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  */
  23 #include "platform.h"
  24 #include <gcrypt.h>
  25 #include "gnunet_crypto_lib.h"
  26
  27 #define LOG(kind,...) GNUNET_log_from (kind, "util", __VA_ARGS__)
  28
  29
  30 /**
  31  * The private information of an RSA key pair.
  32  */
  33 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey
  34 {
  35   /**
  36    * Libgcrypt S-expression for the RSA private key.
  37    */
  38   gcry_sexp_t sexp;
  39 };
  40
  41
  42 /**
  43  * The public information of an RSA key pair.
  44  */
  45 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey
  46 {
  47   /**
  48    * Libgcrypt S-expression for the RSA public key.
  49    */
  50   gcry_sexp_t sexp;
  51 };
  52
  53
  54 /**
  55  * @brief an RSA signature
  56  */
  57 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature
  58 {
  59   /**
  60    * Libgcrypt S-expression for the RSA signature.
  61    */
  62   gcry_sexp_t sexp;
  63 };
  64
  65
  66 /**
  67  * @brief RSA blinding key
  68  */
  69 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey
  70 {
  71   /**
  72    * Random value used for blinding.
  73    */
  74   gcry_mpi_t r;
  75 };
  76
  77
  78 /**
  79  * Extract values from an S-expression.
  80  *
  81  * @param array where to store the result(s)
  82  * @param sexp S-expression to parse
  83  * @param topname top-level name in the S-expression that is of interest
  84  * @param elems names of the elements to extract
  85  * @return 0 on success
  86  */
  87 static int
  88 key_from_sexp (gcry_mpi_t *array,
  89                gcry_sexp_t sexp,
  90                const char *topname,
  91                const char *elems)
  92 {
  93   gcry_sexp_t list;
  94   gcry_sexp_t l2;
  95   const char *s;
  96   unsigned int i;
  97   unsigned int idx;
  98
  99   if (! (list = gcry_sexp_find_token (sexp, topname, 0)))
 100     return 1;
 101   l2 = gcry_sexp_cadr (list);
 102   gcry_sexp_release (list);
 103   list = l2;
 104   if (! list)
 105     return 2;
 106   idx = 0;
 107   for (s = elems; *s; s++, idx++)
 108   {
 109     if (! (l2 = gcry_sexp_find_token (list, s, 1)))
 110     {
 111       for (i = 0; i < idx; i++)
 112       {
 113         gcry_free (array[i]);
 114         array[i] = NULL;
 115       }
 116       gcry_sexp_release (list);
 117       return 3;                 /* required parameter not found */
 118     }
 119     array[idx] = gcry_sexp_nth_mpi (l2, 1, GCRYMPI_FMT_USG);
 120     gcry_sexp_release (l2);
 121     if (! array[idx])
 122     {
 123       for (i = 0; i < idx; i++)
 124       {
 125         gcry_free (array[i]);
 126         array[i] = NULL;
 127       }
 128       gcry_sexp_release (list);
 129       return 4;                 /* required parameter is invalid */
 130     }
 131   }
 132   gcry_sexp_release (list);
 133   return 0;
 134 }
 135
 136
 137 /**
 138  * Create a new private key. Caller must free return value.
 139  *
 140  * @param len length of the key in bits (i.e. 2048)
 141  * @return fresh private key
 142  */
 143 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
 144 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_create (unsigned int len)
 145 {
 146   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *ret;
 147   gcry_sexp_t s_key;
 148   gcry_sexp_t s_keyparam;
 149
 150   GNUNET_assert (0 ==
 151                  gcry_sexp_build (&s_keyparam,
 152                                   NULL,
 153                                   "(genkey(rsa(nbits %d)))",
 154                                   len));
 155   GNUNET_assert (0 ==
 156                  gcry_pk_genkey (&s_key,
 157                                  s_keyparam));
 158   gcry_sexp_release (s_keyparam);
 159 #if EXTRA_CHECKS
 160   GNUNET_assert (0 ==
 161                  gcry_pk_testkey (s_key));
 162 #endif
 163   ret = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey);
 164   ret->sexp = s_key;
 165   return ret;
 166 }
 167
 168
 169 /**
 170  * Free memory occupied by the private key.
 171  *
 172  * @param key pointer to the memory to free
 173  */
 174 void
 175 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_free (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key)
 176 {
 177   gcry_sexp_release (key->sexp);
 178   GNUNET_free (key);
 179 }
 180
 181
 182 /**
 183  * Encode the private key in a format suitable for
 184  * storing it into a file.
 185  *
 186  * @param key the private key
 187  * @param[out] buffer set to a buffer with the encoded key
 188  * @return size of memory allocated in @a buffer
 189  */
 190 size_t
 191 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_encode (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
 192                                       char **buffer)
 193 {
 194   size_t n;
 195   char *b;
 196
 197   n = gcry_sexp_sprint (key->sexp,
 198                         GCRYSEXP_FMT_DEFAULT,
 199                         NULL,
 200                         0);
 201   b = GNUNET_malloc (n);
 202   GNUNET_assert ((n - 1) ==     /* since the last byte is \0 */
 203                  gcry_sexp_sprint (key->sexp,
 204                                    GCRYSEXP_FMT_DEFAULT,
 205                                    b,
 206                                    n));
 207   *buffer = b;
 208   return n;
 209 }
 210
 211
 212 /**
 213  * Decode the private key from the data-format back
 214  * to the "normal", internal format.
 215  *
 216  * @param buf the buffer where the private key data is stored
 217  * @param len the length of the data in @a buf
 218  * @return NULL on error
 219  */
 220 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
 221 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_decode (const char *buf,
 222                                       size_t len)
 223 {
 224   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key;
 225   key = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey);
 226   if (0 !=
 227       gcry_sexp_new (&key->sexp,
 228                      buf,
 229                      len,
 230                      0))
 231   {
 232     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 233          "Decoded private key is not valid\n");
 234     GNUNET_free (key);
 235     return NULL;
 236   }
 237   if (0 != gcry_pk_testkey (key->sexp))
 238   {
 239     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
 240          "Decoded private key is not valid\n");
 241     GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_free (key);
 242     return NULL;
 243   }
 244   return key;
 245 }
 246
 247
 248 /**
 249  * Extract the public key of the given private key.
 250  *
 251  * @param priv the private key
 252  * @retur NULL on error, otherwise the public key
 253  */
 254 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *
 255 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *priv)
 256 {
 257   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pub;
 258   gcry_mpi_t ne[2];
 259   int rc;
 260   gcry_sexp_t result;
 261
 262   rc = key_from_sexp (ne, priv->sexp, "public-key", "ne");
 263   if (0 != rc)
 264     rc = key_from_sexp (ne, priv->sexp, "private-key", "ne");
 265   if (0 != rc)
 266     rc = key_from_sexp (ne, priv->sexp, "rsa", "ne");
 267   if (0 != rc)
 268   {
 269     GNUNET_break_op (0);
 270     return NULL;
 271   }
 272   rc = gcry_sexp_build (&result,
 273                         NULL,
 274                         "(public-key(rsa(n %m)(e %m)))",
 275                         ne[0],
 276                         ne[1]);
 277   gcry_mpi_release (ne[0]);
 278   gcry_mpi_release (ne[1]);
 279   pub = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey);
 280   pub->sexp = result;
 281   return pub;
 282 }
 283
 284
 285 /**
 286  * Free memory occupied by the public key.
 287  *
 288  * @param key pointer to the memory to free
 289  */
 290 void
 291 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key)
 292 {
 293   gcry_sexp_release (key->sexp);
 294   GNUNET_free (key);
 295 }
 296
 297
 298 /**
 299  * Encode the public key in a format suitable for
 300  * storing it into a file.
 301  *
 302  * @param key the private key
 303  * @param[out] buffer set to a buffer with the encoded key
 304  * @return size of memory allocated in @a buffer
 305  */
 306 size_t
 307 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key,
 308                                      char **buffer)
 309 {
 310   size_t n;
 311   char *b;
 312
 313   n = gcry_sexp_sprint (key->sexp,
 314                         GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 315                         NULL,
 316                         0);
 317   b = GNUNET_malloc (n);
 318   GNUNET_assert ((n -1) ==      /* since the last byte is \0 */
 319                  gcry_sexp_sprint (key->sexp,
 320                                    GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 321                                    b,
 322                                    n));
 323   *buffer = b;
 324   return n;
 325 }
 326
 327
 328 /**
 329  * Compute hash over the public key.
 330  *
 331  * @param key public key to hash
 332  * @param hc where to store the hash code
 333  */
 334 void
 335 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_hash (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key,
 336                                    struct GNUNET_HashCode *hc)
 337 {
 338   char *buf;
 339   size_t buf_size;
 340
 341   buf_size = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (key,
 342                                                   &buf);
 343   GNUNET_CRYPTO_hash (buf,
 344                       buf_size,
 345                       hc);
 346   GNUNET_free (buf);
 347 }
 348
 349
 350 /**
 351  * Decode the public key from the data-format back
 352  * to the "normal", internal format.
 353  *
 354  * @param buf the buffer where the public key data is stored
 355  * @param len the length of the data in @a buf
 356  * @return NULL on error
 357  */
 358 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *
 359 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_decode (const char *buf,
 360                                      size_t len)
 361 {
 362   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key;
 363   gcry_mpi_t n;
 364   int ret;
 365
 366   key = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey);
 367   if (0 !=
 368       gcry_sexp_new (&key->sexp,
 369                      buf,
 370                      len,
 371                      0))
 372   {
 373     GNUNET_break_op (0);
 374     GNUNET_free (key);
 375     return NULL;
 376   }
 377   /* verify that this is an RSA public key */
 378   ret = key_from_sexp (&n, key->sexp, "public-key", "n");
 379   if (0 != ret)
 380     ret = key_from_sexp (&n, key->sexp, "rsa", "n");
 381   if (0 != ret)
 382   {
 383     /* this is no public RSA key */
 384     GNUNET_break (0);
 385     gcry_sexp_release (key->sexp);
 386     GNUNET_free (key);
 387     return NULL;
 388   }
 389   gcry_mpi_release (n);
 390   return key;
 391 }
 392
 393
 394 /**
 395  * Create a blinding key
 396  *
 397  * @param len length of the key in bits (i.e. 2048)
 398  * @return the newly created blinding key
 399  */
 400 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *
 401 GNUNET_CRYPTO_rsa_blinding_key_create (unsigned int len)
 402 {
 403   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *blind;
 404
 405   blind = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey);
 406   blind->r = gcry_mpi_new (len);
 407   gcry_mpi_randomize (blind->r,
 408                       len,
 409                       GCRY_STRONG_RANDOM);
 410   return blind;
 411 }
 412
 413
 414 /**
 415  * Compare the values of two blinding keys.
 416  *
 417  * @param b1 one key
 418  * @param b2 the other key
 419  * @return 0 if the two are equal
 420  */
 421 int
 422 GNUNET_CRYPTO_rsa_blinding_key_cmp (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *b1,
 423                                     struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *b2)
 424 {
 425   return gcry_mpi_cmp (b1->r,
 426                        b2->r);
 427 }
 428
 429
 430 /**
 431  * Compare the values of two signatures.
 432  *
 433  * @param s1 one signature
 434  * @param s2 the other signature
 435  * @return 0 if the two are equal
 436  */
 437 int
 438 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_cmp (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *s1,
 439                                  struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *s2)
 440 {
 441   char *b1;
 442   char *b2;
 443   size_t z1;
 444   size_t z2;
 445   int ret;
 446
 447   z1 = GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_encode (s1,
 448                                            &b1);
 449   z2 = GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_encode (s2,
 450                                            &b2);
 451   if (z1 != z2)
 452     ret = 1;
 453   else
 454     ret = memcmp (b1,
 455                   b2,
 456                   z1);
 457   GNUNET_free (b1);
 458   GNUNET_free (b2);
 459   return ret;
 460 }
 461
 462
 463 /**
 464  * Compare the values of two public keys.
 465  *
 466  * @param p1 one public key
 467  * @param p2 the other public key
 468  * @return 0 if the two are equal
 469  */
 470 int
 471 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_cmp (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *p1,
 472                                   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *p2)
 473 {
 474   char *b1;
 475   char *b2;
 476   size_t z1;
 477   size_t z2;
 478   int ret;
 479
 480   z1 = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (p1,
 481                                             &b1);
 482   z2 = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (p2,
 483                                             &b2);
 484   if (z1 != z2)
 485     ret = 1;
 486   else
 487     ret = memcmp (b1,
 488                   b2,
 489                   z1);
 490   GNUNET_free (b1);
 491   GNUNET_free (b2);
 492   return ret;
 493 }
 494
 495
 496 /**
 497  * Compare the values of two private keys.
 498  *
 499  * @param p1 one private key
 500  * @param p2 the other private key
 501  * @return 0 if the two are equal
 502  */
 503 int
 504 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_cmp (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *p1,
 505                                    struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *p2)
 506 {
 507   char *b1;
 508   char *b2;
 509   size_t z1;
 510   size_t z2;
 511   int ret;
 512
 513   z1 = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_encode (p1,
 514                                             &b1);
 515   z2 = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_encode (p2,
 516                                             &b2);
 517   if (z1 != z2)
 518     ret = 1;
 519   else
 520     ret = memcmp (b1,
 521                   b2,
 522                   z1);
 523   GNUNET_free (b1);
 524   GNUNET_free (b2);
 525   return ret;
 526 }
 527
 528
 529 /**
 530  * Obtain the length of the RSA key in bits.
 531  *
 532  * @param key the public key to introspect
 533  * @return length of the key in bits
 534  */
 535 unsigned int
 536 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_len (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key)
 537 {
 538   gcry_mpi_t n;
 539   int ret;
 540   unsigned int rval;
 541
 542   ret = key_from_sexp (&n, key->sexp, "rsa", "n");
 543   if (0 != ret)
 544   {
 545     /* this is no public RSA key */
 546     GNUNET_break (0);
 547     return 0;
 548   }
 549   rval = gcry_mpi_get_nbits (n);
 550   gcry_mpi_release (n);
 551   return rval;
 552 }
 553
 554
 555 /**
 556  * Destroy a blinding key
 557  *
 558  * @param bkey the blinding key to destroy
 559  */
 560 void
 561 GNUNET_CRYPTO_rsa_blinding_key_free (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *bkey)
 562 {
 563   gcry_mpi_release (bkey->r);
 564   GNUNET_free (bkey);
 565 }
 566
 567
 568 /**
 569  * Print an MPI to a newly created buffer
 570  *
 571  * @param v MPI to print.
 572  * @param[out] buffer set to a buffer with the result
 573  * @return number of bytes stored in @a buffer
 574  */
 575 size_t
 576 GNUNET_CRYPTO_mpi_print (gcry_mpi_t v,
 577                          char **buffer)
 578 {
 579   size_t n;
 580   char *b;
 581   size_t rsize;
 582
 583   gcry_mpi_print (GCRYMPI_FMT_USG,
 584                   NULL,
 585                   0,
 586                   &n,
 587                   v);
 588   b = GNUNET_malloc (n);
 589   GNUNET_assert (0 ==
 590                  gcry_mpi_print (GCRYMPI_FMT_USG,
 591                                  (unsigned char *) b,
 592                                  n,
 593                                  &rsize,
 594                                  v));
 595   *buffer = b;
 596   return n;
 597 }
 598
 599
 600 /**
 601  * Encode the blinding key in a format suitable for
 602  * storing it into a file.
 603  *
 604  * @param bkey the blinding key
 605  * @param[out] buffer set to a buffer with the encoded key
 606  * @return size of memory allocated in @a buffer
 607  */
 608 size_t
 609 GNUNET_CRYPTO_rsa_blinding_key_encode (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *bkey,
 610                                        char **buffer)
 611 {
 612   return GNUNET_CRYPTO_mpi_print (bkey->r, buffer);
 613 }
 614
 615
 616 /**
 617  * Decode the blinding key from the data-format back
 618  * to the "normal", internal format.
 619  *
 620  * @param buf the buffer where the public key data is stored
 621  * @param len the length of the data in @a buf
 622  * @return NULL on error
 623  */
 624 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *
 625 GNUNET_CRYPTO_rsa_blinding_key_decode (const char *buf,
 626                                        size_t len)
 627 {
 628   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *bkey;
 629   size_t rsize;
 630
 631   bkey = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey);
 632   if (0 !=
 633       gcry_mpi_scan (&bkey->r,
 634                      GCRYMPI_FMT_USG,
 635                      (const unsigned char *) buf,
 636                      len,
 637                      &rsize))
 638   {
 639     GNUNET_break_op (0);
 640     GNUNET_free (bkey);
 641     return NULL;
 642   }
 643   return bkey;
 644 }
 645
 646
 647 /**
 648  * Computes a full domain hash seeded by the given public key.
 649  * This gives a measure of provable security to the Taler exchange
 650  * against one-more forgery attacks.  See:
 651  *   https://eprint.iacr.org/2001/002.pdf
 652  *   http://www.di.ens.fr/~pointche/Documents/Papers/2001_fcA.pdf
 653  *
 654  * @param[out] r MPI value set to the FDH
 655  * @param hash initial hash of the message to sign
 656  * @param pkey the public key of the signer
 657  * @param rsize FIXME JEFF
 658  * @return libgcrypt error that to represent an allocation failure
 659  */
 660 gcry_error_t
 661 rsa_full_domain_hash (gcry_mpi_t *r,
 662                       const struct GNUNET_HashCode *hash,
 663                       const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey,
 664                       size_t *rsize)
 665 {
 666   unsigned int i;
 667   unsigned int nbits;
 668   unsigned int nhashes;
 669   gcry_error_t rc;
 670   char *buf;
 671   size_t buf_len;
 672   gcry_md_hd_t h;
 673   gcry_md_hd_t h0;
 674   struct GNUNET_HashCode *hs;
 675
 676   /* Uncomment the following to debug without using the full domain hash */
 677   /*
 678   rc = gcry_mpi_scan (r,
 679                       GCRYMPI_FMT_USG,
 680                       (const unsigned char *)hash,
 681                       sizeof(struct GNUNET_HashCode),
 682                       rsize);
 683   return rc;
 684   */
 685
 686   nbits = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_len (pkey);
 687   if (nbits < 512)
 688     nbits = 512;
 689
 690   /* Already almost an HMAC since we consume a hash, so no GCRY_MD_FLAG_HMAC. */
 691   rc = gcry_md_open (&h, GCRY_MD_SHA512, 0);
 692   if (0 != rc)
 693     return rc;
 694
 695   // We seed with the public denomination key as a homage to RSA-PSS by
 696   // Mihir Bellare and Phillip Rogaway.  Doing this lowers the degree
 697   // of the hypothetical polyomial-time attack on RSA-KTI created by a
 698   // polynomial-time one-more forgary attack.  Yey seeding!
 699   buf_len = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (pkey, &buf);
 700   gcry_md_write (h, buf, buf_len);
 701   GNUNET_free (buf);
 702
 703   nhashes = (nbits-1) / (8 * sizeof(struct GNUNET_HashCode)) + 1;
 704   hs = GNUNET_new_array (nhashes,
 705                          struct GNUNET_HashCode);
 706   for (i=0; i<nhashes; i++)
 707   {
 708     gcry_md_write (h, hash, sizeof(struct GNUNET_HashCode));
 709     rc = gcry_md_copy (&h0, h);
 710     if (0 != rc)
 711     {
 712       gcry_md_close (h0);
 713       break;
 714     }
 715     gcry_md_putc (h0, i % 256);
 716     memcpy (&hs[i],
 717             gcry_md_read (h0, GCRY_MD_SHA512),
 718             sizeof(struct GNUNET_HashCode));
 719     gcry_md_close (h0);
 720   }
 721   gcry_md_close (h);
 722   if (0 != rc)
 723   {
 724     GNUNET_free (hs);
 725     return rc;
 726   }
 727
 728   rc = gcry_mpi_scan (r,
 729                       GCRYMPI_FMT_USG,
 730                       (const unsigned char *) hs,
 731                       nhashes * sizeof(struct GNUNET_HashCode),
 732                       rsize);
 733   GNUNET_free (hs);
 734   if (0 != rc)
 735     return rc;
 736
 737   // Do not allow *r to exceed n or signatures fail to verify unpredictably.
 738   // This happening with  gcry_mpi_clear_highbit (*r, nbits-1) so maybe
 739   // gcry_mpi_clear_highbit is broken, but setting the highbit sounds good.
 740   gcry_mpi_set_highbit (*r, nbits-2);
 741   return rc;
 742 }
 743
 744
 745 /**
 746  * Blinds the given message with the given blinding key
 747  *
 748  * @param hash hash of the message to sign
 749  * @param bkey the blinding key
 750  * @param pkey the public key of the signer
 751  * @param[out] buffer set to a buffer with the blinded message to be signed
 752  * @return number of bytes stored in @a buffer
 753  */
 754 size_t
 755 GNUNET_CRYPTO_rsa_blind (const struct GNUNET_HashCode *hash,
 756                          struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *bkey,
 757                          struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey,
 758                          char **buffer)
 759 {
 760   gcry_mpi_t data;
 761   gcry_mpi_t ne[2];
 762   gcry_mpi_t r_e;
 763   gcry_mpi_t data_r_e;
 764   size_t rsize;
 765   size_t n;
 766   gcry_error_t rc;
 767   int ret;
 768
 769   ret = key_from_sexp (ne, pkey->sexp, "public-key", "ne");
 770   if (0 != ret)
 771     ret = key_from_sexp (ne, pkey->sexp, "rsa", "ne");
 772   if (0 != ret)
 773   {
 774     GNUNET_break (0);
 775     *buffer = NULL;
 776     return 0;
 777   }
 778
 779   rc = rsa_full_domain_hash (&data, hash, pkey, &rsize);
 780   if (0 != rc)  // Allocation error in libgcrypt
 781   {
 782     GNUNET_break (0);
 783     gcry_mpi_release (ne[0]);
 784     gcry_mpi_release (ne[1]);
 785     *buffer = NULL;
 786     return 0;
 787   }
 788   r_e = gcry_mpi_new (0);
 789   gcry_mpi_powm (r_e,
 790                  bkey->r,
 791                  ne[1],
 792                  ne[0]);
 793   data_r_e = gcry_mpi_new (0);
 794   gcry_mpi_mulm (data_r_e,
 795                  data,
 796                  r_e,
 797                  ne[0]);
 798   gcry_mpi_release (data);
 799   gcry_mpi_release (ne[0]);
 800   gcry_mpi_release (ne[1]);
 801   gcry_mpi_release (r_e);
 802
 803   n = GNUNET_CRYPTO_mpi_print (data_r_e, buffer);
 804   gcry_mpi_release (data_r_e);
 805   return n;
 806 }
 807
 808
 809 /**
 810  * Convert an MPI to an S-expression suitable for signature operations.
 811  *
 812  * @param value pointer to the data to convert
 813  * @return converted s-expression
 814  */
 815 static gcry_sexp_t
 816 mpi_to_sexp (gcry_mpi_t value)
 817 {
 818   gcry_sexp_t data = NULL;
 819
 820   GNUNET_assert (0 ==
 821                  gcry_sexp_build (&data,
 822                                   NULL,
 823                                   "(data (flags raw) (value %M))",
 824                                   value));
 825   return data;
 826 }
 827
 828
 829 /**
 830  * Sign and release the given MPI.
 831  *
 832  * @param key private key to use for the signing
 833  * @param value the MPI to sign
 834  * @return NULL on error, signature on success
 835  */
 836 static struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
 837 rsa_sign_mpi (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
 838               gcry_mpi_t value)
 839 {
 840   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig;
 841   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *public_key;
 842   gcry_sexp_t data;
 843   gcry_sexp_t result;
 844
 845   data = mpi_to_sexp (value);
 846   gcry_mpi_release (value);
 847
 848   if (0 !=
 849       gcry_pk_sign (&result,
 850                     data,
 851                     key->sexp))
 852   {
 853     GNUNET_break (0);
 854     return NULL;
 855   }
 856
 857   /* verify signature (guards against Lenstra's attack with fault injection...) */
 858   public_key = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (key);
 859   if (0 !=
 860       gcry_pk_verify (result,
 861                       data,
 862                       public_key->sexp))
 863   {
 864     GNUNET_break (0);
 865     GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (public_key);
 866     gcry_sexp_release (data);
 867     gcry_sexp_release (result);
 868     return NULL;
 869   }
 870   GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (public_key);
 871
 872   /* return signature */
 873   gcry_sexp_release (data);
 874   sig = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature);
 875   sig->sexp = result;
 876   return sig;
 877 }
 878
 879
 880 /**
 881  * Sign a blinded value, which must be a full domain hash of a message.
 882  *
 883  * @param key private key to use for the signing
 884  * @param msg the message to sign
 885  * @param msg_len number of bytes in @a msg to sign
 886  * @return NULL on error, signature on success
 887  */
 888 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
 889 GNUNET_CRYPTO_rsa_sign_blinded (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
 890                                 const void *msg,
 891                                 size_t msg_len)
 892 {
 893   gcry_mpi_t v = NULL;
 894
 895   GNUNET_assert (0 ==
 896                  gcry_mpi_scan (&v,
 897                                 GCRYMPI_FMT_USG,
 898                                 msg,
 899                                 msg_len,
 900                                 NULL));
 901
 902   return rsa_sign_mpi (key, v);
 903 }
 904
 905
 906 /**
 907  * Create and sign a full domain hash of a message.
 908  *
 909  * @param key private key to use for the signing
 910  * @param hash the hash of the message to sign
 911  * @return NULL on error, signature on success
 912  */
 913 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
 914 GNUNET_CRYPTO_rsa_sign_fdh (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key,
 915                             const struct GNUNET_HashCode *hash)
 916 {
 917   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey;
 918   gcry_mpi_t v = NULL;
 919   gcry_error_t rc;
 920
 921   pkey = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (key);
 922   rc = rsa_full_domain_hash (&v, hash, pkey, NULL);
 923   GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (pkey);
 924   GNUNET_assert (0 == rc);
 925
 926   return rsa_sign_mpi (key,v);
 927 }
 928
 929
 930 /**
 931  * Free memory occupied by signature.
 932  *
 933  * @param sig memory to freee
 934  */
 935 void
 936 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_free (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig)
 937 {
 938   gcry_sexp_release (sig->sexp);
 939   GNUNET_free (sig);
 940 }
 941
 942
 943 /**
 944  * Encode the given signature in a format suitable for storing it into a file.
 945  *
 946  * @param sig the signature
 947  * @param[out] buffer set to a buffer with the encoded key
 948  * @return size of memory allocated in @a buffer
 949  */
 950 size_t
 951 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_encode (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig,
 952                                     char **buffer)
 953 {
 954   size_t n;
 955   char *b;
 956
 957   n = gcry_sexp_sprint (sig->sexp,
 958                         GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 959                         NULL,
 960                         0);
 961   b = GNUNET_malloc (n);
 962   GNUNET_assert ((n - 1) ==     /* since the last byte is \0 */
 963                  gcry_sexp_sprint (sig->sexp,
 964                                    GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 965                                    b,
 966                                    n));
 967   *buffer = b;
 968   return n;
 969 }
 970
 971
 972 /**
 973  * Decode the signature from the data-format back to the "normal", internal
 974  * format.
 975  *
 976  * @param buf the buffer where the public key data is stored
 977  * @param len the length of the data in @a buf
 978  * @return NULL on error
 979  */
 980 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
 981 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_decode (const char *buf,
 982                                     size_t len)
 983 {
 984   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig;
 985   int ret;
 986   gcry_mpi_t s;
 987
 988   sig = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature);
 989   if (0 !=
 990       gcry_sexp_new (&sig->sexp,
 991                      buf,
 992                      len,
 993                      0))
 994   {
 995     GNUNET_break_op (0);
 996     GNUNET_free (sig);
 997     return NULL;
 998   }
 999   /* verify that this is an RSA signature */
1000   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
1001   if (0 != ret)
1002     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
1003   if (0 != ret)
1004   {
1005     /* this is no RSA Signature */
1006     GNUNET_break_op (0);
1007     gcry_sexp_release (sig->sexp);
1008     GNUNET_free (sig);
1009     return NULL;
1010   }
1011   gcry_mpi_release (s);
1012   return sig;
1013 }
1014
1015
1016 /**
1017  * Duplicate the given public key
1018  *
1019  * @param key the public key to duplicate
1020  * @return the duplicate key; NULL upon error
1021  */
1022 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *
1023 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *key)
1024 {
1025   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *dup;
1026   gcry_sexp_t dup_sexp;
1027   size_t erroff;
1028
1029   /* check if we really are exporting a public key */
1030   dup_sexp = gcry_sexp_find_token (key->sexp, "public-key", 0);
1031   GNUNET_assert (NULL != dup_sexp);
1032   gcry_sexp_release (dup_sexp);
1033   /* copy the sexp */
1034   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", key->sexp));
1035   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey);
1036   dup->sexp = dup_sexp;
1037   return dup;
1038 }
1039
1040
1041 /**
1042  * Unblind a blind-signed signature.  The signature should have been generated
1043  * with #GNUNET_CRYPTO_rsa_sign() using a hash that was blinded with
1044  * #GNUNET_CRYPTO_rsa_blind().
1045  *
1046  * @param sig the signature made on the blinded signature purpose
1047  * @param bkey the blinding key used to blind the signature purpose
1048  * @param pkey the public key of the signer
1049  * @return unblinded signature on success, NULL on error
1050  */
1051 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
1052 GNUNET_CRYPTO_rsa_unblind (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig,
1053                            struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *bkey,
1054                            struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey)
1055 {
1056   gcry_mpi_t n;
1057   gcry_mpi_t s;
1058   gcry_mpi_t r_inv;
1059   gcry_mpi_t ubsig;
1060   int ret;
1061   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sret;
1062
1063   ret = key_from_sexp (&n, pkey->sexp, "public-key", "n");
1064   if (0 != ret)
1065     ret = key_from_sexp (&n, pkey->sexp, "rsa", "n");
1066   if (0 != ret)
1067   {
1068     GNUNET_break_op (0);
1069     return NULL;
1070   }
1071   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
1072   if (0 != ret)
1073     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
1074   if (0 != ret)
1075   {
1076     gcry_mpi_release (n);
1077     GNUNET_break_op (0);
1078     return NULL;
1079   }
1080   r_inv = gcry_mpi_new (0);
1081   if (1 !=
1082       gcry_mpi_invm (r_inv,
1083                      bkey->r,
1084                      n))
1085   {
1086     GNUNET_break_op (0);
1087     gcry_mpi_release (n);
1088     gcry_mpi_release (r_inv);
1089     gcry_mpi_release (s);
1090     return NULL;
1091   }
1092   ubsig = gcry_mpi_new (0);
1093   gcry_mpi_mulm (ubsig, s, r_inv, n);
1094   gcry_mpi_release (n);
1095   gcry_mpi_release (r_inv);
1096   gcry_mpi_release (s);
1097
1098   sret = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature);
1099   GNUNET_assert (0 ==
1100                  gcry_sexp_build (&sret->sexp,
1101                                   NULL,
1102                                   "(sig-val (rsa (s %M)))",
1103                                   ubsig));
1104   gcry_mpi_release (ubsig);
1105   return sret;
1106 }
1107
1108
1109 /**
1110  * Verify whether the given hash corresponds to the given signature and the
1111  * signature is valid with respect to the given public key.
1112  *
1113  * @param hash hash of the message to verify to match the @a sig
1114  * @param sig signature that is being validated
1115  * @param pkey public key of the signer
1116  * @returns #GNUNET_OK if ok, #GNUNET_SYSERR if invalid
1117  */
1118 int
1119 GNUNET_CRYPTO_rsa_verify (const struct GNUNET_HashCode *hash,
1120                           const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig,
1121                           const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPublicKey *pkey)
1122 {
1123   gcry_sexp_t data;
1124   gcry_mpi_t r;
1125   int rc;
1126
1127   rc = rsa_full_domain_hash (&r, hash, pkey, NULL);
1128   GNUNET_assert (0 == rc);  // Allocation error in libgcrypt
1129   data = mpi_to_sexp(r);
1130   gcry_mpi_release (r);
1131
1132   rc = gcry_pk_verify (sig->sexp,
1133                        data,
1134                        pkey->sexp);
1135   gcry_sexp_release (data);
1136   if (0 != rc)
1137   {
1138     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1139          _("RSA signature verification failed at %s:%d: %s\n"),
1140          __FILE__,
1141          __LINE__,
1142          gcry_strerror (rc));
1143     return GNUNET_SYSERR;
1144   }
1145   return GNUNET_OK;
1146 }
1147
1148
1149 /**
1150  * Duplicate the given private key
1151  *
1152  * @param key the private key to duplicate
1153  * @return the duplicate key; NULL upon error
1154  */
1155 struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *
1156 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *key)
1157 {
1158   struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey *dup;
1159   gcry_sexp_t dup_sexp;
1160   size_t erroff;
1161
1162   /* check if we really are exporting a private key */
1163   dup_sexp = gcry_sexp_find_token (key->sexp, "private-key", 0);
1164   GNUNET_assert (NULL != dup_sexp);
1165   gcry_sexp_release (dup_sexp);
1166   /* copy the sexp */
1167   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", key->sexp));
1168   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaPrivateKey);
1169   dup->sexp = dup_sexp;
1170   return dup;
1171 }
1172
1173
1174 /**
1175  * Duplicate the given private key
1176  *
1177  * @param key the private key to duplicate
1178  * @return the duplicate key; NULL upon error
1179  */
1180 struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *
1181 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *sig)
1182 {
1183   struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature *dup;
1184   gcry_sexp_t dup_sexp;
1185   size_t erroff;
1186   gcry_mpi_t s;
1187   int ret;
1188
1189   /* verify that this is an RSA signature */
1190   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
1191   if (0 != ret)
1192     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
1193   GNUNET_assert (0 == ret);
1194   gcry_mpi_release (s);
1195   /* copy the sexp */
1196   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", sig->sexp));
1197   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_RsaSignature);
1198   dup->sexp = dup_sexp;
1199   return dup;
1200 }
1201
1202
1203 /* end of util/rsa.c */