src/secretsharing/gnunet-service-secretsharing.c

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      (C) 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 secretsharing/gnunet-service-secretsharing.c
  23  * @brief secret sharing service
  24  * @author Florian Dold
  25  */
  26 #include "platform.h"
  27 #include "gnunet_util_lib.h"
  28 #include "gnunet_time_lib.h"
  29 #include "gnunet_signatures.h"
  30 #include "gnunet_consensus_service.h"
  31 #include "secretsharing.h"
  32 #include "secretsharing_protocol.h"
  33 #include <gcrypt.h>
  34
  35
  36 #define EXTRA_CHECKS 1
  37
  38
  39 /**
  40  * Info about a peer in a key generation session.
  41  */
  42 struct KeygenPeerInfo
  43 {
  44   /**
  45    * Peer identity of the peer.
  46    */
  47   struct GNUNET_PeerIdentity peer;
  48
  49   /**
  50    * The peer's paillier public key.
  51    * Freshly generated for each keygen session.
  52    */
  53   struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey paillier_public_key;
  54
  55   /**
  56    * The peer's commitment to his presecret.
  57    */
  58   gcry_mpi_t presecret_commitment;
  59
  60   /**
  61    * Commitment to the preshare that is
  62    * intended for our peer.
  63    */
  64   gcry_mpi_t preshare_commitment;
  65
  66   /**
  67    * Sigma (exponentiated share) for this peer.
  68    */
  69   gcry_mpi_t sigma;
  70
  71   /**
  72    * Did we successfully receive the round1 element
  73    * of the peer?
  74    */
  75   int round1_valid;
  76
  77   /**
  78    * Did we successfully receive the round2 element
  79    * of the peer?
  80    */
  81   int round2_valid;
  82 };
  83
  84
  85 /**
  86  * Information about a peer in a decrypt session.
  87  */
  88 struct DecryptPeerInfo
  89 {
  90   /**
  91    * Identity of the peer.
  92    */
  93   struct GNUNET_PeerIdentity peer;
  94
  95   /**
  96    * Original index in the key generation round.
  97    * Necessary for computing the lagrange coefficients.
  98    */
  99   unsigned int original_index;
 100
 101   /**
 102    * Set to the partial decryption of
 103    * this peer, or NULL if we did not
 104    * receive a partial decryption from this
 105    * peer or the zero knowledge proof failed.
 106    */
 107   gcry_mpi_t partial_decryption;
 108 };
 109
 110
 111 /**
 112  * Session to establish a threshold-shared secret.
 113  */
 114 struct KeygenSession
 115 {
 116   /**
 117    * Keygen sessions are held in a linked list.
 118    */
 119   struct KeygenSession *next;
 120
 121   /**
 122    * Keygen sessions are held in a linked list.
 123    */
 124   struct KeygenSession *prev;
 125
 126   /**
 127    * Current consensus, used for both DKG rounds.
 128    */
 129   struct GNUNET_CONSENSUS_Handle *consensus;
 130
 131   /**
 132    * Client that is interested in the result
 133    * of this key generation session.
 134    */
 135   struct GNUNET_SERVER_Client *client;
 136
 137   /**
 138    * Message queue for 'client'
 139    */
 140   struct GNUNET_MQ_Handle *client_mq;
 141
 142   /**
 143    * Randomly generated coefficients of the polynomial for sharing our
 144    * pre-secret, where 'preshares[0]' is our pre-secret.  Contains 'threshold'
 145    * elements, thus represents a polynomial of degree 'threshold-1', which can
 146    * be interpolated with 'threshold' data points.
 147    *
 148    * The pre-secret-shares 'i=1,...,num_peers' are given by evaluating this
 149    * polyomial at 'i' for share i.
 150    */
 151   gcry_mpi_t *presecret_polynomial;
 152
 153   /**
 154    * Minimum number of shares required to restore the secret.
 155    * Also the number of coefficients for the polynomial representing
 156    * the sharing.  Obviously, the polynomial then has degree threshold-1.
 157    */
 158   unsigned int threshold;
 159
 160   /**
 161    * Total number of peers.
 162    */
 163   unsigned int num_peers;
 164
 165   /**
 166    * Index of the local peer.
 167    */
 168   unsigned int local_peer;
 169
 170   /**
 171    * Information about all participating peers.
 172    * Array of size 'num_peers'.
 173    */
 174   struct KeygenPeerInfo *info;
 175
 176   /**
 177    * List of all peers involved in the secret sharing session.
 178    */
 179   struct GNUNET_PeerIdentity *peers;
 180
 181   /**
 182    * Identifier for this session.
 183    */
 184   struct GNUNET_HashCode session_id;
 185
 186   /**
 187    * Paillier private key of our peer.
 188    */
 189   struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPrivateKey paillier_private_key;
 190
 191   /**
 192    * When would we like the key to be established?
 193    */
 194   struct GNUNET_TIME_Absolute deadline;
 195
 196   /**
 197    * When does the DKG start?  Necessary to compute fractions of the
 198    * operation's desired time interval.
 199    */
 200   struct GNUNET_TIME_Absolute start_time;
 201
 202   /**
 203    * Index of the local peer in the ordered list
 204    * of peers in the session.
 205    */
 206   unsigned int local_peer_idx;
 207
 208   /**
 209    * Share of our peer.  Once preshares from other peers are received, they
 210    * will be added to 'my'share.
 211    */
 212   gcry_mpi_t my_share;
 213
 214   /**
 215    * Public key, will be updated when a round2 element arrives.
 216    */
 217   gcry_mpi_t public_key;
 218 };
 219
 220
 221 /**
 222  * Session to cooperatively decrypt a value.
 223  */
 224 struct DecryptSession
 225 {
 226   /**
 227    * Decrypt sessions are stored in a linked list.
 228    */
 229   struct DecryptSession *next;
 230
 231   /**
 232    * Decrypt sessions are stored in a linked list.
 233    */
 234   struct DecryptSession *prev;
 235
 236   /**
 237    * Handle to the consensus over partial decryptions.
 238    */
 239   struct GNUNET_CONSENSUS_Handle *consensus;
 240
 241   /**
 242    * Client connected to us.
 243    */
 244   struct GNUNET_SERVER_Client *client;
 245
 246   /**
 247    * Message queue for 'client'.
 248    */
 249   struct GNUNET_MQ_Handle *client_mq;
 250
 251   /**
 252    * When should we start communicating for decryption?
 253    */
 254   struct GNUNET_TIME_Absolute start;
 255
 256   /**
 257    * When would we like the ciphertext to be
 258    * decrypted?
 259    */
 260   struct GNUNET_TIME_Absolute deadline;
 261
 262   /**
 263    * Ciphertext we want to decrypt.
 264    */
 265   struct GNUNET_SECRETSHARING_Ciphertext ciphertext;
 266
 267   /**
 268    * Share of the local peer.
 269    * Containts other important information, such as
 270    * the list of other peers.
 271    */
 272   struct GNUNET_SECRETSHARING_Share *share;
 273
 274   /**
 275    * State information about other peers.
 276    */
 277   struct DecryptPeerInfo *info;
 278 };
 279
 280
 281 /**
 282  * Decrypt sessions are held in a linked list.
 283  */
 284 static struct DecryptSession *decrypt_sessions_head;
 285
 286 /**
 287  * Decrypt sessions are held in a linked list.
 288  */
 289 static struct DecryptSession *decrypt_sessions_tail;
 290
 291 /**
 292  * Decrypt sessions are held in a linked list.
 293  */
 294 static struct KeygenSession *keygen_sessions_head;
 295
 296 /**
 297  * Decrypt sessions are held in a linked list.
 298  */
 299 static struct KeygenSession *keygen_sessions_tail;
 300
 301 /**
 302  * The ElGamal prime field order as libgcrypt mpi.
 303  * Initialized in #init_crypto_constants.
 304  */
 305 static gcry_mpi_t elgamal_q;
 306
 307 /**
 308  * Modulus of the prime field used for ElGamal.
 309  * Initialized in #init_crypto_constants.
 310  */
 311 static gcry_mpi_t elgamal_p;
 312
 313 /**
 314  * Generator for prime field of order 'elgamal_q'.
 315  * Initialized in #init_crypto_constants.
 316  */
 317 static gcry_mpi_t elgamal_g;
 318
 319 /**
 320  * Peer that runs this service.
 321  */
 322 static struct GNUNET_PeerIdentity my_peer;
 323
 324 /**
 325  * Peer that runs this service.
 326  */
 327 static struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *my_peer_private_key;
 328
 329 /**
 330  * Configuration of this service.
 331  */
 332 static const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *cfg;
 333
 334 /**
 335  * Server for this service.
 336  */
 337 static struct GNUNET_SERVER_Handle *srv;
 338
 339
 340 /**
 341  * Get the peer info belonging to a peer identity in a keygen session.
 342  *
 343  * @param ks The keygen session.
 344  * @param peer The peer identity.
 345  * @return The Keygen peer info, or NULL if the peer could not be found.
 346  */
 347 static struct KeygenPeerInfo *
 348 get_keygen_peer_info (const struct KeygenSession *ks,
 349                       const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
 350 {
 351   unsigned int i;
 352   for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
 353     if (0 == memcmp (peer, &ks->info[i].peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 354       return &ks->info[i];
 355   return NULL;
 356 }
 357
 358
 359 /**
 360  * Get the peer info belonging to a peer identity in a decrypt session.
 361  *
 362  * @param ds The decrypt session.
 363  * @param peer The peer identity.
 364  * @return The decrypt peer info, or NULL if the peer could not be found.
 365  */
 366 static struct DecryptPeerInfo *
 367 get_decrypt_peer_info (const struct DecryptSession *ds,
 368                        const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
 369 {
 370   unsigned int i;
 371   for (i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
 372     if (0 == memcmp (peer, &ds->info[i].peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 373       return &ds->info[i];
 374   return NULL;
 375 }
 376
 377
 378 /**
 379  * Interpolate between two points in time.
 380  *
 381  * @param start start time
 382  * @param end end time
 383  * @param num numerator of the scale factor
 384  * @param denum denumerator of the scale factor
 385  */
 386 static struct GNUNET_TIME_Absolute
 387 time_between (struct GNUNET_TIME_Absolute start,
 388               struct GNUNET_TIME_Absolute end,
 389               int num, int denum)
 390 {
 391   struct GNUNET_TIME_Absolute result;
 392   uint64_t diff;
 393
 394   GNUNET_assert (start.abs_value_us <= end.abs_value_us);
 395   diff = end.abs_value_us - start.abs_value_us;
 396   result.abs_value_us = start.abs_value_us + ((diff * num) / denum);
 397
 398   return result;
 399 }
 400
 401
 402 /**
 403  * Compare two peer identities.  Indended to be used with qsort or bsearch.
 404  *
 405  * @param p1 Some peer identity.
 406  * @param p2 Some peer identity.
 407  * @return 1 if p1 > p2, -1 if p1 < p2 and 0 if p1 == p2.
 408  */
 409 static int
 410 peer_id_cmp (const void *p1, const void *p2)
 411 {
 412   return memcmp (p1, p2, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
 413 }
 414
 415
 416 /**
 417  * Get the index of a peer in an array of peers
 418  *
 419  * @param haystack Array of peers.
 420  * @param n Size of @a haystack.
 421  * @param needle Peer to find
 422  * @return Index of @a needle in @a haystack, or -1 if peer
 423  *         is not in the list.
 424  */
 425 static int
 426 peer_find (const struct GNUNET_PeerIdentity *haystack, unsigned int n,
 427            const struct GNUNET_PeerIdentity *needle)
 428 {
 429   unsigned int i;
 430   for (i = 0; i < n; i++)
 431     if (0 == memcmp (&haystack[i], needle, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 432       return i;
 433   return -1;
 434 }
 435
 436
 437 /**
 438  * Normalize the given list of peers, by including the local peer
 439  * (if it is missing) and sorting the peers by their identity.
 440  *
 441  * @param listed Peers in the unnormalized list.
 442  * @param num_listed Peers in the un-normalized list.
 443  * @param[out] num_normalized Number of peers in the normalized list.
 444  * @param[out] my_peer_idx Index of the local peer in the normalized list.
 445  * @return Normalized list, must be free'd by the caller.
 446  */
 447 static struct GNUNET_PeerIdentity *
 448 normalize_peers (struct GNUNET_PeerIdentity *listed,
 449                  unsigned int num_listed,
 450                  unsigned int *num_normalized,
 451                  unsigned int *my_peer_idx)
 452 {
 453   unsigned int local_peer_in_list;
 454   /* number of peers in the normalized list */
 455   unsigned int n;
 456   struct GNUNET_PeerIdentity *normalized;
 457
 458   local_peer_in_list = GNUNET_YES;
 459   n = num_listed;
 460   if (peer_find (listed, num_listed, &my_peer) < 0)
 461   {
 462     local_peer_in_list = GNUNET_NO;
 463     n += 1;
 464   }
 465
 466   normalized = GNUNET_new_array (n, struct GNUNET_PeerIdentity);
 467
 468   if (GNUNET_NO == local_peer_in_list)
 469     normalized[n - 1] = my_peer;
 470
 471   memcpy (normalized, listed, num_listed * sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
 472   qsort (normalized, n, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity), &peer_id_cmp);
 473
 474   if (NULL != my_peer_idx)
 475     *my_peer_idx = peer_find (normalized, n, &my_peer);
 476   if (NULL != num_normalized)
 477     *num_normalized = n;
 478
 479   return normalized;
 480 }
 481
 482
 483 /**
 484  * Get a the j-th lagrange coefficient for a set of indices.
 485  *
 486  * @param[out] coeff the lagrange coefficient
 487  * @param j lagrange coefficient we want to compute
 488  * @param indices indices
 489  * @param num number of indices in @a indices
 490  */
 491 static void
 492 compute_lagrange_coefficient (gcry_mpi_t coeff, unsigned int j,
 493                               unsigned int *indices,
 494                               unsigned int num)
 495 {
 496   unsigned int i;
 497   /* numerator */
 498   gcry_mpi_t n;
 499   /* denominator */
 500   gcry_mpi_t d;
 501   /* temp value for l-j */
 502   gcry_mpi_t tmp;
 503
 504   GNUNET_assert (0 != coeff);
 505
 506   GNUNET_assert (0 != (n = gcry_mpi_new (0)));
 507   GNUNET_assert (0 != (d = gcry_mpi_new (0)));
 508   GNUNET_assert (0 != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
 509
 510   gcry_mpi_set_ui (n, 1);
 511   gcry_mpi_set_ui (d, 1);
 512
 513   for (i = 0; i < num; i++)
 514   {
 515     unsigned int l = indices[i];
 516     if (l == j)
 517       continue;
 518     gcry_mpi_mul_ui (n, n, l + 1);
 519     // d <- d * (l-j)
 520     gcry_mpi_set_ui (tmp, l + 1);
 521     gcry_mpi_sub_ui (tmp, tmp, j + 1);
 522     gcry_mpi_mul (d, d, tmp);
 523   }
 524
 525   // gcry_mpi_invm does not like negative numbers ...
 526   gcry_mpi_mod (d, d, elgamal_q);
 527
 528   GNUNET_assert (gcry_mpi_cmp_ui (d, 0) > 0);
 529
 530   // now we do the actual division, with everything mod q, as we
 531   // are not operating on elements from <g>, but on exponents
 532   GNUNET_assert (0 != gcry_mpi_invm (d, d, elgamal_q));
 533
 534   gcry_mpi_mulm (coeff, n, d, elgamal_q);
 535
 536   gcry_mpi_release (n);
 537   gcry_mpi_release (d);
 538   gcry_mpi_release (tmp);
 539 }
 540
 541
 542 /**
 543  * Destroy a decrypt session, removing it from
 544  * the linked list of decrypt sessions.
 545  *
 546  * @param ds decrypt session to destroy
 547  */
 548 static void
 549 decrypt_session_destroy (struct DecryptSession *ds)
 550 {
 551   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "destroying decrypt session\n");
 552
 553   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (decrypt_sessions_head, decrypt_sessions_tail, ds);
 554
 555   if (NULL != ds->consensus)
 556   {
 557     GNUNET_CONSENSUS_destroy (ds->consensus);
 558     ds->consensus = NULL;
 559   }
 560
 561   if (NULL != ds->info)
 562   {
 563     unsigned int i;
 564     for (i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
 565     {
 566       if (NULL != ds->info[i].partial_decryption)
 567       {
 568         gcry_mpi_release (ds->info[i].partial_decryption);
 569         ds->info[i].partial_decryption = NULL;
 570       }
 571     }
 572     GNUNET_free (ds->info);
 573     ds->info = NULL;
 574   }
 575
 576   if (NULL != ds->share)
 577   {
 578     GNUNET_SECRETSHARING_share_destroy (ds->share);
 579     ds->share = NULL;
 580   }
 581
 582   if (NULL != ds->client_mq)
 583   {
 584     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "destroying decrypt MQ\n");
 585     GNUNET_MQ_destroy (ds->client_mq);
 586     ds->client_mq = NULL;
 587   }
 588
 589   if (NULL != ds->client)
 590   {
 591     GNUNET_SERVER_client_disconnect (ds->client);
 592     ds->client = NULL;
 593   }
 594
 595   GNUNET_free (ds);
 596 }
 597
 598 static void
 599 keygen_info_destroy (struct KeygenPeerInfo *info)
 600 {
 601   if (NULL != info->sigma)
 602   {
 603     gcry_mpi_release (info->sigma);
 604     info->sigma = NULL;
 605   }
 606   if (NULL != info->presecret_commitment)
 607   {
 608     gcry_mpi_release (info->presecret_commitment);
 609     info->presecret_commitment = NULL;
 610   }
 611   if (NULL != info->preshare_commitment)
 612   {
 613     gcry_mpi_release (info->preshare_commitment);
 614     info->presecret_commitment = NULL;
 615   }
 616 }
 617
 618
 619 static void
 620 keygen_session_destroy (struct KeygenSession *ks)
 621 {
 622   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "destroying keygen session\n");
 623
 624   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (keygen_sessions_head, keygen_sessions_tail, ks);
 625
 626   if (NULL != ks->info)
 627   {
 628     unsigned int i;
 629     for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
 630       keygen_info_destroy (&ks->info[i]);
 631     GNUNET_free (ks->info);
 632     ks->info = NULL;
 633   }
 634
 635   if (NULL != ks->consensus)
 636   {
 637     GNUNET_CONSENSUS_destroy (ks->consensus);
 638     ks->consensus = NULL;
 639   }
 640
 641   if (NULL != ks->presecret_polynomial)
 642   {
 643     unsigned int i;
 644     for (i = 0; i < ks->threshold; i++)
 645     {
 646       GNUNET_assert (NULL != ks->presecret_polynomial[i]);
 647       gcry_mpi_release (ks->presecret_polynomial[i]);
 648       ks->presecret_polynomial[i] = NULL;
 649     }
 650     GNUNET_free (ks->presecret_polynomial);
 651     ks->presecret_polynomial = NULL;
 652   }
 653
 654   if (NULL != ks->client_mq)
 655   {
 656     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "destroying keygen MQ\n");
 657     GNUNET_MQ_destroy (ks->client_mq);
 658     ks->client_mq = NULL;
 659   }
 660
 661   if (NULL != ks->my_share)
 662   {
 663     gcry_mpi_release (ks->my_share);
 664     ks->my_share = NULL;
 665   }
 666
 667   if (NULL != ks->public_key)
 668   {
 669     gcry_mpi_release (ks->public_key);
 670     ks->public_key = NULL;
 671   }
 672
 673   if (NULL != ks->peers)
 674   {
 675     GNUNET_free (ks->peers);
 676     ks->peers = NULL;
 677   }
 678
 679   if (NULL != ks->client)
 680   {
 681     GNUNET_SERVER_client_disconnect (ks->client);
 682     ks->client = NULL;
 683   }
 684
 685   GNUNET_free (ks);
 686 }
 687
 688
 689 /**
 690  * Task run during shutdown.
 691  *
 692  * @param cls unused
 693  * @param tc unused
 694  */
 695 static void
 696 cleanup_task (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 697 {
 698   while (NULL != decrypt_sessions_head)
 699     decrypt_session_destroy (decrypt_sessions_head);
 700
 701   while (NULL != keygen_sessions_head)
 702     keygen_session_destroy (keygen_sessions_head);
 703 }
 704
 705
 706
 707 /**
 708  * Generate the random coefficients of our pre-secret polynomial
 709  *
 710  * @param ks the session
 711  */
 712 static void
 713 generate_presecret_polynomial (struct KeygenSession *ks)
 714 {
 715   int i;
 716   gcry_mpi_t v;
 717
 718   GNUNET_assert (NULL == ks->presecret_polynomial);
 719   ks->presecret_polynomial = GNUNET_new_array (ks->threshold, gcry_mpi_t);
 720   for (i = 0; i < ks->threshold; i++)
 721   {
 722     v = ks->presecret_polynomial[i] = gcry_mpi_new (GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS);
 723     GNUNET_assert (NULL != v);
 724     // Randomize v such that 0 < v < elgamal_q.
 725     // The '- 1' is necessary as bitlength(q) = bitlength(p) - 1.
 726     do
 727     {
 728       gcry_mpi_randomize (v, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS - 1, GCRY_WEAK_RANDOM);
 729     } while ((gcry_mpi_cmp_ui (v, 0) == 0) || (gcry_mpi_cmp (v, elgamal_q) >= 0));
 730   }
 731 }
 732
 733
 734 /**
 735  * Consensus element handler for round one.
 736  * We should get one ephemeral key for each peer.
 737  *
 738  * @param cls Closure (keygen session).
 739  * @param element The element from consensus, or
 740  *                NULL if consensus failed.
 741  */
 742 static void
 743 keygen_round1_new_element (void *cls,
 744                            const struct GNUNET_SET_Element *element)
 745 {
 746   const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData *d;
 747   struct KeygenSession *ks = cls;
 748   struct KeygenPeerInfo *info;
 749
 750   if (NULL == element)
 751   {
 752     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "round1 consensus failed\n");
 753     return;
 754   }
 755
 756   /* elements have fixed size */
 757   if (element->size != sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData))
 758   {
 759     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 760                 "keygen commit data with wrong size (%u) in consensus, "
 761                 " %u expected\n",
 762                 element->size, sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData));
 763     return;
 764   }
 765
 766   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "got round1 element\n");
 767
 768   d = element->data;
 769   info = get_keygen_peer_info (ks, &d->peer);
 770
 771   if (NULL == info)
 772   {
 773     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen commit data with wrong peer identity (%s) in consensus\n",
 774                 GNUNET_i2s (&d->peer));
 775     return;
 776   }
 777
 778   /* Check that the right amount of data has been signed. */
 779   if (d->purpose.size !=
 780       htonl (element->size - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData, purpose)))
 781   {
 782     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen commit data with wrong signature purpose size in consensus\n");
 783     return;
 784   }
 785
 786   if (GNUNET_OK != GNUNET_CRYPTO_eddsa_verify (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DKG1,
 787                                                &d->purpose, &d->signature, &d->peer.public_key))
 788   {
 789     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen commit data with invalid signature in consensus\n");
 790     return;
 791   }
 792   info->paillier_public_key = d->pubkey;
 793   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&info->presecret_commitment, &d->commitment, 512 / 8);
 794   info->round1_valid = GNUNET_YES;
 795 }
 796
 797
 798 /**
 799  * Evaluate the polynomial with coefficients @a coeff at @a x.
 800  * The i-th element in @a coeff corresponds to the coefficient of x^i.
 801  *
 802  * @param[out] z result of the evaluation
 803  * @param coeff array of coefficients
 804  * @param num_coeff number of coefficients
 805  * @param x where to evaluate the polynomial
 806  * @param m what group are we operating in?
 807  */
 808 static void
 809 horner_eval (gcry_mpi_t z, gcry_mpi_t *coeff, unsigned int num_coeff, gcry_mpi_t x, gcry_mpi_t m)
 810 {
 811   unsigned int i;
 812
 813   gcry_mpi_set_ui (z, 0);
 814   for (i = 0; i < num_coeff; i++)
 815   {
 816     // z <- zx + c
 817     gcry_mpi_mul (z, z, x);
 818     gcry_mpi_addm (z, z, coeff[num_coeff - i - 1], m);
 819   }
 820 }
 821
 822
 823 static void
 824 keygen_round2_conclude (void *cls)
 825 {
 826   struct KeygenSession *ks = cls;
 827   struct GNUNET_SECRETSHARING_SecretReadyMessage *m;
 828   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 829   size_t share_size;
 830   unsigned int i;
 831   unsigned int j;
 832   struct GNUNET_SECRETSHARING_Share *share;
 833
 834   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "round2 conclude\n");
 835
 836   GNUNET_CONSENSUS_destroy (ks->consensus);
 837   ks->consensus = NULL;
 838
 839   share = GNUNET_new (struct GNUNET_SECRETSHARING_Share);
 840
 841   share->num_peers = 0;
 842
 843   for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
 844     if (GNUNET_YES == ks->info[i].round2_valid)
 845       share->num_peers++;
 846
 847   share->peers = GNUNET_new_array (share->num_peers, struct GNUNET_PeerIdentity);
 848   share->sigmas =
 849       GNUNET_new_array (share->num_peers, struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement);
 850   share->original_indices = GNUNET_new_array (share->num_peers, uint16_t);
 851
 852   /* maybe we're not even in the list of peers? */
 853   share->my_peer = share->num_peers;
 854
 855   j = 0; /* running index of valid peers */
 856   for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
 857   {
 858     if (GNUNET_YES == ks->info[i].round2_valid)
 859     {
 860       share->peers[j] = ks->info[i].peer;
 861       GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&share->sigmas[j],
 862                                         GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
 863                                         ks->info[i].sigma);
 864       share->original_indices[i] = j;
 865       if (0 == memcmp (&share->peers[i], &my_peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 866         share->my_peer = j;
 867       j += 1;
 868     }
 869   }
 870
 871   if (share->my_peer == share->num_peers)
 872   {
 873     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "P%u: peer identity not in share\n", ks->local_peer_idx);
 874   }
 875
 876   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&share->my_share, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
 877                                     ks->my_share);
 878   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&share->public_key, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
 879                                     ks->public_key);
 880
 881   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "keygen completed with %u peers\n", share->num_peers);
 882
 883   /* Write the share. If 0 peers completed the dkg, an empty
 884    * share will be sent. */
 885
 886   GNUNET_assert (GNUNET_OK == GNUNET_SECRETSHARING_share_write (share, NULL, 0, &share_size));
 887
 888   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "writing share of size %u\n",
 889               (unsigned int) share_size);
 890
 891   ev = GNUNET_MQ_msg_extra (m, share_size,
 892                             GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_SECRET_READY);
 893
 894   GNUNET_assert (GNUNET_OK == GNUNET_SECRETSHARING_share_write (share, &m[1], share_size, NULL));
 895
 896   GNUNET_SECRETSHARING_share_destroy (share);
 897   share = NULL;
 898
 899   GNUNET_MQ_send (ks->client_mq, ev);
 900 }
 901
 902
 903
 904 static void
 905 restore_fair (const struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey *ppub,
 906               const struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe,
 907               gcry_mpi_t x, gcry_mpi_t xres)
 908 {
 909   gcry_mpi_t a_1;
 910   gcry_mpi_t a_2;
 911   gcry_mpi_t b_1;
 912   gcry_mpi_t b_2;
 913   gcry_mpi_t big_a;
 914   gcry_mpi_t big_b;
 915   gcry_mpi_t big_t;
 916   gcry_mpi_t n;
 917   gcry_mpi_t t_1;
 918   gcry_mpi_t t_2;
 919   gcry_mpi_t t;
 920   gcry_mpi_t r;
 921   gcry_mpi_t v;
 922
 923
 924   GNUNET_assert (NULL != (n = gcry_mpi_new (0)));
 925   GNUNET_assert (NULL != (t = gcry_mpi_new (0)));
 926   GNUNET_assert (NULL != (t_1 = gcry_mpi_new (0)));
 927   GNUNET_assert (NULL != (t_2 = gcry_mpi_new (0)));
 928   GNUNET_assert (NULL != (r = gcry_mpi_new (0)));
 929   GNUNET_assert (NULL != (big_t = gcry_mpi_new (0)));
 930   GNUNET_assert (NULL != (v = gcry_mpi_new (0)));
 931   GNUNET_assert (NULL != (big_a = gcry_mpi_new (0)));
 932   GNUNET_assert (NULL != (big_b = gcry_mpi_new (0)));
 933
 934   // a = (N,0)^T
 935   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&a_1, ppub, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey));
 936   GNUNET_assert (NULL != (a_2 = gcry_mpi_new (0)));
 937   gcry_mpi_set_ui (a_2, 0);
 938   // b = (x,1)^T
 939   GNUNET_assert (NULL != (b_1 = gcry_mpi_new (0)));
 940   gcry_mpi_set (b_1, x);
 941   GNUNET_assert (NULL != (b_2 = gcry_mpi_new (0)));
 942   gcry_mpi_set_ui (b_2, 1);
 943
 944   // A = a DOT a
 945   gcry_mpi_mul (t, a_1, a_1);
 946   gcry_mpi_mul (big_a, a_2, a_2);
 947   gcry_mpi_add (big_a, big_a, t);
 948
 949   // B = b DOT b
 950   gcry_mpi_mul (t, b_1, b_1);
 951   gcry_mpi_mul (big_b, b_2, b_2);
 952   gcry_mpi_add (big_b, big_b, t);
 953
 954   while (1)
 955   {
 956     // n = a DOT b
 957     gcry_mpi_mul (t, a_1, b_1);
 958     gcry_mpi_mul (n, a_2, b_2);
 959     gcry_mpi_add (n, n, t);
 960
 961     // r = nearest(n/B)
 962     gcry_mpi_div (r, NULL, n, big_b, 0);
 963
 964     // T := A - 2rn + rrB
 965     gcry_mpi_mul (v, r, n);
 966     gcry_mpi_mul_ui (v, v, 2);
 967     gcry_mpi_sub (big_t, big_a, v);
 968     gcry_mpi_mul (v, r, r);
 969     gcry_mpi_mul (v, v, big_b);
 970     gcry_mpi_add (big_t, big_t, v);
 971
 972     if (gcry_mpi_cmp (big_t, big_b) >= 0)
 973     {
 974       break;
 975     }
 976
 977     // t = a - rb
 978     gcry_mpi_mul (v, r, b_1);
 979     gcry_mpi_sub (t_1, a_1, v);
 980     gcry_mpi_mul (v, r, b_2);
 981     gcry_mpi_sub (t_2, a_2, v);
 982
 983     // a = b
 984     gcry_mpi_set (a_1, b_1);
 985     gcry_mpi_set (a_2, b_2);
 986     // b = t
 987     gcry_mpi_set (b_1, t_1);
 988     gcry_mpi_set (b_2, t_2);
 989
 990     gcry_mpi_set (big_a, big_b);
 991     gcry_mpi_set (big_b, big_t);
 992   }
 993
 994   {
 995     gcry_mpi_t paillier_n;
 996
 997     GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&paillier_n, ppub, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey));
 998
 999     gcry_mpi_set (xres, b_2);
1000     gcry_mpi_invm (xres, xres, elgamal_q);
1001     gcry_mpi_mulm (xres, xres, b_1, elgamal_q);
1002   }
1003
1004   // FIXME: cleanup!
1005 }
1006
1007
1008 static void
1009 get_fair_encryption_challenge (const struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe, gcry_mpi_t e)
1010 {
1011   struct {
1012     struct GNUNET_CRYPTO_PaillierCiphertext c;
1013     char h[GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8];
1014     char t1[GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8];
1015     char t2[GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8];
1016   } hash_data;
1017   struct GNUNET_HashCode e_hash;
1018
1019   memcpy (&hash_data.c, &fe->c, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierCiphertext));
1020   memcpy (&hash_data.h, &fe->h, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1021   memcpy (&hash_data.t1, &fe->t1, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1022   memcpy (&hash_data.t2, &fe->t2, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8);
1023
1024   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&e, &e_hash, sizeof (struct GNUNET_HashCode));
1025   gcry_mpi_mod (e, e, elgamal_q);
1026 }
1027
1028
1029 static int
1030 verify_fair (const struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey *ppub, const struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe)
1031 {
1032   gcry_mpi_t n;
1033   gcry_mpi_t n_sq;
1034   gcry_mpi_t z;
1035   gcry_mpi_t t1;
1036   gcry_mpi_t t2;
1037   gcry_mpi_t e;
1038   gcry_mpi_t w;
1039   gcry_mpi_t tmp1;
1040   gcry_mpi_t tmp2;
1041   gcry_mpi_t y;
1042   gcry_mpi_t big_y;
1043
1044   GNUNET_assert (NULL != (n_sq = gcry_mpi_new (0)));
1045   GNUNET_assert (NULL != (tmp1 = gcry_mpi_new (0)));
1046   GNUNET_assert (NULL != (tmp2 = gcry_mpi_new (0)));
1047   GNUNET_assert (NULL != (e = gcry_mpi_new (0)));
1048
1049   get_fair_encryption_challenge (fe, e);
1050
1051   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&n, ppub, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey));
1052   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&t1, fe->t1, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS / 8);
1053   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&z, fe->z, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1054   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&y, fe->h, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1055   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&w, fe->w, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS / 8);
1056   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&big_y, fe->c.bits, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8);
1057   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&t2, fe->t2, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8);
1058   gcry_mpi_mul (n_sq, n, n);
1059
1060   // tmp1 = g^z
1061   gcry_mpi_powm (tmp1, elgamal_g, z, elgamal_p);
1062   // tmp2 = y^{-e}
1063   gcry_mpi_powm (tmp1, y, e, elgamal_p);
1064   gcry_mpi_invm (tmp1, tmp1, elgamal_p);
1065   // tmp1 = tmp1 * tmp2
1066   gcry_mpi_mulm (tmp1, tmp1, tmp2, elgamal_p);
1067
1068   if (0 == gcry_mpi_cmp (t1, tmp1))
1069   {
1070     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "fair encryption invalid (t1)\n");
1071     return GNUNET_NO;
1072   }
1073
1074   gcry_mpi_powm (big_y, big_y, e, n_sq);
1075   gcry_mpi_invm (big_y, big_y, n_sq);
1076
1077   gcry_mpi_add_ui (tmp1, n, 1);
1078   gcry_mpi_powm (tmp1, tmp1, z, n_sq);
1079
1080   gcry_mpi_powm (tmp2, w, n, n_sq);
1081
1082   gcry_mpi_mulm (tmp1, tmp1, tmp2, n_sq);
1083   gcry_mpi_mulm (tmp1, tmp1, big_y, n_sq);
1084
1085
1086   if (0 == gcry_mpi_cmp (t2, tmp1))
1087   {
1088     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "fair encryption invalid (t2)\n");
1089     return GNUNET_NO;
1090   }
1091
1092   return GNUNET_YES;
1093 }
1094
1095
1096 /**
1097  * Create a fair Paillier encryption of then given ciphertext.
1098  *
1099  * @param v the ciphertext
1100  * @param[out] fe the fair encryption
1101  */
1102 static void
1103 encrypt_fair (gcry_mpi_t v, const struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey *ppub, struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe)
1104 {
1105   gcry_mpi_t r;
1106   gcry_mpi_t s;
1107   gcry_mpi_t t1;
1108   gcry_mpi_t t2;
1109   gcry_mpi_t z;
1110   gcry_mpi_t w;
1111   gcry_mpi_t n;
1112   gcry_mpi_t e;
1113   gcry_mpi_t n_sq;
1114   gcry_mpi_t u;
1115   gcry_mpi_t Y;
1116   gcry_mpi_t G;
1117   gcry_mpi_t h;
1118   GNUNET_assert (NULL != (r = gcry_mpi_new (0)));
1119   GNUNET_assert (NULL != (s = gcry_mpi_new (0)));
1120   GNUNET_assert (NULL != (t1 = gcry_mpi_new (0)));
1121   GNUNET_assert (NULL != (t2 = gcry_mpi_new (0)));
1122   GNUNET_assert (NULL != (z = gcry_mpi_new (0)));
1123   GNUNET_assert (NULL != (w = gcry_mpi_new (0)));
1124   GNUNET_assert (NULL != (n_sq = gcry_mpi_new (0)));
1125   GNUNET_assert (NULL != (e = gcry_mpi_new (0)));
1126   GNUNET_assert (NULL != (u = gcry_mpi_new (0)));
1127   GNUNET_assert (NULL != (Y = gcry_mpi_new (0)));
1128   GNUNET_assert (NULL != (G = gcry_mpi_new (0)));
1129   GNUNET_assert (NULL != (h = gcry_mpi_new (0)));
1130
1131   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&n, ppub, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey));
1132   gcry_mpi_mul (n_sq, n, n);
1133   gcry_mpi_add_ui (G, n, 1);
1134
1135   do {
1136     gcry_mpi_randomize (u, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS, GCRY_WEAK_RANDOM);
1137   }
1138   while (gcry_mpi_cmp (u, n) >= 0);
1139
1140   gcry_mpi_powm (t1, G, v, n_sq);
1141   gcry_mpi_powm (t2, u, n, n_sq);
1142   gcry_mpi_mulm (Y, t1, t2, n_sq);
1143
1144   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->c.bits,
1145                                     sizeof fe->c.bits,
1146                                     Y);
1147
1148
1149   gcry_mpi_randomize (r, 2048, GCRY_WEAK_RANDOM);
1150   do {
1151     gcry_mpi_randomize (s, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS, GCRY_WEAK_RANDOM);
1152   }
1153   while (gcry_mpi_cmp (s, n) >= 0);
1154
1155   // compute t1
1156   gcry_mpi_mulm (t1, elgamal_g, r, elgamal_p);
1157   // compute t2 (use z and w as temp)
1158   gcry_mpi_powm (z, G, r, n_sq);
1159   gcry_mpi_powm (w, s, n, n_sq);
1160   gcry_mpi_mulm (t2, z, w, n_sq);
1161
1162
1163   gcry_mpi_powm (h, elgamal_g, v, elgamal_p);
1164
1165   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->h,
1166                                     GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
1167                                     h);
1168
1169   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->t1,
1170                                     GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
1171                                     t1);
1172
1173   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->t2,
1174                                     GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8,
1175                                     t2);
1176
1177
1178   get_fair_encryption_challenge (fe, e);
1179
1180   // compute z
1181   gcry_mpi_mul (z, e, v);
1182   gcry_mpi_addm (z, z, r, elgamal_q);
1183   // compute w
1184   gcry_mpi_powm (w, u, e, n);
1185   gcry_mpi_mulm (w, w, s, n);
1186
1187   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->z,
1188                                     GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
1189                                     z);
1190
1191   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->w,
1192                                     GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS / 8,
1193                                     w);
1194
1195   gcry_mpi_release (n);
1196   gcry_mpi_release (r);
1197   gcry_mpi_release (s);
1198   gcry_mpi_release (t1);
1199   gcry_mpi_release (t2);
1200   gcry_mpi_release (z);
1201   gcry_mpi_release (w);
1202   gcry_mpi_release (e);
1203   gcry_mpi_release (n_sq);
1204   gcry_mpi_release (u);
1205   gcry_mpi_release (Y);
1206   gcry_mpi_release (G);
1207   gcry_mpi_release (h);
1208 }
1209
1210
1211 /**
1212  * Insert round 2 element in the consensus, consisting of
1213  * (1) The exponentiated pre-share polynomial coefficients A_{i,l}=g^{a_{i,l}}
1214  * (2) The exponentiated pre-shares y_{i,j}=g^{s_{i,j}}
1215  * (3) The encrypted pre-shares Y_{i,j}
1216  * (4) The zero knowledge proof for fairness of
1217  *     the encryption
1218  *
1219  * @param ks session to use
1220  */
1221 static void
1222 insert_round2_element (struct KeygenSession *ks)
1223 {
1224   struct GNUNET_SET_Element *element;
1225   struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d;
1226   unsigned char *pos;
1227   unsigned char *last_pos;
1228   size_t element_size;
1229   unsigned int i;
1230   gcry_mpi_t idx;
1231   gcry_mpi_t v;
1232
1233   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Inserting round2 element\n",
1234               ks->local_peer_idx);
1235
1236   GNUNET_assert (NULL != (v = gcry_mpi_new (GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS)));
1237   GNUNET_assert (NULL != (idx = gcry_mpi_new (GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS)));
1238
1239   element_size = (sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData) +
1240                   sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption) * ks->num_peers +
1241                   GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8 * ks->threshold);
1242
1243   element = GNUNET_malloc (sizeof (struct GNUNET_SET_Element) + element_size);
1244   element->size = element_size;
1245   element->data = (void *) &element[1];
1246
1247   d = (void *) element->data;
1248   d->peer = my_peer;
1249
1250   // start inserting vector elements
1251   // after the fixed part of the element's data
1252   pos = (void *) &d[1];
1253   last_pos = pos + element_size;
1254
1255   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: computed exp preshares\n",
1256               ks->local_peer_idx);
1257
1258   // encrypted pre-shares
1259   // and fair encryption proof
1260   {
1261     for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
1262     {
1263       ptrdiff_t remaining = last_pos - pos;
1264       struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe = (void *) pos;
1265
1266       GNUNET_assert (remaining > 0);
1267       memset (fe, 0, sizeof *fe);
1268       if (GNUNET_YES == ks->info[i].round1_valid)
1269       {
1270         gcry_mpi_set_ui (idx, i + 1);
1271         // evaluate the polynomial
1272         horner_eval (v, ks->presecret_polynomial, ks->threshold, idx, elgamal_q);
1273         // encrypt the result
1274         encrypt_fair (v, &ks->info[i].paillier_public_key, fe);
1275       }
1276       pos += sizeof *fe;
1277     }
1278   }
1279
1280   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: computed enc preshares\n",
1281               ks->local_peer_idx);
1282
1283   // exponentiated coefficients
1284   for (i = 0; i < ks->threshold; i++)
1285   {
1286     ptrdiff_t remaining = last_pos - pos;
1287     GNUNET_assert (remaining > 0);
1288     gcry_mpi_powm (v, elgamal_g, ks->presecret_polynomial[i], elgamal_p);
1289     GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (pos, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, v);
1290     pos += GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8;
1291   }
1292
1293   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: computed exp coefficients\n",
1294               ks->local_peer_idx);
1295
1296
1297   d->purpose.size = htonl (element_size - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData, purpose));
1298   d->purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DKG2);
1299   GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_peer_private_key, &d->purpose, &d->signature);
1300
1301   GNUNET_CONSENSUS_insert (ks->consensus, element, NULL, NULL);
1302   GNUNET_free (element); /* FIXME: maybe stack-allocate instead? */
1303
1304   gcry_mpi_release (v);
1305   gcry_mpi_release (idx);
1306 }
1307
1308
1309 static gcry_mpi_t
1310 keygen_reveal_get_exp_coeff (struct KeygenSession *ks,
1311                              const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d,
1312                              unsigned int idx)
1313 {
1314   unsigned char *pos;
1315   gcry_mpi_t exp_coeff;
1316
1317   GNUNET_assert (idx < ks->threshold);
1318
1319   pos = (void *) &d[1];
1320   // skip encrypted pre-shares
1321   pos += sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption) * ks->num_peers;
1322   // skip exp. coeffs we are not interested in
1323   pos += GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8 * idx;
1324   // the first exponentiated coefficient is the public key share
1325   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&exp_coeff, pos, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1326   return exp_coeff;
1327 }
1328
1329
1330 static struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *
1331 keygen_reveal_get_enc_preshare (struct KeygenSession *ks,
1332                                 const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d,
1333                                 unsigned int idx)
1334 {
1335   unsigned char *pos;
1336
1337   GNUNET_assert (idx < ks->num_peers);
1338
1339   pos = (void *) &d[1];
1340   // skip encrypted pre-shares we're not interested in
1341   pos += sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption) * idx;
1342   return (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *) pos;
1343 }
1344
1345
1346 static gcry_mpi_t
1347 keygen_reveal_get_exp_preshare (struct KeygenSession *ks,
1348                                 const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d,
1349                                 unsigned int idx)
1350 {
1351   unsigned char *pos;
1352   gcry_mpi_t exp_preshare;
1353   struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe;
1354
1355   GNUNET_assert (idx < ks->num_peers);
1356
1357   fe = keygen_reveal_get_enc_preshare (ks, d, idx);
1358   pos += GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8 * idx;
1359   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&exp_preshare, fe->h, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1360   return exp_preshare;
1361 }
1362
1363
1364
1365 static void
1366 keygen_round2_new_element (void *cls,
1367                            const struct GNUNET_SET_Element *element)
1368 {
1369   struct KeygenSession *ks = cls;
1370   const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d;
1371   struct KeygenPeerInfo *info;
1372   size_t expected_element_size;
1373   unsigned int j;
1374   int cmp_result;
1375   gcry_mpi_t tmp;
1376   gcry_mpi_t public_key_share;
1377   gcry_mpi_t preshare;
1378
1379   if (NULL == element)
1380   {
1381     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "round2 consensus failed\n");
1382     return;
1383   }
1384
1385   expected_element_size = (sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData) +
1386                   sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption) * ks->num_peers +
1387                   GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8 * ks->threshold);
1388
1389   if (element->size != expected_element_size)
1390   {
1391     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1392                 "keygen round2 data with wrong size (%u) in consensus, "
1393                 " %u expected\n",
1394                 element->size, expected_element_size);
1395     return;
1396   }
1397
1398   d = (const void *) element->data;
1399
1400   info = get_keygen_peer_info (ks, &d->peer);
1401
1402   if (NULL == info)
1403   {
1404     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen commit data with wrong peer identity (%s) in consensus\n",
1405                 GNUNET_i2s (&d->peer));
1406     return;
1407   }
1408
1409   if (GNUNET_NO == info->round1_valid)
1410   {
1411     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1412                 "ignoring round2 element from peer with invalid round1 element (%s)\n",
1413                 GNUNET_i2s (&d->peer));
1414     return;
1415   }
1416
1417   if (GNUNET_YES == info->round2_valid)
1418   {
1419     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1420                 "ignoring duplicate round2 element (%s)\n",
1421                 GNUNET_i2s (&d->peer));
1422     return;
1423   }
1424
1425   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "got round2 element\n");
1426
1427   if (ntohl (d->purpose.size) !=
1428       element->size - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData, purpose))
1429   {
1430     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen reveal data with wrong signature purpose size in consensus\n");
1431     return;
1432   }
1433
1434   if (GNUNET_OK != GNUNET_CRYPTO_eddsa_verify (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DKG2,
1435                                                &d->purpose, &d->signature, &d->peer.public_key))
1436   {
1437     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen reveal data with invalid signature in consensus\n");
1438     return;
1439   }
1440
1441   public_key_share = keygen_reveal_get_exp_coeff (ks, d, 0);
1442   info->preshare_commitment = keygen_reveal_get_exp_preshare (ks, d, ks->local_peer_idx);
1443
1444   if (NULL == ks->public_key)
1445   {
1446     GNUNET_assert (NULL != (ks->public_key = gcry_mpi_new (0)));
1447     gcry_mpi_set_ui (ks->public_key, 1);
1448   }
1449   gcry_mpi_mulm (ks->public_key, ks->public_key, public_key_share, elgamal_p);
1450
1451   gcry_mpi_release (public_key_share);
1452   public_key_share = NULL;
1453
1454   {
1455     struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe = keygen_reveal_get_enc_preshare (ks, d, ks->local_peer_idx);
1456     gcry_mpi_t resx;
1457     GNUNET_assert (NULL != (preshare = gcry_mpi_new (0)));
1458     GNUNET_CRYPTO_paillier_decrypt (&ks->paillier_private_key,
1459                                     &ks->info[ks->local_peer_idx].paillier_public_key,
1460                                     &fe->c,
1461                                     preshare);
1462
1463     GNUNET_assert (NULL != (resx = gcry_mpi_new (0)));
1464
1465     // FIXME: not doing the restoration is less expensive
1466
1467     restore_fair (&ks->info[ks->local_peer_idx].paillier_public_key, fe, preshare, preshare);
1468
1469     //if (gcry_mpi_cmp (resx, preshare) != 0)
1470     //{
1471     //  GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "fair encryption restore failed\n");
1472     //  return;
1473     //}
1474   }
1475
1476   GNUNET_assert (NULL != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
1477   gcry_mpi_powm (tmp, elgamal_g, preshare, elgamal_p);
1478
1479   cmp_result = gcry_mpi_cmp (tmp, info->preshare_commitment);
1480   gcry_mpi_release (tmp);
1481   tmp = NULL;
1482   if (0 != cmp_result)
1483   {
1484     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: Got invalid presecret from P%u\n",
1485                 (unsigned int) ks->local_peer_idx, (unsigned int) (info - ks->info));
1486     return;
1487   }
1488
1489   if (NULL == ks->my_share)
1490   {
1491     GNUNET_assert (NULL != (ks->my_share = gcry_mpi_new (0)));
1492   }
1493   gcry_mpi_addm (ks->my_share, ks->my_share, preshare, elgamal_q);
1494
1495   for (j = 0; j < ks->num_peers; j++)
1496   {
1497     gcry_mpi_t presigma;
1498     if (NULL == ks->info[j].sigma)
1499     {
1500       GNUNET_assert (NULL != (ks->info[j].sigma = gcry_mpi_new (0)));
1501       gcry_mpi_set_ui (ks->info[j].sigma, 1);
1502     }
1503     presigma = keygen_reveal_get_exp_preshare (ks, d, j);
1504     gcry_mpi_mulm (ks->info[j].sigma, ks->info[j].sigma, presigma, elgamal_p);
1505     gcry_mpi_release (presigma);
1506   }
1507
1508   gcry_mpi_t prod;
1509   GNUNET_assert (NULL != (prod = gcry_mpi_new (0)));
1510   gcry_mpi_t j_to_k;
1511   GNUNET_assert (NULL != (j_to_k = gcry_mpi_new (0)));
1512   // validate that the polynomial sharing matches the additive sharing
1513   for (j = 0; j < ks->num_peers; j++)
1514   {
1515     unsigned int k;
1516     int cmp_result;
1517     gcry_mpi_t exp_preshare;
1518     gcry_mpi_set_ui (prod, 1);
1519     for (k = 0; k < ks->threshold; k++)
1520     {
1521       // Using pow(double,double) is a bit sketchy.
1522       // We count players from 1, but shares from 0.
1523       gcry_mpi_t tmp;
1524       gcry_mpi_set_ui (j_to_k, (unsigned int) pow(j+1, k));
1525       tmp = keygen_reveal_get_exp_coeff (ks, d, k);
1526       gcry_mpi_powm (tmp, tmp, j_to_k, elgamal_p);
1527       gcry_mpi_mulm (prod, prod, tmp, elgamal_p);
1528       gcry_mpi_release (tmp);
1529     }
1530     exp_preshare = keygen_reveal_get_exp_preshare (ks, d, j);
1531     gcry_mpi_mod (exp_preshare, exp_preshare, elgamal_p);
1532     cmp_result = gcry_mpi_cmp (prod, exp_preshare);
1533     gcry_mpi_release (exp_preshare);
1534     exp_preshare = NULL;
1535     if (0 != cmp_result)
1536     {
1537       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: reveal data from P%u incorrect\n",
1538                   ks->local_peer_idx, j);
1539       /* no need for further verification, round2 stays invalid ... */
1540       return;
1541     }
1542   }
1543
1544   // TODO: verify proof of fair encryption (once implemented)
1545   for (j = 0; j < ks->num_peers; j++)
1546   {
1547     struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe = keygen_reveal_get_enc_preshare (ks, d, j);
1548     if (GNUNET_YES != verify_fair (&ks->info[j].paillier_public_key, fe))
1549     {
1550       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: reveal data from P%u incorrect (fair encryption)\n",
1551                   ks->local_peer_idx, j);
1552       return;
1553     }
1554
1555   }
1556
1557   info->round2_valid = GNUNET_YES;
1558
1559   gcry_mpi_release (preshare);
1560   gcry_mpi_release (prod);
1561   gcry_mpi_release (j_to_k);
1562 }
1563
1564
1565 /**
1566  * Called when the first consensus round has concluded.
1567  * Will initiate the second round.
1568  *
1569  * @param cls closure
1570  */
1571 static void
1572 keygen_round1_conclude (void *cls)
1573 {
1574   struct KeygenSession *ks = cls;
1575
1576   GNUNET_CONSENSUS_destroy (ks->consensus);
1577
1578   ks->consensus = GNUNET_CONSENSUS_create (cfg, ks->num_peers, ks->peers, &ks->session_id,
1579                                            time_between (ks->start_time, ks->deadline, 1, 2),
1580                                            ks->deadline,
1581                                            keygen_round2_new_element, ks);
1582
1583   insert_round2_element (ks);
1584
1585   GNUNET_CONSENSUS_conclude (ks->consensus,
1586                              keygen_round2_conclude,
1587                              ks);
1588 }
1589
1590
1591 /**
1592  * Insert the ephemeral key and the presecret commitment
1593  * of this peer in the consensus of the given session.
1594  *
1595  * @param ks session to use
1596  */
1597 static void
1598 insert_round1_element (struct KeygenSession *ks)
1599 {
1600   struct GNUNET_SET_Element *element;
1601   struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData *d;
1602   // g^a_{i,0}
1603   gcry_mpi_t v;
1604   // big-endian representation of 'v'
1605   unsigned char v_data[GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8];
1606
1607   element = GNUNET_malloc (sizeof *element + sizeof *d);
1608   d = (void *) &element[1];
1609   element->data = d;
1610   element->size = sizeof *d;
1611
1612   d->peer = my_peer;
1613
1614   GNUNET_assert (0 != (v = gcry_mpi_new (GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS)));
1615
1616   gcry_mpi_powm (v, elgamal_g, ks->presecret_polynomial[0], elgamal_p);
1617
1618   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (v_data, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, v);
1619
1620   GNUNET_CRYPTO_hash (v_data, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, &d->commitment);
1621
1622   d->pubkey = ks->info[ks->local_peer_idx].paillier_public_key;
1623
1624   d->purpose.size = htonl ((sizeof *d) - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData, purpose));
1625   d->purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DKG1);
1626   GNUNET_assert (GNUNET_OK == GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_peer_private_key, &d->purpose, &d->signature));
1627
1628   GNUNET_CONSENSUS_insert (ks->consensus, element, NULL, NULL);
1629
1630   gcry_mpi_release (v);
1631   GNUNET_free (element);
1632 }
1633
1634
1635 /**
1636  * Functions with this signature are called whenever a message is
1637  * received.
1638  *
1639  * @param cls closure
1640  * @param client identification of the client
1641  * @param message the actual message
1642  */
1643 static void handle_client_keygen (void *cls,
1644                                   struct GNUNET_SERVER_Client *client,
1645                                   const struct GNUNET_MessageHeader
1646                                   *message)
1647 {
1648   const struct GNUNET_SECRETSHARING_CreateMessage *msg =
1649       (const struct GNUNET_SECRETSHARING_CreateMessage *) message;
1650   struct KeygenSession *ks;
1651   unsigned int i;
1652
1653   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "client requested key generation\n");
1654
1655   ks = GNUNET_new (struct KeygenSession);
1656
1657   /* FIXME: check if client already has some session */
1658
1659   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (keygen_sessions_head, keygen_sessions_tail, ks);
1660
1661   ks->client = client;
1662   ks->client_mq = GNUNET_MQ_queue_for_server_client (client);
1663
1664   ks->deadline = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->deadline);
1665   ks->threshold = ntohs (msg->threshold);
1666   ks->num_peers = ntohs (msg->num_peers);
1667
1668   ks->peers = normalize_peers ((struct GNUNET_PeerIdentity *) &msg[1], ks->num_peers,
1669                                &ks->num_peers, &ks->local_peer_idx);
1670
1671
1672   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "first round of consensus with %u peers\n", ks->num_peers);
1673   ks->consensus = GNUNET_CONSENSUS_create (cfg, ks->num_peers, ks->peers, &msg->session_id,
1674                                            GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->start),
1675                                            GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->deadline),
1676                                            keygen_round1_new_element, ks);
1677
1678   ks->info = GNUNET_new_array (ks->num_peers, struct KeygenPeerInfo);
1679
1680   for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
1681     ks->info[i].peer = ks->peers[i];
1682
1683   GNUNET_CRYPTO_paillier_create (&ks->info[ks->local_peer_idx].paillier_public_key,
1684                                  &ks->paillier_private_key);
1685
1686   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Generated paillier key pair\n", ks->local_peer_idx);
1687
1688   generate_presecret_polynomial (ks);
1689
1690   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Generated presecret polynomial\n", ks->local_peer_idx);
1691
1692   insert_round1_element (ks);
1693
1694   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Concluding for round 1\n", ks->local_peer_idx);
1695
1696   GNUNET_CONSENSUS_conclude (ks->consensus,
1697                              keygen_round1_conclude,
1698                              ks);
1699
1700   GNUNET_SERVER_receive_done (client, GNUNET_OK);
1701
1702   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Waiting for round 1 elements ...\n", ks->local_peer_idx);
1703 }
1704
1705
1706 /**
1707  * Called when the partial decryption consensus concludes.
1708  */
1709 static void
1710 decrypt_conclude (void *cls)
1711 {
1712   struct DecryptSession *ds = cls;
1713   struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptResponseMessage *msg;
1714   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
1715   gcry_mpi_t lagrange;
1716   gcry_mpi_t m;
1717   gcry_mpi_t tmp;
1718   gcry_mpi_t c_2;
1719   gcry_mpi_t prod;
1720   unsigned int *indices;
1721   unsigned int num;
1722   unsigned int i;
1723   unsigned int j;
1724
1725   GNUNET_CONSENSUS_destroy (ds->consensus);
1726   ds->consensus = NULL;
1727
1728   GNUNET_assert (0 != (lagrange = gcry_mpi_new (0)));
1729   GNUNET_assert (0 != (m = gcry_mpi_new (0)));
1730   GNUNET_assert (0 != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
1731   GNUNET_assert (0 != (prod = gcry_mpi_new (0)));
1732
1733   num = 0;
1734   for (i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
1735     if (NULL != ds->info[i].partial_decryption)
1736       num++;
1737
1738   indices = GNUNET_malloc (num * sizeof (unsigned int));
1739   j = 0;
1740   for (i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
1741     if (NULL != ds->info[i].partial_decryption)
1742       indices[j++] = ds->info[i].original_index;
1743
1744   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "P%u: decrypt conclude, with %u peers\n",
1745               ds->share->my_peer, num);
1746
1747   gcry_mpi_set_ui (prod, 1);
1748   for (i = 0; i < num; i++)
1749   {
1750
1751     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "P%u: index of %u: %u\n",
1752                 ds->share->my_peer, i, indices[i]);
1753     compute_lagrange_coefficient (lagrange, indices[i], indices, num);
1754     // w_i^{\lambda_i}
1755     gcry_mpi_powm (tmp, ds->info[indices[i]].partial_decryption, lagrange, elgamal_p);
1756
1757     // product of all exponentiated partiel decryptions ...
1758     gcry_mpi_mulm (prod, prod, tmp, elgamal_p);
1759   }
1760
1761   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&c_2, ds->ciphertext.c2_bits, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1762
1763   GNUNET_assert (0 != gcry_mpi_invm (prod, prod, elgamal_p));
1764   gcry_mpi_mulm (m, c_2, prod, elgamal_p);
1765   ev = GNUNET_MQ_msg (msg, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_DECRYPT_DONE);
1766   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&msg->plaintext, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, m);
1767   msg->success = htonl (1);
1768   GNUNET_MQ_send (ds->client_mq, ev);
1769
1770   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "sent decrypt done to client\n");
1771
1772   GNUNET_free (indices);
1773
1774   gcry_mpi_release(lagrange);
1775   gcry_mpi_release(m);
1776   gcry_mpi_release(tmp);
1777   gcry_mpi_release(prod);
1778   gcry_mpi_release(c_2);
1779
1780   // FIXME: what if not enough peers participated?
1781 }
1782
1783
1784 /**
1785  * Get a string representation of an MPI.
1786  * The caller must free the returned string.
1787  *
1788  * @param mpi mpi to convert to a string
1789  * @return string representation of @a mpi, must be free'd by the caller
1790  */
1791 static char *
1792 mpi_to_str (gcry_mpi_t mpi)
1793 {
1794   unsigned char *buf;
1795
1796   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_aprint (GCRYMPI_FMT_HEX, &buf, NULL, mpi));
1797   return (char *) buf;
1798 }
1799
1800
1801 /**
1802  * Called when a new partial decryption arrives.
1803  */
1804 static void
1805 decrypt_new_element (void *cls,
1806                      const struct GNUNET_SET_Element *element)
1807 {
1808   struct DecryptSession *session = cls;
1809   const struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData *d;
1810   struct DecryptPeerInfo *info;
1811   struct GNUNET_HashCode challenge_hash;
1812
1813   /* nizk response */
1814   gcry_mpi_t r;
1815   /* nizk challenge */
1816   gcry_mpi_t challenge;
1817   /* nizk commit1, g^\beta */
1818   gcry_mpi_t commit1;
1819   /* nizk commit2, c_1^\beta */
1820   gcry_mpi_t commit2;
1821   /* homomorphic commitment to the peer's share,
1822    * public key share */
1823   gcry_mpi_t sigma;
1824   /* partial decryption we received */
1825   gcry_mpi_t w;
1826   /* ciphertext component #1 */
1827   gcry_mpi_t c1;
1828   /* temporary variable (for comparision) #1 */
1829   gcry_mpi_t tmp1;
1830   /* temporary variable (for comparision) #2 */
1831   gcry_mpi_t tmp2;
1832
1833   if (NULL == element)
1834   {
1835     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "decryption failed\n");
1836     /* FIXME: destroy */
1837     return;
1838   }
1839
1840   if (element->size != sizeof *d)
1841   {
1842     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "element of wrong size in decrypt consensus\n");
1843     return;
1844   }
1845
1846   d = element->data;
1847
1848   info = get_decrypt_peer_info (session, &d->peer);
1849
1850   if (NULL == info)
1851   {
1852     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "decrypt element from invalid peer (%s)\n",
1853                 GNUNET_i2s (&d->peer));
1854     return;
1855   }
1856
1857   if (NULL != info->partial_decryption)
1858   {
1859     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "decrypt element duplicate\n",
1860                 GNUNET_i2s (&d->peer));
1861     return;
1862   }
1863
1864   if (0 != memcmp (&d->ciphertext, &session->ciphertext, sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_Ciphertext)))
1865   {
1866     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: got decrypt element with non-matching ciphertext from P%u\n",
1867                 (unsigned int) session->share->my_peer, (unsigned int) (info - session->info));
1868
1869     return;
1870   }
1871
1872
1873   GNUNET_CRYPTO_hash (offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, ciphertext) + (char *) d,
1874                       offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, nizk_response) -
1875                           offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, ciphertext),
1876                       &challenge_hash);
1877
1878   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&challenge, &challenge_hash,
1879                                    sizeof (struct GNUNET_HashCode));
1880
1881   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&sigma, &session->share->sigmas[info - session->info],
1882                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1883
1884   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&c1, session->ciphertext.c1_bits,
1885                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1886
1887   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&commit1, &d->nizk_commit1,
1888                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1889
1890   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&commit2, &d->nizk_commit2,
1891                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1892
1893   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&r, &d->nizk_response,
1894                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1895
1896   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&w, &d->partial_decryption,
1897                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1898
1899   GNUNET_assert (NULL != (tmp1 = gcry_mpi_new (0)));
1900   GNUNET_assert (NULL != (tmp2 = gcry_mpi_new (0)));
1901
1902   // tmp1 = g^r
1903   gcry_mpi_powm (tmp1, elgamal_g, r, elgamal_p);
1904
1905   // tmp2 = g^\beta * \sigma^challenge
1906   gcry_mpi_powm (tmp2, sigma, challenge, elgamal_p);
1907   gcry_mpi_mulm (tmp2, tmp2, commit1, elgamal_p);
1908
1909   if (0 != gcry_mpi_cmp (tmp1, tmp2))
1910   {
1911     char *tmp1_str;
1912     char *tmp2_str;
1913     tmp1_str = mpi_to_str (tmp1);
1914     tmp2_str = mpi_to_str (tmp2);
1915     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: Received invalid partial decryption from P%u (eqn 1), expected %s got %s\n",
1916                 session->share->my_peer, info - session->info, tmp1_str, tmp2_str);
1917     GNUNET_free (tmp1_str);
1918     GNUNET_free (tmp2_str);
1919     goto cleanup;
1920   }
1921
1922
1923   gcry_mpi_powm (tmp1, c1, r, elgamal_p);
1924
1925   gcry_mpi_powm (tmp2, w, challenge, elgamal_p);
1926   gcry_mpi_mulm (tmp2, tmp2, commit2, elgamal_p);
1927
1928
1929   if (0 != gcry_mpi_cmp (tmp1, tmp2))
1930   {
1931     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: Received invalid partial decryption from P%u (eqn 2)\n",
1932                 session->share->my_peer, info - session->info);
1933     goto cleanup;
1934   }
1935
1936
1937   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&info->partial_decryption, &d->partial_decryption,
1938                                    GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1939 cleanup:
1940   gcry_mpi_release (tmp1);
1941   gcry_mpi_release (tmp2);
1942   gcry_mpi_release (sigma);
1943   gcry_mpi_release (commit1);
1944   gcry_mpi_release (commit2);
1945   gcry_mpi_release (r);
1946   gcry_mpi_release (w);
1947   gcry_mpi_release (challenge);
1948   gcry_mpi_release (c1);
1949 }
1950
1951
1952 static void
1953 insert_decrypt_element (struct DecryptSession *ds)
1954 {
1955   struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData d;
1956   struct GNUNET_SET_Element element;
1957   /* our share */
1958   gcry_mpi_t s;
1959   /* partial decryption with our share */
1960   gcry_mpi_t w;
1961   /* first component of the elgamal ciphertext */
1962   gcry_mpi_t c1;
1963   /* nonce for dlog zkp */
1964   gcry_mpi_t beta;
1965   gcry_mpi_t tmp;
1966   gcry_mpi_t challenge;
1967   gcry_mpi_t sigma;
1968   struct GNUNET_HashCode challenge_hash;
1969
1970   /* make vagrind happy until we implement the real deal ... */
1971   memset (&d, 0, sizeof d);
1972
1973   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Inserting decrypt element\n",
1974               ds->share->my_peer);
1975
1976   GNUNET_assert (ds->share->my_peer < ds->share->num_peers);
1977
1978   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&c1, &ds->ciphertext.c1_bits,
1979                                    GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1980   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&s, &ds->share->my_share,
1981                                    GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1982   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&sigma, &ds->share->sigmas[ds->share->my_peer],
1983                                    GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1984
1985   GNUNET_assert (NULL != (w = gcry_mpi_new (0)));
1986   GNUNET_assert (NULL != (beta = gcry_mpi_new (0)));
1987   GNUNET_assert (NULL != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
1988
1989   // FIXME: unnecessary, remove once crypto works
1990   gcry_mpi_powm (tmp, elgamal_g, s, elgamal_p);
1991   if (0 != gcry_mpi_cmp (tmp, sigma))
1992   {
1993     char *sigma_str = mpi_to_str (sigma);
1994     char *tmp_str = mpi_to_str (tmp);
1995     char *s_str = mpi_to_str (s);
1996     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "Share of P%u is invalid, ref sigma %s, "
1997                 "computed sigma %s, s %s\n",
1998                 ds->share->my_peer,
1999                 sigma_str, tmp_str, s_str);
2000     GNUNET_free (sigma_str);
2001     GNUNET_free (tmp_str);
2002     GNUNET_free (s_str);
2003   }
2004
2005   gcry_mpi_powm (w, c1, s, elgamal_p);
2006
2007   element.data = (void *) &d;
2008   element.size = sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData);
2009   element.type = 0;
2010
2011   d.ciphertext = ds->ciphertext;
2012   d.peer = my_peer;
2013   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&d.partial_decryption, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, w);
2014
2015   // create the zero knowledge proof
2016   // randomly choose beta such that 0 < beta < q
2017   do
2018   {
2019     gcry_mpi_randomize (beta, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS - 1, GCRY_WEAK_RANDOM);
2020   } while ((gcry_mpi_cmp_ui (beta, 0) == 0) || (gcry_mpi_cmp (beta, elgamal_q) >= 0));
2021   // tmp = g^beta
2022   gcry_mpi_powm (tmp, elgamal_g, beta, elgamal_p);
2023   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&d.nizk_commit1, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, tmp);
2024   // tmp = (c_1)^beta
2025   gcry_mpi_powm (tmp, c1, beta, elgamal_p);
2026   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&d.nizk_commit2, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, tmp);
2027
2028   // the challenge is the hash of everything up to the response
2029   GNUNET_CRYPTO_hash (offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, ciphertext) + (char *) &d,
2030                       offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, nizk_response) -
2031                           offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, ciphertext),
2032                       &challenge_hash);
2033
2034   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&challenge, &challenge_hash,
2035                                    sizeof (struct GNUNET_HashCode));
2036
2037   // compute the response in tmp,
2038   // tmp = (c * s + beta) mod q
2039   gcry_mpi_mulm (tmp, challenge, s, elgamal_q);
2040   gcry_mpi_addm (tmp, tmp, beta, elgamal_q);
2041
2042   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&d.nizk_response, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, tmp);
2043
2044   d.purpose.size = htonl (element.size - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, purpose));
2045   d.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DECRYPTION);
2046
2047   GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_peer_private_key, &d.purpose, &d.signature);
2048
2049   GNUNET_CONSENSUS_insert (ds->consensus, &element, NULL, NULL);
2050   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Inserting decrypt element done!\n",
2051               ds->share->my_peer);
2052
2053   gcry_mpi_release (s);
2054   gcry_mpi_release (w);
2055   gcry_mpi_release (c1);
2056   gcry_mpi_release (beta);
2057   gcry_mpi_release (tmp);
2058   gcry_mpi_release (challenge);
2059   gcry_mpi_release (sigma);
2060 }
2061
2062
2063 /**
2064  * Functions with this signature are called whenever a message is
2065  * received.
2066  *
2067  * @param cls closure
2068  * @param client identification of the client
2069  * @param message the actual message
2070  */
2071 static void handle_client_decrypt (void *cls,
2072                                    struct GNUNET_SERVER_Client *client,
2073                                    const struct GNUNET_MessageHeader
2074                                    *message)
2075 {
2076   const struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptRequestMessage *msg =
2077       (const void *) message;
2078   struct DecryptSession *ds;
2079   struct GNUNET_HashCode session_id;
2080   unsigned int i;
2081
2082   ds = GNUNET_new (struct DecryptSession);
2083   // FIXME: check if session already exists
2084   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (decrypt_sessions_head, decrypt_sessions_tail, ds);
2085   ds->client = client;
2086   ds->client_mq = GNUNET_MQ_queue_for_server_client (client);
2087   ds->start = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->start);
2088   ds->deadline = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->deadline);
2089   ds->ciphertext = msg->ciphertext;
2090
2091   ds->share = GNUNET_SECRETSHARING_share_read (&msg[1], ntohs (msg->header.size) - sizeof *msg, NULL);
2092   // FIXME: probably should be break rather than assert
2093   GNUNET_assert (NULL != ds->share);
2094
2095   // FIXME: this is probably sufficient, but kdf/hash with all values would be nicer ...
2096   GNUNET_CRYPTO_hash (&msg->ciphertext, sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_Ciphertext), &session_id);
2097
2098   ds->consensus = GNUNET_CONSENSUS_create (cfg,
2099                                            ds->share->num_peers,
2100                                            ds->share->peers,
2101                                            &session_id,
2102                                            ds->start,
2103                                            ds->deadline,
2104                                            &decrypt_new_element,
2105                                            ds);
2106
2107
2108   ds->info = GNUNET_new_array (ds->share->num_peers, struct DecryptPeerInfo);
2109   for (i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
2110   {
2111     ds->info[i].peer = ds->share->peers[i];
2112     ds->info[i].original_index = ds->share->original_indices[i];
2113   }
2114
2115   insert_decrypt_element (ds);
2116
2117   GNUNET_CONSENSUS_conclude (ds->consensus, decrypt_conclude, ds);
2118
2119   GNUNET_SERVER_receive_done (client, GNUNET_OK);
2120
2121   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "decrypting with %u peers\n",
2122               ds->share->num_peers);
2123 }
2124
2125
2126 static void
2127 init_crypto_constants (void)
2128 {
2129   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_q, GCRYMPI_FMT_HEX,
2130                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_Q_HEX, 0, NULL));
2131   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_p, GCRYMPI_FMT_HEX,
2132                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_P_HEX, 0, NULL));
2133   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_g, GCRYMPI_FMT_HEX,
2134                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_G_HEX, 0, NULL));
2135 }
2136
2137
2138 static struct KeygenSession *
2139 keygen_session_get (struct GNUNET_SERVER_Client *client)
2140 {
2141   struct KeygenSession *ks;
2142   for (ks = keygen_sessions_head; NULL != ks; ks = ks->next)
2143     if (ks->client == client)
2144       return ks;
2145   return NULL;
2146 }
2147
2148 static struct DecryptSession *
2149 decrypt_session_get (struct GNUNET_SERVER_Client *client)
2150 {
2151   struct DecryptSession *ds;
2152   for (ds = decrypt_sessions_head; NULL != ds; ds = ds->next)
2153     if (ds->client == client)
2154       return ds;
2155   return NULL;
2156 }
2157
2158
2159 /**
2160  * Clean up after a client has disconnected
2161  *
2162  * @param cls closure, unused
2163  * @param client the client to clean up after
2164  */
2165 static void
2166 handle_client_disconnect (void *cls, struct GNUNET_SERVER_Client *client)
2167 {
2168   struct KeygenSession *ks;
2169   struct DecryptSession *ds;
2170
2171   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "handling client disconnect\n");
2172
2173   ks = keygen_session_get (client);
2174   if (NULL != ks)
2175     keygen_session_destroy (ks);
2176
2177   ds = decrypt_session_get (client);
2178   if (NULL != ds)
2179     decrypt_session_destroy (ds);
2180 }
2181
2182
2183 /**
2184  * Process template requests.
2185  *
2186  * @param cls closure
2187  * @param server the initialized server
2188  * @param c configuration to use
2189  */
2190 static void
2191 run (void *cls, struct GNUNET_SERVER_Handle *server,
2192      const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *c)
2193 {
2194   static const struct GNUNET_SERVER_MessageHandler handlers[] = {
2195     {handle_client_keygen, NULL, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_GENERATE, 0},
2196     {handle_client_decrypt, NULL, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_DECRYPT, 0},
2197     {NULL, NULL, 0, 0}
2198   };
2199   cfg = c;
2200   srv = server;
2201   my_peer_private_key = GNUNET_CRYPTO_eddsa_key_create_from_configuration (c);
2202   if (NULL == my_peer_private_key)
2203   {
2204     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "could not access host private key\n");
2205     GNUNET_break (0);
2206     GNUNET_SCHEDULER_shutdown ();
2207     return;
2208   }
2209   init_crypto_constants ();
2210   if (GNUNET_OK != GNUNET_CRYPTO_get_peer_identity (cfg, &my_peer))
2211   {
2212     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "could not retrieve host identity\n");
2213     GNUNET_break (0);
2214     GNUNET_SCHEDULER_shutdown ();
2215     return;
2216   }
2217   GNUNET_SERVER_add_handlers (server, handlers);
2218   GNUNET_SERVER_disconnect_notify (server, &handle_client_disconnect, NULL);
2219   GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_UNIT_FOREVER_REL, &cleanup_task,
2220                                 NULL);
2221 }
2222
2223
2224 /**
2225  * The main function for the template service.
2226  *
2227  * @param argc number of arguments from the command line
2228  * @param argv command line arguments
2229  * @return 0 ok, 1 on error
2230  */
2231 int
2232 main (int argc, char *const *argv)
2233 {
2234   return (GNUNET_OK ==
2235           GNUNET_SERVICE_run (argc, argv, "secretsharing",
2236                               GNUNET_SERVICE_OPTION_NONE, &run, NULL)) ? 0 : 1;
2237 }
2238