src/core/gnunet-service-core_kx.c

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      Copyright (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 @e origin_identity 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  * Information about the status of a key exchange with another peer.
 241  */
 242 struct GSC_KeyExchangeInfo
 243 {
 244
 245   /**
 246    * DLL.
 247    */
 248   struct GSC_KeyExchangeInfo *next;
 249
 250   /**
 251    * DLL.
 252    */
 253   struct GSC_KeyExchangeInfo *prev;
 254
 255   /**
 256    * Identity of the peer.
 257    */
 258   struct GNUNET_PeerIdentity peer;
 259
 260   /**
 261    * PING message we transmit to the other peer.
 262    */
 263   struct PingMessage ping;
 264
 265   /**
 266    * Ephemeral public ECC key of the other peer.
 267    */
 268   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey other_ephemeral_key;
 269
 270   /**
 271    * Key we use to encrypt our messages for the other peer
 272    * (initialized by us when we do the handshake).
 273    */
 274   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey encrypt_key;
 275
 276   /**
 277    * Key we use to decrypt messages from the other peer
 278    * (given to us by the other peer during the handshake).
 279    */
 280   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey decrypt_key;
 281
 282   /**
 283    * At what time did the other peer generate the decryption key?
 284    */
 285   struct GNUNET_TIME_Absolute foreign_key_expires;
 286
 287   /**
 288    * When should the session time out (if there are no PONGs)?
 289    */
 290   struct GNUNET_TIME_Absolute timeout;
 291
 292   /**
 293    * What was the last timeout we informed our monitors about?
 294    */
 295   struct GNUNET_TIME_Absolute last_notify_timeout;
 296
 297   /**
 298    * At what frequency are we currently re-trying SET_KEY messages?
 299    */
 300   struct GNUNET_TIME_Relative set_key_retry_frequency;
 301
 302   /**
 303    * ID of task used for re-trying SET_KEY and PING message.
 304    */
 305   struct GNUNET_SCHEDULER_Task * retry_set_key_task;
 306
 307   /**
 308    * ID of task used for sending keep-alive pings.
 309    */
 310   struct GNUNET_SCHEDULER_Task * keep_alive_task;
 311
 312   /**
 313    * Bit map indicating which of the 32 sequence numbers before the last
 314    * were received (good for accepting out-of-order packets and
 315    * estimating reliability of the connection)
 316    */
 317   unsigned int last_packets_bitmap;
 318
 319   /**
 320    * last sequence number received on this connection (highest)
 321    */
 322   uint32_t last_sequence_number_received;
 323
 324   /**
 325    * last sequence number transmitted
 326    */
 327   uint32_t last_sequence_number_sent;
 328
 329   /**
 330    * What was our PING challenge number (for this peer)?
 331    */
 332   uint32_t ping_challenge;
 333
 334   /**
 335    * What is our connection status?
 336    */
 337   enum GNUNET_CORE_KxState status;
 338
 339 };
 340
 341
 342 /**
 343  * Our private key.
 344  */
 345 static struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *my_private_key;
 346
 347 /**
 348  * Our ephemeral private key.
 349  */
 350 static struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *my_ephemeral_key;
 351
 352 /**
 353  * Current message we send for a key exchange.
 354  */
 355 static struct EphemeralKeyMessage current_ekm;
 356
 357 /**
 358  * Our message stream tokenizer (for encrypted payload).
 359  */
 360 static struct GNUNET_SERVER_MessageStreamTokenizer *mst;
 361
 362 /**
 363  * DLL head.
 364  */
 365 static struct GSC_KeyExchangeInfo *kx_head;
 366
 367 /**
 368  * DLL tail.
 369  */
 370 static struct GSC_KeyExchangeInfo *kx_tail;
 371
 372 /**
 373  * Task scheduled for periodic re-generation (and thus rekeying) of our
 374  * ephemeral key.
 375  */
 376 static struct GNUNET_SCHEDULER_Task * rekey_task;
 377
 378 /**
 379  * Notification context for all monitors.
 380  */
 381 static struct GNUNET_SERVER_NotificationContext *nc;
 382
 383
 384 /**
 385  * Inform the given monitor about the KX state of
 386  * the given peer.
 387  *
 388  * @param client client to inform
 389  * @param kx key exchange state to inform about
 390  */
 391 static void
 392 monitor_notify (struct GNUNET_SERVER_Client *client,
 393                 struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 394 {
 395   struct MonitorNotifyMessage msg;
 396
 397   msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
 398   msg.header.size = htons (sizeof (msg));
 399   msg.state = htonl ((uint32_t) kx->status);
 400   msg.peer = kx->peer;
 401   msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (kx->timeout);
 402   GNUNET_SERVER_notification_context_unicast (nc,
 403                                               client,
 404                                               &msg.header,
 405                                               GNUNET_NO);
 406 }
 407
 408
 409 /**
 410  * Calculate seed value we should use for a message.
 411  *
 412  * @param kx key exchange context
 413  */
 414 static uint32_t
 415 calculate_seed (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 416 {
 417   /* Note: may want to make this non-random and instead
 418      derive from key material to avoid having an undetectable
 419      side-channel */
 420   return htonl (GNUNET_CRYPTO_random_u32
 421                 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX));
 422 }
 423
 424
 425 /**
 426  * Inform all monitors about the KX state of the given peer.
 427  *
 428  * @param kx key exchange state to inform about
 429  */
 430 static void
 431 monitor_notify_all (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 432 {
 433   struct MonitorNotifyMessage msg;
 434
 435   msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
 436   msg.header.size = htons (sizeof (msg));
 437   msg.state = htonl ((uint32_t) kx->status);
 438   msg.peer = kx->peer;
 439   msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (kx->timeout);
 440   GNUNET_SERVER_notification_context_broadcast (nc,
 441                                                 &msg.header,
 442                                                 GNUNET_NO);
 443   kx->last_notify_timeout = kx->timeout;
 444 }
 445
 446
 447 /**
 448  * Derive an authentication key from "set key" information
 449  *
 450  * @param akey authentication key to derive
 451  * @param skey session key to use
 452  * @param seed seed to use
 453  */
 454 static void
 455 derive_auth_key (struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey *akey,
 456                  const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey,
 457                  uint32_t seed)
 458 {
 459   static const char ctx[] = "authentication key";
 460
 461   GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key (akey, skey,
 462                                  &seed, sizeof (seed),
 463                                  skey, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey),
 464                                  ctx, sizeof (ctx),
 465                                  NULL);
 466 }
 467
 468
 469 /**
 470  * Derive an IV from packet information
 471  *
 472  * @param iv initialization vector to initialize
 473  * @param skey session key to use
 474  * @param seed seed to use
 475  * @param identity identity of the other peer to use
 476  */
 477 static void
 478 derive_iv (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 479            const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey, uint32_t seed,
 480            const struct GNUNET_PeerIdentity *identity)
 481 {
 482   static const char ctx[] = "initialization vector";
 483
 484   GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (iv, skey, &seed, sizeof (seed),
 485                                      identity,
 486                                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), ctx,
 487                                      sizeof (ctx), NULL);
 488 }
 489
 490
 491 /**
 492  * Derive an IV from pong packet information
 493  *
 494  * @param iv initialization vector to initialize
 495  * @param skey session key to use
 496  * @param seed seed to use
 497  * @param challenge nonce to use
 498  * @param identity identity of the other peer to use
 499  */
 500 static void
 501 derive_pong_iv (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 502                 const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey, uint32_t seed,
 503                 uint32_t challenge, const struct GNUNET_PeerIdentity *identity)
 504 {
 505   static const char ctx[] = "pong initialization vector";
 506
 507   GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (iv, skey, &seed, sizeof (seed),
 508                                      identity,
 509                                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 510                                      &challenge, sizeof (challenge),
 511                                      ctx, sizeof (ctx),
 512                                      NULL);
 513 }
 514
 515
 516 /**
 517  * Derive an AES key from key material
 518  *
 519  * @param sender peer identity of the sender
 520  * @param receiver peer identity of the sender
 521  * @param key_material high entropy key material to use
 522  * @param skey set to derived session key
 523  */
 524 static void
 525 derive_aes_key (const struct GNUNET_PeerIdentity *sender,
 526                 const struct GNUNET_PeerIdentity *receiver,
 527                 const struct GNUNET_HashCode *key_material,
 528                 struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey)
 529 {
 530   static const char ctx[] = "aes key generation vector";
 531
 532   GNUNET_CRYPTO_kdf (skey, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey),
 533                      ctx, sizeof (ctx),
 534                      key_material, sizeof (struct GNUNET_HashCode),
 535                      sender, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 536                      receiver, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 537                      NULL);
 538 }
 539
 540
 541 /**
 542  * Encrypt size bytes from @a in and write the result to @a out.  Use the
 543  * @a kx key for outbound traffic of the given neighbour.
 544  *
 545  * @param kx key information context
 546  * @param iv initialization vector to use
 547  * @param in ciphertext
 548  * @param out plaintext
 549  * @param size size of @a in/@a out
 550  * @return #GNUNET_OK on success
 551  */
 552 static int
 553 do_encrypt (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 554             const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 555             const void *in, void *out, size_t size)
 556 {
 557   if (size != (uint16_t) size)
 558   {
 559     GNUNET_break (0);
 560     return GNUNET_NO;
 561   }
 562   GNUNET_assert (size ==
 563                  GNUNET_CRYPTO_symmetric_encrypt (in, (uint16_t) size,
 564                                             &kx->encrypt_key, iv, out));
 565   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# bytes encrypted"), size,
 566                             GNUNET_NO);
 567   /* the following is too sensitive to write to log files by accident,
 568      so we require manual intervention to get this one... */
 569 #if 0
 570   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 571               "Encrypted %u bytes for `%s' using key %u, IV %u\n",
 572               (unsigned int) size,
 573               GNUNET_i2s (&kx->peer),
 574               (unsigned int) kx->encrypt_key.crc32, GNUNET_CRYPTO_crc32_n (iv,
 575                                                                            sizeof
 576                                                                            (iv)));
 577 #endif
 578   return GNUNET_OK;
 579 }
 580
 581
 582 /**
 583  * Decrypt size bytes from @a in and write the result to @a out.  Use the
 584  * @a kx key for inbound traffic of the given neighbour.  This function does
 585  * NOT do any integrity-checks on the result.
 586  *
 587  * @param kx key information context
 588  * @param iv initialization vector to use
 589  * @param in ciphertext
 590  * @param out plaintext
 591  * @param size size of @a in / @a out
 592  * @return #GNUNET_OK on success
 593  */
 594 static int
 595 do_decrypt (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 596             const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 597             const void *in, void *out, size_t size)
 598 {
 599   if (size != (uint16_t) size)
 600   {
 601     GNUNET_break (0);
 602     return GNUNET_NO;
 603   }
 604   if ( (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED) &&
 605        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_UP) &&
 606        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT) )
 607   {
 608     GNUNET_break_op (0);
 609     return GNUNET_SYSERR;
 610   }
 611   if (size !=
 612       GNUNET_CRYPTO_symmetric_decrypt (in,
 613                                        (uint16_t) size,
 614                                        &kx->decrypt_key,
 615                                        iv,
 616                                        out))
 617   {
 618     GNUNET_break (0);
 619     return GNUNET_SYSERR;
 620   }
 621   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 622                             gettext_noop ("# bytes decrypted"),
 623                             size,
 624                             GNUNET_NO);
 625   /* the following is too sensitive to write to log files by accident,
 626      so we require manual intervention to get this one... */
 627 #if 0
 628   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 629               "Decrypted %u bytes from `%s' using key %u, IV %u\n",
 630               (unsigned int) size,
 631               GNUNET_i2s (&kx->peer),
 632               (unsigned int) kx->decrypt_key.crc32,
 633               GNUNET_CRYPTO_crc32_n (iv,
 634                                      sizeof
 635                                      (*iv)));
 636 #endif
 637   return GNUNET_OK;
 638 }
 639
 640
 641 /**
 642  * Send our key (and encrypted PING) to the other peer.
 643  *
 644  * @param kx key exchange context
 645  */
 646 static void
 647 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx);
 648
 649
 650 /**
 651  * Task that will retry #send_key() if our previous attempt failed.
 652  *
 653  * @param cls our `struct GSC_KeyExchangeInfo`
 654  * @param tc scheduler context
 655  */
 656 static void
 657 set_key_retry_task (void *cls,
 658                     const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 659 {
 660   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
 661
 662   kx->retry_set_key_task = NULL;
 663   kx->set_key_retry_frequency = GNUNET_TIME_STD_BACKOFF (kx->set_key_retry_frequency);
 664   GNUNET_assert (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN != kx->status);
 665   send_key (kx);
 666 }
 667
 668
 669 /**
 670  * Create a fresh PING message for transmission to the other peer.
 671  *
 672  * @param kx key exchange context to create PING for
 673  */
 674 static void
 675 setup_fresh_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 676 {
 677   struct PingMessage pp;
 678   struct PingMessage *pm;
 679   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
 680
 681   pm = &kx->ping;
 682   pm->header.size = htons (sizeof (struct PingMessage));
 683   pm->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PING);
 684   pm->iv_seed = calculate_seed (kx);
 685   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, pm->iv_seed, &kx->peer);
 686   pp.challenge = kx->ping_challenge;
 687   pp.target = kx->peer;
 688   do_encrypt (kx, &iv, &pp.target, &pm->target,
 689               sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &pm->target -
 690                                              (void *) pm));
 691 }
 692
 693
 694 /**
 695  * Start the key exchange with the given peer.
 696  *
 697  * @param pid identity of the peer to do a key exchange with
 698  * @return key exchange information context
 699  */
 700 struct GSC_KeyExchangeInfo *
 701 GSC_KX_start (const struct GNUNET_PeerIdentity *pid)
 702 {
 703   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
 704   struct GNUNET_HashCode h1;
 705   struct GNUNET_HashCode h2;
 706
 707   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 708               "Initiating key exchange with `%s'\n",
 709               GNUNET_i2s (pid));
 710   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 711                             gettext_noop ("# key exchanges initiated"), 1,
 712                             GNUNET_NO);
 713   kx = GNUNET_new (struct GSC_KeyExchangeInfo);
 714   kx->peer = *pid;
 715   kx->set_key_retry_frequency = INITIAL_SET_KEY_RETRY_FREQUENCY;
 716   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (kx_head,
 717                                kx_tail,
 718                                kx);
 719   kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
 720   monitor_notify_all (kx);
 721   GNUNET_CRYPTO_hash (pid,
 722                       sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 723                       &h1);
 724   GNUNET_CRYPTO_hash (&GSC_my_identity,
 725                       sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 726                       &h2);
 727   if (0 < GNUNET_CRYPTO_hash_cmp (&h1,
 728                                   &h2))
 729   {
 730     /* peer with "lower" identity starts KX, otherwise we typically end up
 731        with both peers starting the exchange and transmit the 'set key'
 732        message twice */
 733     send_key (kx);
 734   }
 735   else
 736   {
 737     /* peer with "higher" identity starts a delayed  KX, if the "lower" peer
 738      * does not start a KX since he sees no reasons to do so  */
 739     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS,
 740                                                            &set_key_retry_task, kx);
 741   }
 742   return kx;
 743 }
 744
 745
 746 /**
 747  * Stop key exchange with the given peer.  Clean up key material.
 748  *
 749  * @param kx key exchange to stop
 750  */
 751 void
 752 GSC_KX_stop (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 753 {
 754   GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
 755   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# key exchanges stopped"),
 756                             1, GNUNET_NO);
 757   if (kx->retry_set_key_task != NULL)
 758   {
 759     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
 760     kx->retry_set_key_task = NULL;
 761   }
 762   if (kx->keep_alive_task != NULL)
 763   {
 764     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
 765     kx->keep_alive_task = NULL;
 766   }
 767   kx->status = GNUNET_CORE_KX_PEER_DISCONNECT;
 768   monitor_notify_all (kx);
 769   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (kx_head,
 770                                kx_tail,
 771                                kx);
 772   GNUNET_free (kx);
 773 }
 774
 775
 776 /**
 777  * Send our PING to the other peer.
 778  *
 779  * @param kx key exchange context
 780  */
 781 static void
 782 send_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 783 {
 784   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
 785                            &kx->ping.header,
 786                            MIN_PING_FREQUENCY);
 787 }
 788
 789
 790 /**
 791  * Derive fresh session keys from the current ephemeral keys.
 792  *
 793  * @param kx session to derive keys for
 794  */
 795 static void
 796 derive_session_keys (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 797 {
 798   struct GNUNET_HashCode key_material;
 799
 800   if (GNUNET_OK !=
 801       GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (my_ephemeral_key,
 802                               &kx->other_ephemeral_key,
 803                               &key_material))
 804   {
 805     GNUNET_break (0);
 806     return;
 807   }
 808   derive_aes_key (&GSC_my_identity,
 809                   &kx->peer,
 810                   &key_material,
 811                   &kx->encrypt_key);
 812   derive_aes_key (&kx->peer,
 813                   &GSC_my_identity,
 814                   &key_material,
 815                   &kx->decrypt_key);
 816   memset (&key_material, 0, sizeof (key_material));
 817   /* fresh key, reset sequence numbers */
 818   kx->last_sequence_number_received = 0;
 819   kx->last_packets_bitmap = 0;
 820   setup_fresh_ping (kx);
 821 }
 822
 823
 824 /**
 825  * We received a SET_KEY message.  Validate and update
 826  * our key material and status.
 827  *
 828  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 829  * @param msg the set key message we received
 830  */
 831 void
 832 GSC_KX_handle_ephemeral_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 833                              const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 834 {
 835   const struct EphemeralKeyMessage *m;
 836   struct GNUNET_TIME_Absolute start_t;
 837   struct GNUNET_TIME_Absolute end_t;
 838   struct GNUNET_TIME_Absolute now;
 839   enum GNUNET_CORE_KxState sender_status;
 840   uint16_t size;
 841
 842   size = ntohs (msg->size);
 843   if (sizeof (struct EphemeralKeyMessage) != size)
 844   {
 845     GNUNET_break_op (0);
 846     return;
 847   }
 848   m = (const struct EphemeralKeyMessage *) msg;
 849   end_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->expiration_time);
 850   if ( ( (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED == kx->status) ||
 851          (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP == kx->status) ||
 852          (GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT == kx->status) ) &&
 853        (end_t.abs_value_us <= kx->foreign_key_expires.abs_value_us) )
 854   {
 855     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 856                               gettext_noop ("# old ephemeral keys ignored"),
 857                               1, GNUNET_NO);
 858     return;
 859   }
 860   start_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->creation_time);
 861
 862   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 863                             gettext_noop ("# ephemeral keys received"),
 864                             1, GNUNET_NO);
 865
 866   if (0 !=
 867       memcmp (&m->origin_identity,
 868               &kx->peer,
 869               sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 870   {
 871     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
 872                 "Received EPHEMERAL_KEY from %s, but expected %s\n",
 873                 GNUNET_i2s (&m->origin_identity),
 874                 GNUNET_i2s_full (&kx->peer));
 875     GNUNET_break_op (0);
 876     return;
 877   }
 878   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 879               "Core service receives EPHEMERAL_KEY request from `%s'.\n",
 880               GNUNET_i2s (&kx->peer));
 881   if ((ntohl (m->purpose.size) !=
 882        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
 883        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 884        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 885        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey) +
 886        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey)) ||
 887       (GNUNET_OK !=
 888        GNUNET_CRYPTO_eddsa_verify (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY,
 889                                  &m->purpose,
 890                                  &m->signature, &m->origin_identity.public_key)))
 891   {
 892     /* invalid signature */
 893     GNUNET_break_op (0);
 894     return;
 895   }
 896   now = GNUNET_TIME_absolute_get ();
 897   if ( (end_t.abs_value_us < GNUNET_TIME_absolute_subtract (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) ||
 898        (start_t.abs_value_us > GNUNET_TIME_absolute_add (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) )
 899   {
 900     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 901                 _("Ephemeral key message from peer `%s' rejected as its validity range does not match our system time (%llu not in [%llu,%llu]).\n"),
 902                 GNUNET_i2s (&kx->peer),
 903                 now.abs_value_us,
 904                 start_t.abs_value_us,
 905                 end_t.abs_value_us);
 906     return;
 907   }
 908   kx->other_ephemeral_key = m->ephemeral_key;
 909   kx->foreign_key_expires = end_t;
 910   derive_session_keys (kx);
 911   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 912                             gettext_noop ("# EPHEMERAL_KEY messages received"), 1,
 913                             GNUNET_NO);
 914
 915   /* check if we still need to send the sender our key */
 916   sender_status = (enum GNUNET_CORE_KxState) ntohl (m->sender_status);
 917   switch (sender_status)
 918   {
 919   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
 920     GNUNET_break_op (0);
 921     break;
 922   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
 923     /* fine, need to send our key after updating our status, see below */
 924     GSC_SESSIONS_reinit (&kx->peer);
 925     break;
 926   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 927     /* other peer already got our key, but typemap did go down */
 928     GSC_SESSIONS_reinit (&kx->peer);
 929     break;
 930   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
 931     /* other peer already got our key, typemap NOT down */
 932     break;
 933   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
 934     /* other peer already got our key, typemap NOT down */
 935     break;
 936   default:
 937     GNUNET_break (0);
 938     break;
 939   }
 940   /* check if we need to confirm everything is fine via PING + PONG */
 941   switch (kx->status)
 942   {
 943   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
 944     GNUNET_assert (NULL == kx->keep_alive_task);
 945     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 946     monitor_notify_all (kx);
 947     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 948       send_key (kx);
 949     send_ping (kx);
 950     break;
 951   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
 952     GNUNET_assert (NULL == kx->keep_alive_task);
 953     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 954     monitor_notify_all (kx);
 955     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 956       send_key (kx);
 957     send_ping (kx);
 958     break;
 959   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 960     GNUNET_assert (NULL == kx->keep_alive_task);
 961     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 962       send_key (kx);
 963     send_ping (kx);
 964     break;
 965   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
 966     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT;
 967     monitor_notify_all (kx);
 968     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 969       send_key (kx);
 970     /* we got a new key, need to reconfirm! */
 971     send_ping (kx);
 972     break;
 973   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
 974     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 975       send_key (kx);
 976     /* we got a new key, need to reconfirm! */
 977     send_ping (kx);
 978     break;
 979   default:
 980     GNUNET_break (0);
 981     break;
 982   }
 983 }
 984
 985
 986 /**
 987  * We received a PING message.  Validate and transmit
 988  * a PONG message.
 989  *
 990  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 991  * @param msg the encrypted PING message itself
 992  */
 993 void
 994 GSC_KX_handle_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 995                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 996 {
 997   const struct PingMessage *m;
 998   struct PingMessage t;
 999   struct PongMessage tx;
1000   struct PongMessage tp;
1001   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1002   uint16_t msize;
1003
1004   msize = ntohs (msg->size);
1005   if (msize != sizeof (struct PingMessage))
1006   {
1007     GNUNET_break_op (0);
1008     return;
1009   }
1010   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1011                             gettext_noop ("# PING messages received"), 1,
1012                             GNUNET_NO);
1013   if ( (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED) &&
1014        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_UP) &&
1015        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT))
1016   {
1017     /* ignore */
1018     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1019                               gettext_noop ("# PING messages dropped (out of order)"), 1,
1020                               GNUNET_NO);
1021     return;
1022   }
1023   m = (const struct PingMessage *) msg;
1024   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1025               "Core service receives PING request from `%s'.\n",
1026               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1027   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
1028   if (GNUNET_OK !=
1029       do_decrypt (kx, &iv, &m->target, &t.target,
1030                   sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &m->target -
1031                                                  (void *) m)))
1032   {
1033     GNUNET_break_op (0);
1034     return;
1035   }
1036   if (0 !=
1037       memcmp (&t.target, &GSC_my_identity, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
1038   {
1039     char sender[9];
1040     char peer[9];
1041
1042     GNUNET_snprintf (sender, sizeof (sender), "%8s", GNUNET_i2s (&kx->peer));
1043     GNUNET_snprintf (peer, sizeof (peer), "%8s", GNUNET_i2s (&t.target));
1044     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
1045                 _
1046                 ("Received PING from `%s' for different identity: I am `%s', PONG identity: `%s'\n"),
1047                 sender, GNUNET_i2s (&GSC_my_identity), peer);
1048     GNUNET_break_op (0);
1049     return;
1050   }
1051   /* construct PONG */
1052   tx.reserved = 0;
1053   tx.challenge = t.challenge;
1054   tx.target = t.target;
1055   tp.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PONG);
1056   tp.header.size = htons (sizeof (struct PongMessage));
1057   tp.iv_seed = calculate_seed (kx);
1058   derive_pong_iv (&iv, &kx->encrypt_key, tp.iv_seed, t.challenge, &kx->peer);
1059   do_encrypt (kx, &iv, &tx.challenge, &tp.challenge,
1060               sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &tp.challenge -
1061                                              (void *) &tp));
1062   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# PONG messages created"),
1063                             1, GNUNET_NO);
1064   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
1065                            &tp.header,
1066                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL /* FIXME: timeout */ );
1067 }
1068
1069
1070 /**
1071  * Task triggered when a neighbour entry is about to time out
1072  * (and we should prevent this by sending a PING).
1073  *
1074  * @param cls the 'struct GSC_KeyExchangeInfo'
1075  * @param tc scheduler context (not used)
1076  */
1077 static void
1078 send_keep_alive (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1079 {
1080   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
1081   struct GNUNET_TIME_Relative retry;
1082   struct GNUNET_TIME_Relative left;
1083
1084   kx->keep_alive_task = NULL;
1085   left = GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->timeout);
1086   if (0 == left.rel_value_us)
1087   {
1088     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1089                               gettext_noop ("# sessions terminated by timeout"),
1090                               1, GNUNET_NO);
1091     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1092     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1093     monitor_notify_all (kx);
1094     send_key (kx);
1095     return;
1096   }
1097   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Sending KEEPALIVE to `%s'\n",
1098               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1099   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1100                             gettext_noop ("# keepalive messages sent"), 1,
1101                             GNUNET_NO);
1102   setup_fresh_ping (kx);
1103   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
1104                            &kx->ping.header,
1105                            kx->set_key_retry_frequency);
1106   retry =
1107       GNUNET_TIME_relative_max (GNUNET_TIME_relative_divide (left, 2),
1108                                 MIN_PING_FREQUENCY);
1109   kx->keep_alive_task =
1110       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (retry, &send_keep_alive, kx);
1111 }
1112
1113
1114 /**
1115  * We've seen a valid message from the other peer.
1116  * Update the time when the session would time out
1117  * and delay sending our keep alive message further.
1118  *
1119  * @param kx key exchange where we saw activity
1120  */
1121 static void
1122 update_timeout (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1123 {
1124   struct GNUNET_TIME_Relative delta;
1125
1126   kx->timeout =
1127       GNUNET_TIME_relative_to_absolute
1128       (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT);
1129   delta = GNUNET_TIME_absolute_get_difference (kx->last_notify_timeout,
1130                                                kx->timeout);
1131   if (delta.rel_value_us > 5LL * 1000LL * 1000LL)
1132   {
1133     /* we only notify monitors about timeout changes if those
1134        are bigger than the threshold (5s) */
1135     monitor_notify_all (kx);
1136   }
1137   if (kx->keep_alive_task != NULL)
1138     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1139   kx->keep_alive_task =
1140       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_relative_divide
1141                                     (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT,
1142                                      2), &send_keep_alive, kx);
1143 }
1144
1145
1146 /**
1147  * We received a PONG message.  Validate and update our status.
1148  *
1149  * @param kx key exchange context for the the PONG
1150  * @param msg the encrypted PONG message itself
1151  */
1152 void
1153 GSC_KX_handle_pong (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1154                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1155 {
1156   const struct PongMessage *m;
1157   struct PongMessage t;
1158   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1159   uint16_t msize;
1160
1161   msize = ntohs (msg->size);
1162   if (sizeof (struct PongMessage) != msize)
1163   {
1164     GNUNET_break_op (0);
1165     return;
1166   }
1167   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1168                             gettext_noop ("# PONG messages received"), 1,
1169                             GNUNET_NO);
1170   switch (kx->status)
1171   {
1172   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
1173     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1174                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (connection down)"), 1,
1175                               GNUNET_NO);
1176     return;
1177   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
1178     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1179                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (out of order)"), 1,
1180                               GNUNET_NO);
1181     return;
1182   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1183     break;
1184   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
1185     break;
1186   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
1187     break;
1188   default:
1189     GNUNET_break (0);
1190     return;
1191   }
1192   m = (const struct PongMessage *) msg;
1193   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1194               "Core service receives PONG response from `%s'.\n",
1195               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1196   /* mark as garbage, just to be sure */
1197   memset (&t, 255, sizeof (t));
1198   derive_pong_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, kx->ping_challenge,
1199                   &GSC_my_identity);
1200   if (GNUNET_OK !=
1201       do_decrypt (kx, &iv, &m->challenge, &t.challenge,
1202                   sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &m->challenge -
1203                                                  (void *) m)))
1204   {
1205     GNUNET_break_op (0);
1206     return;
1207   }
1208   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1209                             gettext_noop ("# PONG messages decrypted"), 1,
1210                             GNUNET_NO);
1211   if ((0 != memcmp (&t.target, &kx->peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
1212       || (kx->ping_challenge != t.challenge))
1213   {
1214     /* PONG malformed */
1215     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1216                 "Received malformed `%s' wanted sender `%s' with challenge %u\n",
1217                 "PONG", GNUNET_i2s (&kx->peer),
1218                 (unsigned int) kx->ping_challenge);
1219     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1220                 "Received malformed `%s' received from `%s' with challenge %u\n",
1221                 "PONG", GNUNET_i2s (&t.target), (unsigned int) t.challenge);
1222     return;
1223   }
1224   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1225               "Received PONG from `%s'\n",
1226               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1227   /* no need to resend key any longer */
1228   if (NULL != kx->retry_set_key_task)
1229   {
1230     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1231     kx->retry_set_key_task = NULL;
1232   }
1233   switch (kx->status)
1234   {
1235   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
1236     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1237     return;
1238   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
1239     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1240     return;
1241   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1242     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1243                               gettext_noop
1244                               ("# session keys confirmed via PONG"), 1,
1245                               GNUNET_NO);
1246     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_UP;
1247     monitor_notify_all (kx);
1248     GSC_SESSIONS_create (&kx->peer, kx);
1249     GNUNET_assert (NULL == kx->keep_alive_task);
1250     update_timeout (kx);
1251     break;
1252   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
1253     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1254                               gettext_noop
1255                               ("# timeouts prevented via PONG"), 1,
1256                               GNUNET_NO);
1257     update_timeout (kx);
1258     break;
1259   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
1260     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1261                               gettext_noop
1262                               ("# rekey operations confirmed via PONG"), 1,
1263                               GNUNET_NO);
1264     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_UP;
1265     monitor_notify_all (kx);
1266     update_timeout (kx);
1267     break;
1268   default:
1269     GNUNET_break (0);
1270     break;
1271   }
1272 }
1273
1274
1275 /**
1276  * Send our key to the other peer.
1277  *
1278  * @param kx key exchange context
1279  */
1280 static void
1281 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1282 {
1283   GNUNET_assert (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN != kx->status);
1284   if (NULL != kx->retry_set_key_task)
1285   {
1286      GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1287      kx->retry_set_key_task = NULL;
1288   }
1289   /* always update sender status in SET KEY message */
1290   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1291               "Sending key to `%s' (my status: %d)\n",
1292               GNUNET_i2s (&kx->peer),
1293               kx->status);
1294   current_ekm.sender_status = htonl ((int32_t) (kx->status));
1295   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
1296                            &current_ekm.header,
1297                            kx->set_key_retry_frequency);
1298   kx->retry_set_key_task =
1299       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (kx->set_key_retry_frequency,
1300                                     &set_key_retry_task, kx);
1301 }
1302
1303
1304 /**
1305  * Encrypt and transmit a message with the given payload.
1306  *
1307  * @param kx key exchange context
1308  * @param payload payload of the message
1309  * @param payload_size number of bytes in @a payload
1310  */
1311 void
1312 GSC_KX_encrypt_and_transmit (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1313                              const void *payload,
1314                              size_t payload_size)
1315 {
1316   size_t used = payload_size + sizeof (struct EncryptedMessage);
1317   char pbuf[used];              /* plaintext */
1318   char cbuf[used];              /* ciphertext */
1319   struct EncryptedMessage *em;  /* encrypted message */
1320   struct EncryptedMessage *ph;  /* plaintext header */
1321   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1322   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1323
1324   ph = (struct EncryptedMessage *) pbuf;
1325   ph->sequence_number = htonl (++kx->last_sequence_number_sent);
1326   ph->iv_seed = calculate_seed (kx);
1327   ph->reserved = 0;
1328   ph->timestamp = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1329   memcpy (&ph[1], payload, payload_size);
1330
1331   em = (struct EncryptedMessage *) cbuf;
1332   em->header.size = htons (used);
1333   em->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_ENCRYPTED_MESSAGE);
1334   em->iv_seed = ph->iv_seed;
1335   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, ph->iv_seed, &kx->peer);
1336   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1337                  do_encrypt (kx, &iv, &ph->sequence_number,
1338                              &em->sequence_number,
1339                              used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE));
1340   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Encrypted %u bytes for %s\n",
1341               used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, GNUNET_i2s (&kx->peer));
1342   derive_auth_key (&auth_key,
1343                    &kx->encrypt_key,
1344                    ph->iv_seed);
1345   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &em->sequence_number,
1346                       used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &em->hmac);
1347   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
1348                            &em->header,
1349                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL);
1350 }
1351
1352
1353 /**
1354  * Closure for #deliver_message()
1355  */
1356 struct DeliverMessageContext
1357 {
1358
1359   /**
1360    * Key exchange context.
1361    */
1362   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
1363
1364   /**
1365    * Sender of the message.
1366    */
1367   const struct GNUNET_PeerIdentity *peer;
1368 };
1369
1370
1371 /**
1372  * We received an encrypted message.  Decrypt, validate and
1373  * pass on to the appropriate clients.
1374  *
1375  * @param kx key exchange context for encrypting the message
1376  * @param msg encrypted message
1377  */
1378 void
1379 GSC_KX_handle_encrypted_message (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1380                                  const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1381 {
1382   const struct EncryptedMessage *m;
1383   struct EncryptedMessage *pt;  /* plaintext */
1384   struct GNUNET_HashCode ph;
1385   uint32_t snum;
1386   struct GNUNET_TIME_Absolute t;
1387   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1388   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1389   struct DeliverMessageContext dmc;
1390   uint16_t size = ntohs (msg->size);
1391   char buf[size] GNUNET_ALIGN;
1392
1393   if (size <
1394       sizeof (struct EncryptedMessage) + sizeof (struct GNUNET_MessageHeader))
1395   {
1396     GNUNET_break_op (0);
1397     return;
1398   }
1399   m = (const struct EncryptedMessage *) msg;
1400   if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP != kx->status)
1401   {
1402     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1403                               gettext_noop
1404                               ("# DATA message dropped (out of order)"),
1405                               1, GNUNET_NO);
1406     return;
1407   }
1408   if (0 == GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->foreign_key_expires).rel_value_us)
1409   {
1410     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1411                 _("Session to peer `%s' went down due to key expiration (should not happen)\n"),
1412                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1413     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1414                               gettext_noop ("# sessions terminated by key expiration"),
1415                               1, GNUNET_NO);
1416     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1417     if (NULL != kx->keep_alive_task)
1418     {
1419       GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1420       kx->keep_alive_task = NULL;
1421     }
1422     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1423     monitor_notify_all (kx);
1424     send_key (kx);
1425     return;
1426   }
1427
1428   /* validate hash */
1429   derive_auth_key (&auth_key, &kx->decrypt_key, m->iv_seed);
1430   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &m->sequence_number,
1431                       size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &ph);
1432   if (0 != memcmp (&ph, &m->hmac, sizeof (struct GNUNET_HashCode)))
1433   {
1434     /* checksum failed */
1435     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1436                 "Failed checksum validation for a message from `%s'\n",
1437                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1438     return;
1439   }
1440   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
1441   /* decrypt */
1442   if (GNUNET_OK !=
1443       do_decrypt (kx, &iv, &m->sequence_number, &buf[ENCRYPTED_HEADER_SIZE],
1444                   size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE))
1445     return;
1446   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1447               "Decrypted %u bytes from %s\n",
1448               size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE,
1449               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1450   pt = (struct EncryptedMessage *) buf;
1451
1452   /* validate sequence number */
1453   snum = ntohl (pt->sequence_number);
1454   if (kx->last_sequence_number_received == snum)
1455   {
1456     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1457                 "Received duplicate message, ignoring.\n");
1458     /* duplicate, ignore */
1459     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1460                               gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1461                               size, GNUNET_NO);
1462     return;
1463   }
1464   if ((kx->last_sequence_number_received > snum) &&
1465       (kx->last_sequence_number_received - snum > 32))
1466   {
1467     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1468                 "Received ancient out of sequence message, ignoring.\n");
1469     /* ancient out of sequence, ignore */
1470     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1471                               gettext_noop
1472                               ("# bytes dropped (out of sequence)"), size,
1473                               GNUNET_NO);
1474     return;
1475   }
1476   if (kx->last_sequence_number_received > snum)
1477   {
1478     unsigned int rotbit = 1 << (kx->last_sequence_number_received - snum - 1);
1479
1480     if ((kx->last_packets_bitmap & rotbit) != 0)
1481     {
1482       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1483                   "Received duplicate message, ignoring.\n");
1484       GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1485                                 gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1486                                 size, GNUNET_NO);
1487       /* duplicate, ignore */
1488       return;
1489     }
1490     kx->last_packets_bitmap |= rotbit;
1491   }
1492   if (kx->last_sequence_number_received < snum)
1493   {
1494     unsigned int shift = (snum - kx->last_sequence_number_received);
1495
1496     if (shift >= 8 * sizeof (kx->last_packets_bitmap))
1497       kx->last_packets_bitmap = 0;
1498     else
1499       kx->last_packets_bitmap <<= shift;
1500     kx->last_sequence_number_received = snum;
1501   }
1502
1503   /* check timestamp */
1504   t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (pt->timestamp);
1505   if (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t).rel_value_us >
1506       MAX_MESSAGE_AGE.rel_value_us)
1507   {
1508     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1509                 "Message received far too old (%s). Content ignored.\n",
1510                 GNUNET_STRINGS_relative_time_to_string (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t),
1511                                                         GNUNET_YES));
1512     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1513                               gettext_noop
1514                               ("# bytes dropped (ancient message)"), size,
1515                               GNUNET_NO);
1516     return;
1517   }
1518
1519   /* process decrypted message(s) */
1520   update_timeout (kx);
1521   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1522                             gettext_noop ("# bytes of payload decrypted"),
1523                             size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1524                             GNUNET_NO);
1525   dmc.kx = kx;
1526   dmc.peer = &kx->peer;
1527   if (GNUNET_OK !=
1528       GNUNET_SERVER_mst_receive (mst, &dmc,
1529                                  &buf[sizeof (struct EncryptedMessage)],
1530                                  size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1531                                  GNUNET_YES,
1532                                  GNUNET_NO))
1533     GNUNET_break_op (0);
1534 }
1535
1536
1537 /**
1538  * Deliver P2P message to interested clients.
1539  * Invokes send twice, once for clients that want the full message, and once
1540  * for clients that only want the header
1541  *
1542  * @param cls always NULL
1543  * @param client who sent us the message (struct GSC_KeyExchangeInfo)
1544  * @param m the message
1545  */
1546 static int
1547 deliver_message (void *cls,
1548                  void *client,
1549                  const struct GNUNET_MessageHeader *m)
1550 {
1551   struct DeliverMessageContext *dmc = client;
1552
1553   if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP != dmc->kx->status)
1554   {
1555     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1556                               gettext_noop
1557                               ("# PAYLOAD dropped (out of order)"),
1558                               1, GNUNET_NO);
1559     return GNUNET_OK;
1560   }
1561   switch (ntohs (m->type))
1562   {
1563   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_BINARY_TYPE_MAP:
1564   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_COMPRESSED_TYPE_MAP:
1565     GSC_SESSIONS_set_typemap (dmc->peer, m);
1566     return GNUNET_OK;
1567   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_CONFIRM_TYPE_MAP:
1568     GSC_SESSIONS_confirm_typemap (dmc->peer, m);
1569     return GNUNET_OK;
1570   default:
1571     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1572                                  ntohs (m->size),
1573                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_FULL_INBOUND);
1574     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1575                                  sizeof (struct GNUNET_MessageHeader),
1576                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_HDR_INBOUND);
1577   }
1578   return GNUNET_OK;
1579 }
1580
1581
1582 /**
1583  * Setup the message that links the ephemeral key to our persistent
1584  * public key and generate the appropriate signature.
1585  */
1586 static void
1587 sign_ephemeral_key ()
1588 {
1589   current_ekm.header.size = htons (sizeof (struct EphemeralKeyMessage));
1590   current_ekm.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_EPHEMERAL_KEY);
1591   current_ekm.sender_status = 0; /* to be set later */
1592   current_ekm.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY);
1593   current_ekm.purpose.size = htonl (sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
1594                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1595                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1596                                     sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey) +
1597                                     sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
1598   current_ekm.creation_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1599   if (GNUNET_YES ==
1600       GNUNET_CONFIGURATION_get_value_yesno (GSC_cfg,
1601                                             "core",
1602                                             "USE_EPHEMERAL_KEYS"))
1603   {
1604     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_relative_to_absolute (GNUNET_TIME_relative_add (REKEY_FREQUENCY,
1605                                                                                                                          REKEY_TOLERANCE)));
1606   }
1607   else
1608   {
1609     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_ABS);
1610   }
1611   GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (my_ephemeral_key,
1612                                       &current_ekm.ephemeral_key);
1613   current_ekm.origin_identity = GSC_my_identity;
1614   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1615                  GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_private_key,
1616                                          &current_ekm.purpose,
1617                                          &current_ekm.signature));
1618 }
1619
1620
1621 /**
1622  * Task run to trigger rekeying.
1623  *
1624  * @param cls closure, NULL
1625  * @param tc scheduler context
1626  */
1627 static void
1628 do_rekey (void *cls,
1629           const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1630 {
1631   struct GSC_KeyExchangeInfo *pos;
1632
1633   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1634                                              &do_rekey,
1635                                              NULL);
1636   if (NULL != my_ephemeral_key)
1637     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1638   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1639   GNUNET_assert (NULL != my_ephemeral_key);
1640   sign_ephemeral_key ();
1641   for (pos = kx_head; NULL != pos; pos = pos->next)
1642   {
1643     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP == pos->status)
1644     {
1645       pos->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT;
1646       monitor_notify_all (pos);
1647       derive_session_keys (pos);
1648     }
1649     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN == pos->status)
1650     {
1651       pos->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1652       monitor_notify_all (pos);
1653     }
1654     monitor_notify_all (pos);
1655     send_key (pos);
1656   }
1657 }
1658
1659
1660 /**
1661  * Initialize KX subsystem.
1662  *
1663  * @param pk private key to use for the peer
1664  * @param server the server of the CORE service
1665  * @return #GNUNET_OK on success, #GNUNET_SYSERR on failure
1666  */
1667 int
1668 GSC_KX_init (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *pk,
1669              struct GNUNET_SERVER_Handle *server)
1670 {
1671   nc = GNUNET_SERVER_notification_context_create (server,
1672                                                   1);
1673   my_private_key = pk;
1674   GNUNET_CRYPTO_eddsa_key_get_public (my_private_key,
1675                                                   &GSC_my_identity.public_key);
1676   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1677   if (NULL == my_ephemeral_key)
1678   {
1679     GNUNET_break (0);
1680     GNUNET_free (my_private_key);
1681     my_private_key = NULL;
1682     return GNUNET_SYSERR;
1683   }
1684   sign_ephemeral_key ();
1685   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1686                                              &do_rekey,
1687                                              NULL);
1688   mst = GNUNET_SERVER_mst_create (&deliver_message, NULL);
1689   return GNUNET_OK;
1690 }
1691
1692
1693 /**
1694  * Shutdown KX subsystem.
1695  */
1696 void
1697 GSC_KX_done ()
1698 {
1699   if (NULL != rekey_task)
1700   {
1701     GNUNET_SCHEDULER_cancel (rekey_task);
1702     rekey_task = NULL;
1703   }
1704   if (NULL != my_ephemeral_key)
1705   {
1706     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1707     my_ephemeral_key = NULL;
1708   }
1709   if (NULL != my_private_key)
1710   {
1711     GNUNET_free (my_private_key);
1712     my_private_key = NULL;
1713   }
1714   if (NULL != mst)
1715   {
1716     GNUNET_SERVER_mst_destroy (mst);
1717     mst = NULL;
1718   }
1719   if (NULL != nc)
1720   {
1721     GNUNET_SERVER_notification_context_destroy (nc);
1722     nc = NULL;
1723   }
1724 }
1725
1726
1727 /**
1728  * Handle #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_PEERS request.  For this
1729  * request type, the client does not have to have transmitted an INIT
1730  * request.  All current peers are returned, regardless of which
1731  * message types they accept.
1732  *
1733  * @param cls unused
1734  * @param client client sending the iteration request
1735  * @param message iteration request message
1736  */
1737 void
1738 GSC_KX_handle_client_monitor_peers (void *cls,
1739                                     struct GNUNET_SERVER_Client *client,
1740                                     const struct GNUNET_MessageHeader *message)
1741 {
1742   struct MonitorNotifyMessage done_msg;
1743   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
1744
1745   GNUNET_SERVER_receive_done (client, GNUNET_OK);
1746   GNUNET_SERVER_notification_context_add (nc,
1747                                           client);
1748   for (kx = kx_head; NULL != kx; kx = kx->next)
1749     monitor_notify (client, kx);
1750   done_msg.header.size = htons (sizeof (struct MonitorNotifyMessage));
1751   done_msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
1752   done_msg.state = htonl ((uint32_t) GNUNET_CORE_KX_ITERATION_FINISHED);
1753   memset (&done_msg.peer, 0, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
1754   done_msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_ABS);
1755   GNUNET_SERVER_notification_context_unicast (nc,
1756                                               client,
1757                                               &done_msg.header,
1758                                               GNUNET_NO);
1759 }
1760
1761
1762 /* end of gnunet-service-core_kx.c */