src/core/gnunet-service-core_kx.c

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      (C) 2009-2013 Christian Grothoff (and other contributing authors)
   4
   5      GNUnet is free software; you can redistribute it and/or modify
   6      it under the terms of the GNU General Public License as published
   7      by the Free Software Foundation; either version 3, or (at your
   8      option) any later version.
   9
  10      GNUnet is distributed in the hope that it will be useful, but
  11      WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12      MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  13      General Public License for more details.
  14
  15      You should have received a copy of the GNU General Public License
  16      along with GNUnet; see the file COPYING.  If not, write to the
  17      Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  18      Boston, MA 02111-1307, USA.
  19 */
  20
  21 /**
  22  * @file core/gnunet-service-core_kx.c
  23  * @brief code for managing the key exchange (SET_KEY, PING, PONG) with other peers
  24  * @author Christian Grothoff
  25  */
  26 #include "platform.h"
  27 #include "gnunet-service-core_kx.h"
  28 #include "gnunet-service-core.h"
  29 #include "gnunet-service-core_clients.h"
  30 #include "gnunet-service-core_neighbours.h"
  31 #include "gnunet-service-core_sessions.h"
  32 #include "gnunet_statistics_service.h"
  33 #include "gnunet_constants.h"
  34 #include "gnunet_signatures.h"
  35 #include "gnunet_protocols.h"
  36 #include "core.h"
  37
  38
  39 /**
  40  * How long do we wait for SET_KEY confirmation initially?
  41  */
  42 #define INITIAL_SET_KEY_RETRY_FREQUENCY GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS, 10)
  43
  44 /**
  45  * What is the minimum frequency for a PING message?
  46  */
  47 #define MIN_PING_FREQUENCY GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS, 5)
  48
  49 /**
  50  * How often do we rekey?
  51  */
  52 #define REKEY_FREQUENCY GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_HOURS, 12)
  53
  54 /**
  55  * What time difference do we tolerate?
  56  */
  57 #define REKEY_TOLERANCE GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_MINUTES, 5)
  58
  59 /**
  60  * What is the maximum age of a message for us to consider processing
  61  * it?  Note that this looks at the timestamp used by the other peer,
  62  * so clock skew between machines does come into play here.  So this
  63  * should be picked high enough so that a little bit of clock skew
  64  * does not prevent peers from connecting to us.
  65  */
  66 #define MAX_MESSAGE_AGE GNUNET_TIME_UNIT_DAYS
  67
  68
  69
  70 GNUNET_NETWORK_STRUCT_BEGIN
  71
  72 /**
  73  * Message transmitted with the signed ephemeral key of a peer.  The
  74  * session key is then derived from the two ephemeral keys (ECDHE).
  75  */
  76 struct EphemeralKeyMessage
  77 {
  78
  79   /**
  80    * Message type is #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_EPHEMERAL_KEY.
  81    */
  82   struct GNUNET_MessageHeader header;
  83
  84   /**
  85    * Status of the sender (should be in "enum PeerStateMachine"), nbo.
  86    */
  87   int32_t sender_status GNUNET_PACKED;
  88
  89   /**
  90    * An ECC signature of the 'origin' asserting the validity of
  91    * the given ephemeral key.
  92    */
  93   struct GNUNET_CRYPTO_EddsaSignature signature;
  94
  95   /**
  96    * Information about what is being signed.
  97    */
  98   struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose purpose;
  99
 100   /**
 101    * At what time was this key created (beginning of validity).
 102    */
 103   struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO creation_time;
 104
 105   /**
 106    * When does the given ephemeral key expire (end of validity).
 107    */
 108   struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO expiration_time;
 109
 110   /**
 111    * Ephemeral public ECC key.
 112    */
 113   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey ephemeral_key;
 114
 115   /**
 116    * Public key of the signing peer (persistent version, not the ephemeral public key).
 117    */
 118   struct GNUNET_PeerIdentity origin_identity;
 119
 120 };
 121
 122
 123 /**
 124  * We're sending an (encrypted) PING to the other peer to check if he
 125  * can decrypt.  The other peer should respond with a PONG with the
 126  * same content, except this time encrypted with the receiver's key.
 127  */
 128 struct PingMessage
 129 {
 130   /**
 131    * Message type is #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PING.
 132    */
 133   struct GNUNET_MessageHeader header;
 134
 135   /**
 136    * Seed for the IV
 137    */
 138   uint32_t iv_seed GNUNET_PACKED;
 139
 140   /**
 141    * Intended target of the PING, used primarily to check
 142    * that decryption actually worked.
 143    */
 144   struct GNUNET_PeerIdentity target;
 145
 146   /**
 147    * Random number chosen to make reply harder.
 148    */
 149   uint32_t challenge GNUNET_PACKED;
 150 };
 151
 152
 153 /**
 154  * Response to a PING.  Includes data from the original PING.
 155  */
 156 struct PongMessage
 157 {
 158   /**
 159    * Message type is #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PONG.
 160    */
 161   struct GNUNET_MessageHeader header;
 162
 163   /**
 164    * Seed for the IV
 165    */
 166   uint32_t iv_seed GNUNET_PACKED;
 167
 168   /**
 169    * Random number to make faking the reply harder.  Must be
 170    * first field after header (this is where we start to encrypt!).
 171    */
 172   uint32_t challenge GNUNET_PACKED;
 173
 174   /**
 175    * Reserved, always zero.
 176    */
 177   uint32_t reserved;
 178
 179   /**
 180    * Intended target of the PING, used primarily to check
 181    * that decryption actually worked.
 182    */
 183   struct GNUNET_PeerIdentity target;
 184 };
 185
 186
 187 /**
 188  * Encapsulation for encrypted messages exchanged between
 189  * peers.  Followed by the actual encrypted data.
 190  */
 191 struct EncryptedMessage
 192 {
 193   /**
 194    * Message type is either #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_ENCRYPTED_MESSAGE.
 195    */
 196   struct GNUNET_MessageHeader header;
 197
 198   /**
 199    * Random value used for IV generation.
 200    */
 201   uint32_t iv_seed GNUNET_PACKED;
 202
 203   /**
 204    * MAC of the encrypted message (starting at 'sequence_number'),
 205    * used to verify message integrity. Everything after this value
 206    * (excluding this value itself) will be encrypted and authenticated.
 207    * ENCRYPTED_HEADER_SIZE must be set to the offset of the *next* field.
 208    */
 209   struct GNUNET_HashCode hmac;
 210
 211   /**
 212    * Sequence number, in network byte order.  This field
 213    * must be the first encrypted/decrypted field
 214    */
 215   uint32_t sequence_number GNUNET_PACKED;
 216
 217   /**
 218    * Reserved, always zero.
 219    */
 220   uint32_t reserved;
 221
 222   /**
 223    * Timestamp.  Used to prevent reply of ancient messages
 224    * (recent messages are caught with the sequence number).
 225    */
 226   struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO timestamp;
 227
 228 };
 229 GNUNET_NETWORK_STRUCT_END
 230
 231
 232 /**
 233  * Number of bytes (at the beginning) of "struct EncryptedMessage"
 234  * that are NOT encrypted.
 235  */
 236 #define ENCRYPTED_HEADER_SIZE (offsetof(struct EncryptedMessage, sequence_number))
 237
 238
 239 /**
 240  * Information about the status of a key exchange with another peer.
 241  */
 242 struct GSC_KeyExchangeInfo
 243 {
 244
 245   /**
 246    * DLL.
 247    */
 248   struct GSC_KeyExchangeInfo *next;
 249
 250   /**
 251    * DLL.
 252    */
 253   struct GSC_KeyExchangeInfo *prev;
 254
 255   /**
 256    * Identity of the peer.
 257    */
 258   struct GNUNET_PeerIdentity peer;
 259
 260   /**
 261    * PING message we transmit to the other peer.
 262    */
 263   struct PingMessage ping;
 264
 265   /**
 266    * Ephemeral public ECC key of the other peer.
 267    */
 268   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey other_ephemeral_key;
 269
 270   /**
 271    * Key we use to encrypt our messages for the other peer
 272    * (initialized by us when we do the handshake).
 273    */
 274   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey encrypt_key;
 275
 276   /**
 277    * Key we use to decrypt messages from the other peer
 278    * (given to us by the other peer during the handshake).
 279    */
 280   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey decrypt_key;
 281
 282   /**
 283    * At what time did the other peer generate the decryption key?
 284    */
 285   struct GNUNET_TIME_Absolute foreign_key_expires;
 286
 287   /**
 288    * When should the session time out (if there are no PONGs)?
 289    */
 290   struct GNUNET_TIME_Absolute timeout;
 291
 292   /**
 293    * What was the last timeout we informed our monitors about?
 294    */
 295   struct GNUNET_TIME_Absolute last_notify_timeout;
 296
 297   /**
 298    * At what frequency are we currently re-trying SET_KEY messages?
 299    */
 300   struct GNUNET_TIME_Relative set_key_retry_frequency;
 301
 302   /**
 303    * ID of task used for re-trying SET_KEY and PING message.
 304    */
 305   GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier retry_set_key_task;
 306
 307   /**
 308    * ID of task used for sending keep-alive pings.
 309    */
 310   GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier keep_alive_task;
 311
 312   /**
 313    * Bit map indicating which of the 32 sequence numbers before the last
 314    * were received (good for accepting out-of-order packets and
 315    * estimating reliability of the connection)
 316    */
 317   unsigned int last_packets_bitmap;
 318
 319   /**
 320    * last sequence number received on this connection (highest)
 321    */
 322   uint32_t last_sequence_number_received;
 323
 324   /**
 325    * last sequence number transmitted
 326    */
 327   uint32_t last_sequence_number_sent;
 328
 329   /**
 330    * What was our PING challenge number (for this peer)?
 331    */
 332   uint32_t ping_challenge;
 333
 334   /**
 335    * What is our connection status?
 336    */
 337   enum GNUNET_CORE_KxState status;
 338
 339 };
 340
 341
 342 /**
 343  * Our private key.
 344  */
 345 static struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *my_private_key;
 346
 347 /**
 348  * Our ephemeral private key.
 349  */
 350 static struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *my_ephemeral_key;
 351
 352 /**
 353  * Current message we send for a key exchange.
 354  */
 355 static struct EphemeralKeyMessage current_ekm;
 356
 357 /**
 358  * Our message stream tokenizer (for encrypted payload).
 359  */
 360 static struct GNUNET_SERVER_MessageStreamTokenizer *mst;
 361
 362 /**
 363  * DLL head.
 364  */
 365 static struct GSC_KeyExchangeInfo *kx_head;
 366
 367 /**
 368  * DLL tail.
 369  */
 370 static struct GSC_KeyExchangeInfo *kx_tail;
 371
 372 /**
 373  * Task scheduled for periodic re-generation (and thus rekeying) of our
 374  * ephemeral key.
 375  */
 376 static GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier rekey_task;
 377
 378 /**
 379  * Notification context for all monitors.
 380  */
 381 static struct GNUNET_SERVER_NotificationContext *nc;
 382
 383
 384 /**
 385  * Inform the given monitor about the KX state of
 386  * the given peer.
 387  *
 388  * @param mc monitor to inform
 389  * @param kx key exchange state to inform about
 390  */
 391 static void
 392 monitor_notify (struct GNUNET_SERVER_Client *client,
 393                 struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 394 {
 395   struct MonitorNotifyMessage msg;
 396
 397   msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
 398   msg.header.size = htons (sizeof (msg));
 399   msg.state = htonl ((uint32_t) kx->status);
 400   msg.peer = kx->peer;
 401   msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (kx->timeout);
 402   GNUNET_SERVER_notification_context_unicast (nc,
 403                                               client,
 404                                               &msg.header,
 405                                               GNUNET_NO);
 406 }
 407
 408
 409 /**
 410  * Inform all monitors about the KX state of the given peer.
 411  *
 412  * @param kx key exchange state to inform about
 413  */
 414 static void
 415 monitor_notify_all (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 416 {
 417   struct MonitorNotifyMessage msg;
 418
 419   msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
 420   msg.header.size = htons (sizeof (msg));
 421   msg.state = htonl ((uint32_t) kx->status);
 422   msg.peer = kx->peer;
 423   msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (kx->timeout);
 424   GNUNET_SERVER_notification_context_broadcast (nc,
 425                                                 &msg.header,
 426                                                 GNUNET_NO);
 427   kx->last_notify_timeout = kx->timeout;
 428 }
 429
 430
 431 /**
 432  * Derive an authentication key from "set key" information
 433  *
 434  * @param akey authentication key to derive
 435  * @param skey session key to use
 436  * @param seed seed to use
 437  */
 438 static void
 439 derive_auth_key (struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey *akey,
 440                  const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey,
 441                  uint32_t seed)
 442 {
 443   static const char ctx[] = "authentication key";
 444
 445   GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key (akey, skey,
 446                                  &seed, sizeof (seed),
 447                                  skey, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey),
 448                                  ctx, sizeof (ctx),
 449                                  NULL);
 450 }
 451
 452
 453 /**
 454  * Derive an IV from packet information
 455  *
 456  * @param iv initialization vector to initialize
 457  * @param skey session key to use
 458  * @param seed seed to use
 459  * @param identity identity of the other peer to use
 460  */
 461 static void
 462 derive_iv (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 463            const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey, uint32_t seed,
 464            const struct GNUNET_PeerIdentity *identity)
 465 {
 466   static const char ctx[] = "initialization vector";
 467
 468   GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (iv, skey, &seed, sizeof (seed),
 469                                      identity,
 470                                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), ctx,
 471                                      sizeof (ctx), NULL);
 472 }
 473
 474
 475 /**
 476  * Derive an IV from pong packet information
 477  *
 478  * @param iv initialization vector to initialize
 479  * @param skey session key to use
 480  * @param seed seed to use
 481  * @param challenge nonce to use
 482  * @param identity identity of the other peer to use
 483  */
 484 static void
 485 derive_pong_iv (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 486                 const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey, uint32_t seed,
 487                 uint32_t challenge, const struct GNUNET_PeerIdentity *identity)
 488 {
 489   static const char ctx[] = "pong initialization vector";
 490
 491   GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (iv, skey, &seed, sizeof (seed),
 492                                      identity,
 493                                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 494                                      &challenge, sizeof (challenge),
 495                                      ctx, sizeof (ctx),
 496                                      NULL);
 497 }
 498
 499
 500 /**
 501  * Derive an AES key from key material
 502  *
 503  * @param sender peer identity of the sender
 504  * @param receiver peer identity of the sender
 505  * @param key_material high entropy key material to use
 506  * @param skey set to derived session key
 507  */
 508 static void
 509 derive_aes_key (const struct GNUNET_PeerIdentity *sender,
 510                 const struct GNUNET_PeerIdentity *receiver,
 511                 const struct GNUNET_HashCode *key_material,
 512                 struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *skey)
 513 {
 514   static const char ctx[] = "aes key generation vector";
 515
 516   GNUNET_CRYPTO_kdf (skey, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey),
 517                      ctx, sizeof (ctx),
 518                      key_material, sizeof (struct GNUNET_HashCode),
 519                      sender, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 520                      receiver, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 521                      NULL);
 522 }
 523
 524
 525 /**
 526  * Encrypt size bytes from @a in and write the result to @a out.  Use the
 527  * @a kx key for outbound traffic of the given neighbour.
 528  *
 529  * @param kx key information context
 530  * @param iv initialization vector to use
 531  * @param in ciphertext
 532  * @param out plaintext
 533  * @param size size of @a in/@a out
 534  * @return #GNUNET_OK on success
 535  */
 536 static int
 537 do_encrypt (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 538             const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 539             const void *in, void *out, size_t size)
 540 {
 541   if (size != (uint16_t) size)
 542   {
 543     GNUNET_break (0);
 544     return GNUNET_NO;
 545   }
 546   GNUNET_assert (size ==
 547                  GNUNET_CRYPTO_symmetric_encrypt (in, (uint16_t) size,
 548                                             &kx->encrypt_key, iv, out));
 549   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# bytes encrypted"), size,
 550                             GNUNET_NO);
 551   /* the following is too sensitive to write to log files by accident,
 552      so we require manual intervention to get this one... */
 553 #if 0
 554   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 555               "Encrypted %u bytes for `%4s' using key %u, IV %u\n",
 556               (unsigned int) size, GNUNET_i2s (&kx->peer),
 557               (unsigned int) kx->encrypt_key.crc32, GNUNET_CRYPTO_crc32_n (iv,
 558                                                                            sizeof
 559                                                                            (iv)));
 560 #endif
 561   return GNUNET_OK;
 562 }
 563
 564
 565 /**
 566  * Decrypt size bytes from @a in and write the result to @a out.  Use the
 567  * @a kx key for inbound traffic of the given neighbour.  This function does
 568  * NOT do any integrity-checks on the result.
 569  *
 570  * @param kx key information context
 571  * @param iv initialization vector to use
 572  * @param in ciphertext
 573  * @param out plaintext
 574  * @param size size of @a in / @a out
 575  * @return #GNUNET_OK on success
 576  */
 577 static int
 578 do_decrypt (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 579             const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector *iv,
 580             const void *in, void *out, size_t size)
 581 {
 582   if (size != (uint16_t) size)
 583   {
 584     GNUNET_break (0);
 585     return GNUNET_NO;
 586   }
 587   if ( (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED) &&
 588        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_UP) &&
 589        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT) )
 590   {
 591     GNUNET_break_op (0);
 592     return GNUNET_SYSERR;
 593   }
 594   if (size !=
 595       GNUNET_CRYPTO_symmetric_decrypt (in, (uint16_t) size, &kx->decrypt_key, iv,
 596                                  out))
 597   {
 598     GNUNET_break (0);
 599     return GNUNET_SYSERR;
 600   }
 601   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# bytes decrypted"), size,
 602                             GNUNET_NO);
 603   /* the following is too sensitive to write to log files by accident,
 604      so we require manual intervention to get this one... */
 605 #if 0
 606   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 607               "Decrypted %u bytes from `%4s' using key %u, IV %u\n",
 608               (unsigned int) size, GNUNET_i2s (&kx->peer),
 609               (unsigned int) kx->decrypt_key.crc32, GNUNET_CRYPTO_crc32_n (iv,
 610                                                                            sizeof
 611                                                                            (*iv)));
 612 #endif
 613   return GNUNET_OK;
 614 }
 615
 616
 617 /**
 618  * Send our key (and encrypted PING) to the other peer.
 619  *
 620  * @param kx key exchange context
 621  */
 622 static void
 623 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx);
 624
 625
 626 /**
 627  * Task that will retry #send_key() if our previous attempt failed.
 628  *
 629  * @param cls our `struct GSC_KeyExchangeInfo`
 630  * @param tc scheduler context
 631  */
 632 static void
 633 set_key_retry_task (void *cls,
 634                     const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 635 {
 636   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
 637
 638   kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 639   kx->set_key_retry_frequency = GNUNET_TIME_STD_BACKOFF (kx->set_key_retry_frequency);
 640   GNUNET_assert (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN != kx->status);
 641   send_key (kx);
 642 }
 643
 644
 645 /**
 646  * Create a fresh PING message for transmission to the other peer.
 647  *
 648  * @param kx key exchange context to create PING for
 649  */
 650 static void
 651 setup_fresh_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 652 {
 653   struct PingMessage pp;
 654   struct PingMessage *pm;
 655   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
 656
 657   pm = &kx->ping;
 658   pm->header.size = htons (sizeof (struct PingMessage));
 659   pm->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PING);
 660   pm->iv_seed =
 661       GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
 662   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, pm->iv_seed, &kx->peer);
 663   pp.challenge = kx->ping_challenge;
 664   pp.target = kx->peer;
 665   do_encrypt (kx, &iv, &pp.target, &pm->target,
 666               sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &pm->target -
 667                                              (void *) pm));
 668 }
 669
 670
 671 /**
 672  * Start the key exchange with the given peer.
 673  *
 674  * @param pid identity of the peer to do a key exchange with
 675  * @return key exchange information context
 676  */
 677 struct GSC_KeyExchangeInfo *
 678 GSC_KX_start (const struct GNUNET_PeerIdentity *pid)
 679 {
 680   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
 681   struct GNUNET_HashCode h1;
 682   struct GNUNET_HashCode h2;
 683
 684   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 685               "Initiating key exchange with `%s'\n",
 686               GNUNET_i2s (pid));
 687   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 688                             gettext_noop ("# key exchanges initiated"), 1,
 689                             GNUNET_NO);
 690   kx = GNUNET_new (struct GSC_KeyExchangeInfo);
 691   kx->peer = *pid;
 692   kx->set_key_retry_frequency = INITIAL_SET_KEY_RETRY_FREQUENCY;
 693   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (kx_head,
 694                                kx_tail,
 695                                kx);
 696   kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
 697   monitor_notify_all (kx);
 698   GNUNET_CRYPTO_hash (pid,
 699                       sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 700                       &h1);
 701   GNUNET_CRYPTO_hash (&GSC_my_identity,
 702                       sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 703                       &h2);
 704   if (0 < GNUNET_CRYPTO_hash_cmp (&h1,
 705                                   &h2))
 706   {
 707     /* peer with "lower" identity starts KX, otherwise we typically end up
 708        with both peers starting the exchange and transmit the 'set key'
 709        message twice */
 710     send_key (kx);
 711   }
 712   else
 713   {
 714     /* peer with "higher" identity starts a delayed  KX, if the "lower" peer
 715      * does not start a KX since he sees no reasons to do so  */
 716     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS,
 717                                                            &set_key_retry_task, kx);
 718   }
 719   return kx;
 720 }
 721
 722
 723 /**
 724  * Stop key exchange with the given peer.  Clean up key material.
 725  *
 726  * @param kx key exchange to stop
 727  */
 728 void
 729 GSC_KX_stop (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 730 {
 731   GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
 732   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# key exchanges stopped"),
 733                             1, GNUNET_NO);
 734   if (kx->retry_set_key_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
 735   {
 736     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
 737     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 738   }
 739   if (kx->keep_alive_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
 740   {
 741     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
 742     kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
 743   }
 744   kx->status = GNUNET_CORE_KX_PEER_DISCONNECT;
 745   monitor_notify_all (kx);
 746   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (kx_head,
 747                                kx_tail,
 748                                kx);
 749   GNUNET_free (kx);
 750 }
 751
 752
 753 /**
 754  * Send our PING to the other peer.
 755  *
 756  * @param kx key exchange context
 757  */
 758 static void
 759 send_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 760 {
 761   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &kx->ping.header,
 762                            MIN_PING_FREQUENCY);
 763 }
 764
 765
 766 /**
 767  * Derive fresh session keys from the current ephemeral keys.
 768  *
 769  * @param kx session to derive keys for
 770  */
 771 static void
 772 derive_session_keys (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
 773 {
 774   struct GNUNET_HashCode key_material;
 775
 776   if (GNUNET_OK !=
 777       GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (my_ephemeral_key,
 778                               &kx->other_ephemeral_key,
 779                               &key_material))
 780   {
 781     GNUNET_break (0);
 782     return;
 783   }
 784   derive_aes_key (&GSC_my_identity,
 785                   &kx->peer,
 786                   &key_material,
 787                   &kx->encrypt_key);
 788   derive_aes_key (&kx->peer,
 789                   &GSC_my_identity,
 790                   &key_material,
 791                   &kx->decrypt_key);
 792   memset (&key_material, 0, sizeof (key_material));
 793   /* fresh key, reset sequence numbers */
 794   kx->last_sequence_number_received = 0;
 795   kx->last_packets_bitmap = 0;
 796   setup_fresh_ping (kx);
 797 }
 798
 799
 800 /**
 801  * We received a SET_KEY message.  Validate and update
 802  * our key material and status.
 803  *
 804  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 805  * @param msg the set key message we received
 806  */
 807 void
 808 GSC_KX_handle_ephemeral_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 809                              const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 810 {
 811   const struct EphemeralKeyMessage *m;
 812   struct GNUNET_TIME_Absolute start_t;
 813   struct GNUNET_TIME_Absolute end_t;
 814   struct GNUNET_TIME_Absolute now;
 815   enum GNUNET_CORE_KxState sender_status;
 816   uint16_t size;
 817
 818   size = ntohs (msg->size);
 819   if (sizeof (struct EphemeralKeyMessage) != size)
 820   {
 821     GNUNET_break_op (0);
 822     return;
 823   }
 824   m = (const struct EphemeralKeyMessage *) msg;
 825   end_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->expiration_time);
 826   if ( ( (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED == kx->status) ||
 827          (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP == kx->status) ||
 828          (GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT == kx->status) ) &&
 829        (end_t.abs_value_us <= kx->foreign_key_expires.abs_value_us) )
 830   {
 831     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 832                               gettext_noop ("# old ephemeral keys ignored"),
 833                               1, GNUNET_NO);
 834     return;
 835   }
 836   start_t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (m->creation_time);
 837
 838   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 839                             gettext_noop ("# ephemeral keys received"),
 840                             1, GNUNET_NO);
 841
 842   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 843               "Core service receives `%s' request from `%4s'.\n", "EPHEMERAL_KEY",
 844               GNUNET_i2s (&kx->peer));
 845   if (0 !=
 846       memcmp (&m->origin_identity,
 847               &kx->peer.public_key,
 848               sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 849   {
 850     GNUNET_break_op (0);
 851     return;
 852   }
 853   if ((ntohl (m->purpose.size) !=
 854        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
 855        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 856        sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
 857        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey) +
 858        sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPublicKey)) ||
 859       (GNUNET_OK !=
 860        GNUNET_CRYPTO_eddsa_verify (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY,
 861                                  &m->purpose,
 862                                  &m->signature, &m->origin_identity.public_key)))
 863   {
 864     /* invalid signature */
 865     GNUNET_break_op (0);
 866     return;
 867   }
 868   now = GNUNET_TIME_absolute_get ();
 869   if ( (end_t.abs_value_us < GNUNET_TIME_absolute_subtract (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) ||
 870        (start_t.abs_value_us > GNUNET_TIME_absolute_add (now, REKEY_TOLERANCE).abs_value_us) )
 871   {
 872     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 873                 _("Ephemeral key message from peer `%s' rejected as its validity range does not match our system time (%llu not in [%llu,%llu]).\n"),
 874                 GNUNET_i2s (&kx->peer),
 875                 now.abs_value_us,
 876                 start_t.abs_value_us,
 877                 end_t.abs_value_us);
 878     return;
 879   }
 880   kx->other_ephemeral_key = m->ephemeral_key;
 881   kx->foreign_key_expires = end_t;
 882   derive_session_keys (kx);
 883   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 884                             gettext_noop ("# EPHEMERAL_KEY messages received"), 1,
 885                             GNUNET_NO);
 886
 887   /* check if we still need to send the sender our key */
 888   sender_status = (enum GNUNET_CORE_KxState) ntohl (m->sender_status);
 889   switch (sender_status)
 890   {
 891   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
 892     GNUNET_break_op (0);
 893     break;
 894   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
 895     /* fine, need to send our key after updating our status, see below */
 896     GSC_SESSIONS_reinit (&kx->peer);
 897     break;
 898   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 899     /* other peer already got our key, but typemap did go down */
 900     GSC_SESSIONS_reinit (&kx->peer);
 901     break;
 902   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
 903     /* other peer already got our key, typemap NOT down */
 904     break;
 905   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
 906     /* other peer already got our key, typemap NOT down */
 907     break;
 908   default:
 909     GNUNET_break (0);
 910     break;
 911   }
 912   /* check if we need to confirm everything is fine via PING + PONG */
 913   switch (kx->status)
 914   {
 915   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
 916     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 917     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 918     monitor_notify_all (kx);
 919     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 920       send_key (kx);
 921     send_ping (kx);
 922     break;
 923   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
 924     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 925     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED;
 926     monitor_notify_all (kx);
 927     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 928       send_key (kx);
 929     send_ping (kx);
 930     break;
 931   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
 932     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
 933     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 934       send_key (kx);
 935     send_ping (kx);
 936     break;
 937   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
 938     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT;
 939     monitor_notify_all (kx);
 940     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 941       send_key (kx);
 942     /* we got a new key, need to reconfirm! */
 943     send_ping (kx);
 944     break;
 945   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
 946     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT == sender_status)
 947       send_key (kx);
 948     /* we got a new key, need to reconfirm! */
 949     send_ping (kx);
 950     break;
 951   default:
 952     GNUNET_break (0);
 953     break;
 954   }
 955 }
 956
 957
 958 /**
 959  * We received a PING message.  Validate and transmit
 960  * a PONG message.
 961  *
 962  * @param kx key exchange status for the corresponding peer
 963  * @param msg the encrypted PING message itself
 964  */
 965 void
 966 GSC_KX_handle_ping (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
 967                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 968 {
 969   const struct PingMessage *m;
 970   struct PingMessage t;
 971   struct PongMessage tx;
 972   struct PongMessage tp;
 973   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
 974   uint16_t msize;
 975
 976   msize = ntohs (msg->size);
 977   if (msize != sizeof (struct PingMessage))
 978   {
 979     GNUNET_break_op (0);
 980     return;
 981   }
 982   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 983                             gettext_noop ("# PING messages received"), 1,
 984                             GNUNET_NO);
 985   if ( (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED) &&
 986        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_UP) &&
 987        (kx->status != GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT))
 988   {
 989     /* ignore */
 990     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
 991                               gettext_noop ("# PING messages dropped (out of order)"), 1,
 992                               GNUNET_NO);
 993     return;
 994   }
 995   m = (const struct PingMessage *) msg;
 996   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 997               "Core service receives `%s' request from `%4s'.\n", "PING",
 998               GNUNET_i2s (&kx->peer));
 999   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
1000   if (GNUNET_OK !=
1001       do_decrypt (kx, &iv, &m->target, &t.target,
1002                   sizeof (struct PingMessage) - ((void *) &m->target -
1003                                                  (void *) m)))
1004   {
1005     GNUNET_break_op (0);
1006     return;
1007   }
1008   if (0 !=
1009       memcmp (&t.target, &GSC_my_identity, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
1010   {
1011     char sender[9];
1012     char peer[9];
1013
1014     GNUNET_snprintf (sender, sizeof (sender), "%8s", GNUNET_i2s (&kx->peer));
1015     GNUNET_snprintf (peer, sizeof (peer), "%8s", GNUNET_i2s (&t.target));
1016     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
1017                 _
1018                 ("Received PING from `%s' for different identity: I am `%s', PONG identity: `%s'\n"),
1019                 sender, GNUNET_i2s (&GSC_my_identity), peer);
1020     GNUNET_break_op (0);
1021     return;
1022   }
1023   /* construct PONG */
1024   tx.reserved = 0;
1025   tx.challenge = t.challenge;
1026   tx.target = t.target;
1027   tp.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_PONG);
1028   tp.header.size = htons (sizeof (struct PongMessage));
1029   tp.iv_seed =
1030       GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
1031   derive_pong_iv (&iv, &kx->encrypt_key, tp.iv_seed, t.challenge, &kx->peer);
1032   do_encrypt (kx, &iv, &tx.challenge, &tp.challenge,
1033               sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &tp.challenge -
1034                                              (void *) &tp));
1035   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats, gettext_noop ("# PONG messages created"),
1036                             1, GNUNET_NO);
1037   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &tp.header,
1038                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL /* FIXME: timeout */ );
1039 }
1040
1041
1042 /**
1043  * Task triggered when a neighbour entry is about to time out
1044  * (and we should prevent this by sending a PING).
1045  *
1046  * @param cls the 'struct GSC_KeyExchangeInfo'
1047  * @param tc scheduler context (not used)
1048  */
1049 static void
1050 send_keep_alive (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1051 {
1052   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx = cls;
1053   struct GNUNET_TIME_Relative retry;
1054   struct GNUNET_TIME_Relative left;
1055
1056   kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1057   left = GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->timeout);
1058   if (0 == left.rel_value_us)
1059   {
1060     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1061                               gettext_noop ("# sessions terminated by timeout"),
1062                               1, GNUNET_NO);
1063     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1064     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1065     monitor_notify_all (kx);
1066     send_key (kx);
1067     return;
1068   }
1069   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Sending KEEPALIVE to `%s'\n",
1070               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1071   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1072                             gettext_noop ("# keepalive messages sent"), 1,
1073                             GNUNET_NO);
1074   setup_fresh_ping (kx);
1075   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &kx->ping.header,
1076                            kx->set_key_retry_frequency);
1077   retry =
1078       GNUNET_TIME_relative_max (GNUNET_TIME_relative_divide (left, 2),
1079                                 MIN_PING_FREQUENCY);
1080   kx->keep_alive_task =
1081       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (retry, &send_keep_alive, kx);
1082 }
1083
1084
1085 /**
1086  * We've seen a valid message from the other peer.
1087  * Update the time when the session would time out
1088  * and delay sending our keep alive message further.
1089  *
1090  * @param kx key exchange where we saw activity
1091  */
1092 static void
1093 update_timeout (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1094 {
1095   struct GNUNET_TIME_Relative delta;
1096
1097   kx->timeout =
1098       GNUNET_TIME_relative_to_absolute
1099       (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT);
1100   delta = GNUNET_TIME_absolute_get_difference (kx->last_notify_timeout,
1101                                                kx->timeout);
1102   if (delta.rel_value_us > 5LL * 1000LL * 1000LL)
1103   {
1104     /* we only notify monitors about timeout changes if those
1105        are bigger than the threshold (5s) */
1106     monitor_notify_all (kx);
1107   }
1108   if (kx->keep_alive_task != GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK)
1109     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1110   kx->keep_alive_task =
1111       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_relative_divide
1112                                     (GNUNET_CONSTANTS_IDLE_CONNECTION_TIMEOUT,
1113                                      2), &send_keep_alive, kx);
1114 }
1115
1116
1117 /**
1118  * We received a PONG message.  Validate and update our status.
1119  *
1120  * @param kx key exchange context for the the PONG
1121  * @param msg the encrypted PONG message itself
1122  */
1123 void
1124 GSC_KX_handle_pong (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1125                     const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1126 {
1127   const struct PongMessage *m;
1128   struct PongMessage t;
1129   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1130   uint16_t msize;
1131
1132   msize = ntohs (msg->size);
1133   if (sizeof (struct PongMessage) != msize)
1134   {
1135     GNUNET_break_op (0);
1136     return;
1137   }
1138   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1139                             gettext_noop ("# PONG messages received"), 1,
1140                             GNUNET_NO);
1141   switch (kx->status)
1142   {
1143   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
1144     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1145                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (connection down)"), 1,
1146                               GNUNET_NO);
1147     return;
1148   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
1149     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1150                               gettext_noop ("# PONG messages dropped (out of order)"), 1,
1151                               GNUNET_NO);
1152     return;
1153   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1154     break;
1155   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
1156     break;
1157   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
1158     break;
1159   default:
1160     GNUNET_break (0);
1161     return;
1162   }
1163   m = (const struct PongMessage *) msg;
1164   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1165               "Core service receives `%s' response from `%4s'.\n", "PONG",
1166               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1167   /* mark as garbage, just to be sure */
1168   memset (&t, 255, sizeof (t));
1169   derive_pong_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, kx->ping_challenge,
1170                   &GSC_my_identity);
1171   if (GNUNET_OK !=
1172       do_decrypt (kx, &iv, &m->challenge, &t.challenge,
1173                   sizeof (struct PongMessage) - ((void *) &m->challenge -
1174                                                  (void *) m)))
1175   {
1176     GNUNET_break_op (0);
1177     return;
1178   }
1179   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1180                             gettext_noop ("# PONG messages decrypted"), 1,
1181                             GNUNET_NO);
1182   if ((0 != memcmp (&t.target, &kx->peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
1183       || (kx->ping_challenge != t.challenge))
1184   {
1185     /* PONG malformed */
1186     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1187                 "Received malformed `%s' wanted sender `%4s' with challenge %u\n",
1188                 "PONG", GNUNET_i2s (&kx->peer),
1189                 (unsigned int) kx->ping_challenge);
1190     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1191                 "Received malformed `%s' received from `%4s' with challenge %u\n",
1192                 "PONG", GNUNET_i2s (&t.target), (unsigned int) t.challenge);
1193     return;
1194   }
1195   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1196               "Received PONG from `%s'\n",
1197               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1198   /* no need to resend key any longer */
1199   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->retry_set_key_task)
1200   {
1201     GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1202     kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1203   }
1204   switch (kx->status)
1205   {
1206   case GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN:
1207     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1208     return;
1209   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT:
1210     GNUNET_assert (0);           /* should be impossible */
1211     return;
1212   case GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_RECEIVED:
1213     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1214                               gettext_noop
1215                               ("# session keys confirmed via PONG"), 1,
1216                               GNUNET_NO);
1217     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_UP;
1218     monitor_notify_all (kx);
1219     GSC_SESSIONS_create (&kx->peer, kx);
1220     GNUNET_assert (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK == kx->keep_alive_task);
1221     update_timeout (kx);
1222     break;
1223   case GNUNET_CORE_KX_STATE_UP:
1224     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1225                               gettext_noop
1226                               ("# timeouts prevented via PONG"), 1,
1227                               GNUNET_NO);
1228     update_timeout (kx);
1229     break;
1230   case GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT:
1231     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1232                               gettext_noop
1233                               ("# rekey operations confirmed via PONG"), 1,
1234                               GNUNET_NO);
1235     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_UP;
1236     monitor_notify_all (kx);
1237     update_timeout (kx);
1238     break;
1239   default:
1240     GNUNET_break (0);
1241     break;
1242   }
1243 }
1244
1245
1246 /**
1247  * Send our key to the other peer.
1248  *
1249  * @param kx key exchange context
1250  */
1251 static void
1252 send_key (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx)
1253 {
1254   GNUNET_assert (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN != kx->status);
1255   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->retry_set_key_task)
1256   {
1257      GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->retry_set_key_task);
1258      kx->retry_set_key_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1259   }
1260   /* always update sender status in SET KEY message */
1261   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1262               "Sending key to `%s' (my status: %d)\n",
1263               GNUNET_i2s (&kx->peer),
1264               kx->status);
1265   current_ekm.sender_status = htonl ((int32_t) (kx->status));
1266   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &current_ekm.header,
1267                            kx->set_key_retry_frequency);
1268   kx->retry_set_key_task =
1269       GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (kx->set_key_retry_frequency,
1270                                     &set_key_retry_task, kx);
1271 }
1272
1273
1274 /**
1275  * Encrypt and transmit a message with the given payload.
1276  *
1277  * @param kx key exchange context
1278  * @param payload payload of the message
1279  * @param payload_size number of bytes in 'payload'
1280  */
1281 void
1282 GSC_KX_encrypt_and_transmit (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1283                              const void *payload, size_t payload_size)
1284 {
1285   size_t used = payload_size + sizeof (struct EncryptedMessage);
1286   char pbuf[used];              /* plaintext */
1287   char cbuf[used];              /* ciphertext */
1288   struct EncryptedMessage *em;  /* encrypted message */
1289   struct EncryptedMessage *ph;  /* plaintext header */
1290   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1291   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1292
1293   ph = (struct EncryptedMessage *) pbuf;
1294   ph->iv_seed =
1295       htonl (GNUNET_CRYPTO_random_u32
1296              (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX));
1297   ph->sequence_number = htonl (++kx->last_sequence_number_sent);
1298   ph->reserved = 0;
1299   ph->timestamp = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1300   memcpy (&ph[1], payload, payload_size);
1301
1302   em = (struct EncryptedMessage *) cbuf;
1303   em->header.size = htons (used);
1304   em->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_ENCRYPTED_MESSAGE);
1305   em->iv_seed = ph->iv_seed;
1306   derive_iv (&iv, &kx->encrypt_key, ph->iv_seed, &kx->peer);
1307   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1308                  do_encrypt (kx, &iv, &ph->sequence_number,
1309                              &em->sequence_number,
1310                              used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE));
1311   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Encrypted %u bytes for %s\n",
1312               used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, GNUNET_i2s (&kx->peer));
1313   derive_auth_key (&auth_key,
1314                    &kx->encrypt_key,
1315                    ph->iv_seed);
1316   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &em->sequence_number,
1317                       used - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &em->hmac);
1318   GSC_NEIGHBOURS_transmit (&kx->peer, &em->header,
1319                            GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL);
1320 }
1321
1322
1323 /**
1324  * Closure for #deliver_message()
1325  */
1326 struct DeliverMessageContext
1327 {
1328
1329   /**
1330    * Key exchange context.
1331    */
1332   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
1333
1334   /**
1335    * Sender of the message.
1336    */
1337   const struct GNUNET_PeerIdentity *peer;
1338 };
1339
1340
1341 /**
1342  * We received an encrypted message.  Decrypt, validate and
1343  * pass on to the appropriate clients.
1344  *
1345  * @param kx key exchange context for encrypting the message
1346  * @param msg encrypted message
1347  */
1348 void
1349 GSC_KX_handle_encrypted_message (struct GSC_KeyExchangeInfo *kx,
1350                                  const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
1351 {
1352   const struct EncryptedMessage *m;
1353   struct EncryptedMessage *pt;  /* plaintext */
1354   struct GNUNET_HashCode ph;
1355   uint32_t snum;
1356   struct GNUNET_TIME_Absolute t;
1357   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
1358   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
1359   struct DeliverMessageContext dmc;
1360   uint16_t size = ntohs (msg->size);
1361   char buf[size] GNUNET_ALIGN;
1362
1363   if (size <
1364       sizeof (struct EncryptedMessage) + sizeof (struct GNUNET_MessageHeader))
1365   {
1366     GNUNET_break_op (0);
1367     return;
1368   }
1369   m = (const struct EncryptedMessage *) msg;
1370   if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP != kx->status)
1371   {
1372     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1373                               gettext_noop
1374                               ("# DATA message dropped (out of order)"),
1375                               1, GNUNET_NO);
1376     return;
1377   }
1378   if (0 == GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (kx->foreign_key_expires).rel_value_us)
1379   {
1380     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1381                 _("Session to peer `%s' went down due to key expiration (should not happen)\n"),
1382                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1383     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1384                               gettext_noop ("# sessions terminated by key expiration"),
1385                               1, GNUNET_NO);
1386     GSC_SESSIONS_end (&kx->peer);
1387     if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != kx->keep_alive_task)
1388     {
1389       GNUNET_SCHEDULER_cancel (kx->keep_alive_task);
1390       kx->keep_alive_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1391     }
1392     kx->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1393     monitor_notify_all (kx);
1394     send_key (kx);
1395     return;
1396   }
1397
1398   /* validate hash */
1399   derive_auth_key (&auth_key, &kx->decrypt_key, m->iv_seed);
1400   GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, &m->sequence_number,
1401                       size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE, &ph);
1402   if (0 != memcmp (&ph, &m->hmac, sizeof (struct GNUNET_HashCode)))
1403   {
1404     /* checksum failed */
1405     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1406                 "Failed checksum validation for a message from `%s'\n",
1407                 GNUNET_i2s (&kx->peer));
1408     return;
1409   }
1410   derive_iv (&iv, &kx->decrypt_key, m->iv_seed, &GSC_my_identity);
1411   /* decrypt */
1412   if (GNUNET_OK !=
1413       do_decrypt (kx, &iv, &m->sequence_number, &buf[ENCRYPTED_HEADER_SIZE],
1414                   size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE))
1415     return;
1416   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1417               "Decrypted %u bytes from %s\n",
1418               size - ENCRYPTED_HEADER_SIZE,
1419               GNUNET_i2s (&kx->peer));
1420   pt = (struct EncryptedMessage *) buf;
1421
1422   /* validate sequence number */
1423   snum = ntohl (pt->sequence_number);
1424   if (kx->last_sequence_number_received == snum)
1425   {
1426     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1427                 "Received duplicate message, ignoring.\n");
1428     /* duplicate, ignore */
1429     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1430                               gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1431                               size, GNUNET_NO);
1432     return;
1433   }
1434   if ((kx->last_sequence_number_received > snum) &&
1435       (kx->last_sequence_number_received - snum > 32))
1436   {
1437     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1438                 "Received ancient out of sequence message, ignoring.\n");
1439     /* ancient out of sequence, ignore */
1440     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1441                               gettext_noop
1442                               ("# bytes dropped (out of sequence)"), size,
1443                               GNUNET_NO);
1444     return;
1445   }
1446   if (kx->last_sequence_number_received > snum)
1447   {
1448     unsigned int rotbit = 1 << (kx->last_sequence_number_received - snum - 1);
1449
1450     if ((kx->last_packets_bitmap & rotbit) != 0)
1451     {
1452       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1453                   "Received duplicate message, ignoring.\n");
1454       GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1455                                 gettext_noop ("# bytes dropped (duplicates)"),
1456                                 size, GNUNET_NO);
1457       /* duplicate, ignore */
1458       return;
1459     }
1460     kx->last_packets_bitmap |= rotbit;
1461   }
1462   if (kx->last_sequence_number_received < snum)
1463   {
1464     unsigned int shift = (snum - kx->last_sequence_number_received);
1465
1466     if (shift >= 8 * sizeof (kx->last_packets_bitmap))
1467       kx->last_packets_bitmap = 0;
1468     else
1469       kx->last_packets_bitmap <<= shift;
1470     kx->last_sequence_number_received = snum;
1471   }
1472
1473   /* check timestamp */
1474   t = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (pt->timestamp);
1475   if (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t).rel_value_us >
1476       MAX_MESSAGE_AGE.rel_value_us)
1477   {
1478     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1479                 "Message received far too old (%s). Content ignored.\n",
1480                 GNUNET_STRINGS_relative_time_to_string (GNUNET_TIME_absolute_get_duration (t),
1481                                                         GNUNET_YES));
1482     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1483                               gettext_noop
1484                               ("# bytes dropped (ancient message)"), size,
1485                               GNUNET_NO);
1486     return;
1487   }
1488
1489   /* process decrypted message(s) */
1490   update_timeout (kx);
1491   GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1492                             gettext_noop ("# bytes of payload decrypted"),
1493                             size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1494                             GNUNET_NO);
1495   dmc.kx = kx;
1496   dmc.peer = &kx->peer;
1497   if (GNUNET_OK !=
1498       GNUNET_SERVER_mst_receive (mst, &dmc,
1499                                  &buf[sizeof (struct EncryptedMessage)],
1500                                  size - sizeof (struct EncryptedMessage),
1501                                  GNUNET_YES,
1502                                  GNUNET_NO))
1503     GNUNET_break_op (0);
1504 }
1505
1506
1507 /**
1508  * Deliver P2P message to interested clients.
1509  * Invokes send twice, once for clients that want the full message, and once
1510  * for clients that only want the header
1511  *
1512  * @param cls always NULL
1513  * @param client who sent us the message (struct GSC_KeyExchangeInfo)
1514  * @param m the message
1515  */
1516 static int
1517 deliver_message (void *cls,
1518                  void *client,
1519                  const struct GNUNET_MessageHeader *m)
1520 {
1521   struct DeliverMessageContext *dmc = client;
1522
1523   if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP != dmc->kx->status)
1524   {
1525     GNUNET_STATISTICS_update (GSC_stats,
1526                               gettext_noop
1527                               ("# PAYLOAD dropped (out of order)"),
1528                               1, GNUNET_NO);
1529     return GNUNET_OK;
1530   }
1531   switch (ntohs (m->type))
1532   {
1533   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_BINARY_TYPE_MAP:
1534   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_COMPRESSED_TYPE_MAP:
1535     GSC_SESSIONS_set_typemap (dmc->peer, m);
1536     return GNUNET_OK;
1537   case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_CONFIRM_TYPE_MAP:
1538     GSC_SESSIONS_confirm_typemap (dmc->peer, m);
1539     return GNUNET_OK;
1540   default:
1541     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1542                                  ntohs (m->size),
1543                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_FULL_INBOUND);
1544     GSC_CLIENTS_deliver_message (dmc->peer, m,
1545                                  sizeof (struct GNUNET_MessageHeader),
1546                                  GNUNET_CORE_OPTION_SEND_HDR_INBOUND);
1547   }
1548   return GNUNET_OK;
1549 }
1550
1551
1552 /**
1553  * Setup the message that links the ephemeral key to our persistent
1554  * public key and generate the appropriate signature.
1555  */
1556 static void
1557 sign_ephemeral_key ()
1558 {
1559   current_ekm.header.size = htons (sizeof (struct EphemeralKeyMessage));
1560   current_ekm.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_EPHEMERAL_KEY);
1561   current_ekm.sender_status = 0; /* to be set later */
1562   current_ekm.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SET_ECC_KEY);
1563   current_ekm.purpose.size = htonl (sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
1564                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1565                                     sizeof (struct GNUNET_TIME_AbsoluteNBO) +
1566                                     sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey) +
1567                                     sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
1568   current_ekm.creation_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_absolute_get ());
1569   if (GNUNET_YES ==
1570       GNUNET_CONFIGURATION_get_value_yesno (GSC_cfg,
1571                                             "core",
1572                                             "USE_EPHEMERAL_KEYS"))
1573   {
1574     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_relative_to_absolute (GNUNET_TIME_relative_add (REKEY_FREQUENCY,
1575                                                                                                                          REKEY_TOLERANCE)));
1576   }
1577   else
1578   {
1579     current_ekm.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_ABS);
1580   }
1581   GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (my_ephemeral_key,
1582                                       &current_ekm.ephemeral_key);
1583   current_ekm.origin_identity = GSC_my_identity;
1584   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1585                  GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_private_key,
1586                                          &current_ekm.purpose,
1587                                          &current_ekm.signature));
1588 }
1589
1590
1591 /**
1592  * Task run to trigger rekeying.
1593  *
1594  * @param cls closure, NULL
1595  * @param tc scheduler context
1596  */
1597 static void
1598 do_rekey (void *cls,
1599           const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1600 {
1601   struct GSC_KeyExchangeInfo *pos;
1602
1603   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1604                                              &do_rekey,
1605                                              NULL);
1606   if (NULL != my_ephemeral_key)
1607     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1608   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1609   GNUNET_assert (NULL != my_ephemeral_key);
1610   sign_ephemeral_key ();
1611   for (pos = kx_head; NULL != pos; pos = pos->next)
1612   {
1613     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_UP == pos->status)
1614     {
1615       pos->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_REKEY_SENT;
1616       monitor_notify_all (pos);
1617       derive_session_keys (pos);
1618     }
1619     if (GNUNET_CORE_KX_STATE_DOWN == pos->status)
1620     {
1621       pos->status = GNUNET_CORE_KX_STATE_KEY_SENT;
1622       monitor_notify_all (pos);
1623     }
1624     monitor_notify_all (pos);
1625     send_key (pos);
1626   }
1627 }
1628
1629
1630 /**
1631  * Initialize KX subsystem.
1632  *
1633  * @param pk private key to use for the peer
1634  * @param server the server of the CORE service
1635  * @return #GNUNET_OK on success, #GNUNET_SYSERR on failure
1636  */
1637 int
1638 GSC_KX_init (struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *pk,
1639              struct GNUNET_SERVER_Handle *server)
1640 {
1641   nc = GNUNET_SERVER_notification_context_create (server,
1642                                                   1);
1643   my_private_key = pk;
1644   GNUNET_CRYPTO_eddsa_key_get_public (my_private_key,
1645                                                   &GSC_my_identity.public_key);
1646   my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
1647   if (NULL == my_ephemeral_key)
1648   {
1649     GNUNET_break (0);
1650     GNUNET_free (my_private_key);
1651     my_private_key = NULL;
1652     return GNUNET_SYSERR;
1653   }
1654   sign_ephemeral_key ();
1655   rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (REKEY_FREQUENCY,
1656                                              &do_rekey,
1657                                              NULL);
1658   mst = GNUNET_SERVER_mst_create (&deliver_message, NULL);
1659   return GNUNET_OK;
1660 }
1661
1662
1663 /**
1664  * Shutdown KX subsystem.
1665  */
1666 void
1667 GSC_KX_done ()
1668 {
1669   if (GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK != rekey_task)
1670   {
1671     GNUNET_SCHEDULER_cancel (rekey_task);
1672     rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_NO_TASK;
1673   }
1674   if (NULL != my_ephemeral_key)
1675   {
1676     GNUNET_free (my_ephemeral_key);
1677     my_ephemeral_key = NULL;
1678   }
1679   if (NULL != my_private_key)
1680   {
1681     GNUNET_free (my_private_key);
1682     my_private_key = NULL;
1683   }
1684   if (NULL != mst)
1685   {
1686     GNUNET_SERVER_mst_destroy (mst);
1687     mst = NULL;
1688   }
1689   if (NULL != nc)
1690   {
1691     GNUNET_SERVER_notification_context_destroy (nc);
1692     nc = NULL;
1693   }
1694 }
1695
1696
1697 /**
1698  * Handle #GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_PEERS request.  For this
1699  * request type, the client does not have to have transmitted an INIT
1700  * request.  All current peers are returned, regardless of which
1701  * message types they accept.
1702  *
1703  * @param cls unused
1704  * @param client client sending the iteration request
1705  * @param message iteration request message
1706  */
1707 void
1708 GSC_KX_handle_client_monitor_peers (void *cls,
1709                                     struct GNUNET_SERVER_Client *client,
1710                                     const struct GNUNET_MessageHeader *message)
1711 {
1712   struct MonitorNotifyMessage done_msg;
1713   struct GSC_KeyExchangeInfo *kx;
1714
1715   GNUNET_SERVER_receive_done (client, GNUNET_OK);
1716   GNUNET_SERVER_notification_context_add (nc,
1717                                           client);
1718   for (kx = kx_head; NULL != kx; kx = kx->next)
1719     monitor_notify (client, kx);
1720   done_msg.header.size = htons (sizeof (struct MonitorNotifyMessage));
1721   done_msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CORE_MONITOR_NOTIFY);
1722   done_msg.state = htonl ((uint32_t) GNUNET_CORE_KX_ITERATION_FINISHED);
1723   memset (&done_msg.peer, 0, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
1724   done_msg.timeout = GNUNET_TIME_absolute_hton (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_ABS);
1725   GNUNET_SERVER_notification_context_unicast (nc,
1726                                               client,
1727                                               &done_msg.header,
1728                                               GNUNET_NO);
1729 }
1730
1731
1732 /* end of gnunet-service-core_kx.c */