src/secretsharing/gnunet-service-secretsharing.c

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      Copyright (C) 2013 GNUnet e.V.
   4
   5      GNUnet is free software: you can redistribute it and/or modify it
   6      under the terms of the GNU Affero General Public License as published
   7      by the Free Software Foundation, either version 3 of the License,
   8      or (at your 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      Affero General Public License for more details.
  14
  15      You should have received a copy of the GNU Affero General Public License
  16      along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17
  18      SPDX-License-Identifier: AGPL3.0-or-later
  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 its 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  * State we keep per client.
 113  */
 114 struct ClientState;
 115
 116
 117 /**
 118  * Session to establish a threshold-shared secret.
 119  */
 120 struct KeygenSession
 121 {
 122
 123   /**
 124    * Current consensus, used for both DKG rounds.
 125    */
 126   struct GNUNET_CONSENSUS_Handle *consensus;
 127
 128   /**
 129    * Which client is this for?
 130    */
 131   struct ClientState *cs;
 132
 133   /**
 134    * Randomly generated coefficients of the polynomial for sharing our
 135    * pre-secret, where 'preshares[0]' is our pre-secret.  Contains 'threshold'
 136    * elements, thus represents a polynomial of degree 'threshold-1', which can
 137    * be interpolated with 'threshold' data points.
 138    *
 139    * The pre-secret-shares 'i=1,...,num_peers' are given by evaluating this
 140    * polyomial at 'i' for share i.
 141    */
 142   gcry_mpi_t *presecret_polynomial;
 143
 144   /**
 145    * Minimum number of shares required to restore the secret.
 146    * Also the number of coefficients for the polynomial representing
 147    * the sharing.  Obviously, the polynomial then has degree threshold-1.
 148    */
 149   unsigned int threshold;
 150
 151   /**
 152    * Total number of peers.
 153    */
 154   unsigned int num_peers;
 155
 156   /**
 157    * Index of the local peer.
 158    */
 159   unsigned int local_peer;
 160
 161   /**
 162    * Information about all participating peers.
 163    * Array of size 'num_peers'.
 164    */
 165   struct KeygenPeerInfo *info;
 166
 167   /**
 168    * List of all peers involved in the secret sharing session.
 169    */
 170   struct GNUNET_PeerIdentity *peers;
 171
 172   /**
 173    * Identifier for this session.
 174    */
 175   struct GNUNET_HashCode session_id;
 176
 177   /**
 178    * Paillier private key of our peer.
 179    */
 180   struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPrivateKey paillier_private_key;
 181
 182   /**
 183    * When would we like the key to be established?
 184    */
 185   struct GNUNET_TIME_Absolute deadline;
 186
 187   /**
 188    * When does the DKG start?  Necessary to compute fractions of the
 189    * operation's desired time interval.
 190    */
 191   struct GNUNET_TIME_Absolute start_time;
 192
 193   /**
 194    * Index of the local peer in the ordered list
 195    * of peers in the session.
 196    */
 197   unsigned int local_peer_idx;
 198
 199   /**
 200    * Share of our peer.  Once preshares from other peers are received, they
 201    * will be added to 'my'share.
 202    */
 203   gcry_mpi_t my_share;
 204
 205   /**
 206    * Public key, will be updated when a round2 element arrives.
 207    */
 208   gcry_mpi_t public_key;
 209 };
 210
 211
 212 /**
 213  * Session to cooperatively decrypt a value.
 214  */
 215 struct DecryptSession
 216 {
 217
 218   /**
 219    * Handle to the consensus over partial decryptions.
 220    */
 221   struct GNUNET_CONSENSUS_Handle *consensus;
 222
 223   /**
 224    * Which client is this for?
 225    */
 226   struct ClientState *cs;
 227
 228   /**
 229    * When should we start communicating for decryption?
 230    */
 231   struct GNUNET_TIME_Absolute start;
 232
 233   /**
 234    * When would we like the ciphertext to be
 235    * decrypted?
 236    */
 237   struct GNUNET_TIME_Absolute deadline;
 238
 239   /**
 240    * Ciphertext we want to decrypt.
 241    */
 242   struct GNUNET_SECRETSHARING_Ciphertext ciphertext;
 243
 244   /**
 245    * Share of the local peer.
 246    * Containts other important information, such as
 247    * the list of other peers.
 248    */
 249   struct GNUNET_SECRETSHARING_Share *share;
 250
 251   /**
 252    * State information about other peers.
 253    */
 254   struct DecryptPeerInfo *info;
 255 };
 256
 257
 258 /**
 259  * State we keep per client.
 260  */
 261 struct ClientState
 262 {
 263   /**
 264    * Decrypt session of the client, if any.
 265    */
 266   struct DecryptSession *decrypt_session;
 267
 268   /**
 269    * Keygen session of the client, if any.
 270    */
 271   struct KeygenSession *keygen_session;
 272
 273   /**
 274    * Client this is about.
 275    */
 276   struct GNUNET_SERVICE_Client *client;
 277
 278   /**
 279    * MQ to talk to @a client.
 280    */
 281   struct GNUNET_MQ_Handle *mq;
 282
 283 };
 284
 285
 286 /**
 287  * The ElGamal prime field order as libgcrypt mpi.
 288  * Initialized in #init_crypto_constants.
 289  */
 290 static gcry_mpi_t elgamal_q;
 291
 292 /**
 293  * Modulus of the prime field used for ElGamal.
 294  * Initialized in #init_crypto_constants.
 295  */
 296 static gcry_mpi_t elgamal_p;
 297
 298 /**
 299  * Generator for prime field of order 'elgamal_q'.
 300  * Initialized in #init_crypto_constants.
 301  */
 302 static gcry_mpi_t elgamal_g;
 303
 304 /**
 305  * Peer that runs this service.
 306  */
 307 static struct GNUNET_PeerIdentity my_peer;
 308
 309 /**
 310  * Peer that runs this service.
 311  */
 312 static struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *my_peer_private_key;
 313
 314 /**
 315  * Configuration of this service.
 316  */
 317 static const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *cfg;
 318
 319
 320 /**
 321  * Get the peer info belonging to a peer identity in a keygen session.
 322  *
 323  * @param ks The keygen session.
 324  * @param peer The peer identity.
 325  * @return The Keygen peer info, or NULL if the peer could not be found.
 326  */
 327 static struct KeygenPeerInfo *
 328 get_keygen_peer_info (const struct KeygenSession *ks,
 329                       const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
 330 {
 331   unsigned int i;
 332   for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
 333     if (0 == memcmp (peer, &ks->info[i].peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 334       return &ks->info[i];
 335   return NULL;
 336 }
 337
 338
 339 /**
 340  * Get the peer info belonging to a peer identity in a decrypt session.
 341  *
 342  * @param ds The decrypt session.
 343  * @param peer The peer identity.
 344  * @return The decrypt peer info, or NULL if the peer could not be found.
 345  */
 346 static struct DecryptPeerInfo *
 347 get_decrypt_peer_info (const struct DecryptSession *ds,
 348                        const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
 349 {
 350   unsigned int i;
 351   for (i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
 352     if (0 == memcmp (peer, &ds->info[i].peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 353       return &ds->info[i];
 354   return NULL;
 355 }
 356
 357
 358 /**
 359  * Interpolate between two points in time.
 360  *
 361  * @param start start time
 362  * @param end end time
 363  * @param num numerator of the scale factor
 364  * @param denum denumerator of the scale factor
 365  */
 366 static struct GNUNET_TIME_Absolute
 367 time_between (struct GNUNET_TIME_Absolute start,
 368               struct GNUNET_TIME_Absolute end,
 369               int num, int denum)
 370 {
 371   struct GNUNET_TIME_Absolute result;
 372   uint64_t diff;
 373
 374   GNUNET_assert (start.abs_value_us <= end.abs_value_us);
 375   diff = end.abs_value_us - start.abs_value_us;
 376   result.abs_value_us = start.abs_value_us + ((diff * num) / denum);
 377
 378   return result;
 379 }
 380
 381
 382 /**
 383  * Compare two peer identities.  Indended to be used with qsort or bsearch.
 384  *
 385  * @param p1 Some peer identity.
 386  * @param p2 Some peer identity.
 387  * @return 1 if p1 > p2, -1 if p1 < p2 and 0 if p1 == p2.
 388  */
 389 static int
 390 peer_id_cmp (const void *p1, const void *p2)
 391 {
 392   return memcmp (p1,
 393                  p2,
 394                  sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
 395 }
 396
 397
 398 /**
 399  * Get the index of a peer in an array of peers
 400  *
 401  * @param haystack Array of peers.
 402  * @param n Size of @a haystack.
 403  * @param needle Peer to find
 404  * @return Index of @a needle in @a haystack, or -1 if peer
 405  *         is not in the list.
 406  */
 407 static int
 408 peer_find (const struct GNUNET_PeerIdentity *haystack, unsigned int n,
 409            const struct GNUNET_PeerIdentity *needle)
 410 {
 411   unsigned int i;
 412
 413   for (i = 0; i < n; i++)
 414     if (0 == memcmp (&haystack[i],
 415                      needle,
 416                      sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 417       return i;
 418   return -1;
 419 }
 420
 421
 422 /**
 423  * Normalize the given list of peers, by including the local peer
 424  * (if it is missing) and sorting the peers by their identity.
 425  *
 426  * @param listed Peers in the unnormalized list.
 427  * @param num_listed Peers in the un-normalized list.
 428  * @param[out] num_normalized Number of peers in the normalized list.
 429  * @param[out] my_peer_idx Index of the local peer in the normalized list.
 430  * @return Normalized list, must be free'd by the caller.
 431  */
 432 static struct GNUNET_PeerIdentity *
 433 normalize_peers (struct GNUNET_PeerIdentity *listed,
 434                  unsigned int num_listed,
 435                  unsigned int *num_normalized,
 436                  unsigned int *my_peer_idx)
 437 {
 438   unsigned int local_peer_in_list;
 439   /* number of peers in the normalized list */
 440   unsigned int n;
 441   struct GNUNET_PeerIdentity *normalized;
 442
 443   local_peer_in_list = GNUNET_YES;
 444   n = num_listed;
 445   if (peer_find (listed, num_listed, &my_peer) < 0)
 446   {
 447     local_peer_in_list = GNUNET_NO;
 448     n += 1;
 449   }
 450
 451   normalized = GNUNET_new_array (n,
 452                                  struct GNUNET_PeerIdentity);
 453
 454   if (GNUNET_NO == local_peer_in_list)
 455     normalized[n - 1] = my_peer;
 456
 457   GNUNET_memcpy (normalized,
 458           listed,
 459           num_listed * sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
 460   qsort (normalized,
 461          n,
 462          sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 463          &peer_id_cmp);
 464
 465   if (NULL != my_peer_idx)
 466     *my_peer_idx = peer_find (normalized, n, &my_peer);
 467   if (NULL != num_normalized)
 468     *num_normalized = n;
 469
 470   return normalized;
 471 }
 472
 473
 474 /**
 475  * Get a the j-th lagrange coefficient for a set of indices.
 476  *
 477  * @param[out] coeff the lagrange coefficient
 478  * @param j lagrange coefficient we want to compute
 479  * @param indices indices
 480  * @param num number of indices in @a indices
 481  */
 482 static void
 483 compute_lagrange_coefficient (gcry_mpi_t coeff, unsigned int j,
 484                               unsigned int *indices,
 485                               unsigned int num)
 486 {
 487   unsigned int i;
 488   /* numerator */
 489   gcry_mpi_t n;
 490   /* denominator */
 491   gcry_mpi_t d;
 492   /* temp value for l-j */
 493   gcry_mpi_t tmp;
 494
 495   GNUNET_assert (0 != coeff);
 496
 497   GNUNET_assert (0 != (n = gcry_mpi_new (0)));
 498   GNUNET_assert (0 != (d = gcry_mpi_new (0)));
 499   GNUNET_assert (0 != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
 500
 501   gcry_mpi_set_ui (n, 1);
 502   gcry_mpi_set_ui (d, 1);
 503
 504   for (i = 0; i < num; i++)
 505   {
 506     unsigned int l = indices[i];
 507     if (l == j)
 508       continue;
 509     gcry_mpi_mul_ui (n, n, l + 1);
 510     // d <- d * (l-j)
 511     gcry_mpi_set_ui (tmp, l + 1);
 512     gcry_mpi_sub_ui (tmp, tmp, j + 1);
 513     gcry_mpi_mul (d, d, tmp);
 514   }
 515
 516   // gcry_mpi_invm does not like negative numbers ...
 517   gcry_mpi_mod (d, d, elgamal_q);
 518
 519   GNUNET_assert (gcry_mpi_cmp_ui (d, 0) > 0);
 520
 521   // now we do the actual division, with everything mod q, as we
 522   // are not operating on elements from <g>, but on exponents
 523   GNUNET_assert (0 != gcry_mpi_invm (d, d, elgamal_q));
 524
 525   gcry_mpi_mulm (coeff, n, d, elgamal_q);
 526
 527   gcry_mpi_release (n);
 528   gcry_mpi_release (d);
 529   gcry_mpi_release (tmp);
 530 }
 531
 532
 533 /**
 534  * Destroy a decrypt session, removing it from
 535  * the linked list of decrypt sessions.
 536  *
 537  * @param ds decrypt session to destroy
 538  */
 539 static void
 540 decrypt_session_destroy (struct DecryptSession *ds)
 541 {
 542   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 543               "destroying decrypt session\n");
 544   if (NULL != ds->cs)
 545   {
 546     ds->cs->decrypt_session = NULL;
 547     ds->cs = NULL;
 548   }
 549   if (NULL != ds->consensus)
 550   {
 551     GNUNET_CONSENSUS_destroy (ds->consensus);
 552     ds->consensus = NULL;
 553   }
 554
 555   if (NULL != ds->info)
 556   {
 557     for (unsigned int i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
 558     {
 559       if (NULL != ds->info[i].partial_decryption)
 560       {
 561         gcry_mpi_release (ds->info[i].partial_decryption);
 562         ds->info[i].partial_decryption = NULL;
 563       }
 564     }
 565     GNUNET_free (ds->info);
 566     ds->info = NULL;
 567   }
 568   if (NULL != ds->share)
 569   {
 570     GNUNET_SECRETSHARING_share_destroy (ds->share);
 571     ds->share = NULL;
 572   }
 573
 574   GNUNET_free (ds);
 575 }
 576
 577
 578 static void
 579 keygen_info_destroy (struct KeygenPeerInfo *info)
 580 {
 581   if (NULL != info->sigma)
 582   {
 583     gcry_mpi_release (info->sigma);
 584     info->sigma = NULL;
 585   }
 586   if (NULL != info->presecret_commitment)
 587   {
 588     gcry_mpi_release (info->presecret_commitment);
 589     info->presecret_commitment = NULL;
 590   }
 591   if (NULL != info->preshare_commitment)
 592   {
 593     gcry_mpi_release (info->preshare_commitment);
 594     info->preshare_commitment = NULL;
 595   }
 596 }
 597
 598
 599 static void
 600 keygen_session_destroy (struct KeygenSession *ks)
 601 {
 602   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
 603               "destroying keygen session\n");
 604
 605   if (NULL != ks->cs)
 606   {
 607     ks->cs->keygen_session = NULL;
 608     ks->cs = NULL;
 609   }
 610   if (NULL != ks->info)
 611   {
 612     for (unsigned int i = 0; i < ks->num_peers; i++)
 613       keygen_info_destroy (&ks->info[i]);
 614     GNUNET_free (ks->info);
 615     ks->info = NULL;
 616   }
 617
 618   if (NULL != ks->consensus)
 619   {
 620     GNUNET_CONSENSUS_destroy (ks->consensus);
 621     ks->consensus = NULL;
 622   }
 623
 624   if (NULL != ks->presecret_polynomial)
 625   {
 626     for (unsigned int i = 0; i < ks->threshold; i++)
 627     {
 628       GNUNET_assert (NULL != ks->presecret_polynomial[i]);
 629       gcry_mpi_release (ks->presecret_polynomial[i]);
 630       ks->presecret_polynomial[i] = NULL;
 631     }
 632     GNUNET_free (ks->presecret_polynomial);
 633     ks->presecret_polynomial = NULL;
 634   }
 635   if (NULL != ks->my_share)
 636   {
 637     gcry_mpi_release (ks->my_share);
 638     ks->my_share = NULL;
 639   }
 640   if (NULL != ks->public_key)
 641   {
 642     gcry_mpi_release (ks->public_key);
 643     ks->public_key = NULL;
 644   }
 645   if (NULL != ks->peers)
 646   {
 647     GNUNET_free (ks->peers);
 648     ks->peers = NULL;
 649   }
 650   GNUNET_free (ks);
 651 }
 652
 653
 654 /**
 655  * Task run during shutdown.
 656  *
 657  * @param cls unused
 658  * @param tc unused
 659  */
 660 static void
 661 cleanup_task (void *cls)
 662 {
 663   /* Nothing to do! */
 664 }
 665
 666
 667
 668 /**
 669  * Generate the random coefficients of our pre-secret polynomial
 670  *
 671  * @param ks the session
 672  */
 673 static void
 674 generate_presecret_polynomial (struct KeygenSession *ks)
 675 {
 676   int i;
 677   gcry_mpi_t v;
 678
 679   GNUNET_assert (NULL == ks->presecret_polynomial);
 680   ks->presecret_polynomial = GNUNET_new_array (ks->threshold,
 681                                                gcry_mpi_t);
 682   for (i = 0; i < ks->threshold; i++)
 683   {
 684     v = ks->presecret_polynomial[i] = gcry_mpi_new (GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS);
 685     GNUNET_assert (NULL != v);
 686     // Randomize v such that 0 < v < elgamal_q.
 687     // The '- 1' is necessary as bitlength(q) = bitlength(p) - 1.
 688     do
 689     {
 690       gcry_mpi_randomize (v, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS - 1, GCRY_WEAK_RANDOM);
 691     } while ((gcry_mpi_cmp_ui (v, 0) == 0) || (gcry_mpi_cmp (v, elgamal_q) >= 0));
 692   }
 693 }
 694
 695
 696 /**
 697  * Consensus element handler for round one.
 698  * We should get one ephemeral key for each peer.
 699  *
 700  * @param cls Closure (keygen session).
 701  * @param element The element from consensus, or
 702  *                NULL if consensus failed.
 703  */
 704 static void
 705 keygen_round1_new_element (void *cls,
 706                            const struct GNUNET_SET_Element *element)
 707 {
 708   const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData *d;
 709   struct KeygenSession *ks = cls;
 710   struct KeygenPeerInfo *info;
 711
 712   if (NULL == element)
 713   {
 714     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "round1 consensus failed\n");
 715     return;
 716   }
 717
 718   /* elements have fixed size */
 719   if (element->size != sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData))
 720   {
 721     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 722                 "keygen commit data with wrong size (%u) in consensus, %u expected\n",
 723                 (unsigned int) element->size,
 724                 (unsigned int) sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData));
 725     return;
 726   }
 727
 728   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "got round1 element\n");
 729
 730   d = element->data;
 731   info = get_keygen_peer_info (ks, &d->peer);
 732
 733   if (NULL == info)
 734   {
 735     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen commit data with wrong peer identity (%s) in consensus\n",
 736                 GNUNET_i2s (&d->peer));
 737     return;
 738   }
 739
 740   /* Check that the right amount of data has been signed. */
 741   if (d->purpose.size !=
 742       htonl (element->size - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData, purpose)))
 743   {
 744     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen commit data with wrong signature purpose size in consensus\n");
 745     return;
 746   }
 747
 748   if (GNUNET_OK != GNUNET_CRYPTO_eddsa_verify (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DKG1,
 749                                                &d->purpose, &d->signature, &d->peer.public_key))
 750   {
 751     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "keygen commit data with invalid signature in consensus\n");
 752     return;
 753   }
 754   info->paillier_public_key = d->pubkey;
 755   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&info->presecret_commitment, &d->commitment, 512 / 8);
 756   info->round1_valid = GNUNET_YES;
 757 }
 758
 759
 760 /**
 761  * Evaluate the polynomial with coefficients @a coeff at @a x.
 762  * The i-th element in @a coeff corresponds to the coefficient of x^i.
 763  *
 764  * @param[out] z result of the evaluation
 765  * @param coeff array of coefficients
 766  * @param num_coeff number of coefficients
 767  * @param x where to evaluate the polynomial
 768  * @param m what group are we operating in?
 769  */
 770 static void
 771 horner_eval (gcry_mpi_t z, gcry_mpi_t *coeff, unsigned int num_coeff, gcry_mpi_t x, gcry_mpi_t m)
 772 {
 773   unsigned int i;
 774
 775   gcry_mpi_set_ui (z, 0);
 776   for (i = 0; i < num_coeff; i++)
 777   {
 778     // z <- zx + c
 779     gcry_mpi_mul (z, z, x);
 780     gcry_mpi_addm (z, z, coeff[num_coeff - i - 1], m);
 781   }
 782 }
 783
 784
 785 static void
 786 keygen_round2_conclude (void *cls)
 787 {
 788   struct KeygenSession *ks = cls;
 789   struct GNUNET_SECRETSHARING_SecretReadyMessage *m;
 790   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 791   size_t share_size;
 792   unsigned int i;
 793   unsigned int j;
 794   struct GNUNET_SECRETSHARING_Share *share;
 795
 796   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "round2 conclude\n");
 797
 798   GNUNET_CONSENSUS_destroy (ks->consensus);
 799   ks->consensus = NULL;
 800
 801   share = GNUNET_new (struct GNUNET_SECRETSHARING_Share);
 802
 803   share->num_peers = 0;
 804
 805   for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
 806     if (GNUNET_YES == ks->info[i].round2_valid)
 807       share->num_peers++;
 808
 809   share->peers = GNUNET_new_array (share->num_peers,
 810                                    struct GNUNET_PeerIdentity);
 811   share->sigmas =
 812       GNUNET_new_array (share->num_peers,
 813                         struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement);
 814   share->original_indices = GNUNET_new_array (share->num_peers,
 815                                               uint16_t);
 816
 817   /* maybe we're not even in the list of peers? */
 818   share->my_peer = share->num_peers;
 819
 820   j = 0; /* running index of valid peers */
 821   for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
 822   {
 823     if (GNUNET_YES == ks->info[i].round2_valid)
 824     {
 825       share->peers[j] = ks->info[i].peer;
 826       GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&share->sigmas[j],
 827                                         GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
 828                                         ks->info[i].sigma);
 829       share->original_indices[i] = j;
 830       if (0 == memcmp (&share->peers[i], &my_peer, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
 831         share->my_peer = j;
 832       j += 1;
 833     }
 834   }
 835
 836   if (share->my_peer == share->num_peers)
 837   {
 838     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "P%u: peer identity not in share\n", ks->local_peer_idx);
 839   }
 840
 841   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&share->my_share, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
 842                                     ks->my_share);
 843   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&share->public_key, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
 844                                     ks->public_key);
 845
 846   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "keygen completed with %u peers\n", share->num_peers);
 847
 848   /* Write the share. If 0 peers completed the dkg, an empty
 849    * share will be sent. */
 850
 851   GNUNET_assert (GNUNET_OK == GNUNET_SECRETSHARING_share_write (share, NULL, 0, &share_size));
 852
 853   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "writing share of size %u\n",
 854               (unsigned int) share_size);
 855
 856   ev = GNUNET_MQ_msg_extra (m, share_size,
 857                             GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_SECRET_READY);
 858
 859   GNUNET_assert (GNUNET_OK == GNUNET_SECRETSHARING_share_write (share, &m[1], share_size, NULL));
 860
 861   GNUNET_SECRETSHARING_share_destroy (share);
 862   share = NULL;
 863
 864   GNUNET_MQ_send (ks->cs->mq,
 865                   ev);
 866 }
 867
 868
 869
 870 static void
 871 restore_fair (const struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey *ppub,
 872               const struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe,
 873               gcry_mpi_t x, gcry_mpi_t xres)
 874 {
 875   gcry_mpi_t a_1;
 876   gcry_mpi_t a_2;
 877   gcry_mpi_t b_1;
 878   gcry_mpi_t b_2;
 879   gcry_mpi_t big_a;
 880   gcry_mpi_t big_b;
 881   gcry_mpi_t big_t;
 882   gcry_mpi_t n;
 883   gcry_mpi_t t_1;
 884   gcry_mpi_t t_2;
 885   gcry_mpi_t t;
 886   gcry_mpi_t r;
 887   gcry_mpi_t v;
 888
 889
 890   GNUNET_assert (NULL != (n = gcry_mpi_new (0)));
 891   GNUNET_assert (NULL != (t = gcry_mpi_new (0)));
 892   GNUNET_assert (NULL != (t_1 = gcry_mpi_new (0)));
 893   GNUNET_assert (NULL != (t_2 = gcry_mpi_new (0)));
 894   GNUNET_assert (NULL != (r = gcry_mpi_new (0)));
 895   GNUNET_assert (NULL != (big_t = gcry_mpi_new (0)));
 896   GNUNET_assert (NULL != (v = gcry_mpi_new (0)));
 897   GNUNET_assert (NULL != (big_a = gcry_mpi_new (0)));
 898   GNUNET_assert (NULL != (big_b = gcry_mpi_new (0)));
 899
 900   // a = (N,0)^T
 901   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&a_1, ppub, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey));
 902   GNUNET_assert (NULL != (a_2 = gcry_mpi_new (0)));
 903   gcry_mpi_set_ui (a_2, 0);
 904   // b = (x,1)^T
 905   GNUNET_assert (NULL != (b_1 = gcry_mpi_new (0)));
 906   gcry_mpi_set (b_1, x);
 907   GNUNET_assert (NULL != (b_2 = gcry_mpi_new (0)));
 908   gcry_mpi_set_ui (b_2, 1);
 909
 910   // A = a DOT a
 911   gcry_mpi_mul (t, a_1, a_1);
 912   gcry_mpi_mul (big_a, a_2, a_2);
 913   gcry_mpi_add (big_a, big_a, t);
 914
 915   // B = b DOT b
 916   gcry_mpi_mul (t, b_1, b_1);
 917   gcry_mpi_mul (big_b, b_2, b_2);
 918   gcry_mpi_add (big_b, big_b, t);
 919
 920   while (1)
 921   {
 922     // n = a DOT b
 923     gcry_mpi_mul (t, a_1, b_1);
 924     gcry_mpi_mul (n, a_2, b_2);
 925     gcry_mpi_add (n, n, t);
 926
 927     // r = nearest(n/B)
 928     gcry_mpi_div (r, NULL, n, big_b, 0);
 929
 930     // T := A - 2rn + rrB
 931     gcry_mpi_mul (v, r, n);
 932     gcry_mpi_mul_ui (v, v, 2);
 933     gcry_mpi_sub (big_t, big_a, v);
 934     gcry_mpi_mul (v, r, r);
 935     gcry_mpi_mul (v, v, big_b);
 936     gcry_mpi_add (big_t, big_t, v);
 937
 938     if (gcry_mpi_cmp (big_t, big_b) >= 0)
 939     {
 940       break;
 941     }
 942
 943     // t = a - rb
 944     gcry_mpi_mul (v, r, b_1);
 945     gcry_mpi_sub (t_1, a_1, v);
 946     gcry_mpi_mul (v, r, b_2);
 947     gcry_mpi_sub (t_2, a_2, v);
 948
 949     // a = b
 950     gcry_mpi_set (a_1, b_1);
 951     gcry_mpi_set (a_2, b_2);
 952     // b = t
 953     gcry_mpi_set (b_1, t_1);
 954     gcry_mpi_set (b_2, t_2);
 955
 956     gcry_mpi_set (big_a, big_b);
 957     gcry_mpi_set (big_b, big_t);
 958   }
 959
 960   {
 961     gcry_mpi_t paillier_n;
 962
 963     GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&paillier_n, ppub, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey));
 964
 965     gcry_mpi_set (xres, b_2);
 966     gcry_mpi_invm (xres, xres, elgamal_q);
 967     gcry_mpi_mulm (xres, xres, b_1, elgamal_q);
 968   }
 969
 970   gcry_mpi_release (a_1);
 971   gcry_mpi_release (a_2);
 972   gcry_mpi_release (b_1);
 973   gcry_mpi_release (b_2);
 974   gcry_mpi_release (big_a);
 975   gcry_mpi_release (big_b);
 976   gcry_mpi_release (big_t);
 977   gcry_mpi_release (n);
 978   gcry_mpi_release (t_1);
 979   gcry_mpi_release (t_2);
 980   gcry_mpi_release (t);
 981   gcry_mpi_release (r);
 982   gcry_mpi_release (v);
 983 }
 984
 985
 986 static void
 987 get_fair_encryption_challenge (const struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe, gcry_mpi_t e)
 988 {
 989   struct {
 990     struct GNUNET_CRYPTO_PaillierCiphertext c;
 991     char h[GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8];
 992     char t1[GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8];
 993     char t2[GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8];
 994   } hash_data;
 995   struct GNUNET_HashCode e_hash;
 996
 997   memset (&hash_data,
 998           0,
 999           sizeof (hash_data));
1000   GNUNET_memcpy (&hash_data.c, &fe->c, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierCiphertext));
1001   GNUNET_memcpy (&hash_data.h, &fe->h, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1002   GNUNET_memcpy (&hash_data.t1, &fe->t1, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1003   GNUNET_memcpy (&hash_data.t2, &fe->t2, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8);
1004   GNUNET_CRYPTO_hash (&hash_data,
1005                       sizeof (hash_data),
1006                       &e_hash);
1007   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&e, &e_hash, sizeof (struct GNUNET_HashCode));
1008   gcry_mpi_mod (e, e, elgamal_q);
1009 }
1010
1011
1012 static int
1013 verify_fair (const struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey *ppub, const struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe)
1014 {
1015   gcry_mpi_t n;
1016   gcry_mpi_t n_sq;
1017   gcry_mpi_t z;
1018   gcry_mpi_t t1;
1019   gcry_mpi_t t2;
1020   gcry_mpi_t e;
1021   gcry_mpi_t w;
1022   gcry_mpi_t tmp1;
1023   gcry_mpi_t tmp2;
1024   gcry_mpi_t y;
1025   gcry_mpi_t big_y;
1026   int res;
1027
1028   GNUNET_assert (NULL != (n_sq = gcry_mpi_new (0)));
1029   GNUNET_assert (NULL != (tmp1 = gcry_mpi_new (0)));
1030   GNUNET_assert (NULL != (tmp2 = gcry_mpi_new (0)));
1031   GNUNET_assert (NULL != (e = gcry_mpi_new (0)));
1032
1033   get_fair_encryption_challenge (fe, e);
1034
1035   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&n, ppub, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey));
1036   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&t1, fe->t1, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS / 8);
1037   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&z, fe->z, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1038   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&y, fe->h, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1039   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&w, fe->w, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS / 8);
1040   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&big_y, fe->c.bits, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8);
1041   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&t2, fe->t2, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8);
1042   gcry_mpi_mul (n_sq, n, n);
1043
1044   // tmp1 = g^z
1045   gcry_mpi_powm (tmp1, elgamal_g, z, elgamal_p);
1046   // tmp2 = y^{-e}
1047   gcry_mpi_powm (tmp1, y, e, elgamal_p);
1048   gcry_mpi_invm (tmp1, tmp1, elgamal_p);
1049   // tmp1 = tmp1 * tmp2
1050   gcry_mpi_mulm (tmp1, tmp1, tmp2, elgamal_p);
1051
1052   if (0 == gcry_mpi_cmp (t1, tmp1))
1053   {
1054     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "fair encryption invalid (t1)\n");
1055     res = GNUNET_NO;
1056     goto cleanup;
1057   }
1058
1059   gcry_mpi_powm (big_y, big_y, e, n_sq);
1060   gcry_mpi_invm (big_y, big_y, n_sq);
1061
1062   gcry_mpi_add_ui (tmp1, n, 1);
1063   gcry_mpi_powm (tmp1, tmp1, z, n_sq);
1064
1065   gcry_mpi_powm (tmp2, w, n, n_sq);
1066
1067   gcry_mpi_mulm (tmp1, tmp1, tmp2, n_sq);
1068   gcry_mpi_mulm (tmp1, tmp1, big_y, n_sq);
1069
1070
1071   if (0 == gcry_mpi_cmp (t2, tmp1))
1072   {
1073     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "fair encryption invalid (t2)\n");
1074     res = GNUNET_NO;
1075     goto cleanup;
1076   }
1077
1078   res = GNUNET_YES;
1079
1080 cleanup:
1081
1082   gcry_mpi_release (n);
1083   gcry_mpi_release (n_sq);
1084   gcry_mpi_release (z);
1085   gcry_mpi_release (t1);
1086   gcry_mpi_release (t2);
1087   gcry_mpi_release (e);
1088   gcry_mpi_release (w);
1089   gcry_mpi_release (tmp1);
1090   gcry_mpi_release (tmp2);
1091   gcry_mpi_release (y);
1092   gcry_mpi_release (big_y);
1093   return res;
1094 }
1095
1096
1097 /**
1098  * Create a fair Paillier encryption of then given ciphertext.
1099  *
1100  * @param v the ciphertext
1101  * @param[out] fe the fair encryption
1102  */
1103 static void
1104 encrypt_fair (gcry_mpi_t v, const struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey *ppub, struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe)
1105 {
1106   gcry_mpi_t r;
1107   gcry_mpi_t s;
1108   gcry_mpi_t t1;
1109   gcry_mpi_t t2;
1110   gcry_mpi_t z;
1111   gcry_mpi_t w;
1112   gcry_mpi_t n;
1113   gcry_mpi_t e;
1114   gcry_mpi_t n_sq;
1115   gcry_mpi_t u;
1116   gcry_mpi_t Y;
1117   gcry_mpi_t G;
1118   gcry_mpi_t h;
1119   GNUNET_assert (NULL != (r = gcry_mpi_new (0)));
1120   GNUNET_assert (NULL != (s = gcry_mpi_new (0)));
1121   GNUNET_assert (NULL != (t1 = gcry_mpi_new (0)));
1122   GNUNET_assert (NULL != (t2 = gcry_mpi_new (0)));
1123   GNUNET_assert (NULL != (z = gcry_mpi_new (0)));
1124   GNUNET_assert (NULL != (w = gcry_mpi_new (0)));
1125   GNUNET_assert (NULL != (n_sq = gcry_mpi_new (0)));
1126   GNUNET_assert (NULL != (e = gcry_mpi_new (0)));
1127   GNUNET_assert (NULL != (u = gcry_mpi_new (0)));
1128   GNUNET_assert (NULL != (Y = gcry_mpi_new (0)));
1129   GNUNET_assert (NULL != (G = gcry_mpi_new (0)));
1130   GNUNET_assert (NULL != (h = gcry_mpi_new (0)));
1131
1132   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&n, ppub, sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_PaillierPublicKey));
1133   gcry_mpi_mul (n_sq, n, n);
1134   gcry_mpi_add_ui (G, n, 1);
1135
1136   do {
1137     gcry_mpi_randomize (u, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS, GCRY_WEAK_RANDOM);
1138   }
1139   while (gcry_mpi_cmp (u, n) >= 0);
1140
1141   gcry_mpi_powm (t1, G, v, n_sq);
1142   gcry_mpi_powm (t2, u, n, n_sq);
1143   gcry_mpi_mulm (Y, t1, t2, n_sq);
1144
1145   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->c.bits,
1146                                     sizeof fe->c.bits,
1147                                     Y);
1148
1149
1150   gcry_mpi_randomize (r, 2048, GCRY_WEAK_RANDOM);
1151   do {
1152     gcry_mpi_randomize (s, GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS, GCRY_WEAK_RANDOM);
1153   }
1154   while (gcry_mpi_cmp (s, n) >= 0);
1155
1156   // compute t1
1157   gcry_mpi_mulm (t1, elgamal_g, r, elgamal_p);
1158   // compute t2 (use z and w as temp)
1159   gcry_mpi_powm (z, G, r, n_sq);
1160   gcry_mpi_powm (w, s, n, n_sq);
1161   gcry_mpi_mulm (t2, z, w, n_sq);
1162
1163
1164   gcry_mpi_powm (h, elgamal_g, v, elgamal_p);
1165
1166   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->h,
1167                                     GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
1168                                     h);
1169
1170   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->t1,
1171                                     GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
1172                                     t1);
1173
1174   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->t2,
1175                                     GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS * 2 / 8,
1176                                     t2);
1177
1178
1179   get_fair_encryption_challenge (fe, e);
1180
1181   // compute z
1182   gcry_mpi_mul (z, e, v);
1183   gcry_mpi_addm (z, z, r, elgamal_q);
1184   // compute w
1185   gcry_mpi_powm (w, u, e, n);
1186   gcry_mpi_mulm (w, w, s, n);
1187
1188   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->z,
1189                                     GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8,
1190                                     z);
1191
1192   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (fe->w,
1193                                     GNUNET_CRYPTO_PAILLIER_BITS / 8,
1194                                     w);
1195
1196   gcry_mpi_release (n);
1197   gcry_mpi_release (r);
1198   gcry_mpi_release (s);
1199   gcry_mpi_release (t1);
1200   gcry_mpi_release (t2);
1201   gcry_mpi_release (z);
1202   gcry_mpi_release (w);
1203   gcry_mpi_release (e);
1204   gcry_mpi_release (n_sq);
1205   gcry_mpi_release (u);
1206   gcry_mpi_release (Y);
1207   gcry_mpi_release (G);
1208   gcry_mpi_release (h);
1209 }
1210
1211
1212 /**
1213  * Insert round 2 element in the consensus, consisting of
1214  * (1) The exponentiated pre-share polynomial coefficients A_{i,l}=g^{a_{i,l}}
1215  * (2) The exponentiated pre-shares y_{i,j}=g^{s_{i,j}}
1216  * (3) The encrypted pre-shares Y_{i,j}
1217  * (4) The zero knowledge proof for fairness of
1218  *     the encryption
1219  *
1220  * @param ks session to use
1221  */
1222 static void
1223 insert_round2_element (struct KeygenSession *ks)
1224 {
1225   struct GNUNET_SET_Element *element;
1226   struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d;
1227   unsigned char *pos;
1228   unsigned char *last_pos;
1229   size_t element_size;
1230   unsigned int i;
1231   gcry_mpi_t idx;
1232   gcry_mpi_t v;
1233
1234   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Inserting round2 element\n",
1235               ks->local_peer_idx);
1236
1237   GNUNET_assert (NULL != (v = gcry_mpi_new (GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS)));
1238   GNUNET_assert (NULL != (idx = gcry_mpi_new (GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS)));
1239
1240   element_size = (sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData) +
1241                   sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption) * ks->num_peers +
1242                   GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8 * ks->threshold);
1243
1244   element = GNUNET_malloc (sizeof (struct GNUNET_SET_Element) + element_size);
1245   element->size = element_size;
1246   element->data = (void *) &element[1];
1247
1248   d = (void *) element->data;
1249   d->peer = my_peer;
1250
1251   // start inserting vector elements
1252   // after the fixed part of the element's data
1253   pos = (void *) &d[1];
1254   last_pos = pos + element_size;
1255
1256   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: computed exp preshares\n",
1257               ks->local_peer_idx);
1258
1259   // encrypted pre-shares
1260   // and fair encryption proof
1261   {
1262     for (i = 0; i < ks->num_peers; i++)
1263     {
1264       ptrdiff_t remaining = last_pos - pos;
1265       struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe = (void *) pos;
1266
1267       GNUNET_assert (remaining > 0);
1268       memset (fe, 0, sizeof *fe);
1269       if (GNUNET_YES == ks->info[i].round1_valid)
1270       {
1271         gcry_mpi_set_ui (idx, i + 1);
1272         // evaluate the polynomial
1273         horner_eval (v, ks->presecret_polynomial, ks->threshold, idx, elgamal_q);
1274         // encrypt the result
1275         encrypt_fair (v, &ks->info[i].paillier_public_key, fe);
1276       }
1277       pos += sizeof *fe;
1278     }
1279   }
1280
1281   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: computed enc preshares\n",
1282               ks->local_peer_idx);
1283
1284   // exponentiated coefficients
1285   for (i = 0; i < ks->threshold; i++)
1286   {
1287     ptrdiff_t remaining = last_pos - pos;
1288     GNUNET_assert (remaining > 0);
1289     gcry_mpi_powm (v, elgamal_g, ks->presecret_polynomial[i], elgamal_p);
1290     GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (pos, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, v);
1291     pos += GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8;
1292   }
1293
1294   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: computed exp coefficients\n",
1295               ks->local_peer_idx);
1296
1297
1298   d->purpose.size = htonl (element_size - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData, purpose));
1299   d->purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DKG2);
1300   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1301                  GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_peer_private_key,
1302                                            &d->purpose,
1303                                            &d->signature));
1304
1305   GNUNET_CONSENSUS_insert (ks->consensus, element, NULL, NULL);
1306   GNUNET_free (element); /* FIXME: maybe stack-allocate instead? */
1307
1308   gcry_mpi_release (v);
1309   gcry_mpi_release (idx);
1310 }
1311
1312
1313 static gcry_mpi_t
1314 keygen_reveal_get_exp_coeff (struct KeygenSession *ks,
1315                              const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d,
1316                              unsigned int idx)
1317 {
1318   unsigned char *pos;
1319   gcry_mpi_t exp_coeff;
1320
1321   GNUNET_assert (idx < ks->threshold);
1322
1323   pos = (void *) &d[1];
1324   // skip encrypted pre-shares
1325   pos += sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption) * ks->num_peers;
1326   // skip exp. coeffs we are not interested in
1327   pos += GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8 * idx;
1328   // the first exponentiated coefficient is the public key share
1329   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&exp_coeff, pos, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1330   return exp_coeff;
1331 }
1332
1333
1334 static struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *
1335 keygen_reveal_get_enc_preshare (struct KeygenSession *ks,
1336                                 const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d,
1337                                 unsigned int idx)
1338 {
1339   unsigned char *pos;
1340
1341   GNUNET_assert (idx < ks->num_peers);
1342
1343   pos = (void *) &d[1];
1344   // skip encrypted pre-shares we're not interested in
1345   pos += sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption) * idx;
1346   return (struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *) pos;
1347 }
1348
1349
1350 static gcry_mpi_t
1351 keygen_reveal_get_exp_preshare (struct KeygenSession *ks,
1352                                 const struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenRevealData *d,
1353                                 unsigned int idx)
1354 {
1355   gcry_mpi_t exp_preshare;
1356   struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe;
1357
1358   GNUNET_assert (idx < ks->num_peers);
1359   fe = keygen_reveal_get_enc_preshare (ks, d, idx);
1360   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&exp_preshare, fe->h, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1361   return exp_preshare;
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, %u expected\n",
1393                 (unsigned int) element->size,
1394                 (unsigned int) 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     GNUNET_assert (NULL != (preshare = gcry_mpi_new (0)));
1457     GNUNET_CRYPTO_paillier_decrypt (&ks->paillier_private_key,
1458                                     &ks->info[ks->local_peer_idx].paillier_public_key,
1459                                     &fe->c,
1460                                     preshare);
1461
1462     // FIXME: not doing the restoration is less expensive
1463     restore_fair (&ks->info[ks->local_peer_idx].paillier_public_key,
1464                   fe,
1465                   preshare,
1466                   preshare);
1467   }
1468
1469   GNUNET_assert (NULL != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
1470   gcry_mpi_powm (tmp, elgamal_g, preshare, elgamal_p);
1471
1472   cmp_result = gcry_mpi_cmp (tmp, info->preshare_commitment);
1473   gcry_mpi_release (tmp);
1474   tmp = NULL;
1475   if (0 != cmp_result)
1476   {
1477     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: Got invalid presecret from P%u\n",
1478                 (unsigned int) ks->local_peer_idx, (unsigned int) (info - ks->info));
1479     return;
1480   }
1481
1482   if (NULL == ks->my_share)
1483   {
1484     GNUNET_assert (NULL != (ks->my_share = gcry_mpi_new (0)));
1485   }
1486   gcry_mpi_addm (ks->my_share, ks->my_share, preshare, elgamal_q);
1487
1488   for (j = 0; j < ks->num_peers; j++)
1489   {
1490     gcry_mpi_t presigma;
1491     if (NULL == ks->info[j].sigma)
1492     {
1493       GNUNET_assert (NULL != (ks->info[j].sigma = gcry_mpi_new (0)));
1494       gcry_mpi_set_ui (ks->info[j].sigma, 1);
1495     }
1496     presigma = keygen_reveal_get_exp_preshare (ks, d, j);
1497     gcry_mpi_mulm (ks->info[j].sigma, ks->info[j].sigma, presigma, elgamal_p);
1498     gcry_mpi_release (presigma);
1499   }
1500
1501   gcry_mpi_t prod;
1502   GNUNET_assert (NULL != (prod = gcry_mpi_new (0)));
1503   gcry_mpi_t j_to_k;
1504   GNUNET_assert (NULL != (j_to_k = gcry_mpi_new (0)));
1505   // validate that the polynomial sharing matches the additive sharing
1506   for (j = 0; j < ks->num_peers; j++)
1507   {
1508     unsigned int k;
1509     int cmp_result;
1510     gcry_mpi_t exp_preshare;
1511     gcry_mpi_set_ui (prod, 1);
1512     for (k = 0; k < ks->threshold; k++)
1513     {
1514       // Using pow(double,double) is a bit sketchy.
1515       // We count players from 1, but shares from 0.
1516       gcry_mpi_t tmp;
1517       gcry_mpi_set_ui (j_to_k, (unsigned int) pow(j+1, k));
1518       tmp = keygen_reveal_get_exp_coeff (ks, d, k);
1519       gcry_mpi_powm (tmp, tmp, j_to_k, elgamal_p);
1520       gcry_mpi_mulm (prod, prod, tmp, elgamal_p);
1521       gcry_mpi_release (tmp);
1522     }
1523     exp_preshare = keygen_reveal_get_exp_preshare (ks, d, j);
1524     gcry_mpi_mod (exp_preshare, exp_preshare, elgamal_p);
1525     cmp_result = gcry_mpi_cmp (prod, exp_preshare);
1526     gcry_mpi_release (exp_preshare);
1527     exp_preshare = NULL;
1528     if (0 != cmp_result)
1529     {
1530       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: reveal data from P%u incorrect\n",
1531                   ks->local_peer_idx, j);
1532       /* no need for further verification, round2 stays invalid ... */
1533       return;
1534     }
1535   }
1536
1537   // TODO: verify proof of fair encryption (once implemented)
1538   for (j = 0; j < ks->num_peers; j++)
1539   {
1540     struct GNUNET_SECRETSHARING_FairEncryption *fe = keygen_reveal_get_enc_preshare (ks, d, j);
1541     if (GNUNET_YES != verify_fair (&ks->info[j].paillier_public_key, fe))
1542     {
1543       GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: reveal data from P%u incorrect (fair encryption)\n",
1544                   ks->local_peer_idx, j);
1545       return;
1546     }
1547
1548   }
1549
1550   info->round2_valid = GNUNET_YES;
1551
1552   gcry_mpi_release (preshare);
1553   gcry_mpi_release (prod);
1554   gcry_mpi_release (j_to_k);
1555 }
1556
1557
1558 /**
1559  * Called when the first consensus round has concluded.
1560  * Will initiate the second round.
1561  *
1562  * @param cls closure
1563  */
1564 static void
1565 keygen_round1_conclude (void *cls)
1566 {
1567   struct KeygenSession *ks = cls;
1568
1569   GNUNET_CONSENSUS_destroy (ks->consensus);
1570
1571   ks->consensus = GNUNET_CONSENSUS_create (cfg, ks->num_peers, ks->peers, &ks->session_id,
1572                                            time_between (ks->start_time, ks->deadline, 1, 2),
1573                                            ks->deadline,
1574                                            keygen_round2_new_element, ks);
1575
1576   insert_round2_element (ks);
1577
1578   GNUNET_CONSENSUS_conclude (ks->consensus,
1579                              keygen_round2_conclude,
1580                              ks);
1581 }
1582
1583
1584 /**
1585  * Insert the ephemeral key and the presecret commitment
1586  * of this peer in the consensus of the given session.
1587  *
1588  * @param ks session to use
1589  */
1590 static void
1591 insert_round1_element (struct KeygenSession *ks)
1592 {
1593   struct GNUNET_SET_Element *element;
1594   struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData *d;
1595   // g^a_{i,0}
1596   gcry_mpi_t v;
1597   // big-endian representation of 'v'
1598   unsigned char v_data[GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8];
1599
1600   element = GNUNET_malloc (sizeof *element + sizeof *d);
1601   d = (void *) &element[1];
1602   element->data = d;
1603   element->size = sizeof *d;
1604
1605   d->peer = my_peer;
1606
1607   GNUNET_assert (0 != (v = gcry_mpi_new (GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS)));
1608
1609   gcry_mpi_powm (v, elgamal_g, ks->presecret_polynomial[0], elgamal_p);
1610
1611   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (v_data, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, v);
1612
1613   GNUNET_CRYPTO_hash (v_data, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, &d->commitment);
1614
1615   d->pubkey = ks->info[ks->local_peer_idx].paillier_public_key;
1616
1617   d->purpose.size = htonl ((sizeof *d) - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_KeygenCommitData, purpose));
1618   d->purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DKG1);
1619   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
1620                  GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_peer_private_key,
1621                                            &d->purpose,
1622                                            &d->signature));
1623
1624   GNUNET_CONSENSUS_insert (ks->consensus, element, NULL, NULL);
1625
1626   gcry_mpi_release (v);
1627   GNUNET_free (element);
1628 }
1629
1630
1631 /**
1632  * Check that @a msg is well-formed.
1633  *
1634  * @param cls identification of the client
1635  * @param msg the actual message
1636  * @return #GNUNET_OK if @a msg is well-formed
1637  */
1638 static int
1639 check_client_keygen (void *cls,
1640                      const struct GNUNET_SECRETSHARING_CreateMessage *msg)
1641 {
1642   unsigned int num_peers = ntohs (msg->num_peers);
1643
1644   if (ntohs (msg->header.size) - sizeof (*msg) !=
1645       num_peers * sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity))
1646   {
1647     GNUNET_break (0);
1648     return GNUNET_SYSERR;
1649   }
1650   return GNUNET_OK;
1651 }
1652
1653
1654 /**
1655  * Functions with this signature are called whenever a message is
1656  * received.
1657  *
1658  * @param cls identification of the client
1659  * @param msg the actual message
1660  */
1661 static void
1662 handle_client_keygen (void *cls,
1663                       const struct GNUNET_SECRETSHARING_CreateMessage *msg)
1664 {
1665   struct ClientState *cs = cls;
1666   struct KeygenSession *ks;
1667
1668   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
1669               "client requested key generation\n");
1670   if (NULL != cs->keygen_session)
1671   {
1672     GNUNET_break (0);
1673     GNUNET_SERVICE_client_drop (cs->client);
1674     return;
1675   }
1676   ks = GNUNET_new (struct KeygenSession);
1677   ks->cs = cs;
1678   cs->keygen_session = ks;
1679   ks->deadline = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->deadline);
1680   ks->threshold = ntohs (msg->threshold);
1681   ks->num_peers = ntohs (msg->num_peers);
1682
1683   ks->peers = normalize_peers ((struct GNUNET_PeerIdentity *) &msg[1],
1684                                ks->num_peers,
1685                                &ks->num_peers,
1686                                &ks->local_peer_idx);
1687
1688
1689   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
1690               "first round of consensus with %u peers\n",
1691               ks->num_peers);
1692   ks->consensus = GNUNET_CONSENSUS_create (cfg,
1693                                            ks->num_peers,
1694                                            ks->peers,
1695                                            &msg->session_id,
1696                                            GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->start),
1697                                            GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->deadline),
1698                                            keygen_round1_new_element,
1699                                            ks);
1700
1701   ks->info = GNUNET_new_array (ks->num_peers,
1702                                struct KeygenPeerInfo);
1703
1704   for (unsigned int i = 0; i < ks->num_peers; i++)
1705     ks->info[i].peer = ks->peers[i];
1706
1707   GNUNET_CRYPTO_paillier_create (&ks->info[ks->local_peer_idx].paillier_public_key,
1708                                  &ks->paillier_private_key);
1709
1710   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1711               "P%u: Generated paillier key pair\n",
1712               ks->local_peer_idx);
1713   generate_presecret_polynomial (ks);
1714   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1715               "P%u: Generated presecret polynomial\n",
1716               ks->local_peer_idx);
1717   insert_round1_element (ks);
1718   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1719               "P%u: Concluding for round 1\n",
1720               ks->local_peer_idx);
1721   GNUNET_CONSENSUS_conclude (ks->consensus,
1722                              keygen_round1_conclude,
1723                              ks);
1724   GNUNET_SERVICE_client_continue (cs->client);
1725   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1726               "P%u: Waiting for round 1 elements ...\n",
1727               ks->local_peer_idx);
1728 }
1729
1730
1731 /**
1732  * Called when the partial decryption consensus concludes.
1733  */
1734 static void
1735 decrypt_conclude (void *cls)
1736 {
1737   struct DecryptSession *ds = cls;
1738   struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptResponseMessage *msg;
1739   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
1740   gcry_mpi_t lagrange;
1741   gcry_mpi_t m;
1742   gcry_mpi_t tmp;
1743   gcry_mpi_t c_2;
1744   gcry_mpi_t prod;
1745   unsigned int *indices;
1746   unsigned int num;
1747   unsigned int i;
1748   unsigned int j;
1749
1750   GNUNET_CONSENSUS_destroy (ds->consensus);
1751   ds->consensus = NULL;
1752
1753   GNUNET_assert (0 != (lagrange = gcry_mpi_new (0)));
1754   GNUNET_assert (0 != (m = gcry_mpi_new (0)));
1755   GNUNET_assert (0 != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
1756   GNUNET_assert (0 != (prod = gcry_mpi_new (0)));
1757
1758   num = 0;
1759   for (i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
1760     if (NULL != ds->info[i].partial_decryption)
1761       num++;
1762
1763   indices = GNUNET_new_array (num,
1764                               unsigned int);
1765   j = 0;
1766   for (i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
1767     if (NULL != ds->info[i].partial_decryption)
1768       indices[j++] = ds->info[i].original_index;
1769
1770   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
1771               "P%u: decrypt conclude, with %u peers\n",
1772               ds->share->my_peer,
1773               num);
1774
1775   gcry_mpi_set_ui (prod, 1);
1776   for (i = 0; i < num; i++)
1777   {
1778
1779     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
1780                 "P%u: index of %u: %u\n",
1781                 ds->share->my_peer, i, indices[i]);
1782     compute_lagrange_coefficient (lagrange, indices[i], indices, num);
1783     // w_i^{\lambda_i}
1784     gcry_mpi_powm (tmp, ds->info[indices[i]].partial_decryption, lagrange, elgamal_p);
1785
1786     // product of all exponentiated partiel decryptions ...
1787     gcry_mpi_mulm (prod, prod, tmp, elgamal_p);
1788   }
1789
1790   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&c_2, ds->ciphertext.c2_bits, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1791
1792   GNUNET_assert (0 != gcry_mpi_invm (prod, prod, elgamal_p));
1793   gcry_mpi_mulm (m, c_2, prod, elgamal_p);
1794   ev = GNUNET_MQ_msg (msg, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_DECRYPT_DONE);
1795   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&msg->plaintext, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, m);
1796   msg->success = htonl (1);
1797   GNUNET_MQ_send (ds->cs->mq,
1798                   ev);
1799
1800   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "sent decrypt done to client\n");
1801
1802   GNUNET_free (indices);
1803
1804   gcry_mpi_release(lagrange);
1805   gcry_mpi_release(m);
1806   gcry_mpi_release(tmp);
1807   gcry_mpi_release(prod);
1808   gcry_mpi_release(c_2);
1809
1810   // FIXME: what if not enough peers participated?
1811 }
1812
1813
1814 /**
1815  * Get a string representation of an MPI.
1816  * The caller must free the returned string.
1817  *
1818  * @param mpi mpi to convert to a string
1819  * @return string representation of @a mpi, must be free'd by the caller
1820  */
1821 static char *
1822 mpi_to_str (gcry_mpi_t mpi)
1823 {
1824   unsigned char *buf;
1825
1826   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_aprint (GCRYMPI_FMT_HEX, &buf, NULL, mpi));
1827   return (char *) buf;
1828 }
1829
1830
1831 /**
1832  * Called when a new partial decryption arrives.
1833  */
1834 static void
1835 decrypt_new_element (void *cls,
1836                      const struct GNUNET_SET_Element *element)
1837 {
1838   struct DecryptSession *session = cls;
1839   const struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData *d;
1840   struct DecryptPeerInfo *info;
1841   struct GNUNET_HashCode challenge_hash;
1842
1843   /* nizk response */
1844   gcry_mpi_t r;
1845   /* nizk challenge */
1846   gcry_mpi_t challenge;
1847   /* nizk commit1, g^\beta */
1848   gcry_mpi_t commit1;
1849   /* nizk commit2, c_1^\beta */
1850   gcry_mpi_t commit2;
1851   /* homomorphic commitment to the peer's share,
1852    * public key share */
1853   gcry_mpi_t sigma;
1854   /* partial decryption we received */
1855   gcry_mpi_t w;
1856   /* ciphertext component #1 */
1857   gcry_mpi_t c1;
1858   /* temporary variable (for comparision) #1 */
1859   gcry_mpi_t tmp1;
1860   /* temporary variable (for comparision) #2 */
1861   gcry_mpi_t tmp2;
1862
1863   if (NULL == element)
1864   {
1865     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "decryption failed\n");
1866     /* FIXME: destroy */
1867     return;
1868   }
1869
1870   if (element->size != sizeof *d)
1871   {
1872     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "element of wrong size in decrypt consensus\n");
1873     return;
1874   }
1875
1876   d = element->data;
1877
1878   info = get_decrypt_peer_info (session, &d->peer);
1879
1880   if (NULL == info)
1881   {
1882     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "decrypt element from invalid peer (%s)\n",
1883                 GNUNET_i2s (&d->peer));
1884     return;
1885   }
1886
1887   if (NULL != info->partial_decryption)
1888   {
1889     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "decrypt element duplicate\n");
1890     return;
1891   }
1892
1893   if (0 != memcmp (&d->ciphertext, &session->ciphertext, sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_Ciphertext)))
1894   {
1895     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING, "P%u: got decrypt element with non-matching ciphertext from P%u\n",
1896                 (unsigned int) session->share->my_peer, (unsigned int) (info - session->info));
1897
1898     return;
1899   }
1900
1901
1902   GNUNET_CRYPTO_hash (offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, ciphertext) + (char *) d,
1903                       offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, nizk_response) -
1904                           offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, ciphertext),
1905                       &challenge_hash);
1906
1907   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&challenge, &challenge_hash,
1908                                    sizeof (struct GNUNET_HashCode));
1909
1910   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&sigma, &session->share->sigmas[info - session->info],
1911                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1912
1913   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&c1, session->ciphertext.c1_bits,
1914                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1915
1916   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&commit1, &d->nizk_commit1,
1917                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1918
1919   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&commit2, &d->nizk_commit2,
1920                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1921
1922   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&r, &d->nizk_response,
1923                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1924
1925   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&w, &d->partial_decryption,
1926                                    sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_FieldElement));
1927
1928   GNUNET_assert (NULL != (tmp1 = gcry_mpi_new (0)));
1929   GNUNET_assert (NULL != (tmp2 = gcry_mpi_new (0)));
1930
1931   // tmp1 = g^r
1932   gcry_mpi_powm (tmp1, elgamal_g, r, elgamal_p);
1933
1934   // tmp2 = g^\beta * \sigma^challenge
1935   gcry_mpi_powm (tmp2, sigma, challenge, elgamal_p);
1936   gcry_mpi_mulm (tmp2, tmp2, commit1, elgamal_p);
1937
1938   if (0 != gcry_mpi_cmp (tmp1, tmp2))
1939   {
1940     char *tmp1_str;
1941     char *tmp2_str;
1942
1943     tmp1_str = mpi_to_str (tmp1);
1944     tmp2_str = mpi_to_str (tmp2);
1945     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1946                 "P%u: Received invalid partial decryption from P%u (eqn 1), expected %s got %s\n",
1947                 session->share->my_peer,
1948                 (unsigned int) (info - session->info),
1949                 tmp1_str,
1950                 tmp2_str);
1951     GNUNET_free (tmp1_str);
1952     GNUNET_free (tmp2_str);
1953     goto cleanup;
1954   }
1955
1956
1957   gcry_mpi_powm (tmp1, c1, r, elgamal_p);
1958
1959   gcry_mpi_powm (tmp2, w, challenge, elgamal_p);
1960   gcry_mpi_mulm (tmp2, tmp2, commit2, elgamal_p);
1961
1962
1963   if (0 != gcry_mpi_cmp (tmp1, tmp2))
1964   {
1965     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1966                 "P%u: Received invalid partial decryption from P%u (eqn 2)\n",
1967                 session->share->my_peer,
1968                 (unsigned int) (info - session->info));
1969     goto cleanup;
1970   }
1971
1972
1973   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&info->partial_decryption, &d->partial_decryption,
1974                                    GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
1975 cleanup:
1976   gcry_mpi_release (tmp1);
1977   gcry_mpi_release (tmp2);
1978   gcry_mpi_release (sigma);
1979   gcry_mpi_release (commit1);
1980   gcry_mpi_release (commit2);
1981   gcry_mpi_release (r);
1982   gcry_mpi_release (w);
1983   gcry_mpi_release (challenge);
1984   gcry_mpi_release (c1);
1985 }
1986
1987
1988 static void
1989 insert_decrypt_element (struct DecryptSession *ds)
1990 {
1991   struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData d;
1992   struct GNUNET_SET_Element element;
1993   /* our share */
1994   gcry_mpi_t s;
1995   /* partial decryption with our share */
1996   gcry_mpi_t w;
1997   /* first component of the elgamal ciphertext */
1998   gcry_mpi_t c1;
1999   /* nonce for dlog zkp */
2000   gcry_mpi_t beta;
2001   gcry_mpi_t tmp;
2002   gcry_mpi_t challenge;
2003   gcry_mpi_t sigma;
2004   struct GNUNET_HashCode challenge_hash;
2005
2006   /* make vagrind happy until we implement the real deal ... */
2007   memset (&d, 0, sizeof d);
2008
2009   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "P%u: Inserting decrypt element\n",
2010               ds->share->my_peer);
2011
2012   GNUNET_assert (ds->share->my_peer < ds->share->num_peers);
2013
2014   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&c1, &ds->ciphertext.c1_bits,
2015                                    GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
2016   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&s, &ds->share->my_share,
2017                                    GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
2018   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&sigma, &ds->share->sigmas[ds->share->my_peer],
2019                                    GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8);
2020
2021   GNUNET_assert (NULL != (w = gcry_mpi_new (0)));
2022   GNUNET_assert (NULL != (beta = gcry_mpi_new (0)));
2023   GNUNET_assert (NULL != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
2024
2025   // FIXME: unnecessary, remove once crypto works
2026   gcry_mpi_powm (tmp, elgamal_g, s, elgamal_p);
2027   if (0 != gcry_mpi_cmp (tmp, sigma))
2028   {
2029     char *sigma_str = mpi_to_str (sigma);
2030     char *tmp_str = mpi_to_str (tmp);
2031     char *s_str = mpi_to_str (s);
2032     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, "Share of P%u is invalid, ref sigma %s, "
2033                 "computed sigma %s, s %s\n",
2034                 ds->share->my_peer,
2035                 sigma_str, tmp_str, s_str);
2036     GNUNET_free (sigma_str);
2037     GNUNET_free (tmp_str);
2038     GNUNET_free (s_str);
2039   }
2040
2041   gcry_mpi_powm (w, c1, s, elgamal_p);
2042
2043   element.data = (void *) &d;
2044   element.size = sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData);
2045   element.element_type = 0;
2046
2047   d.ciphertext = ds->ciphertext;
2048   d.peer = my_peer;
2049   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&d.partial_decryption, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, w);
2050
2051   // create the zero knowledge proof
2052   // randomly choose beta such that 0 < beta < q
2053   do
2054   {
2055     gcry_mpi_randomize (beta, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS - 1, GCRY_WEAK_RANDOM);
2056   } while ((gcry_mpi_cmp_ui (beta, 0) == 0) || (gcry_mpi_cmp (beta, elgamal_q) >= 0));
2057   // tmp = g^beta
2058   gcry_mpi_powm (tmp, elgamal_g, beta, elgamal_p);
2059   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&d.nizk_commit1, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, tmp);
2060   // tmp = (c_1)^beta
2061   gcry_mpi_powm (tmp, c1, beta, elgamal_p);
2062   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&d.nizk_commit2, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, tmp);
2063
2064   // the challenge is the hash of everything up to the response
2065   GNUNET_CRYPTO_hash (offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, ciphertext) + (char *) &d,
2066                       offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, nizk_response) -
2067                           offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, ciphertext),
2068                       &challenge_hash);
2069
2070   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&challenge, &challenge_hash,
2071                                    sizeof (struct GNUNET_HashCode));
2072
2073   // compute the response in tmp,
2074   // tmp = (c * s + beta) mod q
2075   gcry_mpi_mulm (tmp, challenge, s, elgamal_q);
2076   gcry_mpi_addm (tmp, tmp, beta, elgamal_q);
2077
2078   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&d.nizk_response, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, tmp);
2079
2080   d.purpose.size = htonl (element.size - offsetof (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptData, purpose));
2081   d.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_SECRETSHARING_DECRYPTION);
2082
2083   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
2084                  GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_peer_private_key,
2085                                            &d.purpose,
2086                                            &d.signature));
2087
2088   GNUNET_CONSENSUS_insert (ds->consensus, &element, NULL, NULL);
2089   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
2090               "P%u: Inserting decrypt element done!\n",
2091               ds->share->my_peer);
2092
2093   gcry_mpi_release (s);
2094   gcry_mpi_release (w);
2095   gcry_mpi_release (c1);
2096   gcry_mpi_release (beta);
2097   gcry_mpi_release (tmp);
2098   gcry_mpi_release (challenge);
2099   gcry_mpi_release (sigma);
2100 }
2101
2102
2103 /**
2104  * Check that @a msg is well-formed.
2105  *
2106  * @param cls identification of the client
2107  * @param msg the actual message
2108  * @return #GNUNET_OK (check deferred a bit)
2109  */
2110 static int
2111 check_client_decrypt (void *cls,
2112                       const struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptRequestMessage *msg)
2113 {
2114   /* we check later, it's complicated */
2115   return GNUNET_OK;
2116 }
2117
2118
2119 /**
2120  * Functions with this signature are called whenever a message is
2121  * received.
2122  *
2123  * @param cls identification of the client
2124  * @param msg the actual message
2125  */
2126 static void
2127 handle_client_decrypt (void *cls,
2128                        const struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptRequestMessage *msg)
2129 {
2130   struct ClientState *cs = cls;
2131   struct DecryptSession *ds;
2132   struct GNUNET_HashCode session_id;
2133
2134   if (NULL != cs->decrypt_session)
2135   {
2136     GNUNET_break (0);
2137     GNUNET_SERVICE_client_drop (cs->client);
2138     return;
2139   }
2140   ds = GNUNET_new (struct DecryptSession);
2141   cs->decrypt_session = ds;
2142   ds->cs = cs;
2143   ds->start = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->start);
2144   ds->deadline = GNUNET_TIME_absolute_ntoh (msg->deadline);
2145   ds->ciphertext = msg->ciphertext;
2146
2147   ds->share = GNUNET_SECRETSHARING_share_read (&msg[1],
2148                                                ntohs (msg->header.size) - sizeof (*msg),
2149                                                NULL);
2150   if (NULL == ds->share)
2151   {
2152     GNUNET_break (0);
2153     GNUNET_SERVICE_client_drop (cs->client);
2154     return;
2155   }
2156
2157   /* FIXME: this is probably sufficient, but kdf/hash with all values would be nicer ... */
2158   GNUNET_CRYPTO_hash (&msg->ciphertext,
2159                       sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_Ciphertext),
2160                       &session_id);
2161   ds->consensus = GNUNET_CONSENSUS_create (cfg,
2162                                            ds->share->num_peers,
2163                                            ds->share->peers,
2164                                            &session_id,
2165                                            ds->start,
2166                                            ds->deadline,
2167                                            &decrypt_new_element,
2168                                            ds);
2169
2170
2171   ds->info = GNUNET_new_array (ds->share->num_peers,
2172                                struct DecryptPeerInfo);
2173   for (unsigned int i = 0; i < ds->share->num_peers; i++)
2174   {
2175     ds->info[i].peer = ds->share->peers[i];
2176     ds->info[i].original_index = ds->share->original_indices[i];
2177   }
2178   insert_decrypt_element (ds);
2179   GNUNET_CONSENSUS_conclude (ds->consensus,
2180                              decrypt_conclude,
2181                              ds);
2182   GNUNET_SERVICE_client_continue (cs->client);
2183   GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
2184               "decrypting with %u peers\n",
2185               ds->share->num_peers);
2186 }
2187
2188
2189 static void
2190 init_crypto_constants (void)
2191 {
2192   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_q, GCRYMPI_FMT_HEX,
2193                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_Q_HEX, 0, NULL));
2194   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_p, GCRYMPI_FMT_HEX,
2195                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_P_HEX, 0, NULL));
2196   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_g, GCRYMPI_FMT_HEX,
2197                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_G_HEX, 0, NULL));
2198 }
2199
2200
2201 /**
2202  * Initialize secretsharing service.
2203  *
2204  * @param cls closure
2205  * @param c configuration to use
2206  * @param service the initialized service
2207  */
2208 static void
2209 run (void *cls,
2210      const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *c,
2211      struct GNUNET_SERVICE_Handle *service)
2212 {
2213   cfg = c;
2214   my_peer_private_key = GNUNET_CRYPTO_eddsa_key_create_from_configuration (c);
2215   if (NULL == my_peer_private_key)
2216   {
2217     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
2218                 "could not access host private key\n");
2219     GNUNET_break (0);
2220     GNUNET_SCHEDULER_shutdown ();
2221     return;
2222   }
2223   init_crypto_constants ();
2224   if (GNUNET_OK !=
2225       GNUNET_CRYPTO_get_peer_identity (cfg,
2226                                        &my_peer))
2227   {
2228     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
2229                 "could not retrieve host identity\n");
2230     GNUNET_break (0);
2231     GNUNET_SCHEDULER_shutdown ();
2232     return;
2233   }
2234   GNUNET_SCHEDULER_add_shutdown (&cleanup_task,
2235                                  NULL);
2236 }
2237
2238
2239 /**
2240  * Callback called when a client connects to the service.
2241  *
2242  * @param cls closure for the service
2243  * @param c the new client that connected to the service
2244  * @param mq the message queue used to send messages to the client
2245  * @return @a c
2246  */
2247 static void *
2248 client_connect_cb (void *cls,
2249                    struct GNUNET_SERVICE_Client *c,
2250                    struct GNUNET_MQ_Handle *mq)
2251 {
2252   struct ClientState *cs = GNUNET_new (struct ClientState);;
2253
2254   cs->client = c;
2255   cs->mq = mq;
2256   return cs;
2257 }
2258
2259
2260 /**
2261  * Callback called when a client disconnected from the service
2262  *
2263  * @param cls closure for the service
2264  * @param c the client that disconnected
2265  * @param internal_cls should be equal to @a c
2266  */
2267 static void
2268 client_disconnect_cb (void *cls,
2269                       struct GNUNET_SERVICE_Client *c,
2270                       void *internal_cls)
2271 {
2272   struct ClientState *cs = internal_cls;
2273
2274   if (NULL != cs->keygen_session)
2275     keygen_session_destroy (cs->keygen_session);
2276
2277   if (NULL != cs->decrypt_session)
2278     decrypt_session_destroy (cs->decrypt_session);
2279   GNUNET_free (cs);
2280 }
2281
2282
2283 /**
2284  * Define "main" method using service macro.
2285  */
2286 GNUNET_SERVICE_MAIN
2287 ("secretsharing",
2288  GNUNET_SERVICE_OPTION_NONE,
2289  &run,
2290  &client_connect_cb,
2291  &client_disconnect_cb,
2292  NULL,
2293  GNUNET_MQ_hd_var_size (client_keygen,
2294                         GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_GENERATE,
2295                         struct GNUNET_SECRETSHARING_CreateMessage,
2296                         NULL),
2297  GNUNET_MQ_hd_var_size (client_decrypt,
2298                         GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_DECRYPT,
2299                         struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptRequestMessage,
2300                         NULL),
2301  GNUNET_MQ_handler_end ());