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 };
  64
  65 #define CHECK(x) do { if(!(x)) goto fail; } while(0)
  66 #define CHECK_ASSIGN(var, value) do { d0_bignum_t *val; val = value; if(!val) goto fail; var = val; } while(0)
  67
  68 static d0_bignum_t *zero, *one, *four, *temp0, *temp1, *temp2, *temp3, *temp4;
  69
  70 void d0_blind_id_INITIALIZE(void)
  71 {
  72         d0_bignum_INITIALIZE();
  73         CHECK_ASSIGN(zero, d0_bignum_int(zero, 0));
  74         CHECK_ASSIGN(one, d0_bignum_int(one, 1));
  75         CHECK_ASSIGN(four, d0_bignum_int(four, 4));
  76         CHECK_ASSIGN(temp0, d0_bignum_int(temp0, 0));
  77         CHECK_ASSIGN(temp1, d0_bignum_int(temp1, 0));
  78         CHECK_ASSIGN(temp2, d0_bignum_int(temp2, 0));
  79         CHECK_ASSIGN(temp3, d0_bignum_int(temp3, 0));
  80         CHECK_ASSIGN(temp4, d0_bignum_int(temp4, 0));
  81 fail:
  82         ;
  83 }
  84
  85 void d0_blind_id_SHUTDOWN(void)
  86 {
  87         d0_bignum_free(zero);
  88         d0_bignum_free(one);
  89         d0_bignum_free(four);
  90         d0_bignum_free(temp0);
  91         d0_bignum_free(temp1);
  92         d0_bignum_free(temp2);
  93         d0_bignum_free(temp3);
  94         d0_bignum_free(temp4);
  95         d0_bignum_SHUTDOWN();
  96 }
  97
  98 // (G-1)/2
  99 d0_bignum_t *d0_dl_get_order(d0_bignum_t *o, const d0_bignum_t *G)
 100 {
 101         CHECK_ASSIGN(o, d0_bignum_sub(o, G, one));
 102         CHECK(d0_bignum_shl(o, o, -1)); // order o = (G-1)/2
 103         return o;
 104 fail:
 105         return NULL;
 106 }
 107 // 2o+1
 108 d0_bignum_t *d0_dl_get_from_order(d0_bignum_t *G, const d0_bignum_t *o)
 109 {
 110         CHECK_ASSIGN(G, d0_bignum_shl(G, o, 1));
 111         CHECK(d0_bignum_add(G, G, one));
 112         return G;
 113 fail:
 114         return NULL;
 115 }
 116
 117 BOOL d0_dl_generate_key(size_t size, d0_bignum_t *G)
 118 {
 119         // using: temp0
 120         if(size < 16)
 121                 size = 16;
 122         for(;;)
 123         {
 124                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, size-1));
 125                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 0) == 0)
 126                         continue;
 127                 CHECK(d0_dl_get_from_order(G, temp0));
 128                 if(d0_bignum_isprime(G, 10) == 0)
 129                         continue;
 130                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0) // finish the previous test
 131                         continue;
 132                 break;
 133         }
 134         return 1;
 135 fail:
 136         return 0;
 137 }
 138
 139 BOOL d0_rsa_generate_key(size_t size, const d0_bignum_t *e, d0_bignum_t *d, d0_bignum_t *n)
 140 {
 141         // uses temp0 to temp4
 142         int fail = 0;
 143         int gcdfail = 0;
 144         int pb = (size + 1)/2;
 145         int qb = size - pb;
 146         if(pb < 8)
 147                 pb = 8;
 148         if(qb < 8)
 149                 qb = 8;
 150         for (;;)
 151         {
 152                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp0, pb));
 153                 if(d0_bignum_isprime(temp0, 10) == 0)
 154                         continue;
 155                 CHECK(d0_bignum_sub(temp2, temp0, one));
 156                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp2, e));
 157                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 158                         break;
 159                 if(++gcdfail == 3)
 160                         return 0;
 161                 ++gcdfail;
 162         }
 163         gcdfail = 0;
 164         for (;;)
 165         {
 166                 CHECK(d0_bignum_rand_bit_exact(temp1, qb));
 167                 if(!d0_bignum_cmp(temp1, temp0))
 168                 {
 169                         if(++fail == 3)
 170                                 return 0;
 171                 }
 172                 fail = 0;
 173                 if(d0_bignum_isprime(temp1, 10) == 0)
 174                         continue;
 175                 CHECK(d0_bignum_sub(temp3, temp1, one));
 176                 CHECK(d0_bignum_gcd(temp4, NULL, NULL, temp3, e));
 177                 if(!d0_bignum_cmp(temp4, one))
 178                         break;
 179                 if(++gcdfail == 3)
 180                         return 0;
 181                 ++gcdfail;
 182         }
 183
 184         // n = temp0*temp1
 185         CHECK(d0_bignum_mul(n, temp0, temp1));
 186
 187         // d = e^-1 mod (temp0-1)(temp1-1)
 188         CHECK(d0_bignum_mul(temp0, temp2, temp3));
 189         CHECK(d0_bignum_mod_inv(d, e, temp0));
 190         return 1;
 191 fail:
 192         return 0;
 193 }
 194
 195 void d0_blind_id_clear(d0_blind_id_t *ctx)
 196 {
 197         if(ctx->rsa_n) d0_bignum_free(ctx->rsa_n);
 198         if(ctx->rsa_e) d0_bignum_free(ctx->rsa_e);
 199         if(ctx->rsa_d) d0_bignum_free(ctx->rsa_d);
 200         if(ctx->schnorr_G) d0_bignum_free(ctx->schnorr_G);
 201         if(ctx->schnorr_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_s);
 202         if(ctx->schnorr_4_to_s) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s);
 203         if(ctx->schnorr_4_to_s_signature) d0_bignum_free(ctx->schnorr_4_to_s_signature);
 204         if(ctx->rn) d0_bignum_free(ctx->rn);
 205         if(ctx->r) d0_bignum_free(ctx->r);
 206         if(ctx->e) d0_bignum_free(ctx->e);
 207         memset(ctx, 0, sizeof(*ctx));
 208 }
 209
 210 void d0_blind_id_copy(d0_blind_id_t *ctx, const d0_blind_id_t *src)
 211 {
 212         d0_blind_id_clear(ctx);
 213         if(src->rsa_n) ctx->rsa_n = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_n);
 214         if(src->rsa_e) ctx->rsa_e = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_e);
 215         if(src->rsa_d) ctx->rsa_d = d0_bignum_mov(NULL, src->rsa_d);
 216         if(src->schnorr_G) ctx->schnorr_G = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_G);
 217         if(src->schnorr_s) ctx->schnorr_s = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_s);
 218         if(src->schnorr_4_to_s) ctx->schnorr_4_to_s = d0_bignum_mov(NULL, ctx->schnorr_G);
 219         if(src->schnorr_4_to_s_signature) ctx->schnorr_4_to_s_signature = d0_bignum_mov(NULL, src->schnorr_4_to_s_signature);
 220         if(src->rn) ctx->rn = d0_bignum_mov(NULL, src->rn);
 221         if(src->r) ctx->r = d0_bignum_mov(NULL, src->r);
 222         if(src->e) ctx->e = d0_bignum_mov(NULL, src->e);
 223         // TODO xnbh, msg, msglen?
 224 }
 225
 226 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_key(d0_blind_id_t *ctx, int k)
 227 {
 228         d0_blind_id_clear(ctx);
 229         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_bignum_int(ctx->rsa_e, 65537));
 230         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_bignum_zero(ctx->rsa_d));
 231         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_bignum_zero(ctx->rsa_n));
 232         CHECK(d0_rsa_generate_key(k+1, ctx->rsa_e, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n)); // must fit G for sure
 233         return 1;
 234 fail:
 235         return 0;
 236 }
 237
 238 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 239 {
 240         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 241         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 242         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 243         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_d, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_d));
 244         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 245
 246 fail:
 247         d0_iobuf_close(in, NULL);
 248         return 0;
 249 }
 250
 251 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_public_key(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 252 {
 253         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 254         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_n, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_n));
 255         CHECK_ASSIGN(ctx->rsa_e, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->rsa_e));
 256         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 257
 258 fail:
 259         d0_iobuf_close(in, NULL);
 260         return 0;
 261 }
 262
 263 #define USING(x) if(!(ctx->x)) return 0
 264 #define REPLACING(x)
 265
 266 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 267 {
 268         d0_iobuf_t *out;
 269
 270         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(rsa_d);
 271
 272         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 273         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 274         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 275         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_d));
 276         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 277
 278 fail:
 279         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 280         return 0;
 281 }
 282
 283 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_key(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 284 {
 285         d0_iobuf_t *out;
 286
 287         USING(rsa_n); USING(rsa_e);
 288
 289         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 290         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_n));
 291         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->rsa_e));
 292         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 293
 294 fail:
 295         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 296                 return 0;
 297         return 0;
 298 }
 299
 300 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx)
 301 {
 302         USING(rsa_n);
 303         REPLACING(schnorr_G);
 304
 305         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_G));
 306         CHECK(d0_dl_generate_key(d0_bignum_size(ctx->rsa_n)-1, ctx->schnorr_G));
 307         return 1;
 308 fail:
 309         return 0;
 310 }
 311
 312 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 313 {
 314         d0_iobuf_t *in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 315         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 316         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 317
 318 fail:
 319         d0_iobuf_close(in, NULL);
 320         return 0;
 321 }
 322
 323 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id_modulus(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 324 {
 325         d0_iobuf_t *out;
 326
 327         USING(schnorr_G);
 328
 329         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 330         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 331         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 332
 333 fail:
 334         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 335         return 0;
 336 }
 337
 338 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_start(d0_blind_id_t *ctx)
 339 {
 340         // temps: temp0 order
 341         USING(schnorr_G);
 342         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s);
 343
 344         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 345         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_bignum_rand_range(ctx->schnorr_s, zero, temp0));
 346         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_bignum_mod_pow(ctx->schnorr_4_to_s, four, ctx->schnorr_s, ctx->schnorr_G));
 347         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 348         return 1;
 349
 350 fail:
 351         return 0;
 352 }
 353
 354 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_generate_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 355 {
 356         d0_iobuf_t *out;
 357
 358         // temps: temp0 temp1
 359         USING(rsa_n); USING(rsa_e); USING(schnorr_4_to_s);
 360         REPLACING(rn);
 361
 362         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 363
 364         CHECK_ASSIGN(ctx->rn, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->rn, d0_bignum_size(ctx->rsa_n)));
 365         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->rn, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 366         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_4_to_s, temp0, ctx->rsa_n));
 367         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 368         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 369
 370 fail:
 371         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 372         return 0;
 373 }
 374
 375 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)
 376 {
 377         d0_iobuf_t *in;
 378         d0_iobuf_t *out;
 379
 380         // temps: temp0 temp1
 381         USING(rsa_d); USING(rsa_n);
 382
 383         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 384         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 385
 386         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 387         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, temp0, ctx->rsa_d, ctx->rsa_n));
 388         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp1));
 389
 390         d0_iobuf_close(in, NULL);
 391         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 392
 393 fail:
 394         d0_iobuf_close(in, NULL);
 395         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 396         return 0;
 397 }
 398
 399 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_finish_private_id_request(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 400 {
 401         d0_iobuf_t *in;
 402
 403         // temps: temp0 temp1
 404         USING(rn); USING(rsa_n);
 405         REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 406
 407         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 408
 409         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 410         CHECK(d0_bignum_mod_inv(temp1, ctx->rn, ctx->rsa_n));
 411         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_bignum_mod_mul(ctx->schnorr_4_to_s_signature, temp0, temp1, ctx->rsa_n));
 412
 413         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 414
 415 fail:
 416         d0_iobuf_close(in, NULL);
 417         return 0;
 418 }
 419
 420 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_read_private_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 421 {
 422         d0_iobuf_t *in;
 423
 424         REPLACING(schnorr_s); REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 425
 426         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 427
 428         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_s));
 429         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 430         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 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_public_id(d0_blind_id_t *ctx, const char *inbuf, size_t inbuflen)
 440 {
 441         d0_iobuf_t *in;
 442
 443         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_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 448         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 449
 450         return d0_iobuf_close(in, NULL);
 451
 452 fail:
 453         d0_iobuf_close(in, NULL);
 454         return 0;
 455 }
 456
 457 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_private_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 458 {
 459         d0_iobuf_t *out;
 460
 461         USING(schnorr_s); USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 462
 463         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 464
 465         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_s));
 466         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 467         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 468
 469         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 470
 471 fail:
 472         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 473         return 0;
 474 }
 475
 476 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_write_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 477 {
 478         d0_iobuf_t *out;
 479
 480         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_4_to_s));
 485         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 486
 487         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 488
 489 fail:
 490         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 491         return 0;
 492 }
 493
 494 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)
 495 // start =
 496 //   first run: send 4^s, 4^s signature
 497 //   1. get random r, send HASH(4^r)
 498 {
 499         d0_iobuf_t *out;
 500         unsigned char convbuf[1024];
 501         d0_iobuf_t *conv;
 502         size_t sz;
 503
 504         if(is_first)
 505         {
 506                 USING(schnorr_4_to_s); USING(schnorr_4_to_s_signature);
 507         }
 508         USING(schnorr_G);
 509         REPLACING(r);
 510
 511         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 512
 513         if(is_first)
 514         {
 515                 // send ID
 516                 if(send_modulus)
 517                         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_G));
 518                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s));
 519                 CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 520         }
 521
 522         // start schnorr ID scheme
 523         // generate random number r; x = g^r; send hash of x, remember r, forget x
 524         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 525         CHECK_ASSIGN(ctx->r, d0_bignum_rand_range(ctx->r, zero, temp0));
 526         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, four, ctx->r, ctx->schnorr_G));
 527
 528         // hash it, hash it, everybody hash it
 529         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 530         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 531         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, msg, msglen));
 532         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp0));
 533         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 534         conv = NULL;
 535         CHECK(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), SCHNORR_HASHSIZE) == SCHNORR_HASHSIZE);
 536         CHECK(d0_iobuf_write_packet(out, msg, msglen));
 537
 538         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 539
 540 fail:
 541         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 542         return 0;
 543 }
 544
 545 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)
 546 //   first run: get 4^s, 4^s signature
 547 //   1. check sig
 548 //   2. save HASH(4^r)
 549 //   3. send challenge e of SCHNORR_BITS
 550 {
 551         d0_iobuf_t *in;
 552         d0_iobuf_t *out;
 553
 554         if(is_first)
 555         {
 556                 REPLACING(schnorr_4_to_s); REPLACING(k); REPLACING(schnorr_4_to_s_signature);
 557                 USING(rsa_n);
 558                 if(!recv_modulus)
 559                         USING(schnorr_G);
 560         }
 561         else
 562         {
 563                 USING(schnorr_4_to_s_signature); USING(schnorr_4_to_s);
 564                 USING(schnorr_G);
 565         }
 566         USING(rsa_e); USING(rsa_n);
 567         REPLACING(e); REPLACING(msg); REPLACING(msglen);
 568
 569         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 570         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 571
 572         if(is_first)
 573         {
 574                 if(recv_modulus)
 575                 {
 576                         CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_G, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_G));
 577                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, zero) > 0);
 578                         CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_G, ctx->rsa_n) < 0);
 579                 }
 580                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s));
 581                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, zero) > 0);
 582                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s, ctx->schnorr_G) < 0);
 583                 CHECK_ASSIGN(ctx->schnorr_4_to_s_signature, d0_iobuf_read_bignum(in, ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 584                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero) >= 0);
 585                 CHECK(d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_n) < 0);
 586
 587                 // check signature of key (t = k^d, so, t^e = k)
 588                 CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp0, ctx->schnorr_4_to_s_signature, ctx->rsa_e, ctx->rsa_n));
 589                 if(d0_bignum_cmp(temp0, ctx->schnorr_4_to_s))
 590                 {
 591                         // accept the key anyway, but mark as failed signature! will later return 0 in status
 592                         CHECK(d0_bignum_zero(ctx->schnorr_4_to_s_signature));
 593                 }
 594         }
 595
 596         CHECK(d0_iobuf_read_raw(in, ctx->xnbh, SCHNORR_HASHSIZE));
 597         ctx->msglen = MSGSIZE;
 598         CHECK(d0_iobuf_read_packet(in, ctx->msg, &ctx->msglen));
 599
 600         // send challenge
 601         CHECK_ASSIGN(ctx->e, d0_bignum_rand_bit_atmost(ctx->e, SCHNORR_BITS));
 602
 603         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, ctx->e));
 604
 605         if(status)
 606                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 607
 608         d0_iobuf_close(in, NULL);
 609         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 610
 611 fail:
 612         d0_iobuf_close(in, NULL);
 613         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 614         return 0;
 615 }
 616
 617 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)
 618 //   1. read challenge e of SCHNORR_BITS
 619 //   2. reply with r + s * e mod order
 620 {
 621         d0_iobuf_t *in;
 622         d0_iobuf_t *out;
 623
 624         // temps: 0 order, 1 prod, 2 y, 3 e
 625         USING(schnorr_G); USING(schnorr_s); USING(r);
 626
 627         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 628         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 629
 630         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp3));
 631         // TODO check if >= 2^SCHNORR_BITS or < 0, if yes, then fail (needed for zero knowledge)
 632         CHECK(d0_bignum_cmp(temp3, zero) >= 0);
 633         CHECK(d0_bignum_size(temp3) <= SCHNORR_BITS);
 634
 635         // send response for schnorr ID scheme
 636         // i.e. r + ctx->schnorr_s * temp3
 637         CHECK(d0_dl_get_order(temp0, ctx->schnorr_G));
 638         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp1, ctx->schnorr_s, temp3, temp0));
 639         CHECK(d0_bignum_mod_add(temp2, temp1, ctx->r, temp0));
 640         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(out, temp2));
 641
 642         d0_iobuf_close(in, NULL);
 643         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 644
 645 fail:
 646         d0_iobuf_close(in, NULL);
 647         d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 648         return 0;
 649 }
 650
 651 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, ssize_t *msglen, BOOL *status)
 652 //   1. read y = r + s * e mod order
 653 //   2. verify: g^y (g^s)^-e = g^(r+s*e-s*e) = g^r
 654 //      (check using H(g^r) which we know)
 655 {
 656         d0_iobuf_t *in;
 657         unsigned char convbuf[1024];
 658         d0_iobuf_t *conv;
 659         size_t sz;
 660
 661         // temps: 0 y 1 order
 662         USING(e); USING(schnorr_G);
 663
 664         in = d0_iobuf_open_read(inbuf, inbuflen);
 665
 666         *msglen = -1;
 667         CHECK(d0_dl_get_order(temp1, ctx->schnorr_G));
 668         CHECK(d0_iobuf_read_bignum(in, temp0));
 669         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, zero) >= 0);
 670         CHECK(d0_bignum_cmp(temp0, temp1) < 0);
 671
 672         // verify schnorr ID scheme
 673         // we need 4^temp0 (g^s)^-e
 674         CHECK(d0_bignum_neg(temp1, ctx->e));
 675         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp2, ctx->schnorr_4_to_s, temp1, ctx->schnorr_G));
 676         CHECK(d0_bignum_mod_pow(temp1, four, temp0, ctx->schnorr_G));
 677         CHECK(d0_bignum_mod_mul(temp3, temp1, temp2, ctx->schnorr_G));
 678         // hash must be equal to xnbh
 679
 680         // hash it, hash it, everybody hash it
 681         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 682         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
 683         CHECK(d0_iobuf_write_packet(conv, ctx->msg, ctx->msglen));
 684         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, temp3));
 685         d0_iobuf_close(conv, &sz);
 686         conv = NULL;
 687         if(memcmp(sha(convbuf, sz), ctx->xnbh, SCHNORR_HASHSIZE))
 688         {
 689                 // FAIL (not owned by player)
 690                 goto fail;
 691         }
 692
 693         if(status)
 694                 *status = !!d0_bignum_cmp(ctx->schnorr_4_to_s_signature, zero);
 695
 696         if(ctx->msglen <= (size_t) *msglen)
 697                 memcpy(msg, ctx->msg, ctx->msglen);
 698         else
 699                 memcpy(msg, ctx->msg, *msglen);
 700         *msglen = ctx->msglen;
 701
 702         d0_iobuf_close(in, NULL);
 703         return 1;
 704
 705 fail:
 706         d0_iobuf_close(in, NULL);
 707         return 0;
 708 }
 709
 710 WARN_UNUSED_RESULT BOOL d0_blind_id_fingerprint64_public_id(d0_blind_id_t *ctx, char *outbuf, size_t *outbuflen)
 711 {
 712         d0_iobuf_t *out;
 713         d0_iobuf_t *conv;
 714         static unsigned char convbuf[1024];
 715         size_t sz, n;
 716
 717         USING(schnorr_4_to_s);
 718
 719         out = d0_iobuf_open_write(outbuf, *outbuflen);
 720         conv = d0_iobuf_open_write(convbuf, sizeof(convbuf));
 721
 722         CHECK(d0_iobuf_write_bignum(conv, ctx->schnorr_4_to_s));
 723         CHECK(d0_iobuf_close(conv, &sz));
 724         conv = NULL;
 725
 726         n = (*outbuflen / 4) * 3;
 727         if(n > SHA_DIGESTSIZE)
 728                 n = SHA_DIGESTSIZE;
 729         if(d0_iobuf_write_raw(out, sha(convbuf, sz), n) != n)
 730                 goto fail;
 731         if(!d0_iobuf_conv_base64_out(out))
 732                 goto fail;
 733
 734         return d0_iobuf_close(out, outbuflen);
 735
 736 fail:
 737         if(conv)
 738                 if(!d0_iobuf_close(conv, &sz)) { }
 739         if(!d0_iobuf_close(out, outbuflen))
 740                 return 0;
 741         return 0;
 742 }
 743
 744 d0_blind_id_t *d0_blind_id_new(void)
 745 {
 746         d0_blind_id_t *b = d0_malloc(sizeof(d0_blind_id_t));
 747         memset(b, 0, sizeof(*b));
 748         return b;
 749 }
 750
 751 void d0_blind_id_free(d0_blind_id_t *a)
 752 {
 753         d0_blind_id_clear(a);
 754         d0_free(a);
 755 }