src/secretsharing/secretsharing_api.c

   1 /*
   2      This file is part of GNUnet.
   3      (C) 2012 Christian Grothoff (and other contributing authors)
   4
   5      GNUnet is free software; you can redistribute it and/or modify
   6      it under the terms of the GNU General Public License as published
   7      by the Free Software Foundation; either version 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/secretsharing_api.c
  23  * @brief
  24  * @author Florian Dold
  25  */
  26 #include "platform.h"
  27 #include "gnunet_util_lib.h"
  28 #include "gnunet_secretsharing_service.h"
  29 #include "secretsharing.h"
  30 #include <gcrypt.h>
  31
  32
  33 #define LOG(kind,...) GNUNET_log_from (kind, "secretsharing-api",__VA_ARGS__)
  34
  35 /**
  36  * Session that will eventually establish a shared secred between
  37  * the involved peers and allow encryption and cooperative decryption.
  38  */
  39 struct GNUNET_SECRETSHARING_Session
  40 {
  41   /**
  42    * Client connected to the secretsharing service.
  43    */
  44   struct GNUNET_CLIENT_Connection *client;
  45
  46   /**
  47    * Message queue for 'client'.
  48    */
  49   struct GNUNET_MQ_Handle *mq;
  50
  51   /**
  52    * Called when the secret sharing is done.
  53    */
  54   GNUNET_SECRETSHARING_SecretReadyCallback secret_ready_cb;
  55
  56   /**
  57    * Closure for 'secret_ready_cb'.
  58    */
  59   void *secret_ready_cls;
  60 };
  61
  62
  63 struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptionHandle
  64 {
  65   /**
  66    * Client connected to the secretsharing service.
  67    */
  68   struct GNUNET_CLIENT_Connection *client;
  69
  70   /**
  71    * Message queue for 'client'.
  72    */
  73   struct GNUNET_MQ_Handle *mq;
  74
  75   /**
  76    * Called when the secret sharing is done.
  77    */
  78   GNUNET_SECRETSHARING_DecryptCallback decrypt_cb;
  79
  80   /**
  81    * Closure for 'decrypt_cb'.
  82    */
  83   void *decrypt_cls;
  84 };
  85
  86
  87 /**
  88  * The ElGamal prime field order as libgcrypt mpi.
  89  * Initialized in #init_crypto_constants.
  90  */
  91 static gcry_mpi_t elgamal_q;
  92
  93 /**
  94  * Modulus of the prime field used for ElGamal.
  95  * Initialized in #init_crypto_constants.
  96  */
  97 static gcry_mpi_t elgamal_p;
  98
  99 /**
 100  * Generator for prime field of order 'elgamal_q'.
 101  * Initialized in #init_crypto_constants.
 102  */
 103 static gcry_mpi_t elgamal_g;
 104
 105
 106 static void
 107 ensure_elgamal_initialized (void)
 108 {
 109   if (NULL != elgamal_q)
 110     return; /* looks like crypto is already initialized */
 111
 112   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_q, GCRYMPI_FMT_HEX,
 113                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_Q_HEX, 0, NULL));
 114   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_p, GCRYMPI_FMT_HEX,
 115                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_P_HEX, 0, NULL));
 116   GNUNET_assert (0 == gcry_mpi_scan (&elgamal_g, GCRYMPI_FMT_HEX,
 117                                      GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_G_HEX, 0, NULL));
 118 }
 119
 120
 121 static void
 122 handle_session_client_error (void *cls, enum GNUNET_MQ_Error error)
 123 {
 124   struct GNUNET_SECRETSHARING_Session *s = cls;
 125
 126   s->secret_ready_cb (s->secret_ready_cls, NULL, NULL, 0, NULL);
 127 }
 128
 129
 130 static void
 131 handle_decrypt_client_error (void *cls, enum GNUNET_MQ_Error error)
 132 {
 133   struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptionHandle *dh = cls;
 134
 135   dh->decrypt_cb (dh->decrypt_cls, NULL);
 136 }
 137
 138
 139 static void
 140 handle_secret_ready (void *cls, const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 141 {
 142   struct GNUNET_SECRETSHARING_Session *session = cls;
 143   struct GNUNET_SECRETSHARING_Share *share;
 144   const struct GNUNET_SECRETSHARING_SecretReadyMessage *m = (const void *) msg;
 145   size_t share_size;
 146
 147   share_size = ntohs (m->header.size) - sizeof *m;
 148
 149   share = GNUNET_SECRETSHARING_share_read (&m[1], share_size, NULL);
 150
 151   session->secret_ready_cb (session->secret_ready_cls,
 152                       share, /* FIXME */
 153                       &share->public_key,
 154                       share->num_peers,
 155                       (struct GNUNET_PeerIdentity *) &m[1]);
 156
 157   GNUNET_SECRETSHARING_session_destroy (session);
 158 }
 159
 160
 161 void
 162 GNUNET_SECRETSHARING_session_destroy (struct GNUNET_SECRETSHARING_Session *session)
 163 {
 164   GNUNET_MQ_destroy (session->mq);
 165   session->mq = NULL;
 166   GNUNET_CLIENT_disconnect (session->client);
 167   session->client = NULL;
 168   GNUNET_free (session);
 169 }
 170
 171
 172 struct GNUNET_SECRETSHARING_Session *
 173 GNUNET_SECRETSHARING_create_session (const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *cfg,
 174                                      unsigned int num_peers,
 175                                      const struct GNUNET_PeerIdentity *peers,
 176                                      const struct GNUNET_HashCode *session_id,
 177                                      struct GNUNET_TIME_Absolute start,
 178                                      struct GNUNET_TIME_Absolute deadline,
 179                                      unsigned int threshold,
 180                                      GNUNET_SECRETSHARING_SecretReadyCallback cb,
 181                                      void *cls)
 182 {
 183   struct GNUNET_SECRETSHARING_Session *s;
 184   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 185   struct GNUNET_SECRETSHARING_CreateMessage *msg;
 186   static const struct GNUNET_MQ_MessageHandler mq_handlers[] = {
 187     {handle_secret_ready, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_SECRET_READY, 0},
 188     GNUNET_MQ_HANDLERS_END
 189   };
 190
 191
 192   s = GNUNET_new (struct GNUNET_SECRETSHARING_Session);
 193   s->client = GNUNET_CLIENT_connect ("secretsharing", cfg);
 194   s->secret_ready_cb = cb;
 195   s->secret_ready_cls = cls;
 196   GNUNET_assert (NULL != s->client);
 197
 198   s->mq = GNUNET_MQ_queue_for_connection_client (s->client, mq_handlers,
 199                                                    handle_session_client_error, s);
 200   GNUNET_assert (NULL != s->mq);
 201
 202   ev = GNUNET_MQ_msg_extra (msg,
 203                             num_peers * sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity),
 204                             GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_GENERATE);
 205
 206   msg->threshold = htons (threshold);
 207   msg->num_peers = htons (num_peers);
 208   msg->session_id = *session_id;
 209   msg->start = GNUNET_TIME_absolute_hton (start);
 210   msg->deadline = GNUNET_TIME_absolute_hton (deadline);
 211   memcpy (&msg[1], peers, num_peers * sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity));
 212
 213   GNUNET_MQ_send (s->mq, ev);
 214
 215   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "secretsharing session created with %u peers\n",
 216        num_peers);
 217   return s;
 218 }
 219
 220
 221 static void
 222 handle_decrypt_done (void *cls, const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 223 {
 224   struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptionHandle *dh = cls;
 225   const struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptResponseMessage *m =
 226       (const void *) msg;
 227
 228   const struct GNUNET_SECRETSHARING_Plaintext *plaintext;
 229
 230   if (m->success == 0)
 231     plaintext = NULL;
 232   else
 233     plaintext = (void *) &m->plaintext;
 234
 235   dh->decrypt_cb (dh->decrypt_cls, plaintext);
 236
 237   GNUNET_SECRETSHARING_decrypt_cancel (dh);
 238 }
 239
 240
 241 /**
 242  * Publish the given ciphertext for decryption.  Once a sufficient (>=k) number of peers has
 243  * published the same value, it will be decrypted.
 244  *
 245  * When the operation is canceled, the decrypt_cb is not called anymore, but the calling
 246  * peer may already have irrevocably contributed his share for the decryption of the value.
 247  *
 248  * @param share our secret share to use for decryption
 249  * @param ciphertext ciphertext to publish in order to decrypt it (if enough peers agree)
 250  * @param decrypt_cb callback called once the decryption succeeded
 251  * @param decrypt_cb_cls closure for @a decrypt_cb
 252  * @return handle to cancel the operation
 253  */
 254 struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptionHandle *
 255 GNUNET_SECRETSHARING_decrypt (const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *cfg,
 256                               struct GNUNET_SECRETSHARING_Share *share,
 257                               const struct GNUNET_SECRETSHARING_Ciphertext *ciphertext,
 258                               struct GNUNET_TIME_Absolute start,
 259                               struct GNUNET_TIME_Absolute deadline,
 260                               GNUNET_SECRETSHARING_DecryptCallback decrypt_cb,
 261                               void *decrypt_cb_cls)
 262 {
 263   struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptionHandle *s;
 264   struct GNUNET_MQ_Envelope *ev;
 265   struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptRequestMessage *msg;
 266   static const struct GNUNET_MQ_MessageHandler mq_handlers[] = {
 267     {handle_decrypt_done, GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_DECRYPT_DONE, 0},
 268     GNUNET_MQ_HANDLERS_END
 269   };
 270   size_t share_size;
 271
 272
 273   s = GNUNET_new (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptionHandle);
 274   s->client = GNUNET_CLIENT_connect ("secretsharing", cfg);
 275   s->decrypt_cb = decrypt_cb;
 276   s->decrypt_cls = decrypt_cb_cls;
 277   GNUNET_assert (NULL != s->client);
 278
 279   s->mq = GNUNET_MQ_queue_for_connection_client (s->client, mq_handlers,
 280                                                  handle_decrypt_client_error, s);
 281   GNUNET_assert (NULL != s->mq);
 282
 283   GNUNET_assert (GNUNET_OK == GNUNET_SECRETSHARING_share_write (share, NULL, 0, &share_size));
 284
 285   ev = GNUNET_MQ_msg_extra (msg,
 286                             share_size,
 287                             GNUNET_MESSAGE_TYPE_SECRETSHARING_CLIENT_DECRYPT);
 288
 289   GNUNET_assert (GNUNET_OK == GNUNET_SECRETSHARING_share_write (share, &msg[1], share_size, NULL));
 290
 291   msg->start = GNUNET_TIME_absolute_hton (start);
 292   msg->deadline = GNUNET_TIME_absolute_hton (deadline);
 293   msg->ciphertext = *ciphertext;
 294
 295   GNUNET_MQ_send (s->mq, ev);
 296
 297   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "decrypt session created\n");
 298   return s;
 299 }
 300
 301
 302 int
 303 GNUNET_SECRETSHARING_plaintext_generate_i (struct GNUNET_SECRETSHARING_Plaintext *plaintext,
 304                                            int64_t exponent)
 305 {
 306   int negative;
 307   gcry_mpi_t x;
 308
 309   ensure_elgamal_initialized ();
 310
 311   GNUNET_assert (NULL != (x = gcry_mpi_new (0)));
 312
 313   negative = GNUNET_NO;
 314   if (exponent < 0)
 315   {
 316     negative = GNUNET_YES;
 317     exponent = -exponent;
 318   }
 319
 320   gcry_mpi_set_ui (x, exponent);
 321
 322   gcry_mpi_powm (x, elgamal_g, x, elgamal_p);
 323
 324   if (GNUNET_YES == negative)
 325   {
 326     int res;
 327     res = gcry_mpi_invm (x, x, elgamal_p);
 328     if (0 == res)
 329       return GNUNET_SYSERR;
 330   }
 331
 332   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (plaintext, sizeof (struct GNUNET_SECRETSHARING_Plaintext), x);
 333
 334   return GNUNET_OK;
 335 }
 336
 337
 338 /**
 339  * Encrypt a value.  This operation is executed locally, no communication is
 340  * necessary.
 341  *
 342  * This is a helper function, encryption can be done soley with a session's public key
 343  * and the crypto system parameters.
 344  *
 345  * @param public_key public key to use for decryption
 346  * @param message message to encrypt
 347  * @param message_size number of bytes in @a message
 348  * @param result_ciphertext pointer to store the resulting ciphertext
 349  * @return #GNUNET_YES on succes, #GNUNET_SYSERR if the message is invalid (invalid range)
 350  */
 351 int
 352 GNUNET_SECRETSHARING_encrypt (const struct GNUNET_SECRETSHARING_PublicKey *public_key,
 353                               const struct GNUNET_SECRETSHARING_Plaintext *plaintext,
 354                               struct GNUNET_SECRETSHARING_Ciphertext *result_ciphertext)
 355 {
 356   /* pubkey */
 357   gcry_mpi_t h;
 358   /* nonce */
 359   gcry_mpi_t y;
 360   /* plaintext message */
 361   gcry_mpi_t m;
 362   /* temp value */
 363   gcry_mpi_t tmp;
 364
 365   ensure_elgamal_initialized ();
 366
 367   GNUNET_assert (NULL != (h = gcry_mpi_new (0)));
 368   GNUNET_assert (NULL != (y = gcry_mpi_new (0)));
 369   GNUNET_assert (NULL != (tmp = gcry_mpi_new (0)));
 370
 371   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&h, public_key, sizeof *public_key);
 372   GNUNET_CRYPTO_mpi_scan_unsigned (&m, plaintext, sizeof *plaintext);
 373
 374   // Randomize y such that 0 < y < elgamal_q.
 375   // The '- 1' is necessary as bitlength(q) = bitlength(p) - 1.
 376   do
 377   {
 378     gcry_mpi_randomize (y, GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS - 1, GCRY_WEAK_RANDOM);
 379   } while ((gcry_mpi_cmp_ui (y, 0) == 0) || (gcry_mpi_cmp (y, elgamal_q) >= 0));
 380
 381   // tmp <- g^y
 382   gcry_mpi_powm (tmp, elgamal_g, y, elgamal_p);
 383   // write tmp to c1
 384   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&result_ciphertext->c1_bits,
 385                                     GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, tmp);
 386
 387   // tmp <- h^y
 388   gcry_mpi_powm (tmp, h, y, elgamal_p);
 389   // tmp <- tmp * m
 390   gcry_mpi_mulm (tmp, tmp, m, elgamal_p);
 391   // write tmp to c2
 392   GNUNET_CRYPTO_mpi_print_unsigned (&result_ciphertext->c2_bits,
 393                                     GNUNET_SECRETSHARING_ELGAMAL_BITS / 8, tmp);
 394
 395   return GNUNET_OK;
 396 }
 397
 398
 399 void
 400 GNUNET_SECRETSHARING_decrypt_cancel (struct GNUNET_SECRETSHARING_DecryptionHandle *h)
 401 {
 402   GNUNET_MQ_destroy (h->mq);
 403   h->mq = NULL;
 404   GNUNET_CLIENT_disconnect (h->client);
 405   h->client = NULL;
 406   GNUNET_free (h);
 407 }
 408
 409
 410