src/util/crypto_rsa.c

   1 /*
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  12
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  15 */
  16
  17 /**
  18  * @file util/crypto_rsa.c
  19  * @brief Chaum-style Blind signatures based on RSA
  20  * @author Sree Harsha Totakura <sreeharsha@totakura.in>
  21  * @author Christian Grothoff
  22  * @author Jeffrey Burdges <burdges@gnunet.org>
  23  */
  24 #include "platform.h"
  25 #include <gcrypt.h>
  26 #include "gnunet_crypto_lib.h"
  27
  28 #define LOG(kind,...) GNUNET_log_from (kind, "util", __VA_ARGS__)
  29
  30
  31 /**
  32  * The private information of an RSA key pair.
  33  */
  34 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey
  35 {
  36   /**
  37    * Libgcrypt S-expression for the RSA private key.
  38    */
  39   gcry_sexp_t sexp;
  40 };
  41
  42
  43 /**
  44  * The public information of an RSA key pair.
  45  */
  46 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey
  47 {
  48   /**
  49    * Libgcrypt S-expression for the RSA public key.
  50    */
  51   gcry_sexp_t sexp;
  52 };
  53
  54
  55 /**
  56  * @brief an RSA signature
  57  */
  58 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature
  59 {
  60   /**
  61    * Libgcrypt S-expression for the RSA signature.
  62    */
  63   gcry_sexp_t sexp;
  64 };
  65
  66
  67 /**
  68  * @brief RSA blinding key
  69  */
  70 struct RsaBlindingKey
  71 {
  72   /**
  73    * Random value used for blinding.
  74    */
  75   gcry_mpi_t r;
  76 };
  77
  78
  79 /**
  80  * Extract values from an S-expression.
  81  *
  82  * @param array where to store the result(s)
  83  * @param sexp S-expression to parse
  84  * @param topname top-level name in the S-expression that is of interest
  85  * @param elems names of the elements to extract
  86  * @return 0 on success
  87  */
  88 static int
  89 key_from_sexp (gcry_mpi_t *array,
  90                gcry_sexp_t sexp,
  91                const char *topname,
  92                const char *elems)
  93 {
  94   gcry_sexp_t list;
  95   gcry_sexp_t l2;
  96   const char *s;
  97   unsigned int i;
  98   unsigned int idx;
  99
 100   if (! (list = gcry_sexp_find_token (sexp, topname, 0)))
 101     return 1;
 102   l2 = gcry_sexp_cadr (list);
 103   gcry_sexp_release (list);
 104   list = l2;
 105   if (! list)
 106     return 2;
 107   idx = 0;
 108   for (s = elems; *s; s++, idx++)
 109   {
 110     if (! (l2 = gcry_sexp_find_token (list, s, 1)))
 111     {
 112       for (i = 0; i < idx; i++)
 113       {
 114         gcry_free (array[i]);
 115         array[i] = NULL;
 116       }
 117       gcry_sexp_release (list);
 118       return 3;                 /* required parameter not found */
 119     }
 120     array[idx] = gcry_sexp_nth_mpi (l2, 1, GCRYMPI_FMT_USG);
 121     gcry_sexp_release (l2);
 122     if (! array[idx])
 123     {
 124       for (i = 0; i < idx; i++)
 125       {
 126         gcry_free (array[i]);
 127         array[i] = NULL;
 128       }
 129       gcry_sexp_release (list);
 130       return 4;                 /* required parameter is invalid */
 131     }
 132   }
 133   gcry_sexp_release (list);
 134   return 0;
 135 }
 136
 137
 138 /**
 139  * Create a new private key. Caller must free return value.
 140  *
 141  * @param len length of the key in bits (i.e. 2048)
 142  * @return fresh private key
 143  */
 144 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
 145 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_create (unsigned int len)
 146 {
 147   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *ret;
 148   gcry_sexp_t s_key;
 149   gcry_sexp_t s_keyparam;
 150
 151   GNUNET_assert (0 ==
 152                  gcry_sexp_build (&s_keyparam,
 153                                   NULL,
 154                                   "(genkey(rsa(nbits %d)))",
 155                                   len));
 156   GNUNET_assert (0 ==
 157                  gcry_pk_genkey (&s_key,
 158                                  s_keyparam));
 159   gcry_sexp_release (s_keyparam);
 160 #if EXTRA_CHECKS
 161   GNUNET_assert (0 ==
 162                  gcry_pk_testkey (s_key));
 163 #endif
 164   ret = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey);
 165   ret->sexp = s_key;
 166   return ret;
 167 }
 168
 169
 170 /**
 171  * Free memory occupied by the private key.
 172  *
 173  * @param key pointer to the memory to free
 174  */
 175 void
 176 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_free (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key)
 177 {
 178   gcry_sexp_release (key->sexp);
 179   GNUNET_free (key);
 180 }
 181
 182
 183 /**
 184  * Encode the private key in a format suitable for
 185  * storing it into a file.
 186  *
 187  * @param key the private key
 188  * @param[out] buffer set to a buffer with the encoded key
 189  * @return size of memory allocated in @a buffer
 190  */
 191 size_t
 192 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_encode (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
 193                                       char **buffer)
 194 {
 195   size_t n;
 196   char *b;
 197
 198   n = gcry_sexp_sprint (key->sexp,
 199                         GCRYSEXP_FMT_DEFAULT,
 200                         NULL,
 201                         0);
 202   b = GNUNET_malloc (n);
 203   GNUNET_assert ((n - 1) ==     /* since the last byte is \0 */
 204                  gcry_sexp_sprint (key->sexp,
 205                                    GCRYSEXP_FMT_DEFAULT,
 206                                    b,
 207                                    n));
 208   *buffer = b;
 209   return n;
 210 }
 211
 212
 213 /**
 214  * Decode the private key from the data-format back
 215  * to the "normal", internal format.
 216  *
 217  * @param buf the buffer where the private key data is stored
 218  * @param len the length of the data in @a buf
 219  * @return NULL on error
 220  */
 221 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
 222 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_decode (const char *buf,
 223                                       size_t len)
 224 {
 225   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key;
 226   key = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey);
 227   if (0 !=
 228       gcry_sexp_new (&key->sexp,
 229                      buf,
 230                      len,
 231                      0))
 232   {
 233     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 234          "Decoded private key is not valid\n");
 235     GNUNET_free (key);
 236     return NULL;
 237   }
 238   if (0 != gcry_pk_testkey (key->sexp))
 239   {
 240     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 241          "Decoded private key is not valid\n");
 242     GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_free (key);
 243     return NULL;
 244   }
 245   return key;
 246 }
 247
 248
 249 /**
 250  * Extract the public key of the given private key.
 251  *
 252  * @param priv the private key
 253  * @retur NULL on error, otherwise the public key
 254  */
 255 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *
 256 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *priv)
 257 {
 258   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pub;
 259   gcry_mpi_t ne[2];
 260   int rc;
 261   gcry_sexp_t result;
 262
 263   rc = key_from_sexp (ne, priv->sexp, "public-key", "ne");
 264   if (0 != rc)
 265     rc = key_from_sexp (ne, priv->sexp, "private-key", "ne");
 266   if (0 != rc)
 267     rc = key_from_sexp (ne, priv->sexp, "rsa", "ne");
 268   if (0 != rc)
 269   {
 270     GNUNET_break_op (0);
 271     return NULL;
 272   }
 273   rc = gcry_sexp_build (&result,
 274                         NULL,
 275                         "(public-key(rsa(n %m)(e %m)))",
 276                         ne[0],
 277                         ne[1]);
 278   gcry_mpi_release (ne[0]);
 279   gcry_mpi_release (ne[1]);
 280   pub = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey);
 281   pub->sexp = result;
 282   return pub;
 283 }
 284
 285
 286 /**
 287  * Free memory occupied by the public key.
 288  *
 289  * @param key pointer to the memory to free
 290  */
 291 void
 292 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key)
 293 {
 294   gcry_sexp_release (key->sexp);
 295   GNUNET_free (key);
 296 }
 297
 298
 299 /**
 300  * Encode the public key in a format suitable for
 301  * storing it into a file.
 302  *
 303  * @param key the private key
 304  * @param[out] buffer set to a buffer with the encoded key
 305  * @return size of memory allocated in @a buffer
 306  */
 307 size_t
 308 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key,
 309                                      char **buffer)
 310 {
 311   size_t n;
 312   char *b;
 313
 314   n = gcry_sexp_sprint (key->sexp,
 315                         GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 316                         NULL,
 317                         0);
 318   b = GNUNET_malloc (n);
 319   GNUNET_assert ((n -1) ==      /* since the last byte is \0 */
 320                  gcry_sexp_sprint (key->sexp,
 321                                    GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 322                                    b,
 323                                    n));
 324   *buffer = b;
 325   return n;
 326 }
 327
 328
 329 /**
 330  * Compute hash over the public key.
 331  *
 332  * @param key public key to hash
 333  * @param hc where to store the hash code
 334  */
 335 void
 336 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_hash (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key,
 337                                    struct GNUNET_HashCode *hc)
 338 {
 339   char *buf;
 340   size_t buf_size;
 341
 342   buf_size = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (key,
 343                                                   &buf);
 344   GNUNET_CRYPTO_hash (buf,
 345                       buf_size,
 346                       hc);
 347   GNUNET_free (buf);
 348 }
 349
 350
 351 /**
 352  * Decode the public key from the data-format back
 353  * to the "normal", internal format.
 354  *
 355  * @param buf the buffer where the public key data is stored
 356  * @param len the length of the data in @a buf
 357  * @return NULL on error
 358  */
 359 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *
 360 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_decode (const char *buf,
 361                                      size_t len)
 362 {
 363   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key;
 364   gcry_mpi_t n;
 365   int ret;
 366
 367   key = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey);
 368   if (0 !=
 369       gcry_sexp_new (&key->sexp,
 370                      buf,
 371                      len,
 372                      0))
 373   {
 374     GNUNET_break_op (0);
 375     GNUNET_free (key);
 376     return NULL;
 377   }
 378   /* verify that this is an RSA public key */
 379   ret = key_from_sexp (&n, key->sexp, "public-key", "n");
 380   if (0 != ret)
 381     ret = key_from_sexp (&n, key->sexp, "rsa", "n");
 382   if (0 != ret)
 383   {
 384     /* this is no public RSA key */
 385     GNUNET_break (0);
 386     gcry_sexp_release (key->sexp);
 387     GNUNET_free (key);
 388     return NULL;
 389   }
 390   gcry_mpi_release (n);
 391   return key;
 392 }
 393
 394
 395 /**
 396  * Test for malicious RSA key.
 397  *
 398  * Assuming n is an RSA modulous and r is generated using a call to
 399  * GNUNET_CRYPTO_kdf_mod_mpi, if gcd(r,n) != 1 then n must be a
 400  * malicious RSA key designed to deanomize the user.
 401  *
 402  * @param r KDF result
 403  * @param n RSA modulus
 404  * @return True if gcd(r,n) = 1, False means RSA key is malicious
 405  */
 406 static int
 407 rsa_gcd_validate(gcry_mpi_t r, gcry_mpi_t n)
 408 {
 409   gcry_mpi_t g;
 410   int t;
 411
 412   g = gcry_mpi_new (0);
 413   t = gcry_mpi_gcd(g,r,n);
 414   gcry_mpi_release (g);
 415   return t;
 416 }
 417
 418
 419 /**
 420  * Create a blinding key
 421  *
 422  * @param len length of the key in bits (i.e. 2048)
 423  * @param bks pre-secret to use to derive the blinding key
 424  * @return the newly created blinding key, NULL if RSA key is malicious
 425  */
 426 static struct RsaBlindingKey *
 427 rsa_blinding_key_derive (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey,
 428                          const struct GNUNET_CRYPTO_RsaBlindingKeySecret *bks)
 429 {
 430   char *xts = "Blinding KDF extrator HMAC key";  /* Trusts bks' randomness more */
 431   struct RsaBlindingKey *blind;
 432   gcry_mpi_t n;
 433
 434   blind = GNUNET_new (struct RsaBlindingKey);
 435   GNUNET_assert( NULL != blind );
 436
 437   /* Extract the composite n from the RSA public key */
 438   GNUNET_assert( 0 == key_from_sexp (&n, pkey->sexp, "rsa", "n") );
 439   /* Assert that it at least looks like an RSA key */
 440   GNUNET_assert( 0 == gcry_mpi_get_flag(n, GCRYMPI_FLAG_OPAQUE) );
 441
 442   GNUNET_CRYPTO_kdf_mod_mpi (&blind->r,
 443                              n,
 444                              xts,  strlen(xts),
 445                              bks,  sizeof(*bks),
 446                              "Blinding KDF");
 447   if (0 == rsa_gcd_validate(blind->r, n))  {
 448     GNUNET_free (blind);
 449     blind = NULL;
 450   }
 451
 452   gcry_mpi_release (n);
 453   return blind;
 454 }
 455
 456
 457 /*
 458 We originally added GNUNET_CRYPTO_kdf_mod_mpi for the benifit of the
 459 previous routine.
 460
 461 There was previously a call to GNUNET_CRYPTO_kdf in
 462   bkey = rsa_blinding_key_derive (len, bks);
 463 that gives exactly len bits where
 464   len = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_len (pkey);
 465
 466 Now r = 2^(len-1)/pkey.n is the probability that a set high bit being
 467 okay, meaning bkey < pkey.n.  It follows that (1-r)/2 of the time bkey >
 468 pkey.n making the effective bkey be
 469   bkey mod pkey.n = bkey - pkey.n
 470 so the effective bkey has its high bit set with probability r/2.
 471
 472 We expect r to be close to 1/2 if the exchange is honest, but the
 473 exchange can choose r otherwise.
 474
 475 In blind signing, the exchange sees
 476   B = bkey * S mod pkey.n
 477 On deposit, the exchange sees S so they can compute bkey' = B/S mod
 478 pkey.n for all B they recorded to see if bkey' has it's high bit set.
 479 Also, note the exchange can compute 1/S efficiently since they know the
 480 factors of pkey.n.
 481
 482 I suppose that happens with probability r/(1+r) if its the wrong B, not
 483 completely sure.  If otoh we've the right B, then we've the probability
 484 r/2 of a set high bit in the effective bkey.
 485
 486 Interestingly, r^2-r has a maximum at the default r=1/2 anyways, giving
 487 the wrong and right probabilities 1/3 and 1/4, respectively.
 488
 489 I feared this gives the exchange a meaningful fraction of a bit of
 490 information per coin involved in the transaction.  It sounds damaging if
 491 numerous coins were involved.  And it could run across transactions in
 492 some scenarios.
 493
 494 We fixed this by using a more uniform deterministic pseudo-random number
 495 generator for blinding factors.  I do not believe this to be a problem
 496 for the rsa_full_domain_hash routine, but better safe than sorry.
 497 */
 498
 499
 500 /**
 501  * Compare the values of two signatures.
 502  *
 503  * @param s1 one signature
 504  * @param s2 the other signature
 505  * @return 0 if the two are equal
 506  */
 507 int
 508 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_cmp (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *s1,
 509                                  struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *s2)
 510 {
 511   char *b1;
 512   char *b2;
 513   size_t z1;
 514   size_t z2;
 515   int ret;
 516
 517   z1 = GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_encode (s1,
 518                                            &b1);
 519   z2 = GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_encode (s2,
 520                                            &b2);
 521   if (z1 != z2)
 522     ret = 1;
 523   else
 524     ret = memcmp (b1,
 525                   b2,
 526                   z1);
 527   GNUNET_free (b1);
 528   GNUNET_free (b2);
 529   return ret;
 530 }
 531
 532
 533 /**
 534  * Compare the values of two public keys.
 535  *
 536  * @param p1 one public key
 537  * @param p2 the other public key
 538  * @return 0 if the two are equal
 539  */
 540 int
 541 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_cmp (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *p1,
 542                                   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *p2)
 543 {
 544   char *b1;
 545   char *b2;
 546   size_t z1;
 547   size_t z2;
 548   int ret;
 549
 550   z1 = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (p1,
 551                                             &b1);
 552   z2 = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (p2,
 553                                             &b2);
 554   if (z1 != z2)
 555     ret = 1;
 556   else
 557     ret = memcmp (b1,
 558                   b2,
 559                   z1);
 560   GNUNET_free (b1);
 561   GNUNET_free (b2);
 562   return ret;
 563 }
 564
 565
 566 /**
 567  * Compare the values of two private keys.
 568  *
 569  * @param p1 one private key
 570  * @param p2 the other private key
 571  * @return 0 if the two are equal
 572  */
 573 int
 574 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_cmp (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *p1,
 575                                    struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *p2)
 576 {
 577   char *b1;
 578   char *b2;
 579   size_t z1;
 580   size_t z2;
 581   int ret;
 582
 583   z1 = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_encode (p1,
 584                                             &b1);
 585   z2 = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_encode (p2,
 586                                             &b2);
 587   if (z1 != z2)
 588     ret = 1;
 589   else
 590     ret = memcmp (b1,
 591                   b2,
 592                   z1);
 593   GNUNET_free (b1);
 594   GNUNET_free (b2);
 595   return ret;
 596 }
 597
 598
 599 /**
 600  * Obtain the length of the RSA key in bits.
 601  *
 602  * @param key the public key to introspect
 603  * @return length of the key in bits
 604  */
 605 unsigned int
 606 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_len (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key)
 607 {
 608   gcry_mpi_t n;
 609   unsigned int rval;
 610
 611   if (0 != key_from_sexp (&n, key->sexp, "rsa", "n"))
 612   { /* Not an RSA public key */
 613     GNUNET_break (0);
 614     return 0;
 615   }
 616   rval = gcry_mpi_get_nbits (n);
 617   gcry_mpi_release (n);
 618   return rval;
 619 }
 620
 621
 622 /**
 623  * Destroy a blinding key
 624  *
 625  * @param bkey the blinding key to destroy
 626  */
 627 static void
 628 rsa_blinding_key_free (struct RsaBlindingKey *bkey)
 629 {
 630   gcry_mpi_release (bkey->r);
 631   GNUNET_free (bkey);
 632 }
 633
 634
 635 /**
 636  * Print an MPI to a newly created buffer
 637  *
 638  * @param v MPI to print.
 639  * @param[out] newly allocated buffer containing the result
 640  * @return number of bytes stored in @a buffer
 641  */
 642 static size_t
 643 numeric_mpi_alloc_n_print (gcry_mpi_t v,
 644                            char **buffer)
 645 {
 646   size_t n;
 647   char *b;
 648   size_t rsize;
 649
 650   gcry_mpi_print (GCRYMPI_FMT_USG,
 651                   NULL,
 652                   0,
 653                   &n,
 654                   v);
 655   b = GNUNET_malloc (n);
 656   GNUNET_assert (0 ==
 657                  gcry_mpi_print (GCRYMPI_FMT_USG,
 658                                  (unsigned char *) b,
 659                                  n,
 660                                  &rsize,
 661                                  v));
 662   *buffer = b;
 663   return n;
 664 }
 665
 666
 667 /**
 668  * Computes a full domain hash seeded by the given public key.
 669  * This gives a measure of provable security to the Taler exchange
 670  * against one-more forgery attacks.  See:
 671  *   https://eprint.iacr.org/2001/002.pdf
 672  *   http://www.di.ens.fr/~pointche/Documents/Papers/2001_fcA.pdf
 673  *
 674  * @param hash initial hash of the message to sign
 675  * @param pkey the public key of the signer
 676  * @param rsize If not NULL, the number of bytes actually stored in buffer
 677  * @return MPI value set to the FDH, NULL if RSA key is malicious
 678  */
 679 static gcry_mpi_t
 680 rsa_full_domain_hash (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey,
 681                       const struct GNUNET_HashCode *hash)
 682 {
 683   gcry_mpi_t r,n;
 684   char *xts;
 685   size_t xts_len;
 686   int ok;
 687
 688   /* Extract the composite n from the RSA public key */
 689   GNUNET_assert( 0 == key_from_sexp (&n, pkey->sexp, "rsa", "n") );
 690   /* Assert that it at least looks like an RSA key */
 691   GNUNET_assert( 0 == gcry_mpi_get_flag(n, GCRYMPI_FLAG_OPAQUE) );
 692
 693   /* We key with the public denomination key as a homage to RSA-PSS by  *
 694    * Mihir Bellare and Phillip Rogaway.  Doing this lowers the degree   *
 695    * of the hypothetical polyomial-time attack on RSA-KTI created by a  *
 696    * polynomial-time one-more forgary attack.  Yey seeding!             */
 697   xts_len = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (pkey, &xts);
 698
 699   GNUNET_CRYPTO_kdf_mod_mpi (&r,
 700                              n,
 701                              xts,  xts_len,
 702                              hash,  sizeof(*hash),
 703                              "RSA-FDA FTpsW!");
 704   GNUNET_free (xts);
 705
 706   ok = rsa_gcd_validate(r,n);
 707   gcry_mpi_release (n);
 708   if (ok)
 709     return r;
 710   gcry_mpi_release (r);
 711   return NULL;
 712 }
 713
 714
 715 /**
 716  * Blinds the given message with the given blinding key
 717  *
 718  * @param hash hash of the message to sign
 719  * @param bkey the blinding key
 720  * @param pkey the public key of the signer
 721  * @param[out] buf set to a buffer with the blinded message to be signed
 722  * @param[out] buf_size number of bytes stored in @a buf
 723  * @return GNUNET_YES if successful, GNUNET_NO if RSA key is malicious
 724  */
 725 int
 726 GNUNET_CRYPTO_rsa_blind (const struct GNUNET_HashCode *hash,
 727                          const struct GNUNET_CRYPTO_RsaBlindingKeySecret *bks,
 728                          struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey,
 729                          char **buf, size_t *buf_size)
 730 {
 731   struct RsaBlindingKey *bkey;
 732   gcry_mpi_t data;
 733   gcry_mpi_t ne[2];
 734   gcry_mpi_t r_e;
 735   gcry_mpi_t data_r_e;
 736   int ret;
 737
 738   GNUNET_assert (buf != NULL && buf_size != NULL);
 739   ret = key_from_sexp (ne, pkey->sexp, "public-key", "ne");
 740   if (0 != ret)
 741     ret = key_from_sexp (ne, pkey->sexp, "rsa", "ne");
 742   if (0 != ret)
 743   {
 744     GNUNET_break (0);
 745     *buf = NULL;
 746     *buf_size = 0;
 747     return 0;
 748   }
 749
 750   data = rsa_full_domain_hash (pkey, hash);
 751   if (NULL == data)
 752     goto rsa_gcd_validate_failure;
 753
 754   bkey = rsa_blinding_key_derive (pkey, bks);
 755   if (NULL == bkey) {
 756     gcry_mpi_release (data);
 757     goto rsa_gcd_validate_failure;
 758   }
 759
 760   r_e = gcry_mpi_new (0);
 761   gcry_mpi_powm (r_e,
 762                  bkey->r,
 763                  ne[1],
 764                  ne[0]);
 765   data_r_e = gcry_mpi_new (0);
 766   gcry_mpi_mulm (data_r_e,
 767                  data,
 768                  r_e,
 769                  ne[0]);
 770   gcry_mpi_release (data);
 771   gcry_mpi_release (ne[0]);
 772   gcry_mpi_release (ne[1]);
 773   gcry_mpi_release (r_e);
 774   rsa_blinding_key_free (bkey);
 775
 776   *buf_size = numeric_mpi_alloc_n_print (data_r_e, buf);
 777   gcry_mpi_release (data_r_e);
 778   return GNUNET_YES;
 779
 780 rsa_gcd_validate_failure:
 781   /* We know the RSA key is malicious here, so warn the wallet. */
 782   /* GNUNET_break_op (0); */
 783   gcry_mpi_release (ne[0]);
 784   gcry_mpi_release (ne[1]);
 785   *buf = NULL;
 786   *buf_size = 0;
 787   return GNUNET_NO;
 788 }
 789
 790
 791 /**
 792  * Convert an MPI to an S-expression suitable for signature operations.
 793  *
 794  * @param value pointer to the data to convert
 795  * @return converted s-expression
 796  */
 797 static gcry_sexp_t
 798 mpi_to_sexp (gcry_mpi_t value)
 799 {
 800   gcry_sexp_t data = NULL;
 801
 802   GNUNET_assert (0 ==
 803                  gcry_sexp_build (&data,
 804                                   NULL,
 805                                   "(data (flags raw) (value %M))",
 806                                   value));
 807   return data;
 808 }
 809
 810
 811 /**
 812  * Sign the given MPI.
 813  *
 814  * @param key private key to use for the signing
 815  * @param value the MPI to sign
 816  * @return NULL on error, signature on success
 817  */
 818 static struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
 819 rsa_sign_mpi (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
 820               gcry_mpi_t value)
 821 {
 822   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig;
 823   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *public_key;
 824   gcry_sexp_t data;
 825   gcry_sexp_t result;
 826   int rc;
 827
 828   data = mpi_to_sexp (value);
 829
 830   if (0 !=
 831       (rc = gcry_pk_sign (&result,
 832                           data,
 833                           key->sexp)))
 834   {
 835     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 836          _("RSA signing failed at %s:%d: %s\n"),
 837          __FILE__,
 838          __LINE__,
 839          gcry_strerror (rc));
 840     GNUNET_break (0);
 841     return NULL;
 842   }
 843
 844   /* verify signature (guards against Lenstra's attack with fault injection...) */
 845   public_key = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (key);
 846   if (0 !=
 847       gcry_pk_verify (result,
 848                       data,
 849                       public_key->sexp))
 850   {
 851     GNUNET_break (0);
 852     GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (public_key);
 853     gcry_sexp_release (data);
 854     gcry_sexp_release (result);
 855     return NULL;
 856   }
 857   GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (public_key);
 858
 859   /* return signature */
 860   gcry_sexp_release (data);
 861   sig = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature);
 862   sig->sexp = result;
 863   return sig;
 864 }
 865
 866
 867 /**
 868  * Sign a blinded value, which must be a full domain hash of a message.
 869  *
 870  * @param key private key to use for the signing
 871  * @param msg the message to sign
 872  * @param msg_len number of bytes in @a msg to sign
 873  * @return NULL on error, signature on success
 874  */
 875 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
 876 GNUNET_CRYPTO_rsa_sign_blinded (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
 877                                 const void *msg,
 878                                 size_t msg_len)
 879 {
 880   gcry_mpi_t v = NULL;
 881   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig;
 882
 883   GNUNET_assert (0 ==
 884                  gcry_mpi_scan (&v,
 885                                 GCRYMPI_FMT_USG,
 886                                 msg,
 887                                 msg_len,
 888                                 NULL));
 889
 890   sig = rsa_sign_mpi (key, v);
 891   gcry_mpi_release (v);
 892   return sig;
 893 }
 894
 895
 896 /**
 897  * Create and sign a full domain hash of a message.
 898  *
 899  * @param key private key to use for the signing
 900  * @param hash the hash of the message to sign
 901  * @return NULL on error, including a malicious RSA key, signature on success
 902  */
 903 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
 904 GNUNET_CRYPTO_rsa_sign_fdh (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
 905                             const struct GNUNET_HashCode *hash)
 906 {
 907   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey;
 908   gcry_mpi_t v = NULL;
 909   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig;
 910
 911   pkey = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (key);
 912   v = rsa_full_domain_hash (pkey, hash);
 913   GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (pkey);
 914   if (NULL == v)   /* rsa_gcd_validate failed meaning */
 915     return NULL;   /* our *own* RSA key is malicious. */
 916
 917   sig = rsa_sign_mpi (key, v);
 918   gcry_mpi_release (v);
 919   return sig;
 920 }
 921
 922
 923 /**
 924  * Free memory occupied by signature.
 925  *
 926  * @param sig memory to freee
 927  */
 928 void
 929 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_free (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig)
 930 {
 931   gcry_sexp_release (sig->sexp);
 932   GNUNET_free (sig);
 933 }
 934
 935
 936 /**
 937  * Encode the given signature in a format suitable for storing it into a file.
 938  *
 939  * @param sig the signature
 940  * @param[out] buffer set to a buffer with the encoded key
 941  * @return size of memory allocated in @a buffer
 942  */
 943 size_t
 944 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_encode (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig,
 945                                     char **buffer)
 946 {
 947   size_t n;
 948   char *b;
 949
 950   n = gcry_sexp_sprint (sig->sexp,
 951                         GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 952                         NULL,
 953                         0);
 954   b = GNUNET_malloc (n);
 955   GNUNET_assert ((n - 1) ==     /* since the last byte is \0 */
 956                  gcry_sexp_sprint (sig->sexp,
 957                                    GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 958                                    b,
 959                                    n));
 960   *buffer = b;
 961   return n;
 962 }
 963
 964
 965 /**
 966  * Decode the signature from the data-format back to the "normal", internal
 967  * format.
 968  *
 969  * @param buf the buffer where the public key data is stored
 970  * @param len the length of the data in @a buf
 971  * @return NULL on error
 972  */
 973 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
 974 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_decode (const char *buf,
 975                                     size_t len)
 976 {
 977   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig;
 978   int ret;
 979   gcry_mpi_t s;
 980
 981   sig = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature);
 982   if (0 !=
 983       gcry_sexp_new (&sig->sexp,
 984                      buf,
 985                      len,
 986                      0))
 987   {
 988     GNUNET_break_op (0);
 989     GNUNET_free (sig);
 990     return NULL;
 991   }
 992   /* verify that this is an RSA signature */
 993   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
 994   if (0 != ret)
 995     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
 996   if (0 != ret)
 997   {
 998     /* this is no RSA Signature */
 999     GNUNET_break_op (0);
1000     gcry_sexp_release (sig->sexp);
1001     GNUNET_free (sig);
1002     return NULL;
1003   }
1004   gcry_mpi_release (s);
1005   return sig;
1006 }
1007
1008
1009 /**
1010  * Duplicate the given public key
1011  *
1012  * @param key the public key to duplicate
1013  * @return the duplicate key; NULL upon error
1014  */
1015 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *
1016 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key)
1017 {
1018   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *dup;
1019   gcry_sexp_t dup_sexp;
1020   size_t erroff;
1021
1022   /* check if we really are exporting a public key */
1023   dup_sexp = gcry_sexp_find_token (key->sexp, "public-key", 0);
1024   GNUNET_assert (NULL != dup_sexp);
1025   gcry_sexp_release (dup_sexp);
1026   /* copy the sexp */
1027   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", key->sexp));
1028   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey);
1029   dup->sexp = dup_sexp;
1030   return dup;
1031 }
1032
1033
1034 /**
1035  * Unblind a blind-signed signature.  The signature should have been generated
1036  * with #GNUNET_CRYPTO_rsa_sign() using a hash that was blinded with
1037  * #GNUNET_CRYPTO_rsa_blind().
1038  *
1039  * @param sig the signature made on the blinded signature purpose
1040  * @param bks the blinding key secret used to blind the signature purpose
1041  * @param pkey the public key of the signer
1042  * @return unblinded signature on success, NULL if RSA key is bad or malicious.
1043  */
1044 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
1045 GNUNET_CRYPTO_rsa_unblind (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig,
1046                            const struct GNUNET_CRYPTO_RsaBlindingKeySecret *bks,
1047                            struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey)
1048 {
1049   struct RsaBlindingKey *bkey;
1050   gcry_mpi_t n;
1051   gcry_mpi_t s;
1052   gcry_mpi_t r_inv;
1053   gcry_mpi_t ubsig;
1054   int ret;
1055   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sret;
1056
1057   ret = key_from_sexp (&n, pkey->sexp, "public-key", "n");
1058   if (0 != ret)
1059     ret = key_from_sexp (&n, pkey->sexp, "rsa", "n");
1060   if (0 != ret)
1061   {
1062     GNUNET_break_op (0);
1063     return NULL;
1064   }
1065   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
1066   if (0 != ret)
1067     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
1068   if (0 != ret)
1069   {
1070     gcry_mpi_release (n);
1071     GNUNET_break_op (0);
1072     return NULL;
1073   }
1074
1075   bkey = rsa_blinding_key_derive (pkey, bks);
1076   if (NULL == bkey)
1077   {
1078     /* RSA key is malicious since rsa_gcd_validate failed here.
1079      * It should have failed during GNUNET_CRYPTO_rsa_blind too though,
1080      * so the exchange is being malicious in an unfamilair way, maybe
1081      * just trying to crash us.  */
1082     GNUNET_break_op (0);
1083     gcry_mpi_release (n);
1084     gcry_mpi_release (s);
1085     return NULL;
1086   }
1087
1088   r_inv = gcry_mpi_new (0);
1089   if (1 !=
1090       gcry_mpi_invm (r_inv,
1091                      bkey->r,
1092                      n))
1093   {
1094     /* We cannot find r mod n, so gcd(r,n) != 1, which should get *
1095      * caught above, but we handle it the same here.              */
1096     GNUNET_break_op (0);
1097     gcry_mpi_release (r_inv);
1098     rsa_blinding_key_free (bkey);
1099     gcry_mpi_release (n);
1100     gcry_mpi_release (s);
1101     return NULL;
1102   }
1103
1104   ubsig = gcry_mpi_new (0);
1105   gcry_mpi_mulm (ubsig, s, r_inv, n);
1106   gcry_mpi_release (n);
1107   gcry_mpi_release (r_inv);
1108   gcry_mpi_release (s);
1109   rsa_blinding_key_free (bkey);
1110
1111   sret = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature);
1112   GNUNET_assert (0 ==
1113                  gcry_sexp_build (&sret->sexp,
1114                                   NULL,
1115                                   "(sig-val (rsa (s %M)))",
1116                                   ubsig));
1117   gcry_mpi_release (ubsig);
1118   return sret;
1119 }
1120
1121
1122 /**
1123  * Verify whether the given hash corresponds to the given signature and
1124  * the signature is valid with respect to the given public key.
1125  *
1126  * @param hash hash of the message to verify to match the @a sig
1127  * @param sig signature that is being validated
1128  * @param pkey public key of the signer
1129  * @returns #GNUNET_YES if ok, #GNUNET_NO if RSA key is malicious, #GNUNET_SYSERR if signature is invalid
1130  */
1131 int
1132 GNUNET_CRYPTO_rsa_verify (const struct GNUNET_HashCode *hash,
1133                           const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig,
1134                           const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey)
1135 {
1136   gcry_sexp_t data;
1137   gcry_mpi_t r;
1138   int rc;
1139
1140   r = rsa_full_domain_hash (pkey, hash);
1141   if (NULL == r) {
1142     GNUNET_break_op (0);
1143     /* RSA key is malicious since rsa_gcd_validate failed here.
1144      * It should have failed during GNUNET_CRYPTO_rsa_blind too though,
1145      * so the exchange is being malicious in an unfamilair way, maybe
1146      * just trying to crash us.  Arguably, we've only an internal error
1147      * though because we should've detected this in our previous call
1148      * to GNUNET_CRYPTO_rsa_unblind. */
1149     return GNUNET_NO;
1150   }
1151
1152   data = mpi_to_sexp(r);
1153   gcry_mpi_release (r);
1154
1155   rc = gcry_pk_verify (sig->sexp,
1156                        data,
1157                        pkey->sexp);
1158   gcry_sexp_release (data);
1159   if (0 != rc)
1160   {
1161     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1162          _("RSA signature verification failed at %s:%d: %s\n"),
1163          __FILE__,
1164          __LINE__,
1165          gcry_strerror (rc));
1166     return GNUNET_SYSERR;
1167   }
1168   return GNUNET_OK;
1169 }
1170
1171
1172 /**
1173  * Duplicate the given private key
1174  *
1175  * @param key the private key to duplicate
1176  * @return the duplicate key; NULL upon error
1177  */
1178 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
1179 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key)
1180 {
1181   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *dup;
1182   gcry_sexp_t dup_sexp;
1183   size_t erroff;
1184
1185   /* check if we really are exporting a private key */
1186   dup_sexp = gcry_sexp_find_token (key->sexp, "private-key", 0);
1187   GNUNET_assert (NULL != dup_sexp);
1188   gcry_sexp_release (dup_sexp);
1189   /* copy the sexp */
1190   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", key->sexp));
1191   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey);
1192   dup->sexp = dup_sexp;
1193   return dup;
1194 }
1195
1196
1197 /**
1198  * Duplicate the given private key
1199  *
1200  * @param key the private key to duplicate
1201  * @return the duplicate key; NULL upon error
1202  */
1203 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
1204 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig)
1205 {
1206   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *dup;
1207   gcry_sexp_t dup_sexp;
1208   size_t erroff;
1209   gcry_mpi_t s;
1210   int ret;
1211
1212   /* verify that this is an RSA signature */
1213   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
1214   if (0 != ret)
1215     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
1216   GNUNET_assert (0 == ret);
1217   gcry_mpi_release (s);
1218   /* copy the sexp */
1219   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", sig->sexp));
1220   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature);
1221   dup->sexp = dup_sexp;
1222   return dup;
1223 }
1224
1225
1226 /* end of util/rsa.c */