d0_blind_id.c

   1 /*
   2  * FILE:        d0_blind_id.c
   3  * AUTHOR:      Rudolf Polzer - divVerent@xonotic.org
   4  *
   5  * Copyright (c) 2010, Rudolf Polzer
   6  * All rights reserved.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. Neither the name of the copyright holder nor the names of contributors
  17  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  18  *    without specific prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTOR(S) ``AS IS'' AND
  21  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  22  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  23  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTOR(S) BE LIABLE
  24  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  25  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  26  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  27  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  28  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  29  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  30  * SUCH DAMAGE.
  31  *
  32  * $Format:commit %H$
  33  * $Id$
  34  */
  35
  36 #include "d0_blind_id.h"
  37
  38 #include <stdio.h>
  39 #include <string.h>
  40 #include "d0_bignum.h"
  41 #include "sha2.h"
  42
  43 // old "positive" protocol, uses one extra mod_inv in verify stages
  44 // #define D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
  45
  46 // our SHA is SHA-256
  47 #define SHA_DIGESTSIZE 32
  48 const char *sha(const unsigned char *in, size_t len)
  49 {
  50         static __thread char h[32];
  51         d0_blind_id_util_sha256(h, (const char *) in, len);
  52         return h;
  53 }
  54
  55 // for zero knowledge, we need multiple instances of schnorr ID scheme... should normally be sequential
  56 // parallel schnorr ID is not provably zero knowledge :(
  57 //   (evil verifier can know all questions in advance, so sequential is disadvantage for him)
  58 // we'll just live with a 1:1048576 chance of cheating, and support reauthenticating
  59
  60 #define SCHNORR_BITS 20
  61 // probability of cheat: 2^(-bits+1)
  62
  63 #define SCHNORR_HASHSIZE SHA_DIGESTSIZE
  64 // cannot be >= SHA_DIGESTSIZE
  65 // *8 must be >= SCHNORR_BITS
  66 // no need to save bits here
  67
  68 #define MSGSIZE 640 // ought to be enough for anyone
  69
  70 struct d0_blind_id_s
  71 {
  72         // signing (Xonotic pub and priv key)
  73         d0_bignum_t *rsa_n, *rsa_e, *rsa_d;
  74
  75         // public data (Schnorr ID)
  76         d0_bignum_t *schnorr_G;
  77
  78         // private data (player ID private key)
  79         d0_bignum_t *schnorr_s;
  80
  81         // public data (player ID public key, this is what the server gets to know)
  82         d0_bignum_t *schnorr_g_to_s;
  83         d0_bignum_t *schnorr_H_g_to_s_signature; // 0 when signature is invalid
  84         // as hash function H, we get the SHA1 and reinterpret as bignum - yes, it always is < 160 bits
  85
  86         // temp data
  87         d0_bignum_t *rsa_blind_signature_camouflage; // random number blind signature
  88
  89         d0_bignum_t *r; // random number for schnorr ID
  90         d0_bignum_t *t; // for DH key exchange
  91         d0_bignum_t *g_to_t; // for DH key exchange
  92         d0_bignum_t *other_g_to_t; // for DH key exchange
  93         d0_bignum_t *challenge; // challenge
  94
  95         char msghash[SCHNORR_HASHSIZE]; // init hash
  96         char msg[MSGSIZE]; // message
  97         size_t msglen; // message length
  98 };
  99
 100 //#define CHECKDEBUG
 101 #ifdef CHECKDEBUG
 102 #define CHECK(x) do { if(!(x)) { fprintf(stderr, "CHECK FAILED (%s:%d): %s\n", __FILE__, __LINE__, #x); goto fail; } } while(0)
 103 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) { fprintf(stderr, "CHECK FAILED (%s:%d): %s\n", __FILE__, __LINE__, #value); goto fail; } var = val; } while(0)
 104 #else
 105 #define CHECK(x) do { if(!(x)) goto fail; } while(0)
 106 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) goto fail; var = val; } while(0)
 107 #endif
 108
 109 #define USING(x) if(!(ctx->x)) return 0
 110 #define REPLACING(x)
 111
 112 // safe to use
 113 static d0_bignum_t *zero, *one, *four;
 114
 115 static d0_bignum_t *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4;
 116 static void *tempmutex = NULL; // hold this mutex when using temp0 to temp4
 117 #define USINGTEMPS() int locked = 0
 118 #define LOCKTEMPS() do { if(!locked) d0_lockmutex(tempmutex); locked = 1; } while(0)
 119 #define UNLOCKTEMPS() do { if(locked) d0_unlockmutex(tempmutex); locked = 0; } while(0);
 120
 121 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_INITIALIZE(void)
 122 {
 123         USINGTEMPS();
 124         tempmutex = d0_createmutex();
 125         LOCKTEMPS();
 126         CHECK(d0_bignum_INITIALIZE());
 127         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
 128         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
 129         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
 130         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
 131         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
 132         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
 133         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
 134         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
 135         UNLOCKTEMPS();
 136         return 1;
 137 fail:
 138         UNLOCKTEMPS();
 139         return 0;
 140 }
 141
 142 void d0_blind_id_SHUTDOWN(void)
 143 {
 144         USINGTEMPS();
 145         LOCKTEMPS();
 146         d0_bignum_free(zero);
 147         d0_bignum_free(one);
 148         d0_bignum_free(four);
 149         d0_bignum_free(temp0);
 150         d0_bignum_free(temp1);
 151         d0_bignum_free(temp2);
 152         d0_bignum_free(temp3);
 153         d0_bignum_free(temp4);
 154         d0_bignum_SHUTDOWN();
 155         UNLOCKTEMPS();
 156         d0_destroymutex(tempmutex);
 157         tempmutex = NULL;
 158 }
 159
 160 // (G-1)/2
 161 static d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
 162 {
 163         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
 164         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
 165         return o;
 166 fail:
 167         return NULL;
 168 }
 169 // 2o+1
 170 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
 171 {
 172         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
 173         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
 174         return G;
 175 fail:
 176         return NULL;
 177 }
 178
 179 // temps must NOT be locked when calling this
 180 static D0_BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
 181 {
 182         USINGTEMPS(); // using: temp0
 183         if(size < 16)
 184                 size = 16;
 185         for(;;)
 186         {
 187                 LOCKTEMPS();
 188                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
 189                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
 190                         continue;
 191                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
 192                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
 193                         continue;
 194                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
 195                         continue;
 196                 UNLOCKTEMPS();
 197                 break;
 198         }
 199         return 1;
 200 fail:
 201         UNLOCKTEMPS();
 202         return 0;
 203 }
 204
 205 // temps must NOT be locked when calling this
 206 static D0_BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, d0_blind_id_t *ctx)
 207 {
 208         USINGTEMPS(); // uses temp1 to temp4
 209         int fail = 0;
 210         int gcdfail = 0;
 211         int pb = (size + 1)/2;
 212         int qb = size - pb;
 213         if(pb < 8)
 214                 pb = 8;
 215         if(qb < 8)
 216                 qb = 8;
 217
 218         // we use ctx->rsa_d for the first result so that we can unlock temps later
 219         for (;;)
 220         {
 221                 LOCKTEMPS();
 222                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(ctx->rsa_d, pb));
 223                 if(d0_bignum_isprime(ctx->rsa_d, 10) == 0)
 224                 {
 225                         UNLOCKTEMPS();
 226                         continue;
 227                 }
 228                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, ctx->rsa_d, one));
 229                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, ctx->rsa_e));
 230                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 231                         break;
 232                 if(++gcdfail == 3)
 233                         goto fail;
 234                 ++gcdfail;
 235         }
 236         UNLOCKTEMPS();
 237
 238         gcdfail = 0;
 239         for (;;)
 240         {
 241                 LOCKTEMPS();
 242                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 243                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, ctx->rsa_d))
 244                 {
 245                         UNLOCKTEMPS();
 246                         if(++fail == 3)
 247                                 goto fail;
 248                         continue;
 249                 }
 250                 fail = 0;
 251                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 252                 {
 253                         UNLOCKTEMPS();
 254                         continue;
 255                 }
 256                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 257                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, ctx->rsa_e));
 258                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 259                 {
 260                         // we do NOT unlock, as we still need temp1 and temp3
 261                         break;
 262                 }
 263                 UNLOCKTEMPS();
 264                 if(++gcdfail == 3)
 265                         goto fail;
 266                 ++gcdfail;
 267         }
 268
 269         // ctx->rsa_n = ctx->rsa_d*temp1
 270         CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_n, ctx->rsa_d, temp1));
 271
 272         // ctx->rsa_d = ctx->rsa_e^-1 mod (ctx->rsa_d-1)(temp1-1)
 273         CHECK(d0_bignum_sub(temp2, ctx->rsa_d, one)); // we can't reuse the value from above because temps were unlocked
 274         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
 275         CHECK(d0_bignum_mod_inv(ctx->rsa_d, ctx->rsa_e, temp0));
 276         UNLOCKTEMPS();
 277         return 1;
 278 fail:
 279         UNLOCKTEMPS();
 280         return 0;
 281 }
 282
 283 // temps must NOT be locked when calling this
 284 static D0_BOOL d0_rsa_generate_key_fastreject(size_t size, d0_fastreject_function reject, d0_blind_id_t *ctx, void *pass)
 285 {
 286         USINGTEMPS(); // uses temp1 to temp4
 287         int fail = 0;
 288         int gcdfail = 0;
 289         int pb = (size + 1)/2;
 290         int qb = size - pb;
 291         if(pb < 8)
 292                 pb = 8;
 293         if(qb < 8)
 294                 qb = 8;
 295
 296         // we use ctx->rsa_d for the first result so that we can unlock temps later
 297         for (;;)
 298         {
 299                 LOCKTEMPS();
 300                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(ctx->rsa_d, pb));
 301                 if(d0_bignum_isprime(ctx->rsa_d, 10) == 0)
 302                 {
 303                         UNLOCKTEMPS();
 304                         continue;
 305                 }
 306                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, ctx->rsa_d, one));
 307                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, ctx->rsa_e));
 308                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 309                         break;
 310                 if(++gcdfail == 3)
 311                         return 0;
 312                 ++gcdfail;
 313         }
 314         UNLOCKTEMPS();
 315
 316         gcdfail = 0;
 317         for (;;)
 318         {
 319                 LOCKTEMPS();
 320                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 321                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, ctx->rsa_d))
 322                 {
 323                         UNLOCKTEMPS();
 324                         if(++fail == 3)
 325                                 return 0;
 326                         continue;
 327                 }
 328                 fail = 0;
 329
 330                 // n = ctx->rsa_d*temp1
 331                 CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_n, ctx->rsa_d, temp1));
 332                 if(reject(ctx, pass))
 333                 {
 334                         UNLOCKTEMPS();
 335                         continue;
 336                 }
 337
 338                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 339                 {
 340                         UNLOCKTEMPS();
 341                         continue;
 342                 }
 343                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 344                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, ctx->rsa_e));
 345                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 346                 {
 347                         // we do NOT unlock, as we still need temp3
 348                         break;
 349                 }
 350                 UNLOCKTEMPS();
 351                 if(++gcdfail == 3)
 352                         return 0;
 353                 ++gcdfail;
 354         }
 355
 356         // ctx->rsa_d = ctx->rsa_e^-1 mod (ctx->rsa_d-1)(temp1-1)
 357         CHECK(d0_bignum_sub(temp2, ctx->rsa_d, one)); // we can't reuse the value from above because temps were unlocked
 358         CHECK(d0_bignum_mul(ctx->rsa_d, temp2, temp3));
 359         CHECK(d0_bignum_mod_inv(ctx->rsa_d, ctx->rsa_e, temp0));
 360         UNLOCKTEMPS();
 361         return 1;
 362 fail:
 363         UNLOCKTEMPS();
 364         return 0;
 365 }
 366
 367 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_longhash_destructive(unsigned char *convbuf, size_t sz, unsigned char *outbuf, size_t outbuflen)
 368 {
 369         size_t n, i;
 370
 371         n = outbuflen;
 372         while(n > SHA_DIGESTSIZE)
 373         {
 374                 memcpy(outbuf, sha(convbuf, sz), SHA_DIGESTSIZE);
 375                 outbuf += SHA_DIGESTSIZE;
 376                 n -= SHA_DIGESTSIZE;
 377                 for(i = 0; i < sz; ++i)
 378                         if(++convbuf[i])
 379                                 break; // stop until no carry
 380         }
 381         memcpy(outbuf, sha(convbuf, sz), n);
 382         return 1;
 383 }
 384
 385 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_longhash_bignum(const d0_bignum_t *in, unsigned char *outbuf, size_t outbuflen)
 386 {
 387         static __thread unsigned char convbuf[1024];
 388         size_t sz;
 389
 390         CHECK(d0_bignum_export_unsigned(in, convbuf, sizeof(convbuf)) >= 0);
 391         sz = (d0_bignum_size(in) + 7) / 8;
 392         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, outbuf, outbuflen));
 393         return 1;
 394
 395 fail:
 396         return 0;
 397 }
 398
 399 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
 400 {
 401         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
 402         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
 403         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
 404         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
 405         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
 406         if(ctx->schnorr_g_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_g_to_s);
 407         if(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature);
 408         if(ctx->rsa_blind_signature_camouflage) d0_bignum_free(ctx->rsa_blind_signature_camouflage);
 409         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
 410         if(ctx->challenge) d0_bignum_free(ctx->challenge);
 411         if(ctx->t) d0_bignum_free(ctx->t);
 412         if(ctx->g_to_t) d0_bignum_free(ctx->g_to_t);
 413         if(ctx->other_g_to_t) d0_bignum_free(ctx->other_g_to_t);
 414         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 415 }
 416
 417 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
 418 {
 419         d0_blind_id_clear(ctx);
 420         if(src->rsa_n) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n));
 421         if(src->rsa_e) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e));
 422         if(src->rsa_d) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d));
 423         if(src->schnorr_G) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G));
 424         if(src->schnorr_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s));
 425         if(src->schnorr_g_to_s) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_g_to_s));
 426         if(src->schnorr_H_g_to_s_signature) CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_H_g_to_s_signature));
 427         if(src->rsa_blind_signature_camouflage) CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_blind_signature_camouflage));
 428         if(src->r) CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_mov(NULL, src->r));
 429         if(src->challenge) CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_mov(NULL, src->challenge));
 430         if(src->t) CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_mov(NULL, src->t));
 431         if(src->g_to_t) CHECK_ASSIGN(ctx->g_to_t, d0_bignum_mov(NULL, src->g_to_t));
 432         if(src->other_g_to_t) CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_bignum_mov(NULL, src->other_g_to_t));
 433         memcpy(ctx->msg, src->msg, sizeof(ctx->msg));
 434         ctx->msglen = src->msglen;
 435         memcpy(ctx->msghash, src->msghash, sizeof(ctx->msghash));
 436         return 1;
 437 fail:
 438         d0_blind_id_clear(ctx);
 439         return 0;
 440 }
 441
 442 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_key_fastreject(d0_blind_id_t *ctx, int k, d0_fastreject_function reject, void *pass)
 443 {
 444         REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d); REPLACING(rsa_n);
 445
 446         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
 447         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
 448         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
 449         if(reject)
 450                 CHECK(d0_rsa_generate_key_fastreject(k+1, reject, ctx, pass)); // must fit G for sure
 451         else
 452                 CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx)); // must fit G for sure
 453         return 1;
 454 fail:
 455         return 0;
 456 }
 457
 458 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
 459 {
 460         return d0_blind_id_generate_private_key_fastreject(ctx, k, NULL, NULL);
 461 }
 462
 463 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 464 {
 465         d0_iobuf_t *in = NULL;
 466
 467         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d);
 468
 469         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 470
 471         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 472         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 473         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
 474         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 475
 476 fail:
 477         d0_iobuf_close(in, NULL);
 478         return 0;
 479 }
 480
 481 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 482 {
 483         d0_iobuf_t *in = NULL;
 484
 485         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e);
 486
 487         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 488         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 489         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 490         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 491
 492 fail:
 493         d0_iobuf_close(in, NULL);
 494         return 0;
 495 }
 496
 497 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 498 {
 499         d0_iobuf_t *out = NULL;
 500
 501         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 502
 503         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 504         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 505         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 506         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
 507         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 508
 509 fail:
 510         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 511         return 0;
 512 }
 513
 514 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 515 {
 516         d0_iobuf_t *out = NULL;
 517
 518         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 519
 520         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 521         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 522         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 523         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 524
 525 fail:
 526         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 527                 return 0;
 528         return 0;
 529 }
 530
 531 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_key(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 532 {
 533         d0_iobuf_t *out = NULL;
 534         static __thread unsigned char convbuf[2048];
 535         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 536         size_t sz, n;
 537
 538         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 539
 540         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 541         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 542
 543         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
 544         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
 545         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 546         conv = NULL;
 547
 548         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 549         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 550                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 551         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 552         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
 553
 554         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 555
 556 fail:
 557         if(conv)
 558                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 559         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 560         return 0;
 561 }
 562
 563 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
 564 {
 565         USING(rsa_n);
 566         REPLACING(schnorr_G);
 567
 568         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
 569         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
 570         return 1;
 571 fail:
 572         return 0;
 573 }
 574
 575 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 576 {
 577         d0_iobuf_t *in = NULL;
 578
 579         REPLACING(schnorr_G);
 580
 581         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 582         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 583         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 584
 585 fail:
 586         d0_iobuf_close(in, NULL);
 587         return 0;
 588 }
 589
 590 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 591 {
 592         d0_iobuf_t *out = NULL;
 593
 594         USING(schnorr_G);
 595
 596         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 597         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 598         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 599
 600 fail:
 601         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 602         return 0;
 603 }
 604
 605 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
 606 {
 607         USINGTEMPS(); // temps: temp0 = order
 608         USING(schnorr_G);
 609         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_g_to_s);
 610
 611         LOCKTEMPS();
 612         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 613         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
 614         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_g_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
 615         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 616         UNLOCKTEMPS();
 617         return 1;
 618
 619 fail:
 620         UNLOCKTEMPS();
 621         return 0;
 622 }
 623
 624 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 625 {
 626         d0_iobuf_t *out = NULL;
 627         static __thread unsigned char shabuf[2048];
 628         size_t sz;
 629
 630         USINGTEMPS(); // temps: temp0 rsa_blind_signature_camouflage^challenge, temp1 (4^s)*rsa_blind_signature_camouflage^challenge
 631         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_g_to_s);
 632         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 633
 634         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 635
 636         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
 637         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 638
 639         // we will actually sign HA(4^s) to prevent a malleability attack!
 640         LOCKTEMPS();
 641         CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
 642         sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
 643         if(sz > sizeof(shabuf))
 644                 sz = sizeof(shabuf);
 645         CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
 646         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
 647
 648         // hash complete
 649         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, temp2, temp0, ctx->rsa_n));
 650         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 651         UNLOCKTEMPS();
 652         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 653
 654 fail:
 655         UNLOCKTEMPS();
 656         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 657         return 0;
 658 }
 659
 660 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_answer_private_id_request(const d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 661 {
 662         d0_iobuf_t *in = NULL;
 663         d0_iobuf_t *out = NULL;
 664
 665         USINGTEMPS(); // temps: temp0 input, temp1 temp0^d
 666         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
 667
 668         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 669         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 670
 671         LOCKTEMPS();
 672         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 673         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
 674         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 675
 676         UNLOCKTEMPS();
 677         d0_iobuf_close(in, NULL);
 678         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 679
 680 fail:
 681         UNLOCKTEMPS();
 682         d0_iobuf_close(in, NULL);
 683         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 684         return 0;
 685 }
 686
 687 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 688 {
 689         d0_iobuf_t *in = NULL;
 690
 691         USINGTEMPS(); // temps: temp0 input, temp1 rsa_blind_signature_camouflage^-1
 692         USING(rsa_blind_signature_camouflage); USING(rsa_n);
 693         REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 694
 695         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 696
 697         LOCKTEMPS();
 698
 699         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 700         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rsa_blind_signature_camouflage, ctx->rsa_n));
 701         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_bignum_mod_mul(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, temp0, temp1, ctx->rsa_n));
 702
 703         UNLOCKTEMPS();
 704         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 705
 706 fail:
 707         UNLOCKTEMPS();
 708         d0_iobuf_close(in, NULL);
 709         return 0;
 710 }
 711
 712 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id_request_camouflage(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 713 {
 714         d0_iobuf_t *in = NULL;
 715
 716         REPLACING(rsa_blind_signature_camouflage);
 717
 718         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 719
 720         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_blind_signature_camouflage, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
 721
 722         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 723
 724 fail:
 725         d0_iobuf_close(in, NULL);
 726         return 0;
 727 }
 728
 729 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id_request_camouflage(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 730 {
 731         d0_iobuf_t *out = NULL;
 732
 733         USING(rsa_blind_signature_camouflage);
 734
 735         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 736
 737         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_blind_signature_camouflage));
 738
 739         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 740
 741 fail:
 742         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 743         return 0;
 744 }
 745
 746 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 747 {
 748         d0_iobuf_t *in = NULL;
 749
 750         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 751
 752         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 753
 754         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
 755         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
 756         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 757
 758         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 759
 760 fail:
 761         d0_iobuf_close(in, NULL);
 762         return 0;
 763 }
 764
 765 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 766 {
 767         d0_iobuf_t *in = NULL;
 768
 769         REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 770
 771         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 772
 773         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
 774         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 775
 776         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 777
 778 fail:
 779         d0_iobuf_close(in, NULL);
 780         return 0;
 781 }
 782
 783 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_private_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 784 {
 785         d0_iobuf_t *out = NULL;
 786
 787         USING(schnorr_s); USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 788
 789         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 790
 791         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
 792         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
 793         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 794
 795         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 796
 797 fail:
 798         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 799         return 0;
 800 }
 801
 802 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_write_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 803 {
 804         d0_iobuf_t *out = NULL;
 805
 806         USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 807
 808         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 809
 810         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
 811         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 812
 813         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 814
 815 fail:
 816         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 817         return 0;
 818 }
 819
 820 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL send_modulus, const char *msg, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 821 // start =
 822 //   first run: send 4^s, 4^s signature
 823 //   1. get random r, send HASH(4^r)
 824 {
 825         d0_iobuf_t *out = NULL;
 826         static __thread unsigned char convbuf[1024];
 827         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 828         size_t sz = 0;
 829         D0_BOOL failed = 0;
 830
 831         USINGTEMPS(); // temps: temp0 order, temp0 4^r
 832         if(is_first)
 833         {
 834                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 835         }
 836         USING(schnorr_G);
 837         REPLACING(r); REPLACING(t); REPLACING(g_to_t);
 838
 839         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 840
 841         if(is_first)
 842         {
 843                 // send ID
 844                 if(send_modulus)
 845                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 846                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
 847                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 848         }
 849
 850         // start schnorr ID scheme
 851         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
 852         LOCKTEMPS();
 853         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 854 #ifdef RNG_XKCD
 855         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_int(ctx->r, 4)); // decided by fair dice roll
 856 #else
 857         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 858 #endif
 859
 860         // initialize Signed Diffie Hellmann
 861         // we already have the group order in temp1
 862 #ifdef RNG_XKCD
 863         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_int(ctx->t, 4)); // decided by fair dice roll
 864 #else
 865         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_rand_range(ctx->t, zero, temp0));
 866 #endif
 867         // can we SOMEHOW do this with just one mod_pow?
 868
 869         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 870         CHECK_ASSIGN(ctx->g_to_t, d0_bignum_mod_pow(ctx->g_to_t, four, ctx->t, ctx->schnorr_G));
 871         CHECK(!failed);
 872
 873         // hash it, hash it, everybody hash it
 874         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 875         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 876         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->g_to_t));
 877         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
 878         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 879         UNLOCKTEMPS();
 880         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->g_to_t));
 881         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 882         conv = NULL;
 883         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
 884         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
 885
 886         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 887
 888 fail:
 889         UNLOCKTEMPS();
 890         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 891         return 0;
 892 }
 893
 894 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_challenge(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL recv_modulus, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen, D0_BOOL *status)
 895 //   first run: get 4^s, 4^s signature
 896 //   1. check sig
 897 //   2. save HASH(4^r)
 898 //   3. send challenge challenge of SCHNORR_BITS
 899 {
 900         d0_iobuf_t *in = NULL;
 901         d0_iobuf_t *out = NULL;
 902         static __thread unsigned char shabuf[2048];
 903         size_t sz;
 904
 905         USINGTEMPS(); // temps: temp0 order, temp0 signature check
 906         if(is_first)
 907         {
 908                 REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 909                 if(recv_modulus)
 910                         REPLACING(schnorr_G);
 911                 else
 912                         USING(schnorr_G);
 913         }
 914         else
 915         {
 916                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
 917                 USING(schnorr_G);
 918         }
 919         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
 920         REPLACING(challenge); REPLACING(msg); REPLACING(msglen); REPLACING(msghash); REPLACING(r); REPLACING(t);
 921
 922         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 923         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 924
 925         if(is_first)
 926         {
 927                 if(recv_modulus)
 928                 {
 929                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 930                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
 931                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
 932                 }
 933                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
 934                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, zero) >= 0);
 935                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
 936                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 937                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero) >= 0);
 938                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
 939
 940                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
 941                 LOCKTEMPS();
 942                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 943
 944                 // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
 945                 CHECK(d0_bignum_mov(temp2, ctx->schnorr_g_to_s));
 946                 sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
 947                 if(sz > sizeof(shabuf))
 948                         sz = sizeof(shabuf);
 949                 CHECK(d0_longhash_bignum(temp2, shabuf, sz));
 950                 CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
 951
 952                 // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
 953                 CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
 954
 955                 // hash complete
 956                 if(d0_bignum_cmp(temp0, temp1))
 957                 {
 958                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
 959                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
 960                 }
 961         }
 962
 963         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE));
 964         ctx->msglen = MSGSIZE;
 965         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
 966
 967         // send challenge
 968 #ifdef RNG_XKCD
 969         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_int(ctx->challenge, 4)); // decided by fair dice roll
 970 #else
 971         CHECK_ASSIGN(ctx->challenge, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->challenge, SCHNORR_BITS));
 972 #endif
 973         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->challenge));
 974
 975         // Diffie Hellmann send
 976         LOCKTEMPS();
 977         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 978 #ifdef RNG_XKCD
 979         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_int(ctx->t, 4)); // decided by fair dice roll
 980 #else
 981         CHECK_ASSIGN(ctx->t, d0_bignum_rand_range(ctx->t, zero, temp0));
 982 #endif
 983         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->t, ctx->schnorr_G));
 984         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp0));
 985         UNLOCKTEMPS();
 986
 987         if(status)
 988                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
 989
 990         d0_iobuf_close(in, NULL);
 991         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 992
 993 fail:
 994         UNLOCKTEMPS();
 995         d0_iobuf_close(in, NULL);
 996         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 997         return 0;
 998 }
 999
1000 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_response(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1001 //   1. read challenge challenge of SCHNORR_BITS
1002 //   2. reply with r + s * challenge mod order
1003 {
1004         d0_iobuf_t *in = NULL;
1005         d0_iobuf_t *out = NULL;
1006
1007         USINGTEMPS(); // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 challenge
1008         REPLACING(other_g_to_t); REPLACING(t);
1009         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r); USING(g_to_t);
1010
1011         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
1012         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1013
1014         LOCKTEMPS();
1015         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
1016         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
1017         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
1018
1019         // send response for schnorr ID scheme
1020         // i.challenge. r + ctx->schnorr_s * temp3
1021         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
1022         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
1023 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1024         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1025 #else
1026         CHECK(d0_bignum_mod_sub(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1027 #endif
1028         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1029         UNLOCKTEMPS();
1030
1031         // Diffie Hellmann recv
1032         CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_g_to_t));
1033         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, zero) > 0);
1034         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, ctx->schnorr_G) < 0);
1035         // Diffie Hellmann send
1036         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->g_to_t));
1037
1038         d0_iobuf_close(in, NULL);
1039         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1040
1041 fail:
1042         UNLOCKTEMPS();
1043         d0_iobuf_close(in, NULL);
1044         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1045         return 0;
1046 }
1047
1048 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_verify(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *msg, size_t *msglen, D0_BOOL *status)
1049 //   1. read y = r + s * challenge mod order
1050 //   2. verify: g^y (g^s)^-challenge = g^(r+s*challenge-s*challenge) = g^r
1051 //      (check using H(g^r) which we know)
1052 {
1053         d0_iobuf_t *in = NULL;
1054         static __thread unsigned char convbuf[1024];
1055         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1056         size_t sz;
1057
1058         USINGTEMPS(); // temps: 0 y 1 order
1059         USING(challenge); USING(schnorr_G);
1060         REPLACING(other_g_to_t);
1061
1062         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
1063
1064         LOCKTEMPS();
1065
1066         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
1067         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
1068         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
1069         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
1070
1071         // verify schnorr ID scheme
1072 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1073         // we need 4^r = 4^temp0 (g^s)^-challenge
1074         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G));
1075         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, temp1, ctx->challenge, ctx->schnorr_G));
1076 #else
1077         // we need 4^r = 4^temp0 (g^s)^challenge
1078         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->challenge, ctx->schnorr_G));
1079 #endif
1080         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
1081         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
1082
1083         // Diffie Hellmann recv
1084         CHECK_ASSIGN(ctx->other_g_to_t, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_g_to_t));
1085         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, zero) > 0);
1086         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_g_to_t, ctx->schnorr_G) < 0);
1087
1088         // hash it, hash it, everybody hash it
1089         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
1090         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1091         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_g_to_t));
1092         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
1093         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1094         UNLOCKTEMPS();
1095         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_g_to_t));
1096         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1097         conv = NULL;
1098         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->msghash, SCHNORR_HASHSIZE))
1099         {
1100                 // FAIL (not owned by player)
1101                 goto fail;
1102         }
1103
1104         if(status)
1105                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
1106
1107         if(ctx->msglen <= *msglen)
1108                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
1109         else
1110                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
1111         *msglen = ctx->msglen;
1112
1113         d0_iobuf_close(in, NULL);
1114         return 1;
1115
1116 fail:
1117         UNLOCKTEMPS();
1118         d0_iobuf_close(in, NULL);
1119         return 0;
1120 }
1121
1122 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_authenticate_with_private_id_generate_missing_signature(d0_blind_id_t *ctx)
1123 {
1124         size_t sz;
1125         static __thread unsigned char shabuf[2048];
1126
1127         USINGTEMPS(); // temps: 2 hash
1128         REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1129         USING(schnorr_g_to_s); USING(rsa_d); USING(rsa_n);
1130
1131         LOCKTEMPS();
1132
1133         // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
1134         sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
1135         if(sz > sizeof(shabuf))
1136                 sz = sizeof(shabuf);
1137         CHECK(d0_longhash_bignum(ctx->schnorr_g_to_s, shabuf, sz));
1138         LOCKTEMPS();
1139         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
1140
1141         // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
1142         CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
1143         CHECK(d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, temp1, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
1144
1145         UNLOCKTEMPS();
1146         return 1;
1147
1148 fail:
1149         UNLOCKTEMPS();
1150         return 0;
1151 }
1152
1153 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL send_modulus, D0_BOOL with_msg, const char *message, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1154 {
1155         d0_iobuf_t *out = NULL;
1156         unsigned char *convbuf = NULL;
1157         static __thread unsigned char shabuf[2048];
1158         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1159         size_t sz = 0;
1160
1161         USINGTEMPS(); // temps: 0 order 1 4^r 2 hash
1162         if(is_first)
1163         {
1164                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1165         }
1166         USING(schnorr_G);
1167         USING(schnorr_s);
1168         REPLACING(r);
1169
1170         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1171
1172         if(is_first)
1173         {
1174                 // send ID
1175                 if(send_modulus)
1176                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
1177                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_g_to_s));
1178                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1179         }
1180
1181         // start schnorr SIGNATURE scheme
1182         // generate random number r; x = g^r; send hash of H(m||r), remember r, forget x
1183         LOCKTEMPS();
1184         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
1185         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
1186         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
1187
1188         // hash it, hash it, everybody hash it
1189         conv = d0_iobuf_open_write_p((void **) &convbuf, 0);
1190         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, message, msglen));
1191         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp1));
1192         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1193         conv = NULL;
1194         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, shabuf, (d0_bignum_size(temp0) + 7) / 8));
1195         d0_free(convbuf);
1196         convbuf = NULL;
1197         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, (d0_bignum_size(temp0) + 7) / 8));
1198         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1199
1200         // multiply with secret, sub k, modulo order
1201         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, temp2, ctx->schnorr_s, temp0));
1202 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1203         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1204 #else
1205         CHECK(d0_bignum_mod_sub(temp2, ctx->r, temp1, temp0));
1206 #endif
1207         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
1208         UNLOCKTEMPS();
1209
1210         // write the message itself
1211         if(with_msg)
1212                 CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, message, msglen));
1213
1214         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1215
1216 fail:
1217         UNLOCKTEMPS();
1218         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1219         return 0;
1220 }
1221 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_sign(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL send_modulus, const char *message, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1222 {
1223         return d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(ctx, is_first, send_modulus, 1, message, msglen, outbuf, outbuflen);
1224 }
1225 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_detached(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL send_modulus, const char *message, size_t msglen, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1226 {
1227         return d0_blind_id_sign_with_private_id_sign_internal(ctx, is_first, send_modulus, 0, message, msglen, outbuf, outbuflen);
1228 }
1229
1230 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL recv_modulus, D0_BOOL with_msg, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *msg, size_t *msglen, D0_BOOL *status)
1231 {
1232         d0_iobuf_t *in = NULL;
1233         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1234         unsigned char *convbuf = NULL;
1235         static __thread unsigned char shabuf[2048];
1236         size_t sz;
1237
1238         USINGTEMPS(); // temps: 0 sig^e 2 g^s 3 g^-s 4 order
1239         if(is_first)
1240         {
1241                 REPLACING(schnorr_g_to_s); REPLACING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1242                 if(recv_modulus)
1243                         REPLACING(schnorr_G);
1244                 else
1245                         USING(schnorr_G);
1246         }
1247         else
1248         {
1249                 USING(schnorr_g_to_s); USING(schnorr_H_g_to_s_signature);
1250                 USING(schnorr_G);
1251         }
1252         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
1253
1254         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
1255
1256         if(is_first)
1257         {
1258                 if(recv_modulus)
1259                 {
1260                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
1261                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
1262                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
1263                 }
1264                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_g_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_g_to_s));
1265                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, zero) >= 0);
1266                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
1267                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1268                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero) >= 0);
1269                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
1270
1271                 // check signature of key (t = k^d, so, t^challenge = k)
1272                 LOCKTEMPS();
1273                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
1274
1275                 // we will actually sign SHA(4^s) to prevent a malleability attack!
1276                 sz = (d0_bignum_size(ctx->rsa_n) + 7) / 8; // this is too long, so we have to take the value % rsa_n when "decrypting"
1277                 if(sz > sizeof(shabuf))
1278                         sz = sizeof(shabuf);
1279                 CHECK(d0_longhash_bignum(ctx->schnorr_g_to_s, shabuf, sz));
1280                 CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp2, shabuf, sz));
1281
1282                 // + 7 / 8 is too large, so let's mod it
1283                 CHECK(d0_bignum_divmod(NULL, temp1, temp2, ctx->rsa_n));
1284
1285                 // hash complete
1286                 if(d0_bignum_cmp(temp0, temp1))
1287                 {
1288                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
1289                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature));
1290                 }
1291         }
1292
1293         CHECK(d0_dl_get_order(temp4, ctx->schnorr_G));
1294         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0)); // e == H(m || g^r)
1295         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp1)); // x == (r - s*e) mod |G|
1296         if(with_msg)
1297                 CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, msg, msglen));
1298
1299         // VERIFY: g^x * (g^s)^-e = g^(x - s*e) = g^r
1300
1301         // verify schnorr ID scheme
1302         // we need g^r = g^x (g^s)^e
1303         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, four, temp1, ctx->schnorr_G));
1304 #ifdef D0_BLIND_ID_POSITIVE_PROTOCOL
1305         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp3, ctx->schnorr_g_to_s, ctx->schnorr_G));
1306         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp3, temp0, ctx->schnorr_G));
1307 #else
1308         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, ctx->schnorr_g_to_s, temp0, ctx->schnorr_G));
1309 #endif
1310         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G)); // temp3 now is g^r
1311
1312         // hash it, hash it, everybody hash it
1313         conv = d0_iobuf_open_write_p((void **) &convbuf, 0);
1314         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, *msglen));
1315         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
1316         d0_iobuf_close(conv, &sz);
1317         conv = NULL;
1318         CHECK(d0_longhash_destructive(convbuf, sz, shabuf, (d0_bignum_size(temp4) + 7) / 8));
1319         d0_free(convbuf);
1320         convbuf = NULL;
1321         CHECK(d0_bignum_import_unsigned(temp1, shabuf, (d0_bignum_size(temp4) + 7) / 8));
1322
1323         // verify signature
1324         CHECK(!d0_bignum_cmp(temp0, temp1));
1325         UNLOCKTEMPS();
1326
1327         if(status)
1328                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_H_g_to_s_signature, zero);
1329
1330         d0_iobuf_close(in, NULL);
1331         return 1;
1332
1333 fail:
1334         UNLOCKTEMPS();
1335         d0_iobuf_close(in, NULL);
1336         return 0;
1337 }
1338 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_verify(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL recv_modulus, const char *inbuf, size_t inbuflen, char *msg, size_t *msglen, D0_BOOL *status)
1339 {
1340         return d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(ctx, is_first, recv_modulus, 1, inbuf, inbuflen, msg, msglen, status);
1341 }
1342 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_detached(d0_blind_id_t *ctx, D0_BOOL is_first, D0_BOOL recv_modulus, const char *inbuf, size_t inbuflen, const char *msg, size_t msglen, D0_BOOL *status)
1343 {
1344         return d0_blind_id_sign_with_private_id_verify_internal(ctx, is_first, recv_modulus, 0, inbuf, inbuflen, (char *) msg, &msglen, status);
1345 }
1346
1347 D0_WARN_UNUSED_RESULT D0_BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1348 {
1349         d0_iobuf_t *out = NULL;
1350         static __thread unsigned char convbuf[1024];
1351         d0_iobuf_t *conv = NULL;
1352         size_t sz, n;
1353
1354         USING(rsa_n);
1355         USING(rsa_e);
1356         USING(schnorr_g_to_s);
1357
1358         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
1359         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
1360
1361         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_n));
1362         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->rsa_e));
1363         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_g_to_s));
1364         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
1365         conv = NULL;
1366
1367         n = (*outbuflen / 4) * 3;
1368         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
1369                 n = SHA_DIGESTSIZE;
1370         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
1371         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
1372
1373         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1374
1375 fail:
1376         if(conv)
1377                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
1378         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
1379         return 0;
1380 }
1381
1382 D0_BOOL d0_blind_id_sessionkey_public_id(const d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
1383 {
1384         D0_BOOL ret;
1385
1386         USINGTEMPS(); // temps: temp0 result
1387         USING(t); USING(other_g_to_t); USING(schnorr_G);
1388
1389         LOCKTEMPS();
1390         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->other_g_to_t, ctx->t, ctx->schnorr_G));
1391         ret = d0_longhash_bignum(temp0, (unsigned char *) outbuf, *outbuflen);
1392         UNLOCKTEMPS();
1393         return ret;
1394
1395 fail:
1396         UNLOCKTEMPS();
1397         return 0;
1398 }
1399
1400 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
1401 {
1402         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
1403         memset(b, 0, sizeof(*b));
1404         return b;
1405 }
1406
1407 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
1408 {
1409         d0_blind_id_clear(a);
1410         d0_free(a);
1411 }
1412
1413 void d0_blind_id_util_sha256(char *out, const char *in, size_t n)
1414 {
1415         SHA256_CTX context;
1416         SHA256_Init(&context);
1417         SHA256_Update(&context, (const unsigned char *) in, n);
1418         return SHA256_Final((unsigned char *) out, &context);
1419 }
1420
1421 void d0_blind_id_setmallocfuncs(d0_malloc_t *m, d0_free_t *f)
1422 {
1423         d0_setmallocfuncs(m, f);
1424 }
1425 void d0_blind_id_setmutexfuncs(d0_createmutex_t *c, d0_destroymutex_t *d, d0_lockmutex_t *l, d0_unlockmutex_t *u)
1426 {
1427         d0_setmutexfuncs(c, d, l, u);
1428 }