a "fastreject" facility helpful to generate keys with a specific facility (only makes...
[xonotic/d0_blind_id.git] / 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 }