d0_blind_id.c

   1 /*
   2 Blind-ID library for user identification using RSA blind signatures
   3 Copyright (C) 2010  Rudolf Polzer
   4
   5 This library is free software; you can redistribute it and/or
   6 modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   7 License as published by the Free Software Foundation; either
   8 version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   9
  10 This library is distributed in the hope that it will be useful,
  11 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13 Lesser General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  16 License along with this library; if not, write to the Free Software
  17 Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  18 */
  19
  20 #include "d0_blind_id.h"
  21
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include "d0_bignum.h"
  25 #include "sha1.h"
  26
  27 // for zero knowledge, we need multiple instances of schnorr ID scheme... should normally be sequential
  28 // parallel schnorr ID is not provably zero knowledge :(
  29 //   (evil verifier can know all questions in advance, so sequential is disadvantage for him)
  30 // we'll just live with a 1:1048576 chance of cheating, and support reauthenticating
  31
  32 #define SCHNORR_BITS 20
  33 // probability of cheat: 2^(-bits+1)
  34
  35 #define SCHNORR_HASHSIZE 3
  36 // cannot be >= SHA_DIGEST_LENGTH
  37 // *8 must be >= SCHNORR_BITS
  38
  39 #define MSGSIZE 640 // ought to be enough for anyone
  40
  41 struct d0_blind_id_s
  42 {
  43         // signing (Xonotic pub and priv key)
  44         d0_bignum_t *rsa_n, *rsa_e, *rsa_d;
  45
  46         // public data (Schnorr ID)
  47         d0_bignum_t *schnorr_G;
  48
  49         // private data (player ID private key)
  50         d0_bignum_t *schnorr_s;
  51
  52         // public data (player ID public key, this is what the server gets to know)
  53         d0_bignum_t *schnorr_4_to_s;
  54         d0_bignum_t *schnorr_4_to_s_signature; // 0 when signature is invalid
  55
  56         // temp data
  57         d0_bignum_t *rsa_blind_signature_camouflage; // random number blind signature
  58
  59         d0_bignum_t *r; // random number for schnorr ID
  60         d0_bignum_t *other_4_to_r; // for DH key exchange
  61         d0_bignum_t *challenge; // challenge
  62
  63         char msghash[SCHNORR_HASHSIZE]; // init hash
  64         char msg[MSGSIZE]; // message
  65         size_t msglen; // message length
  66 };
  67
  68 #define CHECK(x) do { if(!(x)) goto fail; } while(0)
  69 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) goto fail; var = val; } while(0)
  70
  71 #define USING(x) if(!(ctx->x)) return 0
  72 #define REPLACING(x)
  73
  74 static d0_bignum_t *zero, *one, *four, *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4;
  75
  76 void d0_blind_id_INITIALIZE(void)
  77 {
  78         d0_bignum_INITIALIZE();
  79         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
  80         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
  81         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
  82         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
  83         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
  84         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
  85         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
  86         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
  87 fail:
  88         ;
  89 }
  90
  91 void d0_blind_id_SHUTDOWN(void)
  92 {
  93         d0_bignum_free(zero);
  94         d0_bignum_free(one);
  95         d0_bignum_free(four);
  96         d0_bignum_free(temp0);
  97         d0_bignum_free(temp1);
  98         d0_bignum_free(temp2);
  99         d0_bignum_free(temp3);
 100         d0_bignum_free(temp4);
 101         d0_bignum_SHUTDOWN();
 102 }
 103
 104 // (G-1)/2
 105 d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
 106 {
 107         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
 108         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
 109         return o;
 110 fail:
 111         return NULL;
 112 }
 113 // 2o+1
 114 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
 115 {
 116         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
 117         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
 118         return G;
 119 fail:
 120         return NULL;
 121 }
 122
 123 BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
 124 {
 125         // using: temp0
 126         if(size < 16)
 127                 size = 16;
 128         for(;;)
 129         {
 130                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
 131                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
 132                         continue;
 133                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
 134                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
 135                         continue;
 136                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
 137                         continue;
 138                 break;
 139         }
 140         return 1;
 141 fail:
 142         return 0;
 143 }
 144
 145 BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, const d0_bignum_t *challenge, d0_bignum_t *d, d0_bignum_t *n)
 146 {
 147         // uses temp0 to temp4
 148         int fail = 0;
 149         int gcdfail = 0;
 150         int pb = (size + 1)/2;
 151         int qb = size - pb;
 152         if(pb < 8)
 153                 pb = 8;
 154         if(qb < 8)
 155                 qb = 8;
 156         for (;;)
 157         {
 158                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
 159                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
 160                         continue;
 161                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
 162                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, challenge));
 163                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 164                         break;
 165                 if(++gcdfail == 3)
 166                         return 0;
 167                 ++gcdfail;
 168         }
 169         gcdfail = 0;
 170         for (;;)
 171         {
 172                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 173                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
 174                 {
 175                         if(++fail == 3)
 176                                 return 0;
 177                 }
 178                 fail = 0;
 179                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 180                         continue;
 181                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 182                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, challenge));
 183                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 184                         break;
 185                 if(++gcdfail == 3)
 186                         return 0;
 187                 ++gcdfail;
 188         }
 189
 190         // n = temp0*temp1
 191         CHECK(d0_bignum_mul(n, temp0, temp1));
 192
 193         // d = challenge^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
 194         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
 195         CHECK(d0_bignum_mod_inv(d, challenge, temp0));
 196         return 1;
 197 fail:
 198         return 0;
 199 }
 200
 201 BOOL d0_rsa_generate_key_fastreject(size_t size, d0_fastreject_function reject, d0_blind_id_t *ctx, void *pass)
 202 {
 203         // uses temp0 to temp4
 204         int fail = 0;
 205         int gcdfail = 0;
 206         int pb = (size + 1)/2;
 207         int qb = size - pb;
 208         if(pb < 8)
 209                 pb = 8;
 210         if(qb < 8)
 211                 qb = 8;
 212         for (;;)
 213         {
 214                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
 215                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
 216                         continue;
 217                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
 218                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, ctx->rsa_e));
 219                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 220                         break;
 221                 if(++gcdfail == 3)
 222                         return 0;
 223                 ++gcdfail;
 224         }
 225         gcdfail = 0;
 226         for (;;)
 227         {
 228                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 229                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
 230                 {
 231                         if(++fail == 3)
 232                                 return 0;
 233                 }
 234                 fail = 0;
 235
 236                 // n = temp0*temp1
 237                 CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_n, temp0, temp1));
 238                 if(reject(ctx, pass))
 239                         continue;
 240
 241                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 242                         continue;
 243                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 244                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, ctx->rsa_e));
 245                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 246                         break;
 247                 if(++gcdfail == 3)
 248                         return 0;
 249                 ++gcdfail;
 250         }
 251
 252         // ctx->rsa_d = ctx->rsa_e^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
 253         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
 254         CHECK(d0_bignum_mod_inv(ctx->rsa_d, ctx->rsa_e, temp0));
 255         return 1;
 256 fail:
 257         return 0;
 258 }
 259
 260 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
 261 {
 262         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
 263         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
 264         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
 265         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
 266         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
 267         if(ctx->schnorr_4_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s);
 268         if(ctx->schnorr_4_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s_signature);
 269         if(ctx->rsa_blind_signature_camouflage) d0_bignum_free(ctx->rsa_blind_signature_camouflage);
 270         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
 271         if(ctx->challenge) d0_bignum_free(ctx->challenge);
 272         if(ctx->other_4_to_r) d0_bignum_free(ctx->other_4_to_r);
 273         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 274 }
 275
 276 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
 277 {
 278         d0_blind_id_clear(ctx);
 279         if(src->rsa_n) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n));
 280         if(src->rsa_e) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e));
 281         if(src->rsa_d) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d));
 282         if(src->schnorr_G) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G));
 283         if(src->schnorr_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s));
 284         if(src->schnorr_4_to_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_4_to_s));
 285         if(src->schnorr_4_to_s_signature) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_4_to_s_signature));
 286         if(src->rsa_blind_signature_camouflage) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_blind_signature_camouflage));
 287         if(src->r) CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_mov(NULL, src->r));
 288         if(src->challenge) CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_mov(NULL, src->challenge));
 289         if(src->other_4_to_r) CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_bignum_mov(NULL, src->other_4_to_r));
 290         memcpy(ctx->msg, src->msg, sizeof(ctx->msg));
 291         ctx->msglen = src->msglen;
 292         memcpy(ctx->msghash, src->msghash, sizeof(ctx->msghash));
 293         return 1;
 294 fail:
 295         d0_blind_id_clear(ctx);
 296         return 0;
 297 }
 298
 299 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_key_fastreject(d0_blind_id_t *ctx, int k, d0_fastreject_function reject, void *pass)
 300 {
 301         REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d); REPLACING(rsa_n);
 302
 303         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
 304         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
 305         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
 306         if(reject)
 307                 CHECK(d0_rsa_generate_key_fastreject(k+1, reject, ctx, pass)); // must fit G for sure
 308         else
 309                 CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx->rsa_e, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n)); // must fit G for sure
 310         return 1;
 311 fail:
 312         return 0;
 313 }
 314
 315 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
 316 {
 317         return d0_blind_id_generate_private_key_fastreject(ctx, k, NULL, NULL);
 318 }
 319
 320 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 321 {
 322         d0_iobuf_t *in = NULL;
 323
 324         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d);
 325
 326         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 327
 328         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 329         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 330         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
 331         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 332
 333 fail:
 334         d0_iobuf_close(in, NULL);
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 339 {
 340         d0_iobuf_t *in = NULL;
 341
 342         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e);
 343
 344         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 345         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 346         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 347         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 348
 349 fail:
 350         d0_iobuf_close(in, NULL);
 351         return 0;
 352 }
 353
 354 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 355 {
 356         d0_iobuf_t *out = NULL;
 357
 358         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 359
 360         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 361         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 362         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 363         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
 364         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 365
 366 fail:
 367         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 368         return 0;
 369 }
 370
 371 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 372 {
 373         d0_iobuf_t *out = NULL;
 374
 375         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 376
 377         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 378         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 379         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 380         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 381
 382 fail:
 383         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 384                 return 0;
 385         return 0;
 386 }
 387
 388 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 389 {
 390         d0_iobuf_t *out = NULL;
 391         static unsigned char convbuf[2048];
 392         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 393         size_t sz, n;
 394
 395         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 396
 397         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 398         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 399
 400         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
 401         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
 402         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 403         conv = NULL;
 404
 405         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 406         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 407                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 408         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 409         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
 410
 411         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 412
 413 fail:
 414         if(conv)
 415                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 416         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 417         return 0;
 418 }
 419
 420 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
 421 {
 422         USING(rsa_n);
 423         REPLACING(schnorr_G);
 424
 425         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
 426         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
 427         return 1;
 428 fail:
 429         return 0;
 430 }
 431
 432 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 433 {
 434         d0_iobuf_t *in = NULL;
 435
 436         REPLACING(schnorr_G);
 437
 438         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 439         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 440         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 441
 442 fail:
 443         d0_iobuf_close(in, NULL);
 444         return 0;
 445 }
 446
 447 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 448 {
 449         d0_iobuf_t *out = NULL;
 450
 451         USING(schnorr_G);
 452
 453         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 454         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 455         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 456
 457 fail:
 458         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 459         return 0;
 460 }
 461
 462 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
 463 {
 464         // temps: temp0 = order
 465         USING(schnorr_G);
 466         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s);
 467
 468         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 469         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
 470         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_4_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
 471         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 472         return 1;
 473
 474 fail:
 475         return 0;
 476 }
 477
 478 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 479 {
 480         d0_iobuf_t *out = NULL;
 481
 482         // temps: temp0 rsa_blind_signature_camouflage^challenge, temp1 (4^s)*rsa_blind_signature_camouflage^challenge
 483         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_4_to_s);
 484         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 485
 486         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 487
 488         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
 489         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 490         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_4_to_s, temp0, ctx->rsa_n));
 491         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 492         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 493
 494 fail:
 495         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 496         return 0;
 497 }
 498
 499 WARN_UNUSED_RESULT 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)
 500 {
 501         d0_iobuf_t *in = NULL;
 502         d0_iobuf_t *out = NULL;
 503
 504         // temps: temp0 input, temp1 temp0^d
 505         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
 506
 507         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 508         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 509
 510         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 511         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
 512         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 513
 514         d0_iobuf_close(in, NULL);
 515         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 516
 517 fail:
 518         d0_iobuf_close(in, NULL);
 519         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 520         return 0;
 521 }
 522
 523 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 524 {
 525         d0_iobuf_t *in = NULL;
 526
 527         // temps: temp0 input, temp1 rsa_blind_signature_camouflage^-1
 528         USING(rsa_blind_signature_camouflage); USING(rsa_n);
 529         REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 530
 531         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 532
 533         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 534         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_n));
 535         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_mod_mul(ctx->schnorr_4_to_s_signature, temp0, temp1, ctx->rsa_n));
 536
 537         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 538
 539 fail:
 540         d0_iobuf_close(in, NULL);
 541         return 0;
 542 }
 543
 544 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id_request_camouflage(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 545 {
 546         d0_iobuf_t *in = NULL;
 547
 548         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 549
 550         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 551
 552         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
 553
 554         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 555
 556 fail:
 557         d0_iobuf_close(in, NULL);
 558         return 0;
 559 }
 560
 561 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id_request_camouflage(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 562 {
 563         d0_iobuf_t *out = NULL;
 564
 565         USING(rsa_blind_signature_camouflage);
 566
 567         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 568
 569         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
 570
 571         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 572
 573 fail:
 574         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 575         return 0;
 576 }
 577
 578 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 579 {
 580         d0_iobuf_t *in = NULL;
 581
 582         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 583
 584         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 585
 586         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
 587         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 588         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 589
 590         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 591
 592 fail:
 593         d0_iobuf_close(in, NULL);
 594         return 0;
 595 }
 596
 597 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 598 {
 599         d0_iobuf_t *in = NULL;
 600
 601         REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 602
 603         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 604
 605         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 606         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 607
 608         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 609
 610 fail:
 611         d0_iobuf_close(in, NULL);
 612         return 0;
 613 }
 614
 615 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 616 {
 617         d0_iobuf_t *out = NULL;
 618
 619         USING(schnorr_s); USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 620
 621         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 622
 623         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
 624         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 625         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 626
 627         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 628
 629 fail:
 630         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 631         return 0;
 632 }
 633
 634 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 635 {
 636         d0_iobuf_t *out = NULL;
 637
 638         USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 639
 640         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 641
 642         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 643         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 644
 645         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 646
 647 fail:
 648         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 649         return 0;
 650 }
 651
 652 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx, BOOL is_first, BOOL send_modulus, char *msg, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 653 // start =
 654 //   first run: send 4^s, 4^s signature
 655 //   1. get random r, send HASH(4^r)
 656 {
 657         d0_iobuf_t *out = NULL;
 658         static unsigned char convbuf[1024];
 659         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 660         size_t sz = 0;
 661
 662         // temps: temp0 order, temp0 4^r
 663         if(is_first)
 664         {
 665                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 666         }
 667         USING(schnorr_G);
 668         REPLACING(r);
 669
 670         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 671
 672         if(is_first)
 673         {
 674                 // send ID
 675                 if(send_modulus)
 676                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 677                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 678                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 679         }
 680
 681         // start schnorr ID scheme
 682         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
 683         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 684         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 685         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 686
 687         // hash it, hash it, everybody hash it
 688         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 689         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 690         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
 691         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 692         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 693         conv = NULL;
 694         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
 695         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
 696
 697         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 698
 699 fail:
 700         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 701         return 0;
 702 }
 703
 704 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_challenge(d0_blind_id_t *ctx, BOOL is_first, BOOL recv_modulus, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen, BOOL *status)
 705 //   first run: get 4^s, 4^s signature
 706 //   1. check sig
 707 //   2. save HASH(4^r)
 708 //   3. send challenge challenge of SCHNORR_BITS
 709 {
 710         d0_iobuf_t *in = NULL;
 711         d0_iobuf_t *out = NULL;
 712
 713         // temps: temp0 order, temp0 signature check
 714         if(is_first)
 715         {
 716                 REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 717                 if(recv_modulus)
 718                         REPLACING(schnorr_G);
 719                 else
 720                         USING(schnorr_G);
 721         }
 722         else
 723         {
 724                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 725                 USING(schnorr_G);
 726         }
 727         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
 728         REPLACING(challenge); REPLACING(msg); REPLACING(msglen); REPLACING(msghash); REPLACING(r);
 729
 730         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 731         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 732
 733         if(is_first)
 734         {
 735                 if(recv_modulus)
 736                 {
 737                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 738                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
 739                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
 740                 }
 741                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 742                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, zero) > 0);
 743                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
 744                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 745                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero) >= 0);
 746                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
 747
 748                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
 749                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 750                 if(d0_bignum_cmp(temp0, ctx->schnorr_4_to_s))
 751                 {
 752                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
 753                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 754                 }
 755         }
 756
 757         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE));
 758         ctx->msglen = MSGSIZE;
 759         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
 760
 761         // send challenge
 762         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->challenge, SCHNORR_BITS));
 763
 764         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->challenge));
 765
 766         // Diffie Hellmann
 767         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 768         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 769         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 770         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp0));
 771
 772         if(status)
 773                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 774
 775         d0_iobuf_close(in, NULL);
 776         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 777
 778 fail:
 779         d0_iobuf_close(in, NULL);
 780         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 781         return 0;
 782 }
 783
 784 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)
 785 //   1. read challenge challenge of SCHNORR_BITS
 786 //   2. reply with r + s * challenge mod order
 787 {
 788         d0_iobuf_t *in = NULL;
 789         d0_iobuf_t *out = NULL;
 790
 791         // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 challenge
 792         REPLACING(other_4_to_r);
 793         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r);
 794
 795         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 796         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 797
 798         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
 799         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
 800         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
 801
 802         // Diffie Hellmann
 803         CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_4_to_r));
 804         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_4_to_r, zero) > 0);
 805         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_4_to_r, ctx->schnorr_G) < 0);
 806
 807         // send response for schnorr ID scheme
 808         // i.challenge. r + ctx->schnorr_s * temp3
 809         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 810         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
 811         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, temp1, ctx->r, temp0));
 812         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
 813
 814         d0_iobuf_close(in, NULL);
 815         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 816
 817 fail:
 818         d0_iobuf_close(in, NULL);
 819         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 820         return 0;
 821 }
 822
 823 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_verify(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *msg, size_t *msglen, BOOL *status)
 824 //   1. read y = r + s * challenge mod order
 825 //   2. verify: g^y (g^s)^-challenge = g^(r+s*challenge-s*challenge) = g^r
 826 //      (check using H(g^r) which we know)
 827 {
 828         d0_iobuf_t *in = NULL;
 829         static unsigned char convbuf[1024];
 830         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 831         size_t sz;
 832
 833         // temps: 0 y 1 order
 834         USING(challenge); USING(schnorr_G);
 835         REPLACING(other_4_to_r);
 836
 837         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 838
 839         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
 840         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 841         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
 842         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
 843
 844         // verify schnorr ID scheme
 845         // we need 4^temp0 (g^s)^-challenge
 846         CHECK(d0_bignum_neg(temp1, ctx->challenge));
 847         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_4_to_s, temp1, ctx->schnorr_G));
 848         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
 849         CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_bignum_mod_mul(ctx->other_4_to_r, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
 850         // hash must be equal to msghash
 851
 852         // hash it, hash it, everybody hash it
 853         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 854         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_4_to_r));
 855         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
 856         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_4_to_r));
 857         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 858         conv = NULL;
 859         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE))
 860         {
 861                 // FAIL (not owned by player)
 862                 goto fail;
 863         }
 864
 865         if(status)
 866                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 867
 868         if(ctx->msglen <= *msglen)
 869                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
 870         else
 871                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
 872         *msglen = ctx->msglen;
 873
 874         d0_iobuf_close(in, NULL);
 875         return 1;
 876
 877 fail:
 878         d0_iobuf_close(in, NULL);
 879         return 0;
 880 }
 881
 882 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 883 {
 884         d0_iobuf_t *out = NULL;
 885         static unsigned char convbuf[1024];
 886         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 887         size_t sz, n;
 888
 889         USING(schnorr_4_to_s);
 890
 891         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 892         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 893
 894         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_4_to_s));
 895         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 896         conv = NULL;
 897
 898         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 899         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 900                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 901         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 902         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
 903
 904         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 905
 906 fail:
 907         if(conv)
 908                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 909         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 910         return 0;
 911 }
 912
 913 BOOL d0_blind_id_sessionkey_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 914 {
 915         d0_iobuf_t *out = NULL;
 916         static unsigned char convbuf[1024];
 917         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 918         size_t n, sz;
 919
 920         USING(r); USING(other_4_to_r); USING(schnorr_G);
 921
 922         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 923         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 924
 925         // temps: temp0 result
 926         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->other_4_to_r, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 927         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 928         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 929         conv = NULL;
 930
 931         n = *outbuflen;
 932         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 933                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 934         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 935
 936         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 937
 938 fail:
 939         if(conv)
 940                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 941         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 942         return 0;
 943 }
 944
 945 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
 946 {
 947         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
 948         memset(b, 0, sizeof(*b));
 949         return b;
 950 }
 951
 952 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
 953 {
 954         d0_blind_id_clear(a);
 955         d0_free(a);
 956 }