src/include/gnunet_crypto_lib.h

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      (C) 2001, 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2012 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 2, 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 include/gnunet_crypto_lib.h
  23  * @brief cryptographic primitives for GNUnet
  24  *
  25  * @author Christian Grothoff
  26  * @author Krista Bennett
  27  * @author Gerd Knorr <kraxel@bytesex.org>
  28  * @author Ioana Patrascu
  29  * @author Tzvetan Horozov
  30  */
  31
  32 #ifndef GNUNET_CRYPTO_LIB_H
  33 #define GNUNET_CRYPTO_LIB_H
  34
  35 #ifdef __cplusplus
  36 extern "C"
  37 {
  38 #if 0                           /* keep Emacsens' auto-indent happy */
  39 }
  40 #endif
  41 #endif
  42
  43 #include "gnunet_common.h"
  44 #include "gnunet_scheduler_lib.h"
  45
  46 /**
  47  * Desired quality level for cryptographic operations.
  48  */
  49 enum GNUNET_CRYPTO_Quality
  50 {
  51   /**
  52    * No good quality of the operation is needed (i.e.,
  53    * random numbers can be pseudo-random).
  54    */
  55   GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK,
  56
  57   /**
  58    * High-quality operations are desired.
  59    */
  60   GNUNET_CRYPTO_QUALITY_STRONG,
  61
  62   /**
  63    * Randomness for IVs etc. is required.
  64    */
  65   GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE
  66 };
  67
  68
  69 /**
  70  * @brief length of the sessionkey in bytes (256 BIT sessionkey)
  71  */
  72 #define GNUNET_CRYPTO_AES_KEY_LENGTH (256/8)
  73
  74
  75 /**
  76  * @brief Length of RSA encrypted data (2048 bit)
  77  *
  78  * We currently do not handle encryption of data
  79  * that can not be done in a single call to the
  80  * RSA methods (read: large chunks of data).
  81  * We should never need that, as we can use
  82  * the GNUNET_CRYPTO_hash for larger pieces of data for signing,
  83  * and for encryption, we only need to encode sessionkeys!
  84  */
  85 #define GNUNET_CRYPTO_RSA_DATA_ENCODING_LENGTH 256
  86
  87
  88 /**
  89  * Length of an RSA KEY (n,e,len), 2048 bit (=256 octests) key n, 2 byte e
  90  */
  91 #define GNUNET_CRYPTO_RSA_KEY_LENGTH 258
  92
  93
  94 /**
  95  * Length of a hash value
  96  */
  97 #define GNUNET_CRYPTO_HASH_LENGTH 512/8
  98
  99 /**
 100  * The private information of an RSA key pair.
 101  */
 102 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey;
 103
 104 GNUNET_NETWORK_STRUCT_BEGIN
 105
 106 /**
 107  * GNUnet mandates a certain format for the encoding
 108  * of private RSA key information that is provided
 109  * by the RSA implementations.  This format is used
 110  * to serialize a private RSA key (typically when
 111  * writing it to disk).
 112  */
 113 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKeyBinaryEncoded
 114 {
 115   /**
 116    * Total size of the structure, in bytes, in big-endian!
 117    */
 118   uint16_t len GNUNET_PACKED;
 119   uint16_t sizen GNUNET_PACKED; /*  in big-endian! */
 120   uint16_t sizee GNUNET_PACKED; /*  in big-endian! */
 121   uint16_t sized GNUNET_PACKED; /*  in big-endian! */
 122   uint16_t sizep GNUNET_PACKED; /*  in big-endian! */
 123   uint16_t sizeq GNUNET_PACKED; /*  in big-endian! */
 124   uint16_t sizedmp1 GNUNET_PACKED;      /*  in big-endian! */
 125   uint16_t sizedmq1 GNUNET_PACKED;      /*  in big-endian! */
 126   /* followed by the actual values */
 127 };
 128 GNUNET_NETWORK_STRUCT_END
 129
 130
 131 /**
 132  * @brief 0-terminated ASCII encoding of a struct GNUNET_HashCode.
 133  */
 134 struct GNUNET_CRYPTO_HashAsciiEncoded
 135 {
 136   unsigned char encoding[104];
 137 };
 138
 139
 140
 141
 142 /**
 143  * @brief 256-bit hashcode
 144  */
 145 struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashCode
 146 {
 147   uint32_t bits[256 / 8 / sizeof (uint32_t)];   /* = 8 */
 148 };
 149
 150
 151 /**
 152  * @brief 0-terminated ASCII encoding of a 'struct GNUNET_ShortHashCode'.
 153  */
 154 struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashAsciiEncoded
 155 {
 156   unsigned char short_encoding[53];
 157 };
 158
 159
 160
 161 /**
 162  * @brief an RSA signature
 163  */
 164 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature
 165 {
 166   unsigned char sig[GNUNET_CRYPTO_RSA_DATA_ENCODING_LENGTH];
 167 };
 168
 169
 170 GNUNET_NETWORK_STRUCT_BEGIN
 171
 172 /**
 173  * @brief header of what an RSA signature signs
 174  *        this must be followed by "size - 8" bytes of
 175  *        the actual signed data
 176  */
 177 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignaturePurpose
 178 {
 179   /**
 180    * How many bytes does this signature sign?
 181    * (including this purpose header); in network
 182    * byte order (!).
 183    */
 184   uint32_t size GNUNET_PACKED;
 185
 186   /**
 187    * What does this signature vouch for?  This
 188    * must contain a GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_XXX
 189    * constant (from gnunet_signatures.h).  In
 190    * network byte order!
 191    */
 192   uint32_t purpose GNUNET_PACKED;
 193
 194 };
 195
 196
 197 /**
 198  * @brief A public key.
 199  */
 200 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKeyBinaryEncoded
 201 {
 202   /**
 203    * In big-endian, must be GNUNET_CRYPTO_RSA_KEY_LENGTH+4
 204    */
 205   uint16_t len GNUNET_PACKED;
 206
 207   /**
 208    * Size of n in key; in big-endian!
 209    */
 210   uint16_t sizen GNUNET_PACKED;
 211
 212   /**
 213    * The key itself, contains n followed by e.
 214    */
 215   unsigned char key[GNUNET_CRYPTO_RSA_KEY_LENGTH];
 216
 217   /**
 218    * Padding (must be 0)
 219    */
 220   uint16_t padding GNUNET_PACKED;
 221 };
 222
 223
 224 /**
 225  * RSA Encrypted data.
 226  */
 227 struct GNUNET_CRYPTO_RsaEncryptedData
 228 {
 229   unsigned char encoding[GNUNET_CRYPTO_RSA_DATA_ENCODING_LENGTH];
 230 };
 231
 232
 233 /**
 234  * @brief type for session keys
 235  */
 236 struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey
 237 {
 238   /**
 239    * Actual key.
 240    */
 241   unsigned char key[GNUNET_CRYPTO_AES_KEY_LENGTH];
 242
 243   /**
 244    * checksum!
 245    */
 246   uint32_t crc32 GNUNET_PACKED;
 247 };
 248 GNUNET_NETWORK_STRUCT_END
 249
 250 /**
 251  * @brief IV for sym cipher
 252  *
 253  * NOTE: must be smaller (!) in size than the
 254  * struct GNUNET_HashCode.
 255  */
 256 struct GNUNET_CRYPTO_AesInitializationVector
 257 {
 258   unsigned char iv[GNUNET_CRYPTO_AES_KEY_LENGTH / 2];
 259 };
 260
 261
 262 /**
 263  * @brief type for (message) authentication keys
 264  */
 265 struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey
 266 {
 267   unsigned char key[GNUNET_CRYPTO_HASH_LENGTH];
 268 };
 269
 270
 271 /* **************** Functions and Macros ************* */
 272
 273 /**
 274  * Seed a weak random generator. Only GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK-mode generator
 275  * can be seeded.
 276  *
 277  * @param seed the seed to use
 278  */
 279 void
 280 GNUNET_CRYPTO_seed_weak_random (int32_t seed);
 281
 282
 283 /**
 284  * Perform an incremental step in a CRC16 (for TCP/IP) calculation.
 285  *
 286  * @param sum current sum, initially 0
 287  * @param buf buffer to calculate CRC over (must be 16-bit aligned)
 288  * @param len number of bytes in hdr, must be multiple of 2
 289  * @return updated crc sum (must be subjected to GNUNET_CRYPTO_crc16_finish to get actual crc16)
 290  */
 291 uint32_t
 292 GNUNET_CRYPTO_crc16_step (uint32_t sum, const void *buf, size_t len);
 293
 294
 295 /**
 296  * Convert results from GNUNET_CRYPTO_crc16_step to final crc16.
 297  *
 298  * @param sum cummulative sum
 299  * @return crc16 value
 300  */
 301 uint16_t
 302 GNUNET_CRYPTO_crc16_finish (uint32_t sum);
 303
 304
 305 /**
 306  * Calculate the checksum of a buffer in one step.
 307  *
 308  * @param buf buffer to  calculate CRC over (must be 16-bit aligned)
 309  * @param len number of bytes in hdr, must be multiple of 2
 310  * @return crc16 value
 311  */
 312 uint16_t
 313 GNUNET_CRYPTO_crc16_n (const void *buf, size_t len);
 314
 315
 316 /**
 317  * Compute the CRC32 checksum for the first len
 318  * bytes of the buffer.
 319  *
 320  * @param buf the data over which we're taking the CRC
 321  * @param len the length of the buffer in bytes
 322  * @return the resulting CRC32 checksum
 323  */
 324 int32_t
 325 GNUNET_CRYPTO_crc32_n (const void *buf, size_t len);
 326
 327
 328 /**
 329  * Produce a random value.
 330  *
 331  * @param mode desired quality of the random number
 332  * @param i the upper limit (exclusive) for the random number
 333  * @return a random value in the interval [0,i) (exclusive).
 334  */
 335 uint32_t
 336 GNUNET_CRYPTO_random_u32 (enum GNUNET_CRYPTO_Quality mode, uint32_t i);
 337
 338
 339 /**
 340  * Random on unsigned 64-bit values.
 341  *
 342  * @param mode desired quality of the random number
 343  * @param max value returned will be in range [0,max) (exclusive)
 344  * @return random 64-bit number
 345  */
 346 uint64_t
 347 GNUNET_CRYPTO_random_u64 (enum GNUNET_CRYPTO_Quality mode, uint64_t max);
 348
 349
 350 /**
 351  * Get an array with a random permutation of the
 352  * numbers 0...n-1.
 353  * @param mode GNUNET_CRYPTO_QUALITY_STRONG if the strong (but expensive) PRNG should be used, GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK otherwise
 354  * @param n the size of the array
 355  * @return the permutation array (allocated from heap)
 356  */
 357 unsigned int *
 358 GNUNET_CRYPTO_random_permute (enum GNUNET_CRYPTO_Quality mode, unsigned int n);
 359
 360
 361 /**
 362  * Create a new Session key.
 363  *
 364  * @param key key to initialize
 365  */
 366 void
 367 GNUNET_CRYPTO_aes_create_session_key (struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey *key);
 368
 369
 370 /**
 371  * Check that a new session key is well-formed.
 372  *
 373  * @param key key to check
 374  * @return GNUNET_OK if the key is valid
 375  */
 376 int
 377 GNUNET_CRYPTO_aes_check_session_key (const struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey
 378                                      *key);
 379
 380
 381 /**
 382  * Encrypt a block with the public key of another
 383  * host that uses the same cyper.
 384  *
 385  * @param block the block to encrypt
 386  * @param len the size of the block
 387  * @param sessionkey the key used to encrypt
 388  * @param iv the initialization vector to use, use INITVALUE
 389  *        for streams.
 390  * @return the size of the encrypted block, -1 for errors
 391  */
 392 ssize_t
 393 GNUNET_CRYPTO_aes_encrypt (const void *block, size_t len,
 394                            const struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey *sessionkey,
 395                            const struct GNUNET_CRYPTO_AesInitializationVector
 396                            *iv, void *result);
 397
 398
 399 /**
 400  * Decrypt a given block with the sessionkey.
 401  *
 402  * @param block the data to decrypt, encoded as returned by encrypt
 403  * @param size how big is the block?
 404  * @param sessionkey the key used to decrypt
 405  * @param iv the initialization vector to use
 406  * @param result address to store the result at
 407  * @return -1 on failure, size of decrypted block on success
 408  */
 409 ssize_t
 410 GNUNET_CRYPTO_aes_decrypt (const void *block, size_t size,
 411                            const struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey *sessionkey,
 412                            const struct GNUNET_CRYPTO_AesInitializationVector
 413                            *iv, void *result);
 414
 415
 416 /**
 417  * @brief Derive an IV
 418  * @param iv initialization vector
 419  * @param skey session key
 420  * @param salt salt for the derivation
 421  * @param salt_len size of the salt
 422  * @param ... pairs of void * & size_t for context chunks, terminated by NULL
 423  */
 424 void
 425 GNUNET_CRYPTO_aes_derive_iv (struct GNUNET_CRYPTO_AesInitializationVector *iv,
 426                              const struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey *skey,
 427                              const void *salt, size_t salt_len, ...);
 428
 429
 430 /**
 431  * @brief Derive an IV
 432  * @param iv initialization vector
 433  * @param skey session key
 434  * @param salt salt for the derivation
 435  * @param salt_len size of the salt
 436  * @param argp pairs of void * & size_t for context chunks, terminated by NULL
 437  */
 438 void
 439 GNUNET_CRYPTO_aes_derive_iv_v (struct GNUNET_CRYPTO_AesInitializationVector *iv,
 440                                const struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey *skey,
 441                                const void *salt, size_t salt_len, va_list argp);
 442
 443
 444 /**
 445  * Convert hash to ASCII encoding.
 446  * @param block the hash code
 447  * @param result where to store the encoding (struct GNUNET_CRYPTO_HashAsciiEncoded can be
 448  *  safely cast to char*, a '\\0' termination is set).
 449  */
 450 void
 451 GNUNET_CRYPTO_hash_to_enc (const struct GNUNET_HashCode * block,
 452                            struct GNUNET_CRYPTO_HashAsciiEncoded *result);
 453
 454
 455 /**
 456  * Convert short hash to ASCII encoding.
 457  *
 458  * @param block the hash code
 459  * @param result where to store the encoding (struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashAsciiEncoded can be
 460  *  safely cast to char*, a '\\0' termination is set).
 461  */
 462 void
 463 GNUNET_CRYPTO_short_hash_to_enc (const struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashCode * block,
 464                                  struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashAsciiEncoded *result);
 465
 466
 467 /**
 468  * Convert ASCII encoding back to a 'struct GNUNET_HashCode'
 469  *
 470  * @param enc the encoding
 471  * @param enclen number of characters in 'enc' (without 0-terminator, which can be missing)
 472  * @param result where to store the GNUNET_CRYPTO_hash code
 473  * @return GNUNET_OK on success, GNUNET_SYSERR if result has the wrong encoding
 474  */
 475 int
 476 GNUNET_CRYPTO_hash_from_string2 (const char *enc, size_t enclen,
 477                                  struct GNUNET_HashCode * result);
 478
 479
 480 /**
 481  * Convert ASCII encoding back to a 'struct GNUNET_CRYPTO_ShortHash'
 482  *
 483  * @param enc the encoding
 484  * @param enclen number of characters in 'enc' (without 0-terminator, which can be missing)
 485  * @param result where to store the GNUNET_CRYPTO_hash code
 486  * @return GNUNET_OK on success, GNUNET_SYSERR if result has the wrong encoding
 487  */
 488 int
 489 GNUNET_CRYPTO_short_hash_from_string2 (const char *enc, size_t enclen,
 490                                        struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashCode * result);
 491
 492
 493 /**
 494  * Convert ASCII encoding back to struct GNUNET_HashCode
 495  *
 496  * @param enc the encoding
 497  * @param result where to store the hash code
 498  * @return GNUNET_OK on success, GNUNET_SYSERR if result has the wrong encoding
 499  */
 500 #define GNUNET_CRYPTO_hash_from_string(enc, result) \
 501   GNUNET_CRYPTO_hash_from_string2 (enc, strlen(enc), result)
 502
 503
 504 /**
 505  * Convert ASCII encoding back to a 'struct GNUNET_CRYPTO_ShortHash'
 506  *
 507  * @param enc the encoding
 508  * @param result where to store the GNUNET_CRYPTO_ShortHash
 509  * @return GNUNET_OK on success, GNUNET_SYSERR if result has the wrong encoding
 510  */
 511 #define GNUNET_CRYPTO_short_hash_from_string(enc, result) \
 512   GNUNET_CRYPTO_short_hash_from_string2 (enc, strlen(enc), result)
 513
 514
 515 /**
 516  * Compare function for ShortHashCodes, producing a total ordering
 517  * of all hashcodes.
 518  *
 519  * @param h1 some hash code
 520  * @param h2 some hash code
 521  * @return 1 if h1 > h2, -1 if h1 < h2 and 0 if h1 == h2.
 522  */
 523 int
 524 GNUNET_CRYPTO_short_hash_cmp (const struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashCode * h1,
 525                               const struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashCode * h2);
 526
 527 /**
 528  * Compute the distance between 2 hashcodes.
 529  * The computation must be fast, not involve
 530  * a.a or a.e (they're used elsewhere), and
 531  * be somewhat consistent. And of course, the
 532  * result should be a positive number.
 533  *
 534  * @param a some hash code
 535  * @param b some hash code
 536  * @return number between 0 and UINT32_MAX
 537  */
 538 uint32_t
 539 GNUNET_CRYPTO_hash_distance_u32 (const struct GNUNET_HashCode * a,
 540                                  const struct GNUNET_HashCode * b);
 541
 542
 543 /**
 544  * Compute hash of a given block.
 545  *
 546  * @param block the data to hash
 547  * @param size size of the block
 548  * @param ret pointer to where to write the hashcode
 549  */
 550 void
 551 GNUNET_CRYPTO_hash (const void *block, size_t size, struct GNUNET_HashCode * ret);
 552
 553
 554 /**
 555  * Compute short (256-bit) hash of a given block.
 556  *
 557  * @param block the data to hash
 558  * @param size size of the block
 559  * @param ret pointer to where to write the hashcode
 560  */
 561 void
 562 GNUNET_CRYPTO_short_hash (const void *block, size_t size,
 563                           struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashCode * ret);
 564
 565
 566 /**
 567  * Double short (256-bit) hash to create a long hash.
 568  *
 569  * @param sh short hash to double
 570  * @param dh where to store the (doubled) long hash (not really a hash)
 571  */
 572 void
 573 GNUNET_CRYPTO_short_hash_double (const struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashCode *sh,
 574                                  struct GNUNET_HashCode *dh);
 575
 576
 577 /**
 578  * Truncate doubled short hash back to a short hash.
 579  *
 580  * @param dh doubled short hash to reduce again
 581  * @param sh where to store the short hash
 582  * @return GNUNET_OK on success, GNUNET_SYSERR if this was not a
 583  *         doubled short hash
 584  */
 585 int
 586 GNUNET_CRYPTO_short_hash_from_truncation (const struct GNUNET_HashCode *dh,
 587                                           struct GNUNET_CRYPTO_ShortHashCode *sh);
 588
 589
 590 /**
 591  * Calculate HMAC of a message (RFC 2104)
 592  *
 593  * @param key secret key
 594  * @param plaintext input plaintext
 595  * @param plaintext_len length of plaintext
 596  * @param hmac where to store the hmac
 597  */
 598 void
 599 GNUNET_CRYPTO_hmac (const struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey *key,
 600                     const void *plaintext, size_t plaintext_len,
 601                     struct GNUNET_HashCode * hmac);
 602
 603
 604 /**
 605  * Function called once the hash computation over the
 606  * specified file has completed.
 607  *
 608  * @param cls closure
 609  * @param res resulting hash, NULL on error
 610  */
 611 typedef void (*GNUNET_CRYPTO_HashCompletedCallback) (void *cls,
 612                                                      const struct GNUNET_HashCode *
 613                                                      res);
 614
 615
 616 /**
 617  * Handle to file hashing operation.
 618  */
 619 struct GNUNET_CRYPTO_FileHashContext;
 620
 621 /**
 622  * Compute the hash of an entire file.
 623  *
 624  * @param priority scheduling priority to use
 625  * @param filename name of file to hash
 626  * @param blocksize number of bytes to process in one task
 627  * @param callback function to call upon completion
 628  * @param callback_cls closure for callback
 629  * @return NULL on (immediate) errror
 630  */
 631 struct GNUNET_CRYPTO_FileHashContext *
 632 GNUNET_CRYPTO_hash_file (enum GNUNET_SCHEDULER_Priority priority,
 633                          const char *filename, size_t blocksize,
 634                          GNUNET_CRYPTO_HashCompletedCallback callback,
 635                          void *callback_cls);
 636
 637
 638 /**
 639  * Cancel a file hashing operation.
 640  *
 641  * @param fhc operation to cancel (callback must not yet have been invoked)
 642  */
 643 void
 644 GNUNET_CRYPTO_hash_file_cancel (struct GNUNET_CRYPTO_FileHashContext *fhc);
 645
 646
 647 /**
 648  * Create a random hash code.
 649  *
 650  * @param mode desired quality level
 651  * @param result hash code that is randomized
 652  */
 653 void
 654 GNUNET_CRYPTO_hash_create_random (enum GNUNET_CRYPTO_Quality mode,
 655                                   struct GNUNET_HashCode * result);
 656
 657
 658 /**
 659  * compute result(delta) = b - a
 660  *
 661  * @param a some hash code
 662  * @param b some hash code
 663  * @param result set to b - a
 664  */
 665 void
 666 GNUNET_CRYPTO_hash_difference (const struct GNUNET_HashCode * a,
 667                                const struct GNUNET_HashCode * b,
 668                                struct GNUNET_HashCode * result);
 669
 670
 671 /**
 672  * compute result(b) = a + delta
 673  *
 674  * @param a some hash code
 675  * @param delta some hash code
 676  * @param result set to a + delta
 677  */
 678 void
 679 GNUNET_CRYPTO_hash_sum (const struct GNUNET_HashCode * a,
 680                         const struct GNUNET_HashCode * delta,
 681                         struct GNUNET_HashCode * result);
 682
 683
 684 /**
 685  * compute result = a ^ b
 686  *
 687  * @param a some hash code
 688  * @param b some hash code
 689  * @param result set to a ^ b
 690  */
 691 void
 692 GNUNET_CRYPTO_hash_xor (const struct GNUNET_HashCode * a, const struct GNUNET_HashCode * b,
 693                         struct GNUNET_HashCode * result);
 694
 695
 696 /**
 697  * Convert a hashcode into a key.
 698  *
 699  * @param hc hash code that serves to generate the key
 700  * @param skey set to a valid session key
 701  * @param iv set to a valid initialization vector
 702  */
 703 void
 704 GNUNET_CRYPTO_hash_to_aes_key (const struct GNUNET_HashCode * hc,
 705                                struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey *skey,
 706                                struct GNUNET_CRYPTO_AesInitializationVector
 707                                *iv);
 708
 709
 710 /**
 711  * Obtain a bit from a hashcode.
 712  *
 713  * @param code the GNUNET_CRYPTO_hash to index bit-wise
 714  * @param bit index into the hashcode, [0...159]
 715  * @return Bit \a bit from hashcode \a code, -1 for invalid index
 716  */
 717 int
 718 GNUNET_CRYPTO_hash_get_bit (const struct GNUNET_HashCode * code, unsigned int bit);
 719
 720 /**
 721  * Determine how many low order bits match in two
 722  * struct GNUNET_HashCodes.  i.e. - 010011 and 011111 share
 723  * the first two lowest order bits, and therefore the
 724  * return value is two (NOT XOR distance, nor how many
 725  * bits match absolutely!).
 726  *
 727  * @param first the first hashcode
 728  * @param second the hashcode to compare first to
 729  *
 730  * @return the number of bits that match
 731  */
 732 unsigned int
 733 GNUNET_CRYPTO_hash_matching_bits (const struct GNUNET_HashCode * first,
 734                                   const struct GNUNET_HashCode * second);
 735
 736
 737 /**
 738  * Compare function for HashCodes, producing a total ordering
 739  * of all hashcodes.
 740  *
 741  * @param h1 some hash code
 742  * @param h2 some hash code
 743  * @return 1 if h1 > h2, -1 if h1 < h2 and 0 if h1 == h2.
 744  */
 745 int
 746 GNUNET_CRYPTO_hash_cmp (const struct GNUNET_HashCode * h1, const struct GNUNET_HashCode * h2);
 747
 748
 749 /**
 750  * Find out which of the two GNUNET_CRYPTO_hash codes is closer to target
 751  * in the XOR metric (Kademlia).
 752  *
 753  * @param h1 some hash code
 754  * @param h2 some hash code
 755  * @param target some hash code
 756  * @return -1 if h1 is closer, 1 if h2 is closer and 0 if h1==h2.
 757  */
 758 int
 759 GNUNET_CRYPTO_hash_xorcmp (const struct GNUNET_HashCode * h1,
 760                            const struct GNUNET_HashCode * h2,
 761                            const struct GNUNET_HashCode * target);
 762
 763
 764 /**
 765  * @brief Derive an authentication key
 766  * @param key authentication key
 767  * @param rkey root key
 768  * @param salt salt
 769  * @param salt_len size of the salt
 770  * @param argp pair of void * & size_t for context chunks, terminated by NULL
 771  */
 772 void
 773 GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key_v (struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey *key,
 774                                  const struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey *rkey,
 775                                  const void *salt, size_t salt_len,
 776                                  va_list argp);
 777
 778
 779 /**
 780  * @brief Derive an authentication key
 781  * @param key authentication key
 782  * @param rkey root key
 783  * @param salt salt
 784  * @param salt_len size of the salt
 785  * @param ... pair of void * & size_t for context chunks, terminated by NULL
 786  */
 787 void
 788 GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key (struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey *key,
 789                                const struct GNUNET_CRYPTO_AesSessionKey *rkey,
 790                                const void *salt, size_t salt_len, ...);
 791
 792 /**
 793  * @brief Derive key
 794  * @param result buffer for the derived key, allocated by caller
 795  * @param out_len desired length of the derived key
 796  * @param xtr_algo hash algorithm for the extraction phase, GCRY_MD_...
 797  * @param prf_algo hash algorithm for the expansion phase, GCRY_MD_...
 798  * @param xts salt
 799  * @param xts_len length of xts
 800  * @param skm source key material
 801  * @param skm_len length of skm
 802  * @return GNUNET_YES on success
 803  */
 804 int
 805 GNUNET_CRYPTO_hkdf (void *result, size_t out_len, int xtr_algo, int prf_algo,
 806                     const void *xts, size_t xts_len, const void *skm,
 807                     size_t skm_len, ...);
 808
 809
 810 /**
 811  * @brief Derive key
 812  * @param result buffer for the derived key, allocated by caller
 813  * @param out_len desired length of the derived key
 814  * @param xtr_algo hash algorithm for the extraction phase, GCRY_MD_...
 815  * @param prf_algo hash algorithm for the expansion phase, GCRY_MD_...
 816  * @param xts salt
 817  * @param xts_len length of xts
 818  * @param skm source key material
 819  * @param skm_len length of skm
 820  * @param argp va_list of void * & size_t pairs for context chunks
 821  * @return GNUNET_YES on success
 822  */
 823 int
 824 GNUNET_CRYPTO_hkdf_v (void *result, size_t out_len, int xtr_algo, int prf_algo,
 825                       const void *xts, size_t xts_len, const void *skm,
 826                       size_t skm_len, va_list argp);
 827
 828
 829 /**
 830  * @brief Derive key
 831  * @param result buffer for the derived key, allocated by caller
 832  * @param out_len desired length of the derived key
 833  * @param xts salt
 834  * @param xts_len length of xts
 835  * @param skm source key material
 836  * @param skm_len length of skm
 837  * @param argp va_list of void * & size_t pairs for context chunks
 838  * @return GNUNET_YES on success
 839  */
 840 int
 841 GNUNET_CRYPTO_kdf_v (void *result, size_t out_len, const void *xts,
 842                      size_t xts_len, const void *skm, size_t skm_len,
 843                      va_list argp);
 844
 845
 846 /**
 847  * @brief Derive key
 848  * @param result buffer for the derived key, allocated by caller
 849  * @param out_len desired length of the derived key
 850  * @param xts salt
 851  * @param xts_len length of xts
 852  * @param skm source key material
 853  * @param skm_len length of skm
 854  * @param ... void * & size_t pairs for context chunks
 855  * @return GNUNET_YES on success
 856  */
 857 int
 858 GNUNET_CRYPTO_kdf (void *result, size_t out_len, const void *xts,
 859                    size_t xts_len, const void *skm, size_t skm_len, ...);
 860
 861
 862 /**
 863  * Create a new private key. Caller must free return value.
 864  *
 865  * @return fresh private key
 866  */
 867 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
 868 GNUNET_CRYPTO_rsa_key_create (void);
 869
 870
 871 /**
 872  * Convert a public key to a string.
 873  *
 874  * @param pub key to convert
 875  * @return string representing  'pub'
 876  */
 877 char *
 878 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_to_string (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKeyBinaryEncoded *pub);
 879
 880
 881 /**
 882  * Convert a string representing a public key to a public key.
 883  *
 884  * @param enc encoded public key
 885  * @param enclen number of bytes in enc (without 0-terminator)
 886  * @param pub where to store the public key
 887  * @return GNUNET_OK on success
 888  */
 889 int
 890 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_from_string (const char *enc,
 891                                           size_t enclen,
 892                                           struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKeyBinaryEncoded *pub);
 893
 894
 895 /**
 896  * Encode the private key in a format suitable for
 897  * storing it into a file.
 898  * @returns encoding of the private key.
 899  *    The first 4 bytes give the size of the array, as usual.
 900  */
 901 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKeyBinaryEncoded *
 902 GNUNET_CRYPTO_rsa_encode_key (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *hostkey);
 903
 904 /**
 905  * Decode the private key from the data-format back
 906  * to the "normal", internal format.
 907  *
 908  * @param buf the buffer where the private key data is stored
 909  * @param len the length of the data in 'buffer'
 910  */
 911 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
 912 GNUNET_CRYPTO_rsa_decode_key (const char *buf, uint16_t len);
 913
 914 /**
 915  * Create a new private key by reading it from a file.  If the
 916  * files does not exist, create a new key and write it to the
 917  * file.  Caller must free return value. Note that this function
 918  * can not guarantee that another process might not be trying
 919  * the same operation on the same file at the same time.
 920  * If the contents of the file
 921  * are invalid the old file is deleted and a fresh key is
 922  * created.
 923  *
 924  * @param filename name of file to use for storage
 925  * @return new private key, NULL on error (for example,
 926  *   permission denied)
 927  */
 928 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
 929 GNUNET_CRYPTO_rsa_key_create_from_file (const char *filename);
 930
 931
 932 /**
 933  * Setup a hostkey file for a peer given the name of the
 934  * configuration file (!).  This function is used so that
 935  * at a later point code can be certain that reading a
 936  * hostkey is fast (for example in time-dependent testcases).
 937  *
 938  * @param cfg_name name of the configuration file to use
 939  */
 940 void
 941 GNUNET_CRYPTO_setup_hostkey (const char *cfg_name);
 942
 943
 944 /**
 945  * Deterministically (!) create a private key using only the
 946  * given HashCode as input to the PRNG.
 947  *
 948  * @param hc "random" input to PRNG
 949  * @return some private key purely dependent on input
 950  */
 951 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
 952 GNUNET_CRYPTO_rsa_key_create_from_hash (const struct GNUNET_HashCode * hc);
 953
 954
 955 /**
 956  * Free memory occupied by the private key.
 957  * @param hostkey pointer to the memory to free
 958  */
 959 void
 960 GNUNET_CRYPTO_rsa_key_free (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *hostkey);
 961
 962
 963 /**
 964  * Extract the public key of the host.
 965  *
 966  * @param priv the private key
 967  * @param pub where to write the public key
 968  */
 969 void
 970 GNUNET_CRYPTO_rsa_key_get_public (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey
 971                                   *priv,
 972                                   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKeyBinaryEncoded
 973                                   *pub);
 974
 975
 976 /**
 977  * Encrypt a block with the public key of another host that uses the
 978  * same cyper.
 979  *
 980  * @param block the block to encrypt
 981  * @param size the size of block
 982  * @param publicKey the encoded public key used to encrypt
 983  * @param target where to store the encrypted block
 984  * @return GNUNET_SYSERR on error, GNUNET_OK if ok
 985  */
 986 int
 987 GNUNET_CRYPTO_rsa_encrypt (const void *block, size_t size,
 988                            const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKeyBinaryEncoded
 989                            *publicKey,
 990                            struct GNUNET_CRYPTO_RsaEncryptedData *target);
 991
 992
 993 /**
 994  * Decrypt a given block with the hostkey.
 995  *
 996  * @param key the key to use
 997  * @param block the data to decrypt, encoded as returned by encrypt, not consumed
 998  * @param result pointer to a location where the result can be stored
 999  * @param max how many bytes of a result are expected? Must be exact.
1000  * @return the size of the decrypted block (that is, size) or -1 on error
1001  */
1002 ssize_t
1003 GNUNET_CRYPTO_rsa_decrypt (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
1004                            const struct GNUNET_CRYPTO_RsaEncryptedData *block,
1005                            void *result, size_t max);
1006
1007
1008 /**
1009  * Sign a given block.
1010  *
1011  * @param key private key to use for the signing
1012  * @param purpose what to sign (size, purpose)
1013  * @param sig where to write the signature
1014  * @return GNUNET_SYSERR on error, GNUNET_OK on success
1015  */
1016 int
1017 GNUNET_CRYPTO_rsa_sign (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
1018                         const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignaturePurpose *purpose,
1019                         struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig);
1020
1021
1022 /**
1023  * Verify signature.  Note that the caller MUST have already
1024  * checked that "validate->size" bytes are actually available.
1025  *
1026  * @param purpose what is the purpose that validate should have?
1027  * @param validate block to validate (size, purpose, data)
1028  * @param sig signature that is being validated
1029  * @param publicKey public key of the signer
1030  * @return GNUNET_OK if ok, GNUNET_SYSERR if invalid
1031  */
1032 int
1033 GNUNET_CRYPTO_rsa_verify (uint32_t purpose,
1034                           const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignaturePurpose
1035                           *validate,
1036                           const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig,
1037                           const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKeyBinaryEncoded
1038                           *publicKey);
1039
1040
1041
1042 /**
1043  * This function should only be called in testcases
1044  * where strong entropy gathering is not desired
1045  * (for example, for hostkey generation).
1046  */
1047 void
1048 GNUNET_CRYPTO_random_disable_entropy_gathering (void);
1049
1050
1051 #if 0                           /* keep Emacsens' auto-indent happy */
1052 {
1053 #endif
1054 #ifdef __cplusplus
1055 }
1056 #endif
1057
1058
1059 /* ifndef GNUNET_CRYPTO_LIB_H */
1060 #endif
1061 /* end of gnunet_crypto_lib.h */