ASSIGN(ctx->g_to_t, d0_bignum_mod_pow(ctx->g_to_t, four, ctx->t, ctx->schnorr_G));
789         CHECK(!failed);
790
791         // hash it, hash it, everybody hash it
792         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
793         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
794         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->g_to_t));
795         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
796         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
797         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->g_to_t));
798         d0_iobuf_close(conv, &sz);
799         conv = NULL;
800         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
801         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
802
803         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
804
805 fail:
806         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
807         return 0;
808 }
809
810 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)
811 //   first run: get 4^s, 4^s signature
812 //   1. check sig
813 //   2. save HASH(4^r)
814 //   3. send challenge challenge of SCHNORR_BITS
815 {
816         d0_iobuf_t *in = NULL;
817         d0_iobuf_t *out = NULL;
818         static unsigned char shabuf[2048];
819         size_t sz;
820
821         // temps: temp0 order, temp0 signature check
822         if(is_first)
823         {
824                 REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
825                 if(recv_modulus)
826                         REPLACING(schnorr_G);
827                 else
828                         USING(schnorr_G);
829         }
830         else
831         {
832                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
833                 USING(schnorr_G);
834         }
835         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
836         REPLACING(challenge); REPLACING(msg); REPLACING(msglen); REPLACING(msghash); REPLACING(r); REPLACING(t);
837
838         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
839         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
840
841         if(is_first)
842         {
843                 if(recv_modulus)
844                 {
845                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
846                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
847                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
848                 }
849                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
850                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, zero) >= 0);
851                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
852                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
853                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero) >= 0);
854                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
855
856                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
857                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
858
859                 // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
860                 CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
861                 sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
862                 if(sz > sizeof(shabuf))
863                         sz = sizeof(shabuf);
864                 CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
865                 CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
866
867                 // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
868                 CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
869
870                 // hash complete
871                 if(d0_bignum_cmp(temp0, temp1))
872                 {
873                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
874                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
875                 }
876         }
877
878         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE));
879         ctx->msglen = MSGSIZE;
880         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
881
882         // send challenge
883 #ifdef RNG_XKCD
884         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_int(ctx->challenge, 4)); // decided by fair dice roll
885 #else
886         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->challenge, SCHNORR_BITS));
887 #endif
888         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->challenge));
889
890         // Diffie Hellmann send
891         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
892 #ifdef RNG_XKCD
893         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_int(ctx->t, 4)); // decided by fair dice roll
894 #else
895         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_rand_range(ctx->t, zero, temp0));
896 #endif
897         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->t, ctx->schnorr_G));
898         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp0));
899
900         if(status)
901                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
902
903         d0_iobuf_close(in, NULL);
904         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
905
906 fail:
907         d0_iobuf_close(in, NULL);
908         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
909         return 0;
910 }
911
912 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)
913 //   1. read challenge challenge of SCHNORR_BITS
914 //   2. reply with r + s * challenge mod order
915 {
916         d0_iobuf_t *in = NULL;
917         d0_iobuf_t *out = NULL;
918
919         // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 challenge
920         REPLACING(other_g_to_t); REPLACING(t);
921         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r); USING(g_to_t);
922
923         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
924         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
925
926         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
927         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
928         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
929
930         // send response for schnorr ID scheme
931         // i.challenge. r + ctx->schnorr_s * temp3
932         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
933         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
934 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
935         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
936 #else
937         CHECK(d0_bignum_mod_sub(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
938 #endif
939         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
940
941         // Diffie Hellmann recv
942         CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_g_to_t));
943         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, zero) > 0);
944         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, ctx->schnorr_G) < 0);
945         // Diffie Hellmann send
946         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->g_to_t));
947
948         d0_iobuf_close(in, NULL);
949         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
950
951 fail:
952         d0_iobuf_close(in, NULL);
953         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
954         return 0;
955 }
956
957 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)
958 //   1. read y = r + s * challenge mod order
959 //   2. verify: g^y (g^s)^-challenge = g^(r+s*challenge-s*challenge) = g^r
960 //      (check using H(g^r) which we know)
961 {
962         d0_iobuf_t *in = NULL;
963         static unsigned char convbuf[1024];
964         d0_iobuf_t *conv = NULL;
965         size_t sz;
966
967         // temps: 0 y 1 order
968         USING(challenge); USING(schnorr_G);
969         REPLACING(other_g_to_t);
970
971         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
972
973         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
974         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
975         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
976         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
977
978         // verify schnorr ID scheme
979 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
980         // we need 4^r = 4^temp0 (g^s)^-challenge
981         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G));
982         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, temp1, ctx->challenge, ctx->schnorr_G));
983 #else
984         // we need 4^r = 4^temp0 (g^s)^challenge
985         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->challenge, ctx->schnorr_G));
986 #endif
987         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
988         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
989
990         // Diffie Hellmann recv
991         CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_g_to_t));
992         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, zero) > 0);
993         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, ctx->schnorr_G) < 0);
994
995         // hash it, hash it, everybody hash it
996         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
997         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
998         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_g_to_t));
999         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
1000         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1001         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_g_to_t));
1002         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1003         conv = NULL;
1004         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE))
1005         {
1006                 // FAIL (not owned by player)
1007                 goto fail;
1008         }
1009
1010         if(status)
1011                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
1012
1013         if(ctx->msglen <= *msglen)
1014                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
1015         else
1016                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
1017         *msglen = ctx->msglen;
1018
1019         d0_iobuf_close(in, NULL);
1020         return 1;
1021
1022 fail:
1023         d0_iobuf_close(in, NULL);
1024         return 0;
1025 }
1026
1027 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_generate_missing_signature(d0_blind_id_t *ctx)
1028 {
1029         size_t sz;
1030         static unsigned char shabuf[2048];
1031
1032         REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1033         USING(schnorr_g_to_s); USING(rsa_d); USING(rsa_n);
1034
1035         // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
1036         CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
1037         sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
1038         if(sz > sizeof(shabuf))
1039                 sz = sizeof(shabuf);
1040         CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
1041         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
1042
1043         // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
1044         CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
1045         CHECK(d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, temp1, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
1046         return 1;
1047
1048 fail:
1049         return 0;
1050 }
1051
1052 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)
1053 {
1054         d0_iobuf_t *out = NULL;
1055         unsigned char *convbuf = NULL;
1056         static unsigned char shabuf[2048];
1057         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1058         size_t sz = 0;
1059
1060         if(is_first)
1061         {
1062                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1063         }
1064         USING(schnorr_G);
1065         USING(schnorr_s);
1066         REPLACING(r);
1067
1068         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1069
1070         if(is_first)
1071         {
1072                 // send ID
1073                 if(send_modulus)
1074                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
1075                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
1076                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1077         }
1078
1079         // start schnorr SIGNATURE scheme
1080         // generate random number r; x = g^r; send hash of H(m||r), remember r, forget x
1081         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
1082         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
1083         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
1084
1085         // hash it, hash it, everybody hash it
1086         conv = d0_iobuf_open_write_p((void **) &convbuf, 0);
1087         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, message, msglen));
1088         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp1));
1089         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1090         conv = NULL;
1091         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, shabuf, (d0_bignum_size(temp0) + 7) / 8));
1092         d0_free(convbuf);
1093         convbuf = NULL;
1094         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, (d0_bignum_size(temp0) + 7) / 8));
1095         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1096
1097         // multiply with secret, sub k, modulo order
1098         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, temp2, ctx->schnorr_s, temp0));
1099 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1100         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1101 #else
1102         CHECK(d0_bignum_mod_sub(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1103 #endif
1104         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1105
1106         // write the message itself
1107         if(with_msg)
1108                 CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, message, msglen));
1109
1110         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1111
1112 fail:
1113         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1114         return 0;
1115 }
1116 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)
1117 {
1118         return d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(ctx, is_first, send_modulus, 1, message, msglen, outbuf, outbuflen);
1119 }
1120 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)
1121 {
1122         return d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(ctx, is_first, send_modulus, 0, message, msglen, outbuf, outbuflen);
1123 }
1124
1125 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)
1126 {
1127         d0_iobuf_t *in = NULL;
1128         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1129         unsigned char *convbuf = NULL;
1130         static unsigned char shabuf[2048];
1131         size_t sz;
1132
1133         if(is_first)
1134         {
1135                 REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1136                 if(recv_modulus)
1137                         REPLACING(schnorr_G);
1138                 else
1139                         USING(schnorr_G);
1140         }
1141         else
1142         {
1143                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1144                 USING(schnorr_G);
1145         }
1146         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
1147
1148         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
1149
1150         if(is_first)
1151         {
1152                 if(recv_modulus)
1153                 {
1154                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
1155                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
1156                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
1157                 }
1158                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
1159                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, zero) >= 0);
1160                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
1161                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1162                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero) >= 0);
1163                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
1164
1165                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
1166                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
1167
1168                 // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
1169                 CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
1170                 sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
1171                 if(sz > sizeof(shabuf))
1172                         sz = sizeof(shabuf);
1173                 CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
1174                 CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
1175
1176                 // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
1177                 CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
1178
1179                 // hash complete
1180                 if(d0_bignum_cmp(temp0, temp1))
1181                 {
1182                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
1183                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1184                 }
1185         }
1186
1187         CHECK(d0_dl_get_order(temp4, ctx->schnorr_G));
1188         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0)); // e == H(m || g^r)
1189         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp1)); // x == (r - s*e) mod |G|
1190         if(with_msg)
1191                 CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, msg, msglen));
1192
1193         // VERIFY: g^x * (g^s)^-e = g^(x - s*e) = g^r
1194
1195         // verify schnorr ID scheme
1196         // we need g^r = g^x (g^s)^e
1197         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, four, temp1, ctx->schnorr_G));
1198 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1199         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp3, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G));
1200         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp3, temp0, ctx->schnorr_G));
1201 #else
1202         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, ctx->schnorr_g_to_s, temp0, ctx->schnorr_G));
1203 #endif
1204         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G)); // temp3 now is g^r
1205
1206         // hash it, hash it, everybody hash it
1207         conv = d0_iobuf_open_write_p((void **) &convbuf, 0);
1208         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, *msglen));
1209         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1210         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1211         conv = NULL;
1212         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, shabuf, (d0_bignum_size(temp4) + 7) / 8));
1213         d0_free(convbuf);
1214         convbuf = NULL;
1215         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp1, shabuf, (d0_bignum_size(temp4) + 7) / 8));
1216
1217         // verify signature
1218         CHECK(!d0_bignum_cmp(temp0, temp1));
1219
1220         if(status)
1221                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
1222
1223         d0_iobuf_close(in, NULL);
1224         return 1;
1225
1226 fail:
1227         d0_iobuf_close(in, NULL);
1228         return 0;
1229 }
1230 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)
1231 {
1232         return d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(ctx, is_first, recv_modulus, 1, inbuf, inbuflen, msg, msglen, status);
1233 }
1234 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)
1235 {
1236         return d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(ctx, is_first, recv_modulus, 0, inbuf, inbuflen, (char *) msg, &msglen, status);
1237 }
1238
1239 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1240 {
1241         d0_iobuf_t *out = NULL;
1242         static unsigned char convbuf[1024];
1243         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1244         size_t sz, n;
1245
1246         USING(rsa_n);
1247         USING(rsa_e);
1248         USING(schnorr_g_to_s);
1249
1250         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1251         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
1252
1253         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
1254         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
1255         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_g_to_s));
1256         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
1257         conv = NULL;
1258
1259         n = (*outbuflen / 4) * 3;
1260         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
1261                 n = SHA_DIGESTSIZE;
1262         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
1263         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
1264
1265         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1266
1267 fail:
1268         if(conv)
1269                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
1270         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1271         return 0;
1272 }
1273
1274 D0_BOOL d0_blind_id_sessionkey_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1275 {
1276         USING(t); USING(other_g_to_t); USING(schnorr_G);
1277
1278         // temps: temp0 result
1279         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->other_g_to_t, ctx->t, ctx->schnorr_G));
1280         return d0_longhash_bignum(temp0, (unsigned char *) outbuf, *outbuflen);
1281
1282 fail:
1283         return 0;
1284 }
1285
1286 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
1287 {
1288         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
1289         memset(b, 0, sizeof(*b));
1290         return b;
1291 }
1292
1293 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
1294 {
1295         d0_blind_id_clear(a);
1296         d0_free(a);
1297 }
1298
1299 void d0_blind_id_util_sha256(char *out, const char *in, size_t n)
1300 {
1301         SHA256_CTX context;
1302         SHA256_Init(&context);
1303         SHA256_Update(&context, (const unsigned char *) in, n);
1304         return SHA256_Final((unsigned char *) out, &context);
1305 }