d0_blind_id.c

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