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 *rn; // random number blind signature
  58         d0_bignum_t *r; // random number for schnorr ID
  59         char xnbh[SCHNORR_HASHSIZE]; // init hash
  60         d0_bignum_t *e; // challenge
  61         char msg[MSGSIZE]; // message
  62         size_t msglen; // message length
  63         d0_bignum_t *other_4_to_r; // for DH key exchange
  64 };
  65
  66 #define CHECK(x) do { if(!(x)) goto fail; } while(0)
  67 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) goto fail; var = val; } while(0)
  68
  69 #define USING(x) if(!(ctx->x)) return 0
  70 #define REPLACING(x)
  71
  72 static d0_bignum_t *zero, *one, *four, *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4;
  73
  74 void d0_blind_id_INITIALIZE(void)
  75 {
  76         d0_bignum_INITIALIZE();
  77         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
  78         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
  79         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
  80         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
  81         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
  82         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
  83         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
  84         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
  85 fail:
  86         ;
  87 }
  88
  89 void d0_blind_id_SHUTDOWN(void)
  90 {
  91         d0_bignum_free(zero);
  92         d0_bignum_free(one);
  93         d0_bignum_free(four);
  94         d0_bignum_free(temp0);
  95         d0_bignum_free(temp1);
  96         d0_bignum_free(temp2);
  97         d0_bignum_free(temp3);
  98         d0_bignum_free(temp4);
  99         d0_bignum_SHUTDOWN();
 100 }
 101
 102 // (G-1)/2
 103 d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
 104 {
 105         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
 106         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
 107         return o;
 108 fail:
 109         return NULL;
 110 }
 111 // 2o+1
 112 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
 113 {
 114         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
 115         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
 116         return G;
 117 fail:
 118         return NULL;
 119 }
 120
 121 BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
 122 {
 123         // using: temp0
 124         if(size < 16)
 125                 size = 16;
 126         for(;;)
 127         {
 128                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
 129                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
 130                         continue;
 131                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
 132                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
 133                         continue;
 134                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
 135                         continue;
 136                 break;
 137         }
 138         return 1;
 139 fail:
 140         return 0;
 141 }
 142
 143 BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, const d0_bignum_t *e, d0_bignum_t *d, d0_bignum_t *n)
 144 {
 145         // uses temp0 to temp4
 146         int fail = 0;
 147         int gcdfail = 0;
 148         int pb = (size + 1)/2;
 149         int qb = size - pb;
 150         if(pb < 8)
 151                 pb = 8;
 152         if(qb < 8)
 153                 qb = 8;
 154         for (;;)
 155         {
 156                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
 157                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
 158                         continue;
 159                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
 160                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, e));
 161                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 162                         break;
 163                 if(++gcdfail == 3)
 164                         return 0;
 165                 ++gcdfail;
 166         }
 167         gcdfail = 0;
 168         for (;;)
 169         {
 170                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 171                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
 172                 {
 173                         if(++fail == 3)
 174                                 return 0;
 175                 }
 176                 fail = 0;
 177                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 178                         continue;
 179                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 180                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, e));
 181                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 182                         break;
 183                 if(++gcdfail == 3)
 184                         return 0;
 185                 ++gcdfail;
 186         }
 187
 188         // n = temp0*temp1
 189         CHECK(d0_bignum_mul(n, temp0, temp1));
 190
 191         // d = e^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
 192         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
 193         CHECK(d0_bignum_mod_inv(d, e, temp0));
 194         return 1;
 195 fail:
 196         return 0;
 197 }
 198
 199 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
 200 {
 201         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
 202         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
 203         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
 204         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
 205         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
 206         if(ctx->schnorr_4_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s);
 207         if(ctx->schnorr_4_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s_signature);
 208         if(ctx->rn) d0_bignum_free(ctx->rn);
 209         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
 210         if(ctx->e) d0_bignum_free(ctx->e);
 211         if(ctx->other_4_to_r) d0_bignum_free(ctx->other_4_to_r);
 212         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 213 }
 214
 215 void d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
 216 {
 217         d0_blind_id_clear(ctx);
 218         if(src->rsa_n) ctx->rsa_n = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n);
 219         if(src->rsa_e) ctx->rsa_e = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e);
 220         if(src->rsa_d) ctx->rsa_d = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d);
 221         if(src->schnorr_G) ctx->schnorr_G = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G);
 222         if(src->schnorr_s) ctx->schnorr_s = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s);
 223         if(src->schnorr_4_to_s) ctx->schnorr_4_to_s = d0_bignum_mov(NULL, ctx->schnorr_G);
 224         if(src->schnorr_4_to_s_signature) ctx->schnorr_4_to_s_signature = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_4_to_s_signature);
 225         if(src->rn) ctx->rn = d0_bignum_mov(NULL, src->rn);
 226         if(src->r) ctx->r = d0_bignum_mov(NULL, src->r);
 227         if(src->e) ctx->e = d0_bignum_mov(NULL, src->e);
 228         if(src->other_4_to_r) ctx->other_4_to_r = d0_bignum_mov(NULL, src->other_4_to_r);
 229         memcpy(ctx->msg, src->msg, sizeof(ctx->msg));
 230         ctx->msglen = src->msglen;
 231         memcpy(ctx->xnbh, src->xnbh, sizeof(ctx->xnbh));
 232 }
 233
 234 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
 235 {
 236         REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d); REPLACING(rsa_n);
 237
 238         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
 239         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
 240         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
 241         CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx->rsa_e, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n)); // must fit G for sure
 242         return 1;
 243 fail:
 244         return 0;
 245 }
 246
 247 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 248 {
 249         d0_iobuf_t *in = NULL;
 250
 251         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e); REPLACING(rsa_d);
 252
 253         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 254
 255         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 256         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 257         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
 258         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 259
 260 fail:
 261         d0_iobuf_close(in, NULL);
 262         return 0;
 263 }
 264
 265 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 266 {
 267         d0_iobuf_t *in = NULL;
 268
 269         REPLACING(rsa_n); REPLACING(rsa_e);
 270
 271         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 272         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 273         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 274         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 275
 276 fail:
 277         d0_iobuf_close(in, NULL);
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 282 {
 283         d0_iobuf_t *out = NULL;
 284
 285         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 286
 287         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 288         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 289         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 290         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
 291         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 292
 293 fail:
 294         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 295         return 0;
 296 }
 297
 298 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 299 {
 300         d0_iobuf_t *out = NULL;
 301
 302         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 303
 304         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 305         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 306         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 307         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 308
 309 fail:
 310         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 311                 return 0;
 312         return 0;
 313 }
 314
 315 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
 316 {
 317         USING(rsa_n);
 318         REPLACING(schnorr_G);
 319
 320         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
 321         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
 322         return 1;
 323 fail:
 324         return 0;
 325 }
 326
 327 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 328 {
 329         d0_iobuf_t *in = NULL;
 330
 331         REPLACING(schnorr_G);
 332
 333         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 334         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 335         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 336
 337 fail:
 338         d0_iobuf_close(in, NULL);
 339         return 0;
 340 }
 341
 342 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 343 {
 344         d0_iobuf_t *out = NULL;
 345
 346         USING(schnorr_G);
 347
 348         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 349         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 350         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 351
 352 fail:
 353         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 354         return 0;
 355 }
 356
 357 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
 358 {
 359         // temps: temp0 = order
 360         USING(schnorr_G);
 361         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s);
 362
 363         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 364         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
 365         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_4_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
 366         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 367         return 1;
 368
 369 fail:
 370         return 0;
 371 }
 372
 373 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 374 {
 375         d0_iobuf_t *out = NULL;
 376
 377         // temps: temp0 rn^e, temp1 (4^s)*rn^e
 378         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_4_to_s);
 379         REPLACING(rn);
 380
 381         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 382
 383         CHECK_ASSIGN(ctx->rn, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rn, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
 384         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rn, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 385         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_4_to_s, temp0, ctx->rsa_n));
 386         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 387         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 388
 389 fail:
 390         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 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)
 395 {
 396         d0_iobuf_t *in = NULL;
 397         d0_iobuf_t *out = NULL;
 398
 399         // temps: temp0 input, temp1 temp0^d
 400         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
 401
 402         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 403         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 404
 405         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 406         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
 407         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 408
 409         d0_iobuf_close(in, NULL);
 410         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 411
 412 fail:
 413         d0_iobuf_close(in, NULL);
 414         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 419 {
 420         d0_iobuf_t *in = NULL;
 421
 422         // temps: temp0 input, temp1 rn^-1
 423         USING(rn); USING(rsa_n);
 424         REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 425
 426         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 427
 428         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 429         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rn, ctx->rsa_n));
 430         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_mod_mul(ctx->schnorr_4_to_s_signature, temp0, temp1, ctx->rsa_n));
 431
 432         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 433
 434 fail:
 435         d0_iobuf_close(in, NULL);
 436         return 0;
 437 }
 438
 439 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 440 {
 441         d0_iobuf_t *in = NULL;
 442
 443         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 444
 445         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 446
 447         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
 448         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 449         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 450
 451         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 452
 453 fail:
 454         d0_iobuf_close(in, NULL);
 455         return 0;
 456 }
 457
 458 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 459 {
 460         d0_iobuf_t *in = NULL;
 461
 462         REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 463
 464         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 465
 466         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 467         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 468
 469         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 470
 471 fail:
 472         d0_iobuf_close(in, NULL);
 473         return 0;
 474 }
 475
 476 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 477 {
 478         d0_iobuf_t *out = NULL;
 479
 480         USING(schnorr_s); USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 481
 482         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 483
 484         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
 485         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 486         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 487
 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_write_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 496 {
 497         d0_iobuf_t *out = NULL;
 498
 499         USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 500
 501         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 502
 503         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 504         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 505
 506         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 507
 508 fail:
 509         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 510         return 0;
 511 }
 512
 513 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)
 514 // start =
 515 //   first run: send 4^s, 4^s signature
 516 //   1. get random r, send HASH(4^r)
 517 {
 518         d0_iobuf_t *out = NULL;
 519         static unsigned char convbuf[1024];
 520         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 521         size_t sz = 0;
 522
 523         // temps: temp0 order, temp0 4^r
 524         if(is_first)
 525         {
 526                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 527         }
 528         USING(schnorr_G);
 529         REPLACING(r);
 530
 531         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 532
 533         if(is_first)
 534         {
 535                 // send ID
 536                 if(send_modulus)
 537                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 538                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 539                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 540         }
 541
 542         // start schnorr ID scheme
 543         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
 544         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 545         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 546         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 547
 548         // hash it, hash it, everybody hash it
 549         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 550         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 551         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
 552         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 553         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 554         conv = NULL;
 555         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
 556         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
 557
 558         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 559
 560 fail:
 561         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 562         return 0;
 563 }
 564
 565 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)
 566 //   first run: get 4^s, 4^s signature
 567 //   1. check sig
 568 //   2. save HASH(4^r)
 569 //   3. send challenge e of SCHNORR_BITS
 570 {
 571         d0_iobuf_t *in = NULL;
 572         d0_iobuf_t *out = NULL;
 573
 574         // temps: temp0 order, temp0 signature check
 575         if(is_first)
 576         {
 577                 REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 578                 if(recv_modulus)
 579                         REPLACING(schnorr_G);
 580                 else
 581                         USING(schnorr_G);
 582         }
 583         else
 584         {
 585                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 586                 USING(schnorr_G);
 587         }
 588         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
 589         REPLACING(e); REPLACING(msg); REPLACING(msglen); REPLACING(xnbh); REPLACING(r);
 590
 591         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 592         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 593
 594         if(is_first)
 595         {
 596                 if(recv_modulus)
 597                 {
 598                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 599                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
 600                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
 601                 }
 602                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 603                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, zero) > 0);
 604                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
 605                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 606                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero) >= 0);
 607                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
 608
 609                 // check signature of key (t = k^d, so, t^e = k)
 610                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 611                 if(d0_bignum_cmp(temp0, ctx->schnorr_4_to_s))
 612                 {
 613                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
 614                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 615                 }
 616         }
 617
 618         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->xnbh, SCHNORR_HASHSIZE));
 619         ctx->msglen = MSGSIZE;
 620         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
 621
 622         // send challenge
 623         CHECK_ASSIGN(ctx->e, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->e, SCHNORR_BITS));
 624
 625         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->e));
 626
 627         // Diffie Hellmann
 628         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 629         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 630         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 631         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp0));
 632
 633         if(status)
 634                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 635
 636         d0_iobuf_close(in, NULL);
 637         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 638
 639 fail:
 640         d0_iobuf_close(in, NULL);
 641         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 642         return 0;
 643 }
 644
 645 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)
 646 //   1. read challenge e of SCHNORR_BITS
 647 //   2. reply with r + s * e mod order
 648 {
 649         d0_iobuf_t *in = NULL;
 650         d0_iobuf_t *out = NULL;
 651
 652         // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 e
 653         REPLACING(other_4_to_r);
 654         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r);
 655
 656         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 657         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 658
 659         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
 660         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
 661         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
 662
 663         // Diffie Hellmann
 664         CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->other_4_to_r));
 665         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_4_to_r, zero) > 0);
 666         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->other_4_to_r, ctx->schnorr_G) < 0);
 667
 668         // send response for schnorr ID scheme
 669         // i.e. r + ctx->schnorr_s * temp3
 670         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 671         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
 672         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, temp1, ctx->r, temp0));
 673         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
 674
 675         d0_iobuf_close(in, NULL);
 676         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 677
 678 fail:
 679         d0_iobuf_close(in, NULL);
 680         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 681         return 0;
 682 }
 683
 684 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)
 685 //   1. read y = r + s * e mod order
 686 //   2. verify: g^y (g^s)^-e = g^(r+s*e-s*e) = g^r
 687 //      (check using H(g^r) which we know)
 688 {
 689         d0_iobuf_t *in = NULL;
 690         static unsigned char convbuf[1024];
 691         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 692         size_t sz;
 693
 694         // temps: 0 y 1 order
 695         USING(e); USING(schnorr_G);
 696         REPLACING(other_4_to_r);
 697
 698         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 699
 700         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
 701         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 702         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
 703         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
 704
 705         // verify schnorr ID scheme
 706         // we need 4^temp0 (g^s)^-e
 707         CHECK(d0_bignum_neg(temp1, ctx->e));
 708         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_4_to_s, temp1, ctx->schnorr_G));
 709         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
 710         CHECK_ASSIGN(ctx->other_4_to_r, d0_bignum_mod_mul(ctx->other_4_to_r, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
 711         // hash must be equal to xnbh
 712
 713         // hash it, hash it, everybody hash it
 714         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 715         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_4_to_r));
 716         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
 717         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->other_4_to_r));
 718         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 719         conv = NULL;
 720         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->xnbh, SCHNORR_HASHSIZE))
 721         {
 722                 // FAIL (not owned by player)
 723                 goto fail;
 724         }
 725
 726         if(status)
 727                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 728
 729         if(ctx->msglen <= *msglen)
 730                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
 731         else
 732                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
 733         *msglen = ctx->msglen;
 734
 735         d0_iobuf_close(in, NULL);
 736         return 1;
 737
 738 fail:
 739         d0_iobuf_close(in, NULL);
 740         return 0;
 741 }
 742
 743 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 744 {
 745         d0_iobuf_t *out = NULL;
 746         static unsigned char convbuf[1024];
 747         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 748         size_t sz, n;
 749
 750         USING(schnorr_4_to_s);
 751
 752         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 753         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 754
 755         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_4_to_s));
 756         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 757         conv = NULL;
 758
 759         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 760         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 761                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 762         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 763         CHECK(d0_iobuf_conv_base64_out(out));
 764
 765         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 766
 767 fail:
 768         if(conv)
 769                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 770         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 771         return 0;
 772 }
 773
 774 BOOL d0_blind_id_sessionkey_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 775 {
 776         d0_iobuf_t *out = NULL;
 777         static unsigned char convbuf[1024];
 778         d0_iobuf_t *conv = NULL;
 779         size_t n, sz;
 780
 781         USING(r); USING(other_4_to_r); USING(schnorr_G);
 782
 783         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 784         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 785
 786         // temps: temp0 result
 787         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->other_4_to_r, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 788         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 789         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 790         conv = NULL;
 791
 792         n = *outbuflen;
 793         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 794                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 795         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) == n);
 796
 797         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 798
 799 fail:
 800         if(conv)
 801                 d0_iobuf_close(conv, &sz);
 802         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 803         return 0;
 804 }
 805
 806 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
 807 {
 808         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
 809         memset(b, 0, sizeof(*b));
 810         return b;
 811 }
 812
 813 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
 814 {
 815         d0_blind_id_clear(a);
 816         d0_free(a);
 817 }