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 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_longhash_destructive(d0_bignum_t *clobberme, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 202 {
 203         d0_iobuf_t *out = NULL;
 204         static unsigned char convbuf[1024];
 205         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 206         size_t n, sz;
 207
 208         n = *outbuflen;
 209         while(n > SHA_DIGESTSIZE)
 210         {
 211                 conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 212                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 213                 CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 214                 conv = NULL;
 215                 memcpy(outbuf, sha(convbuf, sz), SHA_DIGESTSIZE);
 216                 outbuf += SHA_DIGESTSIZE;
 217                 n -= SHA_DIGESTSIZE;
 218                 CHECK(d0_bignum_add(temp0, temp0, one));
 219         }
 220         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 221         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 222         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 223         conv = NULL;
 224         memcpy(outbuf, sha(convbuf, sz), n);
 225
 226         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 227
 228 fail:
 229         if(conv)
 230                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 231         return 0;
 232 }
 233
 234 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
 235 {
 236         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
 237         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
 238         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
 239         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
 240         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
 241         if(ctx->schnorr_4_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s);
 242         if(ctx->schnorr_4_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s_signature);
 243         if(ctx->rsa_blind_signature_camouflage) d0_bignum_free(ctx->rsa_blind_signature_camouflage);
 244         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
 245         if(ctx->challenge) d0_bignum_free(ctx->challenge);
 246         if(ctx->other_4_to_r) d0_bignum_free(ctx->other_4_to_r);
 247         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 248 }
 249
 250 void d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
 251 {
 252         d0_blind_id_clear(ctx);
 253         if(src->rsa_n) ctx->rsa_n = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n);
 254         if(src->rsa_e) ctx->rsa_e = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e);
 255         if(src->rsa_d) ctx->rsa_d = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d);
 256         if(src->schnorr_G) ctx->schnorr_G = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G);
 257         if(src->schnorr_s) ctx->schnorr_s = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s);
 258         if(src->schnorr_4_to_s) ctx->schnorr_4_to_s = d0_bignum_mov(NULL, ctx->schnorr_G);
 259         if(src->schnorr_4_to_s_signature) ctx->schnorr_4_to_s_signature = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_4_to_s_signature);
 260         if(src->rsa_blind_signature_camouflage) ctx->rsa_blind_signature_camouflage = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_blind_signature_camouflage);
 261         if(src->r) ctx->r = d0_bignum_mov(NULL, src->r);
 262         if(src->challenge) ctx->challenge = d0_bignum_mov(NULL, src->challenge);
 263         if(src->other_4_to_r) ctx->other_4_to_r = d0_bignum_mov(NULL, src->other_4_to_r);
 264         memcpy(ctx->msg, src->msg, sizeof(ctx->msg));
 265         ctx->msglen = src->msglen;
 266         memcpy(ctx->msghash, src->msghash, sizeof(ctx->msghash));
 267 }
 268
 269 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
 270 {
 271         REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d); REPLACING(rsa_n);
 272
 273         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
 274         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
 275         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
 276         CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx->rsa_e, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n)); // must fit G for sure
 277         return 1;
 278 fail:
 279         return 0;
 280 }
 281
 282 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 283 {
 284         d0_iobuf_t *in = NULL;
 285
 286         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d);
 287
 288         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 289
 290         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 291         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 292         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
 293         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 294
 295 fail:
 296         d0_iobuf_close(in, NULL);
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 301 {
 302         d0_iobuf_t *in = NULL;
 303
 304         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e);
 305
 306         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 307         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 308         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 309         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 310
 311 fail:
 312         d0_iobuf_close(in, NULL);
 313         return 0;
 314 }
 315
 316 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 317 {
 318         d0_iobuf_t *out = NULL;
 319
 320         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 321
 322         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 323         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 324         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 325         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
 326         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 327
 328 fail:
 329         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 330         return 0;
 331 }
 332
 333 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 334 {
 335         d0_iobuf_t *out = NULL;
 336
 337         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 338
 339         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 340         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 341         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 342         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 343
 344 fail:
 345         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 346                 return 0;
 347         return 0;
 348 }
 349
 350 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 351 {
 352         d0_iobuf_t *out = NULL;
 353         static unsigned char convbuf[2048];
 354         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 355         size_t sz, n;
 356
 357         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 358
 359         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 360         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 361
 362         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
 363         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
 364         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 365         conv = NULL;
 366
 367         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 368         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 369                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 370         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 371         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
 372
 373         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 374
 375 fail:
 376         if(conv)
 377                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 378         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 379         return 0;
 380 }
 381
 382 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
 383 {
 384         USING(rsa_n);
 385         REPLACING(schnorr_G);
 386
 387         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
 388         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
 389         return 1;
 390 fail:
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 395 {
 396         d0_iobuf_t *in = NULL;
 397
 398         REPLACING(schnorr_G);
 399
 400         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 401         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 402         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 403
 404 fail:
 405         d0_iobuf_close(in, NULL);
 406         return 0;
 407 }
 408
 409 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 410 {
 411         d0_iobuf_t *out = NULL;
 412
 413         USING(schnorr_G);
 414
 415         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 416         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 417         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 418
 419 fail:
 420         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 421         return 0;
 422 }
 423
 424 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
 425 {
 426         // temps: temp0 = order
 427         USING(schnorr_G);
 428         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s);
 429
 430         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 431         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
 432         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_4_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
 433         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 434         return 1;
 435
 436 fail:
 437         return 0;
 438 }
 439
 440 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 441 {
 442         d0_iobuf_t *out = NULL;
 443
 444         // temps: temp0 rsa_blind_signature_camouflage^challenge, temp1 (4^s)*rsa_blind_signature_camouflage^challenge
 445         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_4_to_s);
 446         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 447
 448         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 449
 450         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
 451         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 452         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_4_to_s, temp0, ctx->rsa_n));
 453         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 454         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 455
 456 fail:
 457         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 458         return 0;
 459 }
 460
 461 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)
 462 {
 463         d0_iobuf_t *in = NULL;
 464         d0_iobuf_t *out = NULL;
 465
 466         // temps: temp0 input, temp1 temp0^d
 467         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
 468
 469         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 470         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 471
 472         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 473         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
 474         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 475
 476         d0_iobuf_close(in, NULL);
 477         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 478
 479 fail:
 480         d0_iobuf_close(in, NULL);
 481         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 482         return 0;
 483 }
 484
 485 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 486 {
 487         d0_iobuf_t *in = NULL;
 488
 489         // temps: temp0 input, temp1 rsa_blind_signature_camouflage^-1
 490         USING(rsa_blind_signature_camouflage); USING(rsa_n);
 491         REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 492
 493         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 494
 495         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 496         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_n));
 497         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_mod_mul(ctx->schnorr_4_to_s_signature, temp0, temp1, ctx->rsa_n));
 498
 499         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 500
 501 fail:
 502         d0_iobuf_close(in, NULL);
 503         return 0;
 504 }
 505
 506 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id_request_camouflage(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 507 {
 508         d0_iobuf_t *in = NULL;
 509
 510         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 511
 512         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 513
 514         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
 515
 516         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 517
 518 fail:
 519         d0_iobuf_close(in, NULL);
 520         return 0;
 521 }
 522
 523 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id_request_camouflage(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 524 {
 525         d0_iobuf_t *out = NULL;
 526
 527         USING(rsa_blind_signature_camouflage);
 528
 529         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 530
 531         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
 532
 533         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 534
 535 fail:
 536         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 537         return 0;
 538 }
 539
 540 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 541 {
 542         d0_iobuf_t *in = NULL;
 543
 544         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 545
 546         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 547
 548         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
 549         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 550         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 551
 552         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 553
 554 fail:
 555         d0_iobuf_close(in, NULL);
 556         return 0;
 557 }
 558
 559 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 560 {
 561         d0_iobuf_t *in = NULL;
 562
 563         REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 564
 565         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 566
 567         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 568         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 569
 570         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 571
 572 fail:
 573         d0_iobuf_close(in, NULL);
 574         return 0;
 575 }
 576
 577 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 578 {
 579         d0_iobuf_t *out = NULL;
 580
 581         USING(schnorr_s); USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 582
 583         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 584
 585         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
 586         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 587         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 588
 589         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 590
 591 fail:
 592         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 593         return 0;
 594 }
 595
 596 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 597 {
 598         d0_iobuf_t *out = NULL;
 599
 600         USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 601
 602         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 603
 604         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 605         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 606
 607         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 608
 609 fail:
 610         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 611         return 0;
 612 }
 613
 614 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)
 615 // start =
 616 //   first run: send 4^s, 4^s signature
 617 //   1. get random r, send HASH(4^r)
 618 {
 619         d0_iobuf_t *out = NULL;
 620         static unsigned char convbuf[1024];
 621         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 622         size_t sz = 0;
 623
 624         // temps: temp0 order, temp0 4^r
 625         if(is_first)
 626         {
 627                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 628         }
 629         USING(schnorr_G);
 630         REPLACING(r);
 631
 632         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 633
 634         if(is_first)
 635         {
 636                 // send ID
 637                 if(send_modulus)
 638                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 639                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 640                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 641         }
 642
 643         // start schnorr ID scheme
 644         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
 645         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 646         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 647         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 648
 649         // hash it, hash it, everybody hash it
 650         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 651         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 652         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
 653         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 654         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 655         conv = NULL;
 656         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
 657         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
 658
 659         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 660
 661 fail:
 662         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 663         return 0;
 664 }
 665
 666 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)
 667 //   first run: get 4^s, 4^s signature
 668 //   1. check sig
 669 //   2. save HASH(4^r)
 670 //   3. send challenge challenge of SCHNORR_BITS
 671 {
 672         d0_iobuf_t *in = NULL;
 673         d0_iobuf_t *out = NULL;
 674
 675         // temps: temp0 order, temp0 signature check
 676         if(is_first)
 677         {
 678                 REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 679                 if(recv_modulus)
 680                         REPLACING(schnorr_G);
 681                 else
 682                         USING(schnorr_G);
 683         }
 684         else
 685         {
 686                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 687                 USING(schnorr_G);
 688         }
 689         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
 690         REPLACING(challenge); REPLACING(msg); REPLACING(msglen); REPLACING(msghash); REPLACING(r);
 691
 692         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 693         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 694
 695         if(is_first)
 696         {
 697                 if(recv_modulus)
 698                 {
 699                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 700                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
 701                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
 702                 }
 703                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 704                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, zero) > 0);
 705                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
 706                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 707                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero) >= 0);
 708                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
 709
 710                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
 711                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 712                 if(d0_bignum_cmp(temp0, ctx->schnorr_4_to_s))
 713                 {
 714                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
 715                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 716                 }
 717         }
 718
 719         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE));
 720         ctx->msglen = MSGSIZE;
 721         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
 722
 723         // send challenge
 724         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->challenge, SCHNORR_BITS));
 725
 726         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->challenge));
 727
 728         // Diffie Hellmann
 729         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 730         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 731         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 732         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp0));
 733
 734         if(status)
 735                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 736
 737         d0_iobuf_close(in, NULL);
 738         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 739
 740 fail:
 741         d0_iobuf_close(in, NULL);
 742         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 743         return 0;
 744 }
 745
 746 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)
 747 //   1. read challenge challenge of SCHNORR_BITS
 748 //   2. reply with r + s * challenge mod order
 749 {
 750         d0_iobuf_t *in = NULL;
 751         d0_iobuf_t *out = NULL;
 752
 753         // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 challenge
 754         REPLACING(other_4_to_r);
 755         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r);
 756
 757         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 758         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 759
 760         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
 761         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
 762         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
 763
 764         // Diffie Hellmann
 765         CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_4_to_r));
 766         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_4_to_r, zero) > 0);
 767         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_4_to_r, ctx->schnorr_G) < 0);
 768
 769         // send response for schnorr ID scheme
 770         // i.challenge. r + ctx->schnorr_s * temp3
 771         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 772         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
 773         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, temp1, ctx->r, temp0));
 774         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
 775
 776         d0_iobuf_close(in, NULL);
 777         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 778
 779 fail:
 780         d0_iobuf_close(in, NULL);
 781         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 782         return 0;
 783 }
 784
 785 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)
 786 //   1. read y = r + s * challenge mod order
 787 //   2. verify: g^y (g^s)^-challenge = g^(r+s*challenge-s*challenge) = g^r
 788 //      (check using H(g^r) which we know)
 789 {
 790         d0_iobuf_t *in = NULL;
 791         static unsigned char convbuf[1024];
 792         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 793         size_t sz;
 794
 795         // temps: 0 y 1 order
 796         USING(challenge); USING(schnorr_G);
 797         REPLACING(other_4_to_r);
 798
 799         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 800
 801         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
 802         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 803         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
 804         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
 805
 806         // verify schnorr ID scheme
 807         // we need 4^temp0 (g^s)^-challenge
 808         CHECK(d0_bignum_neg(temp1, ctx->challenge));
 809         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_4_to_s, temp1, ctx->schnorr_G));
 810         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
 811         CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_bignum_mod_mul(ctx->other_4_to_r, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
 812         // hash must be equal to msghash
 813
 814         // hash it, hash it, everybody hash it
 815         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 816         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_4_to_r));
 817         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
 818         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_4_to_r));
 819         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 820         conv = NULL;
 821         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE))
 822         {
 823                 // FAIL (not owned by player)
 824                 goto fail;
 825         }
 826
 827         if(status)
 828                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 829
 830         if(ctx->msglen <= *msglen)
 831                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
 832         else
 833                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
 834         *msglen = ctx->msglen;
 835
 836         d0_iobuf_close(in, NULL);
 837         return 1;
 838
 839 fail:
 840         d0_iobuf_close(in, NULL);
 841         return 0;
 842 }
 843
 844 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 845 {
 846         d0_iobuf_t *out = NULL;
 847         static unsigned char convbuf[1024];
 848         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 849         size_t sz, n;
 850
 851         USING(schnorr_4_to_s);
 852
 853         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 854         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 855
 856         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_4_to_s));
 857         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 858         conv = NULL;
 859
 860         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 861         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 862                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 863         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 864         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
 865
 866         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 867
 868 fail:
 869         if(conv)
 870                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 871         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 872         return 0;
 873 }
 874
 875 BOOL d0_blind_id_sessionkey_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 876 {
 877         USING(r); USING(other_4_to_r); USING(schnorr_G);
 878
 879         // temps: temp0 result
 880         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->other_4_to_r, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 881         return d0_longhash_destructive(temp0, outbuf, outbuflen);
 882
 883 fail:
 884         return 0;
 885 }
 886
 887 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
 888 {
 889         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
 890         memset(b, 0, sizeof(*b));
 891         return b;
 892 }
 893
 894 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
 895 {
 896         d0_blind_id_clear(a);
 897         d0_free(a);
 898 }