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 replay 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 replay attacks harder.
 170    */
 171   uint32_t challenge GNUNET_PACKED;
 172
 173   /**
 174    * Reserved, always zero.
 175    */
 176   uint32_t reserved;
 177
 178   /**
 179    * Intended target of the PING, used primarily to check
 180    * that decryption actually worked.
 181    */
 182   struct GNUNET_PeerIdentity target;
 183 };
 184
 185
 186 /**
 187  * Encapsulation for encrypted messages exchanged between
 188  * peers.  Followed by the actual encrypted data.
 189  */
 190 struct EncryptedMessage
 191 {
 192   /**
 193    * Message type is #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_ENCRYPTED_MESSAGE.
 194    */
 195   struct GNUNET_MessageHeader header;
 196
 197   /**
 198    * Random value used for IV generation.
 199    */
 200   uint32_t iv_seed GNUNET_PACKED;
 201
 202   /**
 203    * MAC of the encrypted message (starting at @e sequence_number),
 204    * used to verify message integrity. Everything after this value
 205    * (excluding this value itself) will be encrypted and authenticated.
 206    * #ENCRYPTED_HEADER_SIZE must be set to the offset of the *next* field.
 207    */
 208   struct GNUNET_HashCode hmac;
 209
 210   /**
 211    * Sequence number, in network byte order.  This field
 212    * must be the first encrypted/decrypted field
 213    */
 214   uint32_t sequence_number GNUNET_PACKED;
 215
 216   /**
 217    * Reserved, always zero.
 218    */
 219   uint32_t reserved;
 220
 221   /**
 222    * Timestamp.  Used to prevent replay of ancient messages
 223    * (recent messages are caught with the sequence number).
 224    */
 225   struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO timestamp;
 226
 227 };
 228 GNUNET_NETWORK_STRUCT_END
 229
 230
 231 /**
 232  * Number of bytes (at the beginning) of `struct EncryptedMessage`
 233  * that are NOT encrypted.
 234  */
 235 #define ENCRYPTED_HEADER_SIZE (offsetof(struct EncryptedMessage, sequence_number))
 236
 237
 238 /**
 239  * Information about the status of a key exchange with another peer.
 240  */
 241 struct GSC_KeyExchangeInfo
 242 {
 243
 244   /**
 245    * DLL.
 246    */
 247   struct GSC_KeyExchangeInfo *next;
 248
 249   /**
 250    * DLL.
 251    */
 252   struct GSC_KeyExchangeInfo *prev;
 253
 254   /**
 255    * Identity of the peer.
 256    */
 257   struct GNUNET_PeerIdentity peer;
 258
 259   /**
 260    * PING message we transmit to the other peer.
 261    */
 262   struct PingMessage ping;
 263
 264   /**
 265    * Ephemeral public ECC key of the other peer.
 266    */
 267   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey other_ephemeral_key;
 268
 269   /**
 270    * Key we use to encrypt our messages for the other peer
 271    * (initialized by us when we do the handshake).
 272    */
 273   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey encrypt_key;
 274
 275   /**
 276    * Key we use to decrypt messages from the other peer
 277    * (given to us by the other peer during the handshake).
 278    */
 279   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey decrypt_key;
 280
 281   /**
 282    * At what time did the other peer generate the decryption key?
 283    */
 284   struct GNUNET_TIME_Absolute foreign_key_expires;
 285
 286   /**
 287    * When should the session time out (if there are no PONGs)?
 288    */
 289   struct GNUNET_TIME_Absolute timeout;
 290
 291   /**
 292    * What was the last timeout we informed our monitors about?
 293    */
 294   struct GNUNET_TIME_Absolute last_notify_timeout;
 295
 296   /**
 297    * At what frequency are we currently re-trying SET_KEY messages?
 298    */
 299   struct GNUNET_TIME_Relative set_key_retry_frequency;
 300
 301   /**
 302    * ID of task used for re-trying SET_KEY and PING message.
 303    */
 304   struct GNUNET_SCHEDULER_Task *retry_set_key_task;
 305
 306   /**
 307    * ID of task used for sending keep-alive pings.
 308    */
 309   struct GNUNET_SCHEDULER_Task *keep_alive_task;
 310
 311   /**
 312    * Bit map indicating which of the 32 sequence numbers before the last
 313    * were received (good for accepting out-of-order packets and
 314    * estimating reliability of the connection)
 315    */
 316   unsigned int last_packets_bitmap;
 317
 318   /**
 319    * last sequence number received on this connection (highest)
 320    */
 321   uint32_t last_sequence_number_received;
 322
 323   /**
 324    * last sequence number transmitted
 325    */
 326   uint32_t last_sequence_number_sent;
 327
 328   /**
 329    * What was our PING challenge number (for this peer)?
 330    */
 331   uint32_t ping_challenge;
 332
 333   /**
 334    * What is our connection status?
 335    */
 336   enum GNUNET_CORE_KxState status;
 337
 338 };
 339
 340
 341 /**
 342  * Our private key.
 343  */
 344 static struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *my_private_key;
 345
 346 /**
 347  * Our ephemeral private key.
 348  */
 349 static struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *my_ephemeral_key;
 350
 351 /**
 352  * Current message we send for a key exchange.
 353  */
 354 static struct EphemeralKeyMessage current_ekm;
 355
 356 /**
 357  * Our message stream tokenizer (for encrypted payload).
 358  */
 359 static struct GNUNET_SERVER_MessageStreamTokenizer *mst;
 360
 361 /**
 362  * DLL head.
 363  */
 364 static struct GSC_KeyExchangeInfo *kx_head;
 365
 366 /**
 367  * DLL tail.
 368  */
 369 static struct GSC_KeyExchangeInfo *kx_tail;
 370
 371 /**
 372  * Task scheduled for periodic re-generation (and thus rekeying) of our
 373  * ephemeral key.
 374  */
 375 static struct GNUNET_SCHEDULER_Task *rekey_task;
 376
 377 /**
 378  * Notification context for all monitors.
 379  */
 380 static struct GNUNET_SERVER_NotificationContext *nc;
 381
 382
 383 /**
 384  * Inform the given monitor about the KX state of
 385  * the given peer.
 386  *
 387  * @param client client to inform
 388  * @param kx key exchange state to inform about
 389  */
 390 static void
 391 monitor_notify (struct GNUNET_SERVER_Client *client,
 392                 struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 393 {
 394   struct MonitorNotifyMessage msg;
 395
 396   msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
 397   msg.header.size = htons (sizeof (msg));
 398   msg.state = htonl ((uint32_t) kx->status);
 399   msg.peer = kx->peer;
 400   msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (kx->timeout);
 401   GNUNET_SERVER_notification_context_unicast (nc,
 402                                               client,
 403                                               &msg.header,
 404                                               GNUNET_NO);
 405 }
 406
 407
 408 /**
 409  * Calculate seed value we should use for a message.
 410  *
 411  * @param kx key exchange context
 412  */
 413 static uint32_t
 414 calculate_seed (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 415 {
 416   /* Note: may want to make this non-random and instead
 417      derive from key material to avoid having an undetectable
 418      side-channel */
 419   return htonl (GNUNET_CRYPTO_random_u32
 420                 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX));
 421 }
 422
 423
 424 /**
 425  * Inform all monitors about the KX state of the given peer.
 426  *
 427  * @param kx key exchange state to inform about
 428  */
 429 static void
 430 monitor_notify_all (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 431 {
 432   struct MonitorNotifyMessage msg;
 433
 434   msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
 435   msg.header.size = htons (sizeof (msg));
 436   msg.state = htonl ((uint32_t) kx->status);
 437   msg.peer = kx->peer;
 438   msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (kx->timeout);
 439   GNUNET_SERVER_notification_context_broadcast (nc,
 440                                                 &msg.header,
 441                                                 GNUNET_NO);
 442   kx->last_notify_timeout = kx->timeout;
 443 }
 444
 445
 446 /**
 447  * Derive an authentication key from "set key" information
 448  *
 449  * @param akey authentication key to derive
 450  * @param skey session key to use
 451  * @param seed seed to use
 452  */
 453 static void
 454 derive_auth_key (struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey *akey,
 455                  const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey,
 456                  uint32_t seed)
 457 {
 458   static const char ctx[] = "authentication key";
 459
 460   GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key (akey, skey,
 461                                  &seed, sizeof (seed),
 462                                  skey, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey),
 463                                  ctx, sizeof (ctx),
 464                                  NULL);
 465 }
 466
 467
 468 /**
 469  * Derive an IV from packet information
 470  *
 471  * @param iv initialization vector to initialize
 472  * @param skey session key to use
 473  * @param seed seed to use
 474  * @param identity identity of the other peer to use
 475  */
 476 static void
 477 derive_iv (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 478            const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey,
 479            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,
 485                                      &seed, sizeof (seed),
 486                                      identity,
 487                                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), ctx,
 488                                      sizeof (ctx), NULL);
 489 }
 490
 491
 492 /**
 493  * Derive an IV from pong packet information
 494  *
 495  * @param iv initialization vector to initialize
 496  * @param skey session key to use
 497  * @param seed seed to use
 498  * @param challenge nonce to use
 499  * @param identity identity of the other peer to use
 500  */
 501 static void
 502 derive_pong_iv (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 503                 const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey,
 504                 uint32_t seed,
 505                 uint32_t challenge,
 506                 const struct GNUNET_PeerIdentity *identity)
 507 {
 508   static const char ctx[] = "pong initialization vector";
 509
 510   GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (iv, skey,
 511                                      &seed, sizeof (seed),
 512                                      identity,
 513                                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 514                                      &challenge, sizeof (challenge),
 515                                      ctx, sizeof (ctx),
 516                                      NULL);
 517 }
 518
 519
 520 /**
 521  * Derive an AES key from key material
 522  *
 523  * @param sender peer identity of the sender
 524  * @param receiver peer identity of the sender
 525  * @param key_material high entropy key material to use
 526  * @param skey set to derived session key
 527  */
 528 static void
 529 derive_aes_key (const struct GNUNET_PeerIdentity *sender,
 530                 const struct GNUNET_PeerIdentity *receiver,
 531                 const struct GNUNET_HashCode *key_material,
 532                 struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey)
 533 {
 534   static const char ctx[] = "aes key generation vector";
 535
 536   GNUNET_CRYPTO_kdf (skey, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey),
 537                      ctx, sizeof (ctx),
 538                      key_material, sizeof (struct GNUNET_HashCode),
 539                      sender, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 540                      receiver, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 541                      NULL);
 542 }
 543
 544
 545 /**
 546  * Encrypt size bytes from @a in and write the result to @a out.  Use the
 547  * @a kx key for outbound traffic of the given neighbour.
 548  *
 549  * @param kx key information context
 550  * @param iv initialization vector to use
 551  * @param in ciphertext
 552  * @param out plaintext
 553  * @param size size of @a in/@a out
 554  * @return #GNUNET_OK on success
 555  */
 556 static int
 557 do_encrypt (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 558             const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 559             const void *in,
 560             void *out,
 561             size_t size)
 562 {
 563   if (size != (uint16_t) size)
 564   {
 565     GNUNET_break (0);
 566     return GNUNET_NO;
 567   }
 568   GNUNET_assert (size ==
 569                  GNUNET_CRYPTO_symmetric_encrypt (in, (uint16_t) size,
 570                                             &kx->encrypt_key, iv, out));
 571   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# bytes encrypted"), size,
 572                             GNUNET_NO);
 573   /* the following is too sensitive to write to log files by accident,
 574      so we require manual intervention to get this one... */
 575 #if 0
 576   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 577               "Encrypted %u bytes for `%s' using key %u, IV %u\n",
 578               (unsigned int) size,
 579               GNUNET_i2s (&kx->peer),
 580               (unsigned int) kx->encrypt_key.crc32, GNUNET_CRYPTO_crc32_n (iv,
 581                                                                            sizeof
 582                                                                            (iv)));
 583 #endif
 584   return GNUNET_OK;
 585 }
 586
 587
 588 /**
 589  * Decrypt size bytes from @a in and write the result to @a out.  Use the
 590  * @a kx key for inbound traffic of the given neighbour.  This function does
 591  * NOT do any integrity-checks on the result.
 592  *
 593  * @param kx key information context
 594  * @param iv initialization vector to use
 595  * @param in ciphertext
 596  * @param out plaintext
 597  * @param size size of @a in / @a out
 598  * @return #GNUNET_OK on success
 599  */
 600 static int
 601 do_decrypt (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 602             const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 603             const void *in,
 604             void *out,
 605             size_t size)
 606 {
 607   if (size != (uint16_t) size)
 608   {
 609     GNUNET_break (0);
 610     return GNUNET_NO;
 611   }
 612   if ( (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED) &&
 613        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_UP) &&
 614        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT) )
 615   {
 616     GNUNET_break_op (0);
 617     return GNUNET_SYSERR;
 618   }
 619   if (size !=
 620       GNUNET_CRYPTO_symmetric_decrypt (in,
 621                                        (uint16_t) size,
 622                                        &kx->decrypt_key,
 623                                        iv,
 624                                        out))
 625   {
 626     GNUNET_break (0);
 627     return GNUNET_SYSERR;
 628   }
 629   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 630                             gettext_noop ("# bytes decrypted"),
 631                             size,
 632                             GNUNET_NO);
 633   /* the following is too sensitive to write to log files by accident,
 634      so we require manual intervention to get this one... */
 635 #if 0
 636   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 637               "Decrypted %u bytes from `%s' using key %u, IV %u\n",
 638               (unsigned int) size,
 639               GNUNET_i2s (&kx->peer),
 640               (unsigned int) kx->decrypt_key.crc32,
 641               GNUNET_CRYPTO_crc32_n (iv,
 642                                      sizeof
 643                                      (*iv)));
 644 #endif
 645   return GNUNET_OK;
 646 }
 647
 648
 649 /**
 650  * Send our key (and encrypted PING) to the other peer.
 651  *
 652  * @param kx key exchange context
 653  */
 654 static void
 655 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx);
 656
 657
 658 /**
 659  * Task that will retry #send_key() if our previous attempt failed.
 660  *
 661  * @param cls our `struct GSC_KeyExchangeInfo`
 662  * @param tc scheduler context
 663  */
 664 static void
 665 set_key_retry_task (void *cls,
 666                     const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 667 {
 668   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
 669
 670   kx->retry_set_key_task = NULL;
 671   kx->set_key_retry_frequency = GNUNET_TIME_STD_BACKOFF (kx->set_key_retry_frequency);
 672   GNUNET_assert (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN != kx->status);
 673   send_key (kx);
 674 }
 675
 676
 677 /**
 678  * Create a fresh PING message for transmission to the other peer.
 679  *
 680  * @param kx key exchange context to create PING for
 681  */
 682 static void
 683 setup_fresh_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 684 {
 685   struct PingMessage pp;
 686   struct PingMessage *pm;
 687   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
 688
 689   pm = &kx->ping;
 690   pm->header.size = htons (sizeof (struct PingMessage));
 691   pm->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PING);
 692   pm->iv_seed = calculate_seed (kx);
 693   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, pm->iv_seed, &kx->peer);
 694   pp.challenge = kx->ping_challenge;
 695   pp.target = kx->peer;
 696   do_encrypt (kx, &iv, &pp.target, &pm->target,
 697               sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &pm->target -
 698                                              (void *) pm));
 699 }
 700
 701
 702 /**
 703  * Start the key exchange with the given peer.
 704  *
 705  * @param pid identity of the peer to do a key exchange with
 706  * @return key exchange information context
 707  */
 708 struct GSC_KeyExchangeInfo *
 709 GSC_KX_start (const struct GNUNET_PeerIdentity *pid)
 710 {
 711   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
 712   struct GNUNET_HashCode h1;
 713   struct GNUNET_HashCode h2;
 714
 715   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 716               "Initiating key exchange with `%s'\n",
 717               GNUNET_i2s (pid));
 718   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 719                             gettext_noop ("# key exchanges initiated"), 1,
 720                             GNUNET_NO);
 721   kx = GNUNET_new (struct GSC_KeyExchangeInfo);
 722   kx->peer = *pid;
 723   kx->set_key_retry_frequency = INITIAL_SET_KEY_RETRY_FREQUENCY;
 724   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (kx_head,
 725                                kx_tail,
 726                                kx);
 727   kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
 728   monitor_notify_all (kx);
 729   GNUNET_CRYPTO_hash (pid,
 730                       sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 731                       &h1);
 732   GNUNET_CRYPTO_hash (&GSC_my_identity,
 733                       sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 734                       &h2);
 735   if (0 < GNUNET_CRYPTO_hash_cmp (&h1,
 736                                   &h2))
 737   {
 738     /* peer with "lower" identity starts KX, otherwise we typically end up
 739        with both peers starting the exchange and transmit the 'set key'
 740        message twice */
 741     send_key (kx);
 742   }
 743   else
 744   {
 745     /* peer with "higher" identity starts a delayed  KX, if the "lower" peer
 746      * does not start a KX since he sees no reasons to do so  */
 747     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS,
 748                                                            &set_key_retry_task, kx);
 749   }
 750   return kx;
 751 }
 752
 753
 754 /**
 755  * Stop key exchange with the given peer.  Clean up key material.
 756  *
 757  * @param kx key exchange to stop
 758  */
 759 void
 760 GSC_KX_stop (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 761 {
 762   GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
 763   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# key exchanges stopped"),
 764                             1, GNUNET_NO);
 765   if (NULL != kx->retry_set_key_task)
 766   {
 767     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
 768     kx->retry_set_key_task = NULL;
 769   }
 770   if (NULL != kx->keep_alive_task)
 771   {
 772     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
 773     kx->keep_alive_task = NULL;
 774   }
 775   kx->status = GNUNET_CORE_KX_PEER_DISCONNECT;
 776   monitor_notify_all (kx);
 777   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (kx_head,
 778                                kx_tail,
 779                                kx);
 780   GNUNET_free (kx);
 781 }
 782
 783
 784 /**
 785  * Send our PING to the other peer.
 786  *
 787  * @param kx key exchange context
 788  */
 789 static void
 790 send_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 791 {
 792   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 793                             gettext_noop ("# PING messages transmitted"),
 794                             1,
 795                             GNUNET_NO);
 796   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
 797                            &kx->ping.header,
 798                            MIN_PING_FREQUENCY);
 799 }
 800
 801
 802 /**
 803  * Derive fresh session keys from the current ephemeral keys.
 804  *
 805  * @param kx session to derive keys for
 806  */
 807 static void
 808 derive_session_keys (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 809 {
 810   struct GNUNET_HashCode key_material;
 811
 812   if (GNUNET_OK !=
 813       GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (my_ephemeral_key,
 814                               &kx->other_ephemeral_key,
 815                               &key_material))
 816   {
 817     GNUNET_break (0);
 818     return;
 819   }
 820   derive_aes_key (&GSC_my_identity,
 821                   &kx->peer,
 822                   &key_material,
 823                   &kx->encrypt_key);
 824   derive_aes_key (&kx->peer,
 825                   &GSC_my_identity,
 826                   &key_material,
 827                   &kx->decrypt_key);
 828   memset (&key_material, 0, sizeof (key_material));
 829   /* fresh key, reset sequence numbers */
 830   kx->last_sequence_number_received = 0;
 831   kx->last_packets_bitmap = 0;
 832   setup_fresh_ping (kx);
 833 }
 834
 835
 836 /**
 837  * We received a SET_KEY message.  Validate and update
 838  * our key material and status.
 839  *
 840  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 841  * @param msg the set key message we received
 842  */
 843 void
 844 GSC_KX_handle_ephemeral_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 845                              const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 846 {
 847   const struct EphemeralKeyMessage *m;
 848   struct GNUNET_TIME_Absolute start_t;
 849   struct GNUNET_TIME_Absolute end_t;
 850   struct GNUNET_TIME_Absolute now;
 851   enum GNUNET_CORE_KxState sender_status;
 852   uint16_t size;
 853
 854   size = ntohs (msg->size);
 855   if (sizeof (struct EphemeralKeyMessage) != size)
 856   {
 857     GNUNET_break_op (0);
 858     return;
 859   }
 860   m = (const struct EphemeralKeyMessage *) msg;
 861   end_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->expiration_time);
 862   if ( ( (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED == kx->status) ||
 863          (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP == kx->status) ||
 864          (GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT == kx->status) ) &&
 865        (end_t.abs_value_us < kx->foreign_key_expires.abs_value_us) )
 866   {
 867     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 868                               gettext_noop ("# old ephemeral keys ignored"),
 869                               1, GNUNET_NO);
 870     return;
 871   }
 872   start_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->creation_time);
 873
 874   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 875                             gettext_noop ("# ephemeral keys received"),
 876                             1, GNUNET_NO);
 877
 878   if (0 !=
 879       memcmp (&m->origin_identity,
 880               &kx->peer,
 881               sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 882   {
 883     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
 884                 "Received EPHEMERAL_KEY from %s, but expected %s\n",
 885                 GNUNET_i2s (&m->origin_identity),
 886                 GNUNET_i2s_full (&kx->peer));
 887     GNUNET_break_op (0);
 888     return;
 889   }
 890   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 891               "Core service receives EPHEMERAL_KEY request from `%s'.\n",
 892               GNUNET_i2s (&kx->peer));
 893   if ((ntohl (m->purpose.size) !=
 894        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
 895        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 896        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 897        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey) +
 898        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey)) ||
 899       (GNUNET_OK !=
 900        GNUNET_CRYPTO_eddsa_verify (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY,
 901                                    &m->purpose,
 902                                    &m->signature,
 903                                    &m->origin_identity.public_key)))
 904   {
 905     /* invalid signature */
 906     GNUNET_break_op (0);
 907     return;
 908   }
 909   now = GNUNET_TIME_absolute_get ();
 910   if ( (end_t.abs_value_us < GNUNET_TIME_absolute_subtract (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) ||
 911        (start_t.abs_value_us > GNUNET_TIME_absolute_add (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) )
 912   {
 913     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 914                 _("Ephemeral key message from peer `%s' rejected as its validity range does not match our system time (%llu not in [%llu,%llu]).\n"),
 915                 GNUNET_i2s (&kx->peer),
 916                 now.abs_value_us,
 917                 start_t.abs_value_us,
 918                 end_t.abs_value_us);
 919     return;
 920   }
 921   kx->other_ephemeral_key = m->ephemeral_key;
 922   kx->foreign_key_expires = end_t;
 923   derive_session_keys (kx);
 924   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 925                             gettext_noop ("# EPHEMERAL_KEY messages received"), 1,
 926                             GNUNET_NO);
 927
 928   /* check if we still need to send the sender our key */
 929   sender_status = (enum GNUNET_CORE_KxState) ntohl (m->sender_status);
 930   switch (sender_status)
 931   {
 932   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
 933     GNUNET_break_op (0);
 934     break;
 935   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
 936     /* fine, need to send our key after updating our status, see below */
 937     GSC_SESSIONS_reinit (&kx->peer);
 938     break;
 939   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 940     /* other peer already got our key, but typemap did go down */
 941     GSC_SESSIONS_reinit (&kx->peer);
 942     break;
 943   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
 944     /* other peer already got our key, typemap NOT down */
 945     break;
 946   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
 947     /* other peer already got our key, typemap NOT down */
 948     break;
 949   default:
 950     GNUNET_break (0);
 951     break;
 952   }
 953   /* check if we need to confirm everything is fine via PING + PONG */
 954   switch (kx->status)
 955   {
 956   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
 957     GNUNET_assert (NULL == kx->keep_alive_task);
 958     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 959     monitor_notify_all (kx);
 960     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 961       send_key (kx);
 962     else
 963       send_ping (kx);
 964     break;
 965   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
 966     GNUNET_assert (NULL == kx->keep_alive_task);
 967     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 968     monitor_notify_all (kx);
 969     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 970       send_key (kx);
 971     else
 972       send_ping (kx);
 973     break;
 974   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 975     GNUNET_assert (NULL == kx->keep_alive_task);
 976     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 977       send_key (kx);
 978     else
 979       send_ping (kx);
 980     break;
 981   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
 982     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT;
 983     monitor_notify_all (kx);
 984     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 985       send_key (kx);
 986     else
 987       send_ping (kx);
 988     break;
 989   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
 990     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 991       send_key (kx);
 992     else
 993       send_ping (kx);
 994     break;
 995   default:
 996     GNUNET_break (0);
 997     break;
 998   }
 999 }
1000
1001
1002 /**
1003  * We received a PING message.  Validate and transmit
1004  * a PONG message.
1005  *
1006  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
1007  * @param msg the encrypted PING message itself
1008  */
1009 void
1010 GSC_KX_handle_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1011                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1012 {
1013   const struct PingMessage *m;
1014   struct PingMessage t;
1015   struct PongMessage tx;
1016   struct PongMessage tp;
1017   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1018   uint16_t msize;
1019
1020   msize = ntohs (msg->size);
1021   if (msize != sizeof (struct PingMessage))
1022   {
1023     GNUNET_break_op (0);
1024     return;
1025   }
1026   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1027                             gettext_noop ("# PING messages received"), 1,
1028                             GNUNET_NO);
1029   if ( (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED) &&
1030        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_UP) &&
1031        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT))
1032   {
1033     /* ignore */
1034     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1035                               gettext_noop ("# PING messages dropped (out of order)"), 1,
1036                               GNUNET_NO);
1037     return;
1038   }
1039   m = (const struct PingMessage *) msg;
1040   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1041               "Core service receives PING request from `%s'.\n",
1042               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1043   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
1044   if (GNUNET_OK !=
1045       do_decrypt (kx, &iv, &m->target, &t.target,
1046                   sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &m->target -
1047                                                  (void *) m)))
1048   {
1049     GNUNET_break_op (0);
1050     return;
1051   }
1052   if (0 !=
1053       memcmp (&t.target,
1054               &GSC_my_identity,
1055               sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
1056   {
1057     char sender[9];
1058     char peer[9];
1059
1060     GNUNET_snprintf (sender, sizeof (sender), "%8s", GNUNET_i2s (&kx->peer));
1061     GNUNET_snprintf (peer, sizeof (peer), "%8s", GNUNET_i2s (&t.target));
1062     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
1063                 _("Received PING from `%s' for different identity: I am `%s', PONG identity: `%s'\n"),
1064                 sender,
1065                 GNUNET_i2s (&GSC_my_identity),
1066                 peer);
1067     GNUNET_break_op (0);
1068     return;
1069   }
1070   /* construct PONG */
1071   tx.reserved = 0;
1072   tx.challenge = t.challenge;
1073   tx.target = t.target;
1074   tp.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PONG);
1075   tp.header.size = htons (sizeof (struct PongMessage));
1076   tp.iv_seed = calculate_seed (kx);
1077   derive_pong_iv (&iv,
1078                   &kx->encrypt_key,
1079                   tp.iv_seed,
1080                   t.challenge,
1081                   &kx->peer);
1082   do_encrypt (kx,
1083               &iv,
1084               &tx.challenge,
1085               &tp.challenge,
1086               sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &tp.challenge -
1087                                              (void *) &tp));
1088   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1089                             gettext_noop ("# PONG messages created"),
1090                             1,
1091                             GNUNET_NO);
1092   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
1093                            &tp.header,
1094                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL /* FIXME: timeout */ );
1095 }
1096
1097
1098 /**
1099  * Task triggered when a neighbour entry is about to time out
1100  * (and we should prevent this by sending a PING).
1101  *
1102  * @param cls the `struct GSC_KeyExchangeInfo`
1103  * @param tc scheduler context (not used)
1104  */
1105 static void
1106 send_keep_alive (void *cls,
1107                  const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1108 {
1109   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
1110   struct GNUNET_TIME_Relative retry;
1111   struct GNUNET_TIME_Relative left;
1112
1113   kx->keep_alive_task = NULL;
1114   left = GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->timeout);
1115   if (0 == left.rel_value_us)
1116   {
1117     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1118                               gettext_noop ("# sessions terminated by timeout"),
1119                               1,
1120                               GNUNET_NO);
1121     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1122     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1123     monitor_notify_all (kx);
1124     send_key (kx);
1125     return;
1126   }
1127   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1128               "Sending KEEPALIVE to `%s'\n",
1129               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1130   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1131                             gettext_noop ("# keepalive messages sent"),
1132                             1,
1133                             GNUNET_NO);
1134   setup_fresh_ping (kx);
1135   send_ping (kx);
1136   retry =
1137       GNUNET_TIME_relative_max (GNUNET_TIME_relative_divide (left, 2),
1138                                 MIN_PING_FREQUENCY);
1139   kx->keep_alive_task =
1140       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (retry,
1141                                     &send_keep_alive,
1142                                     kx);
1143 }
1144
1145
1146 /**
1147  * We've seen a valid message from the other peer.
1148  * Update the time when the session would time out
1149  * and delay sending our keep alive message further.
1150  *
1151  * @param kx key exchange where we saw activity
1152  */
1153 static void
1154 update_timeout (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1155 {
1156   struct GNUNET_TIME_Relative delta;
1157
1158   kx->timeout =
1159       GNUNET_TIME_relative_to_absolute
1160       (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT);
1161   delta = GNUNET_TIME_absolute_get_difference (kx->last_notify_timeout,
1162                                                kx->timeout);
1163   if (delta.rel_value_us > 5LL * 1000LL * 1000LL)
1164   {
1165     /* we only notify monitors about timeout changes if those
1166        are bigger than the threshold (5s) */
1167     monitor_notify_all (kx);
1168   }
1169   if (kx->keep_alive_task != NULL)
1170     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1171   kx->keep_alive_task =
1172       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_relative_divide
1173                                     (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT,
1174                                      2), &send_keep_alive, kx);
1175 }
1176
1177
1178 /**
1179  * We received a PONG message.  Validate and update our status.
1180  *
1181  * @param kx key exchange context for the the PONG
1182  * @param msg the encrypted PONG message itself
1183  */
1184 void
1185 GSC_KX_handle_pong (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1186                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1187 {
1188   const struct PongMessage *m;
1189   struct PongMessage t;
1190   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1191   uint16_t msize;
1192
1193   msize = ntohs (msg->size);
1194   if (sizeof (struct PongMessage) != msize)
1195   {
1196     GNUNET_break_op (0);
1197     return;
1198   }
1199   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1200                             gettext_noop ("# PONG messages received"), 1,
1201                             GNUNET_NO);
1202   switch (kx->status)
1203   {
1204   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
1205     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1206                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (connection down)"), 1,
1207                               GNUNET_NO);
1208     return;
1209   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
1210     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1211                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (out of order)"), 1,
1212                               GNUNET_NO);
1213     return;
1214   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1215     break;
1216   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
1217     break;
1218   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
1219     break;
1220   default:
1221     GNUNET_break (0);
1222     return;
1223   }
1224   m = (const struct PongMessage *) msg;
1225   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1226               "Core service receives PONG response from `%s'.\n",
1227               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1228   /* mark as garbage, just to be sure */
1229   memset (&t, 255, sizeof (t));
1230   derive_pong_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, kx->ping_challenge,
1231                   &GSC_my_identity);
1232   if (GNUNET_OK !=
1233       do_decrypt (kx, &iv, &m->challenge, &t.challenge,
1234                   sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &m->challenge -
1235                                                  (void *) m)))
1236   {
1237     GNUNET_break_op (0);
1238     return;
1239   }
1240   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1241                             gettext_noop ("# PONG messages decrypted"), 1,
1242                             GNUNET_NO);
1243   if ((0 != memcmp (&t.target, &kx->peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
1244       || (kx->ping_challenge != t.challenge))
1245   {
1246     /* PONG malformed */
1247     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1248                 "Received malformed `%s' wanted sender `%s' with challenge %u\n",
1249                 "PONG", GNUNET_i2s (&kx->peer),
1250                 (unsigned int) kx->ping_challenge);
1251     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1252                 "Received malformed `%s' received from `%s' with challenge %u\n",
1253                 "PONG", GNUNET_i2s (&t.target), (unsigned int) t.challenge);
1254     return;
1255   }
1256   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1257               "Received PONG from `%s'\n",
1258               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1259   /* no need to resend key any longer */
1260   if (NULL != kx->retry_set_key_task)
1261   {
1262     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1263     kx->retry_set_key_task = NULL;
1264   }
1265   switch (kx->status)
1266   {
1267   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
1268     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1269     return;
1270   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
1271     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1272     return;
1273   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1274     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1275                               gettext_noop
1276                               ("# session keys confirmed via PONG"), 1,
1277                               GNUNET_NO);
1278     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_UP;
1279     monitor_notify_all (kx);
1280     GSC_SESSIONS_create (&kx->peer, kx);
1281     GNUNET_assert (NULL == kx->keep_alive_task);
1282     update_timeout (kx);
1283     break;
1284   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
1285     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1286                               gettext_noop
1287                               ("# timeouts prevented via PONG"), 1,
1288                               GNUNET_NO);
1289     update_timeout (kx);
1290     break;
1291   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
1292     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1293                               gettext_noop
1294                               ("# rekey operations confirmed via PONG"), 1,
1295                               GNUNET_NO);
1296     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_UP;
1297     monitor_notify_all (kx);
1298     update_timeout (kx);
1299     break;
1300   default:
1301     GNUNET_break (0);
1302     break;
1303   }
1304 }
1305
1306
1307 /**
1308  * Send our key to the other peer.
1309  *
1310  * @param kx key exchange context
1311  */
1312 static void
1313 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1314 {
1315   GNUNET_assert (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN != kx->status);
1316   if (NULL != kx->retry_set_key_task)
1317   {
1318      GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1319      kx->retry_set_key_task = NULL;
1320   }
1321   /* always update sender status in SET KEY message */
1322   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1323               "Sending key to `%s' (my status: %d)\n",
1324               GNUNET_i2s (&kx->peer),
1325               kx->status);
1326   current_ekm.sender_status = htonl ((int32_t) (kx->status));
1327   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
1328                            &current_ekm.header,
1329                            kx->set_key_retry_frequency);
1330   if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT != kx->status)
1331     send_ping (kx);
1332   kx->retry_set_key_task =
1333       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (kx->set_key_retry_frequency,
1334                                     &set_key_retry_task, kx);
1335 }
1336
1337
1338 /**
1339  * Encrypt and transmit a message with the given payload.
1340  *
1341  * @param kx key exchange context
1342  * @param payload payload of the message
1343  * @param payload_size number of bytes in @a payload
1344  */
1345 void
1346 GSC_KX_encrypt_and_transmit (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1347                              const void *payload,
1348                              size_t payload_size)
1349 {
1350   size_t used = payload_size + sizeof (struct EncryptedMessage);
1351   char pbuf[used];              /* plaintext */
1352   char cbuf[used];              /* ciphertext */
1353   struct EncryptedMessage *em;  /* encrypted message */
1354   struct EncryptedMessage *ph;  /* plaintext header */
1355   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1356   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1357
1358   ph = (struct EncryptedMessage *) pbuf;
1359   ph->sequence_number = htonl (++kx->last_sequence_number_sent);
1360   ph->iv_seed = calculate_seed (kx);
1361   ph->reserved = 0;
1362   ph->timestamp = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1363   memcpy (&ph[1], payload, payload_size);
1364
1365   em = (struct EncryptedMessage *) cbuf;
1366   em->header.size = htons (used);
1367   em->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_ENCRYPTED_MESSAGE);
1368   em->iv_seed = ph->iv_seed;
1369   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, ph->iv_seed, &kx->peer);
1370   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1371                  do_encrypt (kx, &iv, &ph->sequence_number,
1372                              &em->sequence_number,
1373                              used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE));
1374   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Encrypted %u bytes for %s\n",
1375               used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, GNUNET_i2s (&kx->peer));
1376   derive_auth_key (&auth_key,
1377                    &kx->encrypt_key,
1378                    ph->iv_seed);
1379   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &em->sequence_number,
1380                       used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &em->hmac);
1381   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer,
1382                            &em->header,
1383                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL);
1384 }
1385
1386
1387 /**
1388  * Closure for #deliver_message()
1389  */
1390 struct DeliverMessageContext
1391 {
1392
1393   /**
1394    * Key exchange context.
1395    */
1396   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
1397
1398   /**
1399    * Sender of the message.
1400    */
1401   const struct GNUNET_PeerIdentity *peer;
1402 };
1403
1404
1405 /**
1406  * We received an encrypted message.  Decrypt, validate and
1407  * pass on to the appropriate clients.
1408  *
1409  * @param kx key exchange context for encrypting the message
1410  * @param msg encrypted message
1411  */
1412 void
1413 GSC_KX_handle_encrypted_message (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1414                                  const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1415 {
1416   const struct EncryptedMessage *m;
1417   struct EncryptedMessage *pt;  /* plaintext */
1418   struct GNUNET_HashCode ph;
1419   uint32_t snum;
1420   struct GNUNET_TIME_Absolute t;
1421   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1422   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1423   struct DeliverMessageContext dmc;
1424   uint16_t size = ntohs (msg->size);
1425   char buf[size] GNUNET_ALIGN;
1426
1427   if (size <
1428       sizeof (struct EncryptedMessage) + sizeof (struct GNUNET_MessageHeader))
1429   {
1430     GNUNET_break_op (0);
1431     return;
1432   }
1433   m = (const struct EncryptedMessage *) msg;
1434   if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP != kx->status)
1435   {
1436     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1437                               gettext_noop
1438                               ("# DATA message dropped (out of order)"),
1439                               1, GNUNET_NO);
1440     return;
1441   }
1442   if (0 == GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->foreign_key_expires).rel_value_us)
1443   {
1444     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1445                 _("Session to peer `%s' went down due to key expiration (should not happen)\n"),
1446                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1447     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1448                               gettext_noop ("# sessions terminated by key expiration"),
1449                               1, GNUNET_NO);
1450     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1451     if (NULL != kx->keep_alive_task)
1452     {
1453       GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1454       kx->keep_alive_task = NULL;
1455     }
1456     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1457     monitor_notify_all (kx);
1458     send_key (kx);
1459     return;
1460   }
1461
1462   /* validate hash */
1463   derive_auth_key (&auth_key, &kx->decrypt_key, m->iv_seed);
1464   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &m->sequence_number,
1465                       size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &ph);
1466   if (0 != memcmp (&ph, &m->hmac, sizeof (struct GNUNET_HashCode)))
1467   {
1468     /* checksum failed */
1469     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1470                 "Failed checksum validation for a message from `%s'\n",
1471                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1472     return;
1473   }
1474   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
1475   /* decrypt */
1476   if (GNUNET_OK !=
1477       do_decrypt (kx, &iv, &m->sequence_number, &buf[ENCRYPTED_HEADER_SIZE],
1478                   size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE))
1479     return;
1480   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1481               "Decrypted %u bytes from %s\n",
1482               size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE,
1483               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1484   pt = (struct EncryptedMessage *) buf;
1485
1486   /* validate sequence number */
1487   snum = ntohl (pt->sequence_number);
1488   if (kx->last_sequence_number_received == snum)
1489   {
1490     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1491                 "Received duplicate message, ignoring.\n");
1492     /* duplicate, ignore */
1493     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1494                               gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1495                               size, GNUNET_NO);
1496     return;
1497   }
1498   if ((kx->last_sequence_number_received > snum) &&
1499       (kx->last_sequence_number_received - snum > 32))
1500   {
1501     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1502                 "Received ancient out of sequence message, ignoring.\n");
1503     /* ancient out of sequence, ignore */
1504     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1505                               gettext_noop
1506                               ("# bytes dropped (out of sequence)"), size,
1507                               GNUNET_NO);
1508     return;
1509   }
1510   if (kx->last_sequence_number_received > snum)
1511   {
1512     unsigned int rotbit = 1 << (kx->last_sequence_number_received - snum - 1);
1513
1514     if ((kx->last_packets_bitmap & rotbit) != 0)
1515     {
1516       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1517                   "Received duplicate message, ignoring.\n");
1518       GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1519                                 gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1520                                 size, GNUNET_NO);
1521       /* duplicate, ignore */
1522       return;
1523     }
1524     kx->last_packets_bitmap |= rotbit;
1525   }
1526   if (kx->last_sequence_number_received < snum)
1527   {
1528     unsigned int shift = (snum - kx->last_sequence_number_received);
1529
1530     if (shift >= 8 * sizeof (kx->last_packets_bitmap))
1531       kx->last_packets_bitmap = 0;
1532     else
1533       kx->last_packets_bitmap <<= shift;
1534     kx->last_sequence_number_received = snum;
1535   }
1536
1537   /* check timestamp */
1538   t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (pt->timestamp);
1539   if (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t).rel_value_us >
1540       MAX_MESSAGE_AGE.rel_value_us)
1541   {
1542     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1543                 "Message received far too old (%s). Content ignored.\n",
1544                 GNUNET_STRINGS_relative_time_to_string (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t),
1545                                                         GNUNET_YES));
1546     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1547                               gettext_noop
1548                               ("# bytes dropped (ancient message)"), size,
1549                               GNUNET_NO);
1550     return;
1551   }
1552
1553   /* process decrypted message(s) */
1554   update_timeout (kx);
1555   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1556                             gettext_noop ("# bytes of payload decrypted"),
1557                             size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1558                             GNUNET_NO);
1559   dmc.kx = kx;
1560   dmc.peer = &kx->peer;
1561   if (GNUNET_OK !=
1562       GNUNET_SERVER_mst_receive (mst, &dmc,
1563                                  &buf[sizeof (struct EncryptedMessage)],
1564                                  size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1565                                  GNUNET_YES,
1566                                  GNUNET_NO))
1567     GNUNET_break_op (0);
1568 }
1569
1570
1571 /**
1572  * Deliver P2P message to interested clients.
1573  * Invokes send twice, once for clients that want the full message, and once
1574  * for clients that only want the header
1575  *
1576  * @param cls always NULL
1577  * @param client who sent us the message (struct GSC_KeyExchangeInfo)
1578  * @param m the message
1579  */
1580 static int
1581 deliver_message (void *cls,
1582                  void *client,
1583                  const struct GNUNET_MessageHeader *m)
1584 {
1585   struct DeliverMessageContext *dmc = client;
1586
1587   if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP != dmc->kx->status)
1588   {
1589     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1590                               gettext_noop
1591                               ("# PAYLOAD dropped (out of order)"),
1592                               1, GNUNET_NO);
1593     return GNUNET_OK;
1594   }
1595   switch (ntohs (m->type))
1596   {
1597   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_BINARY_TYPE_MAP:
1598   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_COMPRESSED_TYPE_MAP:
1599     GSC_SESSIONS_set_typemap (dmc->peer, m);
1600     return GNUNET_OK;
1601   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_CONFIRM_TYPE_MAP:
1602     GSC_SESSIONS_confirm_typemap (dmc->peer, m);
1603     return GNUNET_OK;
1604   default:
1605     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1606                                  ntohs (m->size),
1607                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_FULL_INBOUND);
1608     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1609                                  sizeof (struct GNUNET_MessageHeader),
1610                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_HDR_INBOUND);
1611   }
1612   return GNUNET_OK;
1613 }
1614
1615
1616 /**
1617  * Setup the message that links the ephemeral key to our persistent
1618  * public key and generate the appropriate signature.
1619  */
1620 static void
1621 sign_ephemeral_key ()
1622 {
1623   current_ekm.header.size = htons (sizeof (struct EphemeralKeyMessage));
1624   current_ekm.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_EPHEMERAL_KEY);
1625   current_ekm.sender_status = 0; /* to be set later */
1626   current_ekm.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY);
1627   current_ekm.purpose.size = htonl (sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
1628                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1629                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1630                                     sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey) +
1631                                     sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
1632   current_ekm.creation_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1633   if (GNUNET_YES ==
1634       GNUNET_CONFIGURATION_get_value_yesno (GSC_cfg,
1635                                             "core",
1636                                             "USE_EPHEMERAL_KEYS"))
1637   {
1638     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_relative_to_absolute (GNUNET_TIME_relative_add (REKEY_FREQUENCY,
1639                                                                                                                          REKEY_TOLERANCE)));
1640   }
1641   else
1642   {
1643     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_ABS);
1644   }
1645   GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (my_ephemeral_key,
1646                                       &current_ekm.ephemeral_key);
1647   current_ekm.origin_identity = GSC_my_identity;
1648   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1649                  GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_private_key,
1650                                          &current_ekm.purpose,
1651                                          &current_ekm.signature));
1652 }
1653
1654
1655 /**
1656  * Task run to trigger rekeying.
1657  *
1658  * @param cls closure, NULL
1659  * @param tc scheduler context
1660  */
1661 static void
1662 do_rekey (void *cls,
1663           const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1664 {
1665   struct GSC_KeyExchangeInfo *pos;
1666
1667   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1668                                              &do_rekey,
1669                                              NULL);
1670   if (NULL != my_ephemeral_key)
1671     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1672   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1673   GNUNET_assert (NULL != my_ephemeral_key);
1674   sign_ephemeral_key ();
1675   for (pos = kx_head; NULL != pos; pos = pos->next)
1676   {
1677     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP == pos->status)
1678     {
1679       pos->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT;
1680       monitor_notify_all (pos);
1681       derive_session_keys (pos);
1682     }
1683     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN == pos->status)
1684     {
1685       pos->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1686       monitor_notify_all (pos);
1687     }
1688     monitor_notify_all (pos);
1689     send_key (pos);
1690   }
1691 }
1692
1693
1694 /**
1695  * Initialize KX subsystem.
1696  *
1697  * @param pk private key to use for the peer
1698  * @param server the server of the CORE service
1699  * @return #GNUNET_OK on success, #GNUNET_SYSERR on failure
1700  */
1701 int
1702 GSC_KX_init (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *pk,
1703              struct GNUNET_SERVER_Handle *server)
1704 {
1705   nc = GNUNET_SERVER_notification_context_create (server,
1706                                                   1);
1707   my_private_key = pk;
1708   GNUNET_CRYPTO_eddsa_key_get_public (my_private_key,
1709                                                   &GSC_my_identity.public_key);
1710   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1711   if (NULL == my_ephemeral_key)
1712   {
1713     GNUNET_break (0);
1714     GNUNET_free (my_private_key);
1715     my_private_key = NULL;
1716     return GNUNET_SYSERR;
1717   }
1718   sign_ephemeral_key ();
1719   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1720                                              &do_rekey,
1721                                              NULL);
1722   mst = GNUNET_SERVER_mst_create (&deliver_message, NULL);
1723   return GNUNET_OK;
1724 }
1725
1726
1727 /**
1728  * Shutdown KX subsystem.
1729  */
1730 void
1731 GSC_KX_done ()
1732 {
1733   if (NULL != rekey_task)
1734   {
1735     GNUNET_SCHEDULER_cancel (rekey_task);
1736     rekey_task = NULL;
1737   }
1738   if (NULL != my_ephemeral_key)
1739   {
1740     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1741     my_ephemeral_key = NULL;
1742   }
1743   if (NULL != my_private_key)
1744   {
1745     GNUNET_free (my_private_key);
1746     my_private_key = NULL;
1747   }
1748   if (NULL != mst)
1749   {
1750     GNUNET_SERVER_mst_destroy (mst);
1751     mst = NULL;
1752   }
1753   if (NULL != nc)
1754   {
1755     GNUNET_SERVER_notification_context_destroy (nc);
1756     nc = NULL;
1757   }
1758 }
1759
1760
1761 /**
1762  * Handle #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_PEERS request.  For this
1763  * request type, the client does not have to have transmitted an INIT
1764  * request.  All current peers are returned, regardless of which
1765  * message types they accept.
1766  *
1767  * @param cls unused
1768  * @param client client sending the iteration request
1769  * @param message iteration request message
1770  */
1771 void
1772 GSC_KX_handle_client_monitor_peers (void *cls,
1773                                     struct GNUNET_SERVER_Client *client,
1774                                     const struct GNUNET_MessageHeader *message)
1775 {
1776   struct MonitorNotifyMessage done_msg;
1777   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
1778
1779   GNUNET_SERVER_receive_done (client, GNUNET_OK);
1780   GNUNET_SERVER_notification_context_add (nc,
1781                                           client);
1782   for (kx = kx_head; NULL != kx; kx = kx->next)
1783     monitor_notify (client, kx);
1784   done_msg.header.size = htons (sizeof (struct MonitorNotifyMessage));
1785   done_msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
1786   done_msg.state = htonl ((uint32_t) GNUNET_CORE_KX_ITERATION_FINISHED);
1787   memset (&done_msg.peer, 0, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
1788   done_msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_ABS);
1789   GNUNET_SERVER_notification_context_unicast (nc,
1790                                               client,
1791                                               &done_msg.header,
1792                                               GNUNET_NO);
1793 }
1794
1795
1796 /* end of gnunet-service-core_kx.c */