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 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 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 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 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 in and write the result to out.  Use the
 513  * 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 in/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 in and write the result to out.  Use the
 553  * 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, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 619 {
 620   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
 621
 622   kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 623   kx->set_key_retry_frequency = GNUNET_TIME_STD_BACKOFF (kx->set_key_retry_frequency);
 624   GNUNET_assert (KX_STATE_DOWN != kx->status);
 625   send_key (kx);
 626 }
 627
 628
 629 /**
 630  * Create a fresh PING message for transmission to the other peer.
 631  *
 632  * @param kx key exchange context to create PING for
 633  */
 634 static void
 635 setup_fresh_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 636 {
 637   struct PingMessage pp;
 638   struct PingMessage *pm;
 639   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
 640
 641   pm = &kx->ping;
 642   pm->header.size = htons (sizeof (struct PingMessage));
 643   pm->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PING);
 644   pm->iv_seed =
 645       GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
 646   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, pm->iv_seed, &kx->peer);
 647   pp.challenge = kx->ping_challenge;
 648   pp.target = kx->peer;
 649   do_encrypt (kx, &iv, &pp.target, &pm->target,
 650               sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &pm->target -
 651                                              (void *) pm));
 652 }
 653
 654
 655 /**
 656  * Start the key exchange with the given peer.
 657  *
 658  * @param pid identity of the peer to do a key exchange with
 659  * @return key exchange information context
 660  */
 661 struct GSC_KeyExchangeInfo *
 662 GSC_KX_start (const struct GNUNET_PeerIdentity *pid)
 663 {
 664   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
 665   struct GNUNET_HashCode h1;
 666   struct GNUNET_HashCode h2;
 667
 668   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 669               "Initiating key exchange with `%s'\n",
 670               GNUNET_i2s (pid));
 671   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 672                             gettext_noop ("# key exchanges initiated"), 1,
 673                             GNUNET_NO);
 674   kx = GNUNET_new (struct GSC_KeyExchangeInfo);
 675   kx->peer = *pid;
 676   kx->set_key_retry_frequency = INITIAL_SET_KEY_RETRY_FREQUENCY;
 677   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (kx_head,
 678                                kx_tail,
 679                                kx);
 680   GNUNET_CRYPTO_hash (pid, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), &h1);
 681   GNUNET_CRYPTO_hash (&GSC_my_identity, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), &h2);
 682
 683   kx->status = KX_STATE_KEY_SENT;
 684   if (0 < GNUNET_CRYPTO_hash_cmp (&h1,
 685                                   &h2))
 686   {
 687     /* peer with "lower" identity starts KX, otherwise we typically end up
 688        with both peers starting the exchange and transmit the 'set key'
 689        message twice */
 690     send_key (kx);
 691   }
 692   else
 693   {
 694     /* peer with "higher" identity starts a delayed  KX, if the "lower" peer
 695      * does not start a KX since he sees no reasons to do so  */
 696     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS,
 697           &set_key_retry_task, kx);
 698   }
 699   return kx;
 700 }
 701
 702
 703 /**
 704  * Stop key exchange with the given peer.  Clean up key material.
 705  *
 706  * @param kx key exchange to stop
 707  */
 708 void
 709 GSC_KX_stop (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 710 {
 711   GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
 712   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# key exchanges stopped"),
 713                             1, GNUNET_NO);
 714   if (kx->retry_set_key_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
 715   {
 716     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
 717     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 718   }
 719   if (kx->keep_alive_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
 720   {
 721     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
 722     kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 723   }
 724   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (kx_head,
 725                                kx_tail,
 726                                kx);
 727   GNUNET_free (kx);
 728 }
 729
 730
 731 /**
 732  * Send our PING to the other peer.
 733  *
 734  * @param kx key exchange context
 735  */
 736 static void
 737 send_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 738 {
 739   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &kx->ping.header,
 740                            MIN_PING_FREQUENCY);
 741 }
 742
 743
 744 /**
 745  * Derive fresh session keys from the current ephemeral keys.
 746  *
 747  * @param kx session to derive keys for
 748  */
 749 static void
 750 derive_session_keys (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 751 {
 752   struct GNUNET_HashCode key_material;
 753
 754   if (GNUNET_OK !=
 755       GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (my_ephemeral_key,
 756                               &kx->other_ephemeral_key,
 757                               &key_material))
 758   {
 759     GNUNET_break (0);
 760     return;
 761   }
 762   derive_aes_key (&GSC_my_identity,
 763                   &kx->peer,
 764                   &key_material,
 765                   &kx->encrypt_key);
 766   derive_aes_key (&kx->peer,
 767                   &GSC_my_identity,
 768                   &key_material,
 769                   &kx->decrypt_key);
 770   memset (&key_material, 0, sizeof (key_material));
 771   /* fresh key, reset sequence numbers */
 772   kx->last_sequence_number_received = 0;
 773   kx->last_packets_bitmap = 0;
 774   setup_fresh_ping (kx);
 775 }
 776
 777
 778 /**
 779  * We received a SET_KEY message.  Validate and update
 780  * our key material and status.
 781  *
 782  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 783  * @param msg the set key message we received
 784  */
 785 void
 786 GSC_KX_handle_ephemeral_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 787                              const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 788 {
 789   const struct EphemeralKeyMessage *m;
 790   struct GNUNET_TIME_Absolute start_t;
 791   struct GNUNET_TIME_Absolute end_t;
 792   struct GNUNET_TIME_Absolute now;
 793   enum KxStateMachine sender_status;
 794   uint16_t size;
 795
 796   size = ntohs (msg->size);
 797   if (sizeof (struct EphemeralKeyMessage) != size)
 798   {
 799     GNUNET_break_op (0);
 800     return;
 801   }
 802   m = (const struct EphemeralKeyMessage *) msg;
 803   end_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->expiration_time);
 804   if ( ( (KX_STATE_KEY_RECEIVED == kx->status) ||
 805          (KX_STATE_UP == kx->status) ||
 806          (KX_STATE_REKEY_SENT == kx->status) ) &&
 807        (end_t.abs_value_us <= kx->foreign_key_expires.abs_value_us) )
 808   {
 809     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# old ephemeral keys ignored"),
 810                               1, GNUNET_NO);
 811     return;
 812   }
 813   start_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->creation_time);
 814
 815   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# ephemeral keys received"),
 816                             1, GNUNET_NO);
 817
 818   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 819               "Core service receives `%s' request from `%4s'.\n", "EPHEMERAL_KEY",
 820               GNUNET_i2s (&kx->peer));
 821   if (0 !=
 822       memcmp (&m->origin_identity,
 823               &kx->peer.public_key,
 824               sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 825   {
 826     GNUNET_break_op (0);
 827     return;
 828   }
 829   if ((ntohl (m->purpose.size) !=
 830        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
 831        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 832        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 833        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey) +
 834        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey)) ||
 835       (GNUNET_OK !=
 836        GNUNET_CRYPTO_eddsa_verify (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY,
 837                                  &m->purpose,
 838                                  &m->signature, &m->origin_identity.public_key)))
 839   {
 840     /* invalid signature */
 841     GNUNET_break_op (0);
 842     return;
 843   }
 844   now = GNUNET_TIME_absolute_get ();
 845   if ( (end_t.abs_value_us < GNUNET_TIME_absolute_subtract (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) ||
 846        (start_t.abs_value_us > GNUNET_TIME_absolute_add (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) )
 847   {
 848     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 849                 _("Ephemeral key message from peer `%s' rejected as its validity range does not match our system time (%llu not in [%llu,%llu]).\n"),
 850                 GNUNET_i2s (&kx->peer),
 851                 now.abs_value_us,
 852                 start_t.abs_value_us,
 853                 end_t.abs_value_us);
 854     return;
 855   }
 856   kx->other_ephemeral_key = m->ephemeral_key;
 857   kx->foreign_key_expires = end_t;
 858   derive_session_keys (kx);
 859   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 860                             gettext_noop ("# EPHEMERAL_KEY messages received"), 1,
 861                             GNUNET_NO);
 862
 863   /* check if we still need to send the sender our key */
 864   sender_status = (enum KxStateMachine) ntohl (m->sender_status);
 865   switch (sender_status)
 866   {
 867   case KX_STATE_DOWN:
 868     GNUNET_break_op (0);
 869     break;
 870   case KX_STATE_KEY_SENT:
 871     /* fine, need to send our key after updating our status, see below */
 872     break;
 873   case KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 874   case KX_STATE_UP:
 875   case KX_STATE_REKEY_SENT:
 876     /* other peer already got our key */
 877     break;
 878   default:
 879     GNUNET_break (0);
 880     break;
 881   }
 882   /* check if we need to confirm everything is fine via PING + PONG */
 883   switch (kx->status)
 884   {
 885   case KX_STATE_DOWN:
 886     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 887     kx->status = KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 888     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 889       send_key (kx);
 890     send_ping (kx);
 891     break;
 892   case KX_STATE_KEY_SENT:
 893     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 894     kx->status = KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 895     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 896       send_key (kx);
 897     send_ping (kx);
 898     break;
 899   case KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 900     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 901     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 902       send_key (kx);
 903     send_ping (kx);
 904     break;
 905   case KX_STATE_UP:
 906     kx->status = KX_STATE_REKEY_SENT;
 907     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 908       send_key (kx);
 909     /* we got a new key, need to reconfirm! */
 910     send_ping (kx);
 911     break;
 912   case KX_STATE_REKEY_SENT:
 913     if (KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 914       send_key (kx);
 915     /* we got a new key, need to reconfirm! */
 916     send_ping (kx);
 917     break;
 918   default:
 919     GNUNET_break (0);
 920     break;
 921   }
 922 }
 923
 924
 925 /**
 926  * We received a PING message.  Validate and transmit
 927  * a PONG message.
 928  *
 929  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 930  * @param msg the encrypted PING message itself
 931  */
 932 void
 933 GSC_KX_handle_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 934                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 935 {
 936   const struct PingMessage *m;
 937   struct PingMessage t;
 938   struct PongMessage tx;
 939   struct PongMessage tp;
 940   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
 941   uint16_t msize;
 942
 943   msize = ntohs (msg->size);
 944   if (msize != sizeof (struct PingMessage))
 945   {
 946     GNUNET_break_op (0);
 947     return;
 948   }
 949   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 950                             gettext_noop ("# PING messages received"), 1,
 951                             GNUNET_NO);
 952   if ( (kx->status != KX_STATE_KEY_RECEIVED) &&
 953        (kx->status != KX_STATE_UP) &&
 954        (kx->status != KX_STATE_REKEY_SENT))
 955   {
 956     /* ignore */
 957     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 958                               gettext_noop ("# PING messages dropped (out of order)"), 1,
 959                               GNUNET_NO);
 960     return;
 961   }
 962   m = (const struct PingMessage *) msg;
 963   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 964               "Core service receives `%s' request from `%4s'.\n", "PING",
 965               GNUNET_i2s (&kx->peer));
 966   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
 967   if (GNUNET_OK !=
 968       do_decrypt (kx, &iv, &m->target, &t.target,
 969                   sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &m->target -
 970                                                  (void *) m)))
 971   {
 972     GNUNET_break_op (0);
 973     return;
 974   }
 975   if (0 !=
 976       memcmp (&t.target, &GSC_my_identity, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 977   {
 978     char sender[9];
 979     char peer[9];
 980
 981     GNUNET_snprintf (sender, sizeof (sender), "%8s", GNUNET_i2s (&kx->peer));
 982     GNUNET_snprintf (peer, sizeof (peer), "%8s", GNUNET_i2s (&t.target));
 983     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
 984                 _
 985                 ("Received PING from `%s' for different identity: I am `%s', PONG identity: `%s'\n"),
 986                 sender, GNUNET_i2s (&GSC_my_identity), peer);
 987     GNUNET_break_op (0);
 988     return;
 989   }
 990   /* construct PONG */
 991   tx.reserved = 0;
 992   tx.challenge = t.challenge;
 993   tx.target = t.target;
 994   tp.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PONG);
 995   tp.header.size = htons (sizeof (struct PongMessage));
 996   tp.iv_seed =
 997       GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
 998   derive_pong_iv (&iv, &kx->encrypt_key, tp.iv_seed, t.challenge, &kx->peer);
 999   do_encrypt (kx, &iv, &tx.challenge, &tp.challenge,
1000               sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &tp.challenge -
1001                                              (void *) &tp));
1002   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# PONG messages created"),
1003                             1, GNUNET_NO);
1004   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &tp.header,
1005                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL /* FIXME: timeout */ );
1006 }
1007
1008
1009 /**
1010  * Task triggered when a neighbour entry is about to time out
1011  * (and we should prevent this by sending a PING).
1012  *
1013  * @param cls the 'struct GSC_KeyExchangeInfo'
1014  * @param tc scheduler context (not used)
1015  */
1016 static void
1017 send_keep_alive (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1018 {
1019   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
1020   struct GNUNET_TIME_Relative retry;
1021   struct GNUNET_TIME_Relative left;
1022
1023   kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1024   left = GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->timeout);
1025   if (0 == left.rel_value_us)
1026   {
1027     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1028                               gettext_noop ("# sessions terminated by timeout"),
1029                               1, GNUNET_NO);
1030     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1031     kx->status = KX_STATE_KEY_SENT;
1032     send_key (kx);
1033     return;
1034   }
1035   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Sending KEEPALIVE to `%s'\n",
1036               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1037   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1038                             gettext_noop ("# keepalive messages sent"), 1,
1039                             GNUNET_NO);
1040   setup_fresh_ping (kx);
1041   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &kx->ping.header,
1042                            kx->set_key_retry_frequency);
1043   retry =
1044       GNUNET_TIME_relative_max (GNUNET_TIME_relative_divide (left, 2),
1045                                 MIN_PING_FREQUENCY);
1046   kx->keep_alive_task =
1047       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (retry, &send_keep_alive, kx);
1048 }
1049
1050
1051 /**
1052  * We've seen a valid message from the other peer.
1053  * Update the time when the session would time out
1054  * and delay sending our keep alive message further.
1055  *
1056  * @param kx key exchange where we saw activity
1057  */
1058 static void
1059 update_timeout (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1060 {
1061   kx->timeout =
1062       GNUNET_TIME_relative_to_absolute
1063       (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT);
1064   if (kx->keep_alive_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
1065     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1066   kx->keep_alive_task =
1067       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_relative_divide
1068                                     (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT,
1069                                      2), &send_keep_alive, kx);
1070 }
1071
1072
1073 /**
1074  * We received a PONG message.  Validate and update our status.
1075  *
1076  * @param kx key exchange context for the the PONG
1077  * @param msg the encrypted PONG message itself
1078  */
1079 void
1080 GSC_KX_handle_pong (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1081                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1082 {
1083   const struct PongMessage *m;
1084   struct PongMessage t;
1085   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1086   uint16_t msize;
1087
1088   msize = ntohs (msg->size);
1089   if (sizeof (struct PongMessage) != msize)
1090   {
1091     GNUNET_break_op (0);
1092     return;
1093   }
1094   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1095                             gettext_noop ("# PONG messages received"), 1,
1096                             GNUNET_NO);
1097   switch (kx->status)
1098   {
1099   case KX_STATE_DOWN:
1100     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1101                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (connection down)"), 1,
1102                               GNUNET_NO);
1103     return;
1104   case KX_STATE_KEY_SENT:
1105     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1106                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (out of order)"), 1,
1107                               GNUNET_NO);
1108     return;
1109   case KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1110     break;
1111   case KX_STATE_UP:
1112     break;
1113   case KX_STATE_REKEY_SENT:
1114     break;
1115   default:
1116     GNUNET_break (0);
1117     return;
1118   }
1119   m = (const struct PongMessage *) msg;
1120   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1121               "Core service receives `%s' response from `%4s'.\n", "PONG",
1122               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1123   /* mark as garbage, just to be sure */
1124   memset (&t, 255, sizeof (t));
1125   derive_pong_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, kx->ping_challenge,
1126                   &GSC_my_identity);
1127   if (GNUNET_OK !=
1128       do_decrypt (kx, &iv, &m->challenge, &t.challenge,
1129                   sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &m->challenge -
1130                                                  (void *) m)))
1131   {
1132     GNUNET_break_op (0);
1133     return;
1134   }
1135   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1136                             gettext_noop ("# PONG messages decrypted"), 1,
1137                             GNUNET_NO);
1138   if ((0 != memcmp (&t.target, &kx->peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
1139       || (kx->ping_challenge != t.challenge))
1140   {
1141     /* PONG malformed */
1142     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1143                 "Received malformed `%s' wanted sender `%4s' with challenge %u\n",
1144                 "PONG", GNUNET_i2s (&kx->peer),
1145                 (unsigned int) kx->ping_challenge);
1146     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1147                 "Received malformed `%s' received from `%4s' with challenge %u\n",
1148                 "PONG", GNUNET_i2s (&t.target), (unsigned int) t.challenge);
1149     return;
1150   }
1151   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Received PONG from `%s'\n",
1152               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1153   /* no need to resend key any longer */
1154   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->retry_set_key_task)
1155   {
1156     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1157     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1158   }
1159   switch (kx->status)
1160   {
1161   case KX_STATE_DOWN:
1162     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1163     return;
1164   case KX_STATE_KEY_SENT:
1165     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1166     return;
1167   case KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1168     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1169                               gettext_noop
1170                               ("# session keys confirmed via PONG"), 1,
1171                               GNUNET_NO);
1172     kx->status = KX_STATE_UP;
1173     GSC_SESSIONS_create (&kx->peer, kx);
1174     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
1175     update_timeout (kx);
1176     break;
1177   case KX_STATE_UP:
1178     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1179                               gettext_noop
1180                               ("# timeouts prevented via PONG"), 1,
1181                               GNUNET_NO);
1182     update_timeout (kx);
1183     break;
1184   case KX_STATE_REKEY_SENT:
1185     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1186                               gettext_noop
1187                               ("# rekey operations confirmed via PONG"), 1,
1188                               GNUNET_NO);
1189     kx->status = KX_STATE_UP;
1190     update_timeout (kx);
1191     break;
1192   default:
1193     GNUNET_break (0);
1194     break;
1195   }
1196 }
1197
1198
1199 /**
1200  * Send our key to the other peer.
1201  *
1202  * @param kx key exchange context
1203  */
1204 static void
1205 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1206 {
1207   GNUNET_assert (KX_STATE_DOWN != kx->status);
1208   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->retry_set_key_task)
1209   {
1210      GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1211      kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1212   }
1213   /* always update sender status in SET KEY message */
1214   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1215               "Sending key to `%s' (my status: %d)\n",
1216               GNUNET_i2s (&kx->peer),
1217               kx->status);
1218   current_ekm.sender_status = htonl ((int32_t) (kx->status));
1219   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &current_ekm.header,
1220                            kx->set_key_retry_frequency);
1221   kx->retry_set_key_task =
1222       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (kx->set_key_retry_frequency,
1223                                     &set_key_retry_task, kx);
1224 }
1225
1226
1227 /**
1228  * Encrypt and transmit a message with the given payload.
1229  *
1230  * @param kx key exchange context
1231  * @param payload payload of the message
1232  * @param payload_size number of bytes in 'payload'
1233  */
1234 void
1235 GSC_KX_encrypt_and_transmit (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1236                              const void *payload, size_t payload_size)
1237 {
1238   size_t used = payload_size + sizeof (struct EncryptedMessage);
1239   char pbuf[used];              /* plaintext */
1240   char cbuf[used];              /* ciphertext */
1241   struct EncryptedMessage *em;  /* encrypted message */
1242   struct EncryptedMessage *ph;  /* plaintext header */
1243   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1244   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1245
1246   ph = (struct EncryptedMessage *) pbuf;
1247   ph->iv_seed =
1248       htonl (GNUNET_CRYPTO_random_u32
1249              (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX));
1250   ph->sequence_number = htonl (++kx->last_sequence_number_sent);
1251   ph->reserved = 0;
1252   ph->timestamp = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1253   memcpy (&ph[1], payload, payload_size);
1254
1255   em = (struct EncryptedMessage *) cbuf;
1256   em->header.size = htons (used);
1257   em->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_ENCRYPTED_MESSAGE);
1258   em->iv_seed = ph->iv_seed;
1259   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, ph->iv_seed, &kx->peer);
1260   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1261                  do_encrypt (kx, &iv, &ph->sequence_number,
1262                              &em->sequence_number,
1263                              used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE));
1264   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Encrypted %u bytes for %s\n",
1265               used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, GNUNET_i2s (&kx->peer));
1266   derive_auth_key (&auth_key,
1267                    &kx->encrypt_key,
1268                    ph->iv_seed);
1269   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &em->sequence_number,
1270                       used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &em->hmac);
1271   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &em->header,
1272                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL);
1273 }
1274
1275
1276 /**
1277  * Closure for #deliver_message()
1278  */
1279 struct DeliverMessageContext
1280 {
1281
1282   /**
1283    * Key exchange context.
1284    */
1285   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
1286
1287   /**
1288    * Sender of the message.
1289    */
1290   const struct GNUNET_PeerIdentity *peer;
1291 };
1292
1293
1294 /**
1295  * We received an encrypted message.  Decrypt, validate and
1296  * pass on to the appropriate clients.
1297  *
1298  * @param kx key exchange context for encrypting the message
1299  * @param msg encrypted message
1300  */
1301 void
1302 GSC_KX_handle_encrypted_message (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1303                                  const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1304 {
1305   const struct EncryptedMessage *m;
1306   struct EncryptedMessage *pt;  /* plaintext */
1307   struct GNUNET_HashCode ph;
1308   uint32_t snum;
1309   struct GNUNET_TIME_Absolute t;
1310   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1311   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1312   struct DeliverMessageContext dmc;
1313   uint16_t size = ntohs (msg->size);
1314   char buf[size] GNUNET_ALIGN;
1315
1316   if (size <
1317       sizeof (struct EncryptedMessage) + sizeof (struct GNUNET_MessageHeader))
1318   {
1319     GNUNET_break_op (0);
1320     return;
1321   }
1322   m = (const struct EncryptedMessage *) msg;
1323   if (KX_STATE_UP != kx->status)
1324   {
1325     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1326                               gettext_noop
1327                               ("# DATA message dropped (out of order)"),
1328                               1, GNUNET_NO);
1329     return;
1330   }
1331   if (0 == GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->foreign_key_expires).rel_value_us)
1332   {
1333     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1334                 _("Session to peer `%s' went down due to key expiration (should not happen)\n"),
1335                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1336     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1337                               gettext_noop ("# sessions terminated by key expiration"),
1338                               1, GNUNET_NO);
1339     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1340     if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->keep_alive_task)
1341     {
1342       GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1343       kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1344     }
1345     kx->status = KX_STATE_KEY_SENT;
1346     send_key (kx);
1347     return;
1348   }
1349
1350   /* validate hash */
1351   derive_auth_key (&auth_key, &kx->decrypt_key, m->iv_seed);
1352   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &m->sequence_number,
1353                       size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &ph);
1354   if (0 != memcmp (&ph, &m->hmac, sizeof (struct GNUNET_HashCode)))
1355   {
1356     /* checksum failed */
1357     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1358                 "Failed checksum validation for a message from `%s'\n",
1359                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1360     return;
1361   }
1362   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
1363   /* decrypt */
1364   if (GNUNET_OK !=
1365       do_decrypt (kx, &iv, &m->sequence_number, &buf[ENCRYPTED_HEADER_SIZE],
1366                   size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE))
1367     return;
1368   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1369               "Decrypted %u bytes from %s\n",
1370               size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE,
1371               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1372   pt = (struct EncryptedMessage *) buf;
1373
1374   /* validate sequence number */
1375   snum = ntohl (pt->sequence_number);
1376   if (kx->last_sequence_number_received == snum)
1377   {
1378     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1379                 "Received duplicate message, ignoring.\n");
1380     /* duplicate, ignore */
1381     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1382                               gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1383                               size, GNUNET_NO);
1384     return;
1385   }
1386   if ((kx->last_sequence_number_received > snum) &&
1387       (kx->last_sequence_number_received - snum > 32))
1388   {
1389     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1390                 "Received ancient out of sequence message, ignoring.\n");
1391     /* ancient out of sequence, ignore */
1392     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1393                               gettext_noop
1394                               ("# bytes dropped (out of sequence)"), size,
1395                               GNUNET_NO);
1396     return;
1397   }
1398   if (kx->last_sequence_number_received > snum)
1399   {
1400     unsigned int rotbit = 1 << (kx->last_sequence_number_received - snum - 1);
1401
1402     if ((kx->last_packets_bitmap & rotbit) != 0)
1403     {
1404       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1405                   "Received duplicate message, ignoring.\n");
1406       GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1407                                 gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1408                                 size, GNUNET_NO);
1409       /* duplicate, ignore */
1410       return;
1411     }
1412     kx->last_packets_bitmap |= rotbit;
1413   }
1414   if (kx->last_sequence_number_received < snum)
1415   {
1416     unsigned int shift = (snum - kx->last_sequence_number_received);
1417
1418     if (shift >= 8 * sizeof (kx->last_packets_bitmap))
1419       kx->last_packets_bitmap = 0;
1420     else
1421       kx->last_packets_bitmap <<= shift;
1422     kx->last_sequence_number_received = snum;
1423   }
1424
1425   /* check timestamp */
1426   t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (pt->timestamp);
1427   if (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t).rel_value_us >
1428       MAX_MESSAGE_AGE.rel_value_us)
1429   {
1430     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1431                 "Message received far too old (%s). Content ignored.\n",
1432                 GNUNET_STRINGS_relative_time_to_string (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t),
1433                                                         GNUNET_YES));
1434     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1435                               gettext_noop
1436                               ("# bytes dropped (ancient message)"), size,
1437                               GNUNET_NO);
1438     return;
1439   }
1440
1441   /* process decrypted message(s) */
1442   update_timeout (kx);
1443   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1444                             gettext_noop ("# bytes of payload decrypted"),
1445                             size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1446                             GNUNET_NO);
1447   dmc.kx = kx;
1448   dmc.peer = &kx->peer;
1449   if (GNUNET_OK !=
1450       GNUNET_SERVER_mst_receive (mst, &dmc,
1451                                  &buf[sizeof (struct EncryptedMessage)],
1452                                  size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1453                                  GNUNET_YES,
1454                                  GNUNET_NO))
1455     GNUNET_break_op (0);
1456 }
1457
1458
1459 /**
1460  * Deliver P2P message to interested clients.
1461  * Invokes send twice, once for clients that want the full message, and once
1462  * for clients that only want the header
1463  *
1464  * @param cls always NULL
1465  * @param client who sent us the message (struct GSC_KeyExchangeInfo)
1466  * @param m the message
1467  */
1468 static int
1469 deliver_message (void *cls,
1470                  void *client,
1471                  const struct GNUNET_MessageHeader *m)
1472 {
1473   struct DeliverMessageContext *dmc = client;
1474
1475   if (KX_STATE_UP != dmc->kx->status)
1476   {
1477     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1478                               gettext_noop
1479                               ("# PAYLOAD dropped (out of order)"),
1480                               1, GNUNET_NO);
1481     return GNUNET_OK;
1482   }
1483   switch (ntohs (m->type))
1484   {
1485   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_BINARY_TYPE_MAP:
1486   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_COMPRESSED_TYPE_MAP:
1487     GSC_SESSIONS_set_typemap (dmc->peer, m);
1488     return GNUNET_OK;
1489   default:
1490     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1491                                  ntohs (m->size),
1492                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_FULL_INBOUND);
1493     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1494                                  sizeof (struct GNUNET_MessageHeader),
1495                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_HDR_INBOUND);
1496   }
1497   return GNUNET_OK;
1498 }
1499
1500
1501 /**
1502  * Setup the message that links the ephemeral key to our persistent
1503  * public key and generate the appropriate signature.
1504  */
1505 static void
1506 sign_ephemeral_key ()
1507 {
1508   current_ekm.header.size = htons (sizeof (struct EphemeralKeyMessage));
1509   current_ekm.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_EPHEMERAL_KEY);
1510   current_ekm.sender_status = 0; /* to be set later */
1511   current_ekm.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY);
1512   current_ekm.purpose.size = htonl (sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
1513                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1514                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1515                                     sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey) +
1516                                     sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
1517   current_ekm.creation_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1518   if (GNUNET_YES ==
1519       GNUNET_CONFIGURATION_get_value_yesno (GSC_cfg,
1520                                             "core",
1521                                             "USE_EPHEMERAL_KEYS"))
1522   {
1523     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_relative_to_absolute (GNUNET_TIME_relative_add (REKEY_FREQUENCY,
1524                                                                                                                          REKEY_TOLERANCE)));
1525   }
1526   else
1527   {
1528     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_ABS);
1529   }
1530   GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (my_ephemeral_key,
1531                                       &current_ekm.ephemeral_key);
1532   current_ekm.origin_identity = GSC_my_identity;
1533   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1534                  GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_private_key,
1535                                          &current_ekm.purpose,
1536                                          &current_ekm.signature));
1537 }
1538
1539
1540 /**
1541  * Task run to trigger rekeying.
1542  *
1543  * @param cls closure, NULL
1544  * @param tc scheduler context
1545  */
1546 static void
1547 do_rekey (void *cls,
1548           const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1549 {
1550   struct GSC_KeyExchangeInfo *pos;
1551
1552   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1553                                              &do_rekey,
1554                                              NULL);
1555   if (NULL != my_ephemeral_key)
1556     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1557   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1558   GNUNET_assert (NULL != my_ephemeral_key);
1559   sign_ephemeral_key ();
1560   for (pos = kx_head; NULL != pos; pos = pos->next)
1561   {
1562     if (KX_STATE_UP == pos->status)
1563     {
1564       pos->status = KX_STATE_REKEY_SENT;
1565       derive_session_keys (pos);
1566     }
1567     if (KX_STATE_DOWN == pos->status)
1568     {
1569       pos->status = KX_STATE_KEY_SENT;
1570     }
1571     send_key (pos);
1572   }
1573 }
1574
1575
1576 /**
1577  * Initialize KX subsystem.
1578  *
1579  * @param pk private key to use for the peer
1580  * @return #GNUNET_OK on success, #GNUNET_SYSERR on failure
1581  */
1582 int
1583 GSC_KX_init (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *pk)
1584 {
1585   my_private_key = pk;
1586   GNUNET_CRYPTO_eddsa_key_get_public (my_private_key,
1587                                                   &GSC_my_identity.public_key);
1588   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1589   if (NULL == my_ephemeral_key)
1590   {
1591     GNUNET_break (0);
1592     GNUNET_free (my_private_key);
1593     my_private_key = NULL;
1594     return GNUNET_SYSERR;
1595   }
1596   sign_ephemeral_key ();
1597   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1598                                              &do_rekey,
1599                                              NULL);
1600   mst = GNUNET_SERVER_mst_create (&deliver_message, NULL);
1601   return GNUNET_OK;
1602 }
1603
1604
1605 /**
1606  * Shutdown KX subsystem.
1607  */
1608 void
1609 GSC_KX_done ()
1610 {
1611   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != rekey_task)
1612   {
1613     GNUNET_SCHEDULER_cancel (rekey_task);
1614     rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1615   }
1616   if (NULL != my_ephemeral_key)
1617   {
1618     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1619     my_ephemeral_key = NULL;
1620   }
1621   if (NULL != my_private_key)
1622   {
1623     GNUNET_free (my_private_key);
1624     my_private_key = NULL;
1625   }
1626   if (NULL != mst)
1627   {
1628     GNUNET_SERVER_mst_destroy (mst);
1629     mst = NULL;
1630   }
1631 }
1632
1633 /* end of gnunet-service-core_kx.c */