src/core/gnunet-service-core_kx.c

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      (C) 2009-2013 Christian Grothoff (and other contributing authors)
   4
   5      GNUnet is free software; you can redistribute it and/or modify
   6      it under the terms of the GNU General Public License as published
   7      by the Free Software Foundation; either version 3, or (at your
   8      option) any later version.
   9
  10      GNUnet is distributed in the hope that it will be useful, but
  11      WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12      MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13      General Public License for more details.
  14
  15      You should have received a copy of the GNU General Public License
  16      along with GNUnet; see the file COPYING.  If not, write to the
  17      Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  18      Boston, MA 02111-1307, USA.
  19 */
  20
  21 /**
  22  * @file core/gnunet-service-core_kx.c
  23  * @brief code for managing the key exchange (SET_KEY, PING, PONG) with other peers
  24  * @author Christian Grothoff
  25  */
  26 #include "platform.h"
  27 #include "gnunet-service-core_kx.h"
  28 #include "gnunet-service-core.h"
  29 #include "gnunet-service-core_clients.h"
  30 #include "gnunet-service-core_neighbours.h"
  31 #include "gnunet-service-core_sessions.h"
  32 #include "gnunet_statistics_service.h"
  33 #include "gnunet_constants.h"
  34 #include "gnunet_signatures.h"
  35 #include "gnunet_protocols.h"
  36 #include "core.h"
  37
  38
  39 /**
  40  * How long do we wait for SET_KEY confirmation initially?
  41  */
  42 #define INITIAL_SET_KEY_RETRY_FREQUENCY GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS, 10)
  43
  44 /**
  45  * What is the minimum frequency for a PING message?
  46  */
  47 #define MIN_PING_FREQUENCY GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS, 5)
  48
  49 /**
  50  * How often do we rekey?
  51  */
  52 #define REKEY_FREQUENCY GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_HOURS, 12)
  53
  54 /**
  55  * What time difference do we tolerate?
  56  */
  57 #define REKEY_TOLERANCE GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_MINUTES, 5)
  58
  59 /**
  60  * What is the maximum age of a message for us to consider processing
  61  * it?  Note that this looks at the timestamp used by the other peer,
  62  * so clock skew between machines does come into play here.  So this
  63  * should be picked high enough so that a little bit of clock skew
  64  * does not prevent peers from connecting to us.
  65  */
  66 #define MAX_MESSAGE_AGE GNUNET_TIME_UNIT_DAYS
  67
  68
  69
  70 GNUNET_NETWORK_STRUCT_BEGIN
  71
  72 /**
  73  * Message transmitted with the signed ephemeral key of a peer.  The
  74  * session key is then derived from the two ephemeral keys (ECDHE).
  75  */
  76 struct EphemeralKeyMessage
  77 {
  78
  79   /**
  80    * Message type is #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_EPHEMERAL_KEY.
  81    */
  82   struct GNUNET_MessageHeader header;
  83
  84   /**
  85    * Status of the sender (should be in "enum PeerStateMachine"), nbo.
  86    */
  87   int32_t sender_status GNUNET_PACKED;
  88
  89   /**
  90    * An ECC signature of the 'origin' asserting the validity of
  91    * the given ephemeral key.
  92    */
  93   struct GNUNET_CRYPTO_EddsaSignature signature;
  94
  95   /**
  96    * Information about what is being signed.
  97    */
  98   struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose purpose;
  99
 100   /**
 101    * At what time was this key created (beginning of validity).
 102    */
 103   struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO creation_time;
 104
 105   /**
 106    * When does the given ephemeral key expire (end of validity).
 107    */
 108   struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO expiration_time;
 109
 110   /**
 111    * Ephemeral public ECC key.
 112    */
 113   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey ephemeral_key;
 114
 115   /**
 116    * Public key of the signing peer (persistent version, not the ephemeral public key).
 117    */
 118   struct GNUNET_PeerIdentity origin_identity;
 119
 120 };
 121
 122
 123 /**
 124  * We're sending an (encrypted) PING to the other peer to check if he
 125  * can decrypt.  The other peer should respond with a PONG with the
 126  * same content, except this time encrypted with the receiver's key.
 127  */
 128 struct PingMessage
 129 {
 130   /**
 131    * Message type is #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PING.
 132    */
 133   struct GNUNET_MessageHeader header;
 134
 135   /**
 136    * Seed for the IV
 137    */
 138   uint32_t iv_seed GNUNET_PACKED;
 139
 140   /**
 141    * Intended target of the PING, used primarily to check
 142    * that decryption actually worked.
 143    */
 144   struct GNUNET_PeerIdentity target;
 145
 146   /**
 147    * Random number chosen to make reply harder.
 148    */
 149   uint32_t challenge GNUNET_PACKED;
 150 };
 151
 152
 153 /**
 154  * Response to a PING.  Includes data from the original PING.
 155  */
 156 struct PongMessage
 157 {
 158   /**
 159    * Message type is #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PONG.
 160    */
 161   struct GNUNET_MessageHeader header;
 162
 163   /**
 164    * Seed for the IV
 165    */
 166   uint32_t iv_seed GNUNET_PACKED;
 167
 168   /**
 169    * Random number to make faking the reply harder.  Must be
 170    * first field after header (this is where we start to encrypt!).
 171    */
 172   uint32_t challenge GNUNET_PACKED;
 173
 174   /**
 175    * Reserved, always zero.
 176    */
 177   uint32_t reserved;
 178
 179   /**
 180    * Intended target of the PING, used primarily to check
 181    * that decryption actually worked.
 182    */
 183   struct GNUNET_PeerIdentity target;
 184 };
 185
 186
 187 /**
 188  * Encapsulation for encrypted messages exchanged between
 189  * peers.  Followed by the actual encrypted data.
 190  */
 191 struct EncryptedMessage
 192 {
 193   /**
 194    * Message type is either #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_ENCRYPTED_MESSAGE.
 195    */
 196   struct GNUNET_MessageHeader header;
 197
 198   /**
 199    * Random value used for IV generation.
 200    */
 201   uint32_t iv_seed GNUNET_PACKED;
 202
 203   /**
 204    * MAC of the encrypted message (starting at 'sequence_number'),
 205    * used to verify message integrity. Everything after this value
 206    * (excluding this value itself) will be encrypted and authenticated.
 207    * ENCRYPTED_HEADER_SIZE must be set to the offset of the *next* field.
 208    */
 209   struct GNUNET_HashCode hmac;
 210
 211   /**
 212    * Sequence number, in network byte order.  This field
 213    * must be the first encrypted/decrypted field
 214    */
 215   uint32_t sequence_number GNUNET_PACKED;
 216
 217   /**
 218    * Reserved, always zero.
 219    */
 220   uint32_t reserved;
 221
 222   /**
 223    * Timestamp.  Used to prevent reply of ancient messages
 224    * (recent messages are caught with the sequence number).
 225    */
 226   struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO timestamp;
 227
 228 };
 229 GNUNET_NETWORK_STRUCT_END
 230
 231
 232 /**
 233  * Number of bytes (at the beginning) of "struct EncryptedMessage"
 234  * that are NOT encrypted.
 235  */
 236 #define ENCRYPTED_HEADER_SIZE (offsetof(struct EncryptedMessage, sequence_number))
 237
 238
 239 /**
 240  * State machine for our P2P encryption handshake.  Everyone starts in
 241  * "DOWN", if we receive the other peer's key (other peer initiated)
 242  * we start in state RECEIVED (since we will immediately send our
 243  * own); otherwise we start in SENT.  If we get back a PONG from
 244  * within either state, we move up to CONFIRMED (the PONG will always
 245  * be sent back encrypted with the key we sent to the other peer).
 246  */
 247 enum KxStateMachine
 248 {
 249   /**
 250    * No handshake yet.
 251    */
 252   KX_STATE_DOWN,
 253
 254   /**
 255    * We've sent our session key.
 256    */
 257   KX_STATE_KEY_SENT,
 258
 259   /**
 260    * We've received the other peers session key.
 261    */
 262   KX_STATE_KEY_RECEIVED,
 263
 264   /**
 265    * The other peer has confirmed our session key + PING with a PONG
 266    * message encrypted with his session key (which we got).  Key
 267    * exchange is done.
 268    */
 269   KX_STATE_UP,
 270
 271   /**
 272    * We're rekeying (or had a timeout), so we have sent the other peer
 273    * our new ephemeral key, but we did not get a matching PONG yet.
 274    * This is equivalent to being 'KX_STATE_KEY_RECEIVED', except that
 275    * the session is marked as 'up' with sessions (as we don't want to
 276    * drop and re-establish P2P connections simply due to rekeying).
 277    */
 278   KX_STATE_REKEY_SENT
 279
 280 };
 281
 282
 283 /**
 284  * Information about the status of a key exchange with another peer.
 285  */
 286 struct GSC_KeyExchangeInfo
 287 {
 288
 289   /**
 290    * DLL.
 291    */
 292   struct GSC_KeyExchangeInfo *next;
 293
 294   /**
 295    * DLL.
 296    */
 297   struct GSC_KeyExchangeInfo *prev;
 298
 299   /**
 300    * Identity of the peer.
 301    */
 302   struct GNUNET_PeerIdentity peer;
 303
 304   /**
 305    * PING message we transmit to the other peer.
 306    */
 307   struct PingMessage ping;
 308
 309   /**
 310    * Ephemeral public ECC key of the other peer.
 311    */
 312   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey other_ephemeral_key;
 313
 314   /**
 315    * Key we use to encrypt our messages for the other peer
 316    * (initialized by us when we do the handshake).
 317    */
 318   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey encrypt_key;
 319
 320   /**
 321    * Key we use to decrypt messages from the other peer
 322    * (given to us by the other peer during the handshake).
 323    */
 324   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey decrypt_key;
 325
 326   /**
 327    * At what time did the other peer generate the decryption key?
 328    */
 329   struct GNUNET_TIME_Absolute foreign_key_expires;
 330
 331   /**
 332    * When should the session time out (if there are no PONGs)?
 333    */
 334   struct GNUNET_TIME_Absolute timeout;
 335
 336   /**
 337    * At what frequency are we currently re-trying SET_KEY messages?
 338    */
 339   struct GNUNET_TIME_Relative set_key_retry_frequency;
 340
 341   /**
 342    * ID of task used for re-trying SET_KEY and PING message.
 343    */
 344   GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier retry_set_key_task;
 345
 346   /**
 347    * ID of task used for sending keep-alive pings.
 348    */
 349   GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier keep_alive_task;
 350
 351   /**
 352    * Bit map indicating which of the 32 sequence numbers before the last
 353    * were received (good for accepting out-of-order packets and
 354    * estimating reliability of the connection)
 355    */
 356   unsigned int last_packets_bitmap;
 357
 358   /**
 359    * last sequence number received on this connection (highest)
 360    */
 361   uint32_t last_sequence_number_received;
 362
 363   /**
 364    * last sequence number transmitted
 365    */
 366   uint32_t last_sequence_number_sent;
 367
 368   /**
 369    * What was our PING challenge number (for this peer)?
 370    */
 371   uint32_t ping_challenge;
 372
 373   /**
 374    * What is our connection status?
 375    */
 376   enum KxStateMachine status;
 377
 378 };
 379
 380
 381 /**
 382  * Our private key.
 383  */
 384 static struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *my_private_key;
 385
 386 /**
 387  * Our ephemeral private key.
 388  */
 389 static struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *my_ephemeral_key;
 390
 391 /**
 392  * Current message we send for a key exchange.
 393  */
 394 static struct EphemeralKeyMessage current_ekm;
 395
 396 /**
 397  * Our message stream tokenizer (for encrypted payload).
 398  */
 399 static struct GNUNET_SERVER_MessageStreamTokenizer *mst;
 400
 401 /**
 402  * DLL head.
 403  */
 404 static struct GSC_KeyExchangeInfo *kx_head;
 405
 406 /**
 407  * DLL tail.
 408  */
 409 static struct GSC_KeyExchangeInfo *kx_tail;
 410
 411 /**
 412  * Task scheduled for periodic re-generation (and thus rekeying) of our
 413  * ephemeral key.
 414  */
 415 static GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier rekey_task;
 416
 417
 418 /**
 419  * Derive an authentication key from "set key" information
 420  *
 421  * @param akey authentication key to derive
 422  * @param skey session key to use
 423  * @param seed seed to use
 424  */
 425 static void
 426 derive_auth_key (struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey *akey,
 427                  const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey, uint32_t seed)
 428 {
 429   static const char ctx[] = "authentication key";
 430
 431   GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key (akey, skey,
 432                                  &seed, sizeof (seed),
 433                                  skey, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey),
 434                                  ctx, sizeof (ctx),
 435                                  NULL);
 436 }
 437
 438
 439 /**
 440  * Derive an IV from packet information
 441  *
 442  * @param iv initialization vector to initialize
 443  * @param skey session key to use
 444  * @param seed seed to use
 445  * @param identity identity of the other peer to use
 446  */
 447 static void
 448 derive_iv (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 449            const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey, uint32_t seed,
 450            const struct GNUNET_PeerIdentity *identity)
 451 {
 452   static const char ctx[] = "initialization vector";
 453
 454   GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (iv, skey, &seed, sizeof (seed),
 455                                      identity,
 456                                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), ctx,
 457                                      sizeof (ctx), NULL);
 458 }
 459
 460
 461 /**
 462  * Derive an IV from pong packet information
 463  *
 464  * @param iv initialization vector to initialize
 465  * @param skey session key to use
 466  * @param seed seed to use
 467  * @param challenge nonce to use
 468  * @param identity identity of the other peer to use
 469  */
 470 static void
 471 derive_pong_iv (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 472                 const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey, uint32_t seed,
 473                 uint32_t challenge, const struct GNUNET_PeerIdentity *identity)
 474 {
 475   static const char ctx[] = "pong initialization vector";
 476
 477   GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (iv, skey, &seed, sizeof (seed),
 478                                      identity,
 479                                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 480                                      &challenge, sizeof (challenge),
 481                                      ctx, sizeof (ctx),
 482                                      NULL);
 483 }
 484
 485
 486 /**
 487  * Derive an AES key from key material
 488  *
 489  * @param sender peer identity of the sender
 490  * @param receiver peer identity of the sender
 491  * @param key_material high entropy key material to use
 492  * @param skey set to derived session key
 493  */
 494 static void
 495 derive_aes_key (const struct GNUNET_PeerIdentity *sender,
 496                 const struct GNUNET_PeerIdentity *receiver,
 497                 const struct GNUNET_HashCode *key_material,
 498                 struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey)
 499 {
 500   static const char ctx[] = "aes key generation vector";
 501
 502   GNUNET_CRYPTO_kdf (skey, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey),
 503                      ctx, sizeof (ctx),
 504                      key_material, sizeof (struct GNUNET_HashCode),
 505                      sender, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 506                      receiver, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 507                      NULL);
 508 }
 509
 510
 511 /**
 512  * Encrypt size bytes from @a in and write the result to @a out.  Use the
 513  * @a kx key for outbound traffic of the given neighbour.
 514  *
 515  * @param kx key information context
 516  * @param iv initialization vector to use
 517  * @param in ciphertext
 518  * @param out plaintext
 519  * @param size size of @a in/@a out
 520  * @return #GNUNET_OK on success
 521  */
 522 static int
 523 do_encrypt (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 524             const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 525             const void *in, void *out, size_t size)
 526 {
 527   if (size != (uint16_t) size)
 528   {
 529     GNUNET_break (0);
 530     return GNUNET_NO;
 531   }
 532   GNUNET_assert (size ==
 533                  GNUNET_CRYPTO_symmetric_encrypt (in, (uint16_t) size,
 534                                             &kx->encrypt_key, iv, out));
 535   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# bytes encrypted"), size,
 536                             GNUNET_NO);
 537   /* the following is too sensitive to write to log files by accident,
 538      so we require manual intervention to get this one... */
 539 #if 0
 540   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 541               "Encrypted %u bytes for `%4s' using key %u, IV %u\n",
 542               (unsigned int) size, GNUNET_i2s (&kx->peer),
 543               (unsigned int) kx->encrypt_key.crc32, GNUNET_CRYPTO_crc32_n (iv,
 544                                                                            sizeof
 545                                                                            (iv)));
 546 #endif
 547   return GNUNET_OK;
 548 }
 549
 550
 551 /**
 552  * Decrypt size bytes from @a in and write the result to @a out.  Use the
 553  * @a kx key for inbound traffic of the given neighbour.  This function does
 554  * NOT do any integrity-checks on the result.
 555  *
 556  * @param kx key information context
 557  * @param iv initialization vector to use
 558  * @param in ciphertext
 559  * @param out plaintext
 560  * @param size size of @a in / @a out
 561  * @return #GNUNET_OK on success
 562  */
 563 static int
 564 do_decrypt (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 565             const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 566             const void *in, void *out, size_t size)
 567 {
 568   if (size != (uint16_t) size)
 569   {
 570     GNUNET_break (0);
 571     return GNUNET_NO;
 572   }
 573   if ( (kx->status != KX_STATE_KEY_RECEIVED) && (kx->status != KX_STATE_UP) &&
 574        (kx->status != KX_STATE_REKEY_SENT) )
 575   {
 576     GNUNET_break_op (0);
 577     return GNUNET_SYSERR;
 578   }
 579   if (size !=
 580       GNUNET_CRYPTO_symmetric_decrypt (in, (uint16_t) size, &kx->decrypt_key, iv,
 581                                  out))
 582   {
 583     GNUNET_break (0);
 584     return GNUNET_SYSERR;
 585   }
 586   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# bytes decrypted"), size,
 587                             GNUNET_NO);
 588   /* the following is too sensitive to write to log files by accident,
 589      so we require manual intervention to get this one... */
 590 #if 0
 591   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 592               "Decrypted %u bytes from `%4s' using key %u, IV %u\n",
 593               (unsigned int) size, GNUNET_i2s (&kx->peer),
 594               (unsigned int) kx->decrypt_key.crc32, GNUNET_CRYPTO_crc32_n (iv,
 595                                                                            sizeof
 596                                                                            (*iv)));
 597 #endif
 598   return GNUNET_OK;
 599 }
 600
 601
 602 /**
 603  * Send our key (and encrypted PING) to the other peer.
 604  *
 605  * @param kx key exchange context
 606  */
 607 static void
 608 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx);
 609
 610
 611 /**
 612  * Task that will retry #send_key() if our previous attempt failed.
 613  *
 614  * @param cls our `struct GSC_KeyExchangeInfo`
 615  * @param tc scheduler context
 616  */
 617 static void
 618 set_key_retry_task (void *cls,
 619                     const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 620 {
 621   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
 622
 623   kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 624   kx->set_key_retry_frequency = GNUNET_TIME_STD_BACKOFF (kx->set_key_retry_frequency);
 625   GNUNET_assert (KX_STATE_DOWN != kx->status);
 626   send_key (kx);
 627 }
 628
 629
 630 /**
 631  * Create a fresh PING message for transmission to the other peer.
 632  *
 633  * @param kx key exchange context to create PING for
 634  */
 635 static void
 636 setup_fresh_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 637 {
 638   struct PingMessage pp;
 639   struct PingMessage *pm;
 640   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
 641
 642   pm = &kx->ping;
 643   pm->header.size = htons (sizeof (struct PingMessage));
 644   pm->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PING);
 645   pm->iv_seed =
 646       GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
 647   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, pm->iv_seed, &kx->peer);
 648   pp.challenge = kx->ping_challenge;
 649   pp.target = kx->peer;
 650   do_encrypt (kx, &iv, &pp.target, &pm->target,
 651               sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &pm->target -
 652                                              (void *) pm));
 653 }
 654
 655
 656 /**
 657  * Start the key exchange with the given peer.
 658  *
 659  * @param pid identity of the peer to do a key exchange with
 660  * @return key exchange information context
 661  */
 662 struct GSC_KeyExchangeInfo *
 663 GSC_KX_start (const struct GNUNET_PeerIdentity *pid)
 664 {
 665   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
 666   struct GNUNET_HashCode h1;
 667   struct GNUNET_HashCode h2;
 668
 669   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 670               "Initiating key exchange with `%s'\n",
 671               GNUNET_i2s (pid));
 672   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 673                             gettext_noop ("# key exchanges initiated"), 1,
 674                             GNUNET_NO);
 675   kx = GNUNET_new (struct GSC_KeyExchangeInfo);
 676   kx->peer = *pid;
 677   kx->set_key_retry_frequency = INITIAL_SET_KEY_RETRY_FREQUENCY;
 678   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (kx_head,
 679                                kx_tail,
 680                                kx);
 681   GNUNET_CRYPTO_hash (pid, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), &h1);
 682   GNUNET_CRYPTO_hash (&GSC_my_identity, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), &h2);
 683
 684   kx->status = KX_STATE_KEY_SENT;
 685   if (0 < GNUNET_CRYPTO_hash_cmp (&h1,
 686                                   &h2))
 687   {
 688     /* peer with "lower" identity starts KX, otherwise we typically end up
 689        with both peers starting the exchange and transmit the 'set key'
 690        message twice */
 691     send_key (kx);
 692   }
 693   else
 694   {
 695     /* peer with "higher" identity starts a delayed  KX, if the "lower" peer
 696      * does not start a KX since he sees no reasons to do so  */
 697     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS,
 698                                                            &set_key_retry_task, kx);
 699   }
 700   return kx;
 701 }
 702
 703
 704 /**
 705  * Stop key exchange with the given peer.  Clean up key material.
 706  *
 707  * @param kx key exchange to stop
 708  */
 709 void
 710 GSC_KX_stop (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 711 {
 712   GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
 713   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# key exchanges stopped"),
 714                             1, GNUNET_NO);
 715   if (kx->retry_set_key_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
 716   {
 717     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
 718     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 719   }
 720   if (kx->keep_alive_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
 721   {
 722     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
 723     kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 724   }
 725   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (kx_head,
 726                                kx_tail,
 727                                kx);
 728   GNUNET_free (kx);
 729 }
 730
 731
 732 /**
 733  * Send our PING to the other peer.
 734  *
 735  * @param kx key exchange context
 736  */
 737 static void
 738 send_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 739 {
 740   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &kx->ping.header,
 741                            MIN_PING_FREQUENCY);
 742 }
 743
 744
 745 /**
 746  * Derive fresh session keys from the current ephemeral keys.
 747  *
 748  * @param kx session to derive keys for
 749  */
 750 static void
 751 derive_session_keys (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 752 {
 753   struct GNUNET_HashCode key_material;
 754
 755   if (GNUNET_OK !=
 756       GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (my_ephemeral_key,
 757                               &kx->other_ephemeral_key,
 758                               &key_material))
 759   {
 760     GNUNET_break (0);
 761     return;
 762   }
 763   derive_aes_key (&GSC_my_identity,
 764                   &kx->peer,
 765                   &key_material,
 766                   &kx->encrypt_key);
 767   derive_aes_key (&kx->peer,
 768                   &GSC_my_identity,
 769                   &key_material,
 770                   &kx->decrypt_key);
 771   memset (&key_material, 0, sizeof (key_material));
 772   /* fresh key, reset sequence numbers */
 773   kx->last_sequence_number_received = 0;
 774   kx->last_packets_bitmap = 0;
 775   setup_fresh_ping (kx);
 776 }
 777
 778
 779 /**
 780  * We received a SET_KEY message.  Validate and update
 781  * our key material and status.
 782  *
 783  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 784  * @param msg the set key message we received
 785  */
 786 void
 787 GSC_KX_handle_ephemeral_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 788                              const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 789 {
 790   const struct EphemeralKeyMessage *m;
 791   struct GNUNET_TIME_Absolute start_t;
 792   struct GNUNET_TIME_Absolute end_t;
 793   struct GNUNET_TIME_Absolute now;
 794   enum KxStateMachine sender_status;
 795   uint16_t size;
 796
 797   size = ntohs (msg->size);
 798   if (sizeof (struct EphemeralKeyMessage) != size)
 799   {
 800     GNUNET_break_op (0);
 801     return;
 802   }
 803   m = (const struct EphemeralKeyMessage *) msg;
 804   end_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->expiration_time);
 805   if ( ( (KX_STATE_KEY_RECEIVED == kx->status) ||
 806          (KX_STATE_UP == kx->status) ||
 807          (KX_STATE_REKEY_SENT == kx->status) ) &&
 808        (end_t.abs_value_us <= kx->foreign_key_expires.abs_value_us) )
 809   {
 810     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# old ephemeral keys ignored"),
 811                               1, GNUNET_NO);
 812     return;
 813   }
 814   start_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->creation_time);
 815
 816   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# ephemeral keys received"),
 817                             1, GNUNET_NO);
 818
 819   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 820               "Core service receives `%s' request from `%4s'.\n", "EPHEMERAL_KEY",
 821               GNUNET_i2s (&kx->peer));
 822   if (0 !=
 823       memcmp (&m->origin_identity,
 824               &kx->peer.public_key,
 825               sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 826   {
 827     GNUNET_break_op (0);
 828     return;
 829   }
 830   if ((ntohl (m->purpose.size) !=
 831        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
 832        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 833        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 834        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey) +
 835        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey)) ||
 836       (GNUNET_OK !=
 837        GNUNET_CRYPTO_eddsa_verify (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY,
 838                                  &m->purpose,
 839                                  &m->signature, &m->origin_identity.public_key)))
 840   {
 841     /* invalid signature */
 842     GNUNET_break_op (0);
 843     return;
 844   }
 845   now = GNUNET_TIME_absolute_get ();
 846   if ( (end_t.abs_value_us < GNUNET_TIME_absolute_subtract (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) ||
 847        (start_t.abs_value_us > GNUNET_TIME_absolute_add (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) )
 848   {
 849     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 850                 _("Ephemeral key message from peer `%s' rejected as its validity range does not match our system time (%llu not in [%llu,%llu]).\n"),
 851                 GNUNET_i2s (&kx->peer),
 852                 now.abs_value_us,
 853                 start_t.abs_value_us,
 854                 end_t.abs_value_us);
 855     return;
 856   }
 857   kx->other_ephemeral_key = m->ephemeral_key;
 858   kx->foreign_key_expires = end_t;
 859   derive_session_keys (kx);
 860   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 861                             gettext_noop ("# EPHEMERAL_KEY messages received"), 1,
 862                             GNUNET_NO);
 863
 864   /* check if we still need to send the sender our key */
 865   sender_status = (enum KxStateMachine) ntohl (m->sender_status);
 866   switch (sender_status)
 867   {
 868   case KX_STATE_DOWN:
 869     GNUNET_break_op (0);
 870     break;
 871   case KX_STATE_KEY_SENT:
 872     /* fine, need to send our key after updating our status, see below */
 873     break;
 874   case KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 875   case KX_STATE_UP:
 876   case KX_STATE_REKEY_SENT:
 877     /* other peer already got our key */
 878     break;
 879   default:
 880     GNUNET_break (0);
 881     break;
 882   }
 883   /* check if we need to confirm everything is fine via PING + PONG */
 884   switch (kx->status)
 885   {
 886   case KX_STATE_DOWN:
 887     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 888     kx->status = KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 889     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 890       send_key (kx);
 891     send_ping (kx);
 892     break;
 893   case KX_STATE_KEY_SENT:
 894     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 895     kx->status = KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 896     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 897       send_key (kx);
 898     send_ping (kx);
 899     break;
 900   case KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 901     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 902     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 903       send_key (kx);
 904     send_ping (kx);
 905     break;
 906   case KX_STATE_UP:
 907     kx->status = KX_STATE_REKEY_SENT;
 908     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 909       send_key (kx);
 910     /* we got a new key, need to reconfirm! */
 911     send_ping (kx);
 912     break;
 913   case KX_STATE_REKEY_SENT:
 914     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 915       send_key (kx);
 916     /* we got a new key, need to reconfirm! */
 917     send_ping (kx);
 918     break;
 919   default:
 920     GNUNET_break (0);
 921     break;
 922   }
 923 }
 924
 925
 926 /**
 927  * We received a PING message.  Validate and transmit
 928  * a PONG message.
 929  *
 930  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 931  * @param msg the encrypted PING message itself
 932  */
 933 void
 934 GSC_KX_handle_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 935                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 936 {
 937   const struct PingMessage *m;
 938   struct PingMessage t;
 939   struct PongMessage tx;
 940   struct PongMessage tp;
 941   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
 942   uint16_t msize;
 943
 944   msize = ntohs (msg->size);
 945   if (msize != sizeof (struct PingMessage))
 946   {
 947     GNUNET_break_op (0);
 948     return;
 949   }
 950   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 951                             gettext_noop ("# PING messages received"), 1,
 952                             GNUNET_NO);
 953   if ( (kx->status != KX_STATE_KEY_RECEIVED) &&
 954        (kx->status != KX_STATE_UP) &&
 955        (kx->status != KX_STATE_REKEY_SENT))
 956   {
 957     /* ignore */
 958     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 959                               gettext_noop ("# PING messages dropped (out of order)"), 1,
 960                               GNUNET_NO);
 961     return;
 962   }
 963   m = (const struct PingMessage *) msg;
 964   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 965               "Core service receives `%s' request from `%4s'.\n", "PING",
 966               GNUNET_i2s (&kx->peer));
 967   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
 968   if (GNUNET_OK !=
 969       do_decrypt (kx, &iv, &m->target, &t.target,
 970                   sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &m->target -
 971                                                  (void *) m)))
 972   {
 973     GNUNET_break_op (0);
 974     return;
 975   }
 976   if (0 !=
 977       memcmp (&t.target, &GSC_my_identity, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 978   {
 979     char sender[9];
 980     char peer[9];
 981
 982     GNUNET_snprintf (sender, sizeof (sender), "%8s", GNUNET_i2s (&kx->peer));
 983     GNUNET_snprintf (peer, sizeof (peer), "%8s", GNUNET_i2s (&t.target));
 984     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
 985                 _
 986                 ("Received PING from `%s' for different identity: I am `%s', PONG identity: `%s'\n"),
 987                 sender, GNUNET_i2s (&GSC_my_identity), peer);
 988     GNUNET_break_op (0);
 989     return;
 990   }
 991   /* construct PONG */
 992   tx.reserved = 0;
 993   tx.challenge = t.challenge;
 994   tx.target = t.target;
 995   tp.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PONG);
 996   tp.header.size = htons (sizeof (struct PongMessage));
 997   tp.iv_seed =
 998       GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
 999   derive_pong_iv (&iv, &kx->encrypt_key, tp.iv_seed, t.challenge, &kx->peer);
1000   do_encrypt (kx, &iv, &tx.challenge, &tp.challenge,
1001               sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &tp.challenge -
1002                                              (void *) &tp));
1003   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# PONG messages created"),
1004                             1, GNUNET_NO);
1005   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &tp.header,
1006                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL /* FIXME: timeout */ );
1007 }
1008
1009
1010 /**
1011  * Task triggered when a neighbour entry is about to time out
1012  * (and we should prevent this by sending a PING).
1013  *
1014  * @param cls the 'struct GSC_KeyExchangeInfo'
1015  * @param tc scheduler context (not used)
1016  */
1017 static void
1018 send_keep_alive (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1019 {
1020   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
1021   struct GNUNET_TIME_Relative retry;
1022   struct GNUNET_TIME_Relative left;
1023
1024   kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1025   left = GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->timeout);
1026   if (0 == left.rel_value_us)
1027   {
1028     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1029                               gettext_noop ("# sessions terminated by timeout"),
1030                               1, GNUNET_NO);
1031     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1032     kx->status = KX_STATE_KEY_SENT;
1033     send_key (kx);
1034     return;
1035   }
1036   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Sending KEEPALIVE to `%s'\n",
1037               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1038   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1039                             gettext_noop ("# keepalive messages sent"), 1,
1040                             GNUNET_NO);
1041   setup_fresh_ping (kx);
1042   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &kx->ping.header,
1043                            kx->set_key_retry_frequency);
1044   retry =
1045       GNUNET_TIME_relative_max (GNUNET_TIME_relative_divide (left, 2),
1046                                 MIN_PING_FREQUENCY);
1047   kx->keep_alive_task =
1048       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (retry, &send_keep_alive, kx);
1049 }
1050
1051
1052 /**
1053  * We've seen a valid message from the other peer.
1054  * Update the time when the session would time out
1055  * and delay sending our keep alive message further.
1056  *
1057  * @param kx key exchange where we saw activity
1058  */
1059 static void
1060 update_timeout (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1061 {
1062   kx->timeout =
1063       GNUNET_TIME_relative_to_absolute
1064       (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT);
1065   if (kx->keep_alive_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
1066     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1067   kx->keep_alive_task =
1068       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_relative_divide
1069                                     (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT,
1070                                      2), &send_keep_alive, kx);
1071 }
1072
1073
1074 /**
1075  * We received a PONG message.  Validate and update our status.
1076  *
1077  * @param kx key exchange context for the the PONG
1078  * @param msg the encrypted PONG message itself
1079  */
1080 void
1081 GSC_KX_handle_pong (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1082                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1083 {
1084   const struct PongMessage *m;
1085   struct PongMessage t;
1086   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1087   uint16_t msize;
1088
1089   msize = ntohs (msg->size);
1090   if (sizeof (struct PongMessage) != msize)
1091   {
1092     GNUNET_break_op (0);
1093     return;
1094   }
1095   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1096                             gettext_noop ("# PONG messages received"), 1,
1097                             GNUNET_NO);
1098   switch (kx->status)
1099   {
1100   case KX_STATE_DOWN:
1101     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1102                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (connection down)"), 1,
1103                               GNUNET_NO);
1104     return;
1105   case KX_STATE_KEY_SENT:
1106     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1107                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (out of order)"), 1,
1108                               GNUNET_NO);
1109     return;
1110   case KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1111     break;
1112   case KX_STATE_UP:
1113     break;
1114   case KX_STATE_REKEY_SENT:
1115     break;
1116   default:
1117     GNUNET_break (0);
1118     return;
1119   }
1120   m = (const struct PongMessage *) msg;
1121   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1122               "Core service receives `%s' response from `%4s'.\n", "PONG",
1123               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1124   /* mark as garbage, just to be sure */
1125   memset (&t, 255, sizeof (t));
1126   derive_pong_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, kx->ping_challenge,
1127                   &GSC_my_identity);
1128   if (GNUNET_OK !=
1129       do_decrypt (kx, &iv, &m->challenge, &t.challenge,
1130                   sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &m->challenge -
1131                                                  (void *) m)))
1132   {
1133     GNUNET_break_op (0);
1134     return;
1135   }
1136   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1137                             gettext_noop ("# PONG messages decrypted"), 1,
1138                             GNUNET_NO);
1139   if ((0 != memcmp (&t.target, &kx->peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
1140       || (kx->ping_challenge != t.challenge))
1141   {
1142     /* PONG malformed */
1143     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1144                 "Received malformed `%s' wanted sender `%4s' with challenge %u\n",
1145                 "PONG", GNUNET_i2s (&kx->peer),
1146                 (unsigned int) kx->ping_challenge);
1147     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1148                 "Received malformed `%s' received from `%4s' with challenge %u\n",
1149                 "PONG", GNUNET_i2s (&t.target), (unsigned int) t.challenge);
1150     return;
1151   }
1152   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Received PONG from `%s'\n",
1153               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1154   /* no need to resend key any longer */
1155   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->retry_set_key_task)
1156   {
1157     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1158     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1159   }
1160   switch (kx->status)
1161   {
1162   case KX_STATE_DOWN:
1163     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1164     return;
1165   case KX_STATE_KEY_SENT:
1166     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1167     return;
1168   case KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1169     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1170                               gettext_noop
1171                               ("# session keys confirmed via PONG"), 1,
1172                               GNUNET_NO);
1173     kx->status = KX_STATE_UP;
1174     GSC_SESSIONS_create (&kx->peer, kx);
1175     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
1176     update_timeout (kx);
1177     break;
1178   case KX_STATE_UP:
1179     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1180                               gettext_noop
1181                               ("# timeouts prevented via PONG"), 1,
1182                               GNUNET_NO);
1183     update_timeout (kx);
1184     break;
1185   case KX_STATE_REKEY_SENT:
1186     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1187                               gettext_noop
1188                               ("# rekey operations confirmed via PONG"), 1,
1189                               GNUNET_NO);
1190     kx->status = KX_STATE_UP;
1191     update_timeout (kx);
1192     break;
1193   default:
1194     GNUNET_break (0);
1195     break;
1196   }
1197 }
1198
1199
1200 /**
1201  * Send our key to the other peer.
1202  *
1203  * @param kx key exchange context
1204  */
1205 static void
1206 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1207 {
1208   GNUNET_assert (KX_STATE_DOWN != kx->status);
1209   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->retry_set_key_task)
1210   {
1211      GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1212      kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1213   }
1214   /* always update sender status in SET KEY message */
1215   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1216               "Sending key to `%s' (my status: %d)\n",
1217               GNUNET_i2s (&kx->peer),
1218               kx->status);
1219   current_ekm.sender_status = htonl ((int32_t) (kx->status));
1220   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &current_ekm.header,
1221                            kx->set_key_retry_frequency);
1222   kx->retry_set_key_task =
1223       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (kx->set_key_retry_frequency,
1224                                     &set_key_retry_task, kx);
1225 }
1226
1227
1228 /**
1229  * Encrypt and transmit a message with the given payload.
1230  *
1231  * @param kx key exchange context
1232  * @param payload payload of the message
1233  * @param payload_size number of bytes in 'payload'
1234  */
1235 void
1236 GSC_KX_encrypt_and_transmit (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1237                              const void *payload, size_t payload_size)
1238 {
1239   size_t used = payload_size + sizeof (struct EncryptedMessage);
1240   char pbuf[used];              /* plaintext */
1241   char cbuf[used];              /* ciphertext */
1242   struct EncryptedMessage *em;  /* encrypted message */
1243   struct EncryptedMessage *ph;  /* plaintext header */
1244   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1245   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1246
1247   ph = (struct EncryptedMessage *) pbuf;
1248   ph->iv_seed =
1249       htonl (GNUNET_CRYPTO_random_u32
1250              (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX));
1251   ph->sequence_number = htonl (++kx->last_sequence_number_sent);
1252   ph->reserved = 0;
1253   ph->timestamp = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1254   memcpy (&ph[1], payload, payload_size);
1255
1256   em = (struct EncryptedMessage *) cbuf;
1257   em->header.size = htons (used);
1258   em->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_ENCRYPTED_MESSAGE);
1259   em->iv_seed = ph->iv_seed;
1260   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, ph->iv_seed, &kx->peer);
1261   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1262                  do_encrypt (kx, &iv, &ph->sequence_number,
1263                              &em->sequence_number,
1264                              used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE));
1265   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Encrypted %u bytes for %s\n",
1266               used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, GNUNET_i2s (&kx->peer));
1267   derive_auth_key (&auth_key,
1268                    &kx->encrypt_key,
1269                    ph->iv_seed);
1270   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &em->sequence_number,
1271                       used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &em->hmac);
1272   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &em->header,
1273                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL);
1274 }
1275
1276
1277 /**
1278  * Closure for #deliver_message()
1279  */
1280 struct DeliverMessageContext
1281 {
1282
1283   /**
1284    * Key exchange context.
1285    */
1286   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
1287
1288   /**
1289    * Sender of the message.
1290    */
1291   const struct GNUNET_PeerIdentity *peer;
1292 };
1293
1294
1295 /**
1296  * We received an encrypted message.  Decrypt, validate and
1297  * pass on to the appropriate clients.
1298  *
1299  * @param kx key exchange context for encrypting the message
1300  * @param msg encrypted message
1301  */
1302 void
1303 GSC_KX_handle_encrypted_message (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1304                                  const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1305 {
1306   const struct EncryptedMessage *m;
1307   struct EncryptedMessage *pt;  /* plaintext */
1308   struct GNUNET_HashCode ph;
1309   uint32_t snum;
1310   struct GNUNET_TIME_Absolute t;
1311   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1312   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1313   struct DeliverMessageContext dmc;
1314   uint16_t size = ntohs (msg->size);
1315   char buf[size] GNUNET_ALIGN;
1316
1317   if (size <
1318       sizeof (struct EncryptedMessage) + sizeof (struct GNUNET_MessageHeader))
1319   {
1320     GNUNET_break_op (0);
1321     return;
1322   }
1323   m = (const struct EncryptedMessage *) msg;
1324   if (KX_STATE_UP != kx->status)
1325   {
1326     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1327                               gettext_noop
1328                               ("# DATA message dropped (out of order)"),
1329                               1, GNUNET_NO);
1330     return;
1331   }
1332   if (0 == GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->foreign_key_expires).rel_value_us)
1333   {
1334     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1335                 _("Session to peer `%s' went down due to key expiration (should not happen)\n"),
1336                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1337     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1338                               gettext_noop ("# sessions terminated by key expiration"),
1339                               1, GNUNET_NO);
1340     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1341     if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->keep_alive_task)
1342     {
1343       GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1344       kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1345     }
1346     kx->status = KX_STATE_KEY_SENT;
1347     send_key (kx);
1348     return;
1349   }
1350
1351   /* validate hash */
1352   derive_auth_key (&auth_key, &kx->decrypt_key, m->iv_seed);
1353   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &m->sequence_number,
1354                       size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &ph);
1355   if (0 != memcmp (&ph, &m->hmac, sizeof (struct GNUNET_HashCode)))
1356   {
1357     /* checksum failed */
1358     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1359                 "Failed checksum validation for a message from `%s'\n",
1360                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1361     return;
1362   }
1363   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
1364   /* decrypt */
1365   if (GNUNET_OK !=
1366       do_decrypt (kx, &iv, &m->sequence_number, &buf[ENCRYPTED_HEADER_SIZE],
1367                   size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE))
1368     return;
1369   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1370               "Decrypted %u bytes from %s\n",
1371               size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE,
1372               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1373   pt = (struct EncryptedMessage *) buf;
1374
1375   /* validate sequence number */
1376   snum = ntohl (pt->sequence_number);
1377   if (kx->last_sequence_number_received == snum)
1378   {
1379     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1380                 "Received duplicate message, ignoring.\n");
1381     /* duplicate, ignore */
1382     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1383                               gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1384                               size, GNUNET_NO);
1385     return;
1386   }
1387   if ((kx->last_sequence_number_received > snum) &&
1388       (kx->last_sequence_number_received - snum > 32))
1389   {
1390     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1391                 "Received ancient out of sequence message, ignoring.\n");
1392     /* ancient out of sequence, ignore */
1393     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1394                               gettext_noop
1395                               ("# bytes dropped (out of sequence)"), size,
1396                               GNUNET_NO);
1397     return;
1398   }
1399   if (kx->last_sequence_number_received > snum)
1400   {
1401     unsigned int rotbit = 1 << (kx->last_sequence_number_received - snum - 1);
1402
1403     if ((kx->last_packets_bitmap & rotbit) != 0)
1404     {
1405       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1406                   "Received duplicate message, ignoring.\n");
1407       GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1408                                 gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1409                                 size, GNUNET_NO);
1410       /* duplicate, ignore */
1411       return;
1412     }
1413     kx->last_packets_bitmap |= rotbit;
1414   }
1415   if (kx->last_sequence_number_received < snum)
1416   {
1417     unsigned int shift = (snum - kx->last_sequence_number_received);
1418
1419     if (shift >= 8 * sizeof (kx->last_packets_bitmap))
1420       kx->last_packets_bitmap = 0;
1421     else
1422       kx->last_packets_bitmap <<= shift;
1423     kx->last_sequence_number_received = snum;
1424   }
1425
1426   /* check timestamp */
1427   t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (pt->timestamp);
1428   if (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t).rel_value_us >
1429       MAX_MESSAGE_AGE.rel_value_us)
1430   {
1431     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1432                 "Message received far too old (%s). Content ignored.\n",
1433                 GNUNET_STRINGS_relative_time_to_string (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t),
1434                                                         GNUNET_YES));
1435     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1436                               gettext_noop
1437                               ("# bytes dropped (ancient message)"), size,
1438                               GNUNET_NO);
1439     return;
1440   }
1441
1442   /* process decrypted message(s) */
1443   update_timeout (kx);
1444   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1445                             gettext_noop ("# bytes of payload decrypted"),
1446                             size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1447                             GNUNET_NO);
1448   dmc.kx = kx;
1449   dmc.peer = &kx->peer;
1450   if (GNUNET_OK !=
1451       GNUNET_SERVER_mst_receive (mst, &dmc,
1452                                  &buf[sizeof (struct EncryptedMessage)],
1453                                  size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1454                                  GNUNET_YES,
1455                                  GNUNET_NO))
1456     GNUNET_break_op (0);
1457 }
1458
1459
1460 /**
1461  * Deliver P2P message to interested clients.
1462  * Invokes send twice, once for clients that want the full message, and once
1463  * for clients that only want the header
1464  *
1465  * @param cls always NULL
1466  * @param client who sent us the message (struct GSC_KeyExchangeInfo)
1467  * @param m the message
1468  */
1469 static int
1470 deliver_message (void *cls,
1471                  void *client,
1472                  const struct GNUNET_MessageHeader *m)
1473 {
1474   struct DeliverMessageContext *dmc = client;
1475
1476   if (KX_STATE_UP != dmc->kx->status)
1477   {
1478     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1479                               gettext_noop
1480                               ("# PAYLOAD dropped (out of order)"),
1481                               1, GNUNET_NO);
1482     return GNUNET_OK;
1483   }
1484   switch (ntohs (m->type))
1485   {
1486   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_BINARY_TYPE_MAP:
1487   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_COMPRESSED_TYPE_MAP:
1488     GSC_SESSIONS_set_typemap (dmc->peer, m);
1489     return GNUNET_OK;
1490   default:
1491     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1492                                  ntohs (m->size),
1493                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_FULL_INBOUND);
1494     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1495                                  sizeof (struct GNUNET_MessageHeader),
1496                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_HDR_INBOUND);
1497   }
1498   return GNUNET_OK;
1499 }
1500
1501
1502 /**
1503  * Setup the message that links the ephemeral key to our persistent
1504  * public key and generate the appropriate signature.
1505  */
1506 static void
1507 sign_ephemeral_key ()
1508 {
1509   current_ekm.header.size = htons (sizeof (struct EphemeralKeyMessage));
1510   current_ekm.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_EPHEMERAL_KEY);
1511   current_ekm.sender_status = 0; /* to be set later */
1512   current_ekm.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY);
1513   current_ekm.purpose.size = htonl (sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
1514                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1515                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1516                                     sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey) +
1517                                     sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
1518   current_ekm.creation_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1519   if (GNUNET_YES ==
1520       GNUNET_CONFIGURATION_get_value_yesno (GSC_cfg,
1521                                             "core",
1522                                             "USE_EPHEMERAL_KEYS"))
1523   {
1524     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_relative_to_absolute (GNUNET_TIME_relative_add (REKEY_FREQUENCY,
1525                                                                                                                          REKEY_TOLERANCE)));
1526   }
1527   else
1528   {
1529     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_ABS);
1530   }
1531   GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (my_ephemeral_key,
1532                                       &current_ekm.ephemeral_key);
1533   current_ekm.origin_identity = GSC_my_identity;
1534   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1535                  GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_private_key,
1536                                          &current_ekm.purpose,
1537                                          &current_ekm.signature));
1538 }
1539
1540
1541 /**
1542  * Task run to trigger rekeying.
1543  *
1544  * @param cls closure, NULL
1545  * @param tc scheduler context
1546  */
1547 static void
1548 do_rekey (void *cls,
1549           const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1550 {
1551   struct GSC_KeyExchangeInfo *pos;
1552
1553   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1554                                              &do_rekey,
1555                                              NULL);
1556   if (NULL != my_ephemeral_key)
1557     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1558   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1559   GNUNET_assert (NULL != my_ephemeral_key);
1560   sign_ephemeral_key ();
1561   for (pos = kx_head; NULL != pos; pos = pos->next)
1562   {
1563     if (KX_STATE_UP == pos->status)
1564     {
1565       pos->status = KX_STATE_REKEY_SENT;
1566       derive_session_keys (pos);
1567     }
1568     if (KX_STATE_DOWN == pos->status)
1569     {
1570       pos->status = KX_STATE_KEY_SENT;
1571     }
1572     send_key (pos);
1573   }
1574 }
1575
1576
1577 /**
1578  * Initialize KX subsystem.
1579  *
1580  * @param pk private key to use for the peer
1581  * @return #GNUNET_OK on success, #GNUNET_SYSERR on failure
1582  */
1583 int
1584 GSC_KX_init (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *pk)
1585 {
1586   my_private_key = pk;
1587   GNUNET_CRYPTO_eddsa_key_get_public (my_private_key,
1588                                                   &GSC_my_identity.public_key);
1589   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1590   if (NULL == my_ephemeral_key)
1591   {
1592     GNUNET_break (0);
1593     GNUNET_free (my_private_key);
1594     my_private_key = NULL;
1595     return GNUNET_SYSERR;
1596   }
1597   sign_ephemeral_key ();
1598   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1599                                              &do_rekey,
1600                                              NULL);
1601   mst = GNUNET_SERVER_mst_create (&deliver_message, NULL);
1602   return GNUNET_OK;
1603 }
1604
1605
1606 /**
1607  * Shutdown KX subsystem.
1608  */
1609 void
1610 GSC_KX_done ()
1611 {
1612   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != rekey_task)
1613   {
1614     GNUNET_SCHEDULER_cancel (rekey_task);
1615     rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1616   }
1617   if (NULL != my_ephemeral_key)
1618   {
1619     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1620     my_ephemeral_key = NULL;
1621   }
1622   if (NULL != my_private_key)
1623   {
1624     GNUNET_free (my_private_key);
1625     my_private_key = NULL;
1626   }
1627   if (NULL != mst)
1628   {
1629     GNUNET_SERVER_mst_destroy (mst);
1630     mst = NULL;
1631   }
1632 }
1633
1634 /* end of gnunet-service-core_kx.c */