d0_blind_id.c

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