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