src/util/crypto_rsa.c

   1 /*
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   8
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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_rsa_PrivateKey
  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_rsa_PublicKey
  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_rsa_Signature
  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_rsa_PrivateKey *
 144 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_create (unsigned int len)
 145 {
 146   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *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_rsa_PrivateKey);
 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_rsa_PrivateKey *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_rsa_PrivateKey *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_rsa_PrivateKey *
 221 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_decode (const char *buf,
 222                                       size_t len)
 223 {
 224   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *key;
 225   key = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey);
 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_rsa_PublicKey *
 255 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *priv)
 256 {
 257   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *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_rsa_PublicKey);
 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_rsa_PublicKey *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_rsa_PublicKey *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_rsa_PublicKey *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_rsa_PublicKey *
 359 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_decode (const char *buf,
 360                                      size_t len)
 361 {
 362   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *key;
 363   gcry_mpi_t n;
 364   int ret;
 365
 366   key = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey);
 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_rsa_Signature *s1,
 439                                  struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *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_rsa_PublicKey *p1,
 472                                   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *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_rsa_PrivateKey *p1,
 505                                    struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *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_rsa_PublicKey *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 hash initial hash of the message to sign
 655  * @param pkey the public key of the signer
 656  * @return libgcrypt error that to represent an allocation failure
 657  */
 658 gcry_error_t
 659 rsa_full_domain_hash (gcry_mpi_t *r,
 660                       const struct GNUNET_HashCode *hash,
 661                       const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *pkey,
 662                       size_t *rsize)
 663 {
 664   int i,nbits,nhashes;
 665   gcry_error_t rc;
 666   char *buf;
 667   size_t buf_len;
 668   gcry_md_hd_t h,h0;
 669   struct GNUNET_HashCode *hs;
 670
 671   /* Uncomment the following to debug without using the full domain hash */
 672   /*
 673   rc = gcry_mpi_scan (r,
 674                       GCRYMPI_FMT_USG,
 675                       (const unsigned char *)hash,
 676                       sizeof(struct GNUNET_HashCode),
 677                       rsize);
 678   return rc;
 679   */
 680
 681   nbits = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_len (pkey);
 682   // calls gcry_mpi_get_nbits(.. pkey->sexp ..)
 683   if (nbits < 512)
 684     nbits = 512;
 685
 686   // Already almost an HMAC since we consume a hash, so no GCRY_MD_FLAG_HMAC.
 687   rc = gcry_md_open (&h,GCRY_MD_SHA512,0);
 688   if (0 != rc)  return rc;
 689
 690   // We seed with the public denomination key as a homage to RSA-PSS by
 691   // Mihir Bellare and Phillip Rogaway.  Doing this lowers the degree
 692   // of the hypothetical polyomial-time attack on RSA-KTI created by a
 693   // polynomial-time one-more forgary attack.  Yey seeding!
 694   buf_len = GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_encode (pkey, &buf);
 695   gcry_md_write (h, buf,buf_len);
 696   GNUNET_free (buf);
 697
 698   nhashes = (nbits-1) / (8 * sizeof(struct GNUNET_HashCode)) + 1;
 699   hs = (struct GNUNET_HashCode *)GNUNET_malloc (nhashes * sizeof(struct GNUNET_HashCode));
 700   for (i=0; i<nhashes; i++)
 701   {
 702     gcry_md_write (h, hash, sizeof(struct GNUNET_HashCode));
 703     rc = gcry_md_copy (&h0, h);
 704     if (0 != rc)  break;
 705     gcry_md_putc (h0, i % 256);
 706     // gcry_md_final (&h0);
 707     memcpy (&hs[i],
 708             gcry_md_read (h0,GCRY_MD_SHA512),
 709             sizeof(struct GNUNET_HashCode));
 710     gcry_md_close (h0);
 711   }
 712   gcry_md_close (h);
 713   if (0 != rc) {
 714     GNUNET_free (hs);
 715     return rc;
 716   }
 717
 718   rc = gcry_mpi_scan (r,
 719                       GCRYMPI_FMT_USG,
 720                       (const unsigned char *)hs,
 721                       nhashes * sizeof(struct GNUNET_HashCode),
 722                       rsize);
 723   GNUNET_free (hs);
 724   if (0 != rc)  return rc;
 725
 726   // Do not allow *r to exceed n or signatures fail to verify unpredictably.
 727   // This happening with  gcry_mpi_clear_highbit (*r, nbits-1)  so maybe
 728   // gcry_mpi_clear_highbit  is broken, but setting the highbit sounds good.
 729   // (void) fprintf (stderr, "%d %d %d",nbits,nhashes, gcry_mpi_get_nbits(*r));
 730   gcry_mpi_set_highbit (*r, nbits-2);
 731   // (void) fprintf (stderr, " %d\n",gcry_mpi_get_nbits(*r));
 732   return rc;
 733 }
 734
 735
 736 /**
 737  * Blinds the given message with the given blinding key
 738  *
 739  * @param hash hash of the message to sign
 740  * @param bkey the blinding key
 741  * @param pkey the public key of the signer
 742  * @param[out] buffer set to a buffer with the blinded message to be signed
 743  * @return number of bytes stored in @a buffer
 744  */
 745 size_t
 746 GNUNET_CRYPTO_rsa_blind (const struct GNUNET_HashCode *hash,
 747                          struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *bkey,
 748                          struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *pkey,
 749                          char **buffer)
 750 {
 751   gcry_mpi_t data;
 752   gcry_mpi_t ne[2];
 753   gcry_mpi_t r_e;
 754   gcry_mpi_t data_r_e;
 755   size_t rsize;
 756   size_t n;
 757   gcry_error_t rc;
 758   int ret;
 759
 760   ret = key_from_sexp (ne, pkey->sexp, "public-key", "ne");
 761   if (0 != ret)
 762     ret = key_from_sexp (ne, pkey->sexp, "rsa", "ne");
 763   if (0 != ret)
 764   {
 765     GNUNET_break (0);
 766     *buffer = NULL;
 767     return 0;
 768   }
 769
 770   rc = rsa_full_domain_hash(&data, hash, pkey, &rsize);
 771   if (0 != rc)  // Allocation error in libgcrypt
 772   {
 773     GNUNET_break (0);
 774     gcry_mpi_release (ne[0]);
 775     gcry_mpi_release (ne[1]);
 776     *buffer = NULL;
 777     return 0;
 778   }
 779   r_e = gcry_mpi_new (0);
 780   gcry_mpi_powm (r_e,
 781                  bkey->r,
 782                  ne[1],
 783                  ne[0]);
 784   data_r_e = gcry_mpi_new (0);
 785   gcry_mpi_mulm (data_r_e,
 786                  data,
 787                  r_e,
 788                  ne[0]);
 789   gcry_mpi_release (data);
 790   gcry_mpi_release (ne[0]);
 791   gcry_mpi_release (ne[1]);
 792   gcry_mpi_release (r_e);
 793
 794   n = GNUNET_CRYPTO_mpi_print (data_r_e, buffer);
 795   gcry_mpi_release (data_r_e);
 796   return n;
 797 }
 798
 799
 800 /**
 801  * Convert an MPI to an S-expression suitable for signature operations.
 802  *
 803  * @param value pointer to the data to convert
 804  * @return converted s-expression
 805  */
 806 static gcry_sexp_t
 807 mpi_to_sexp (gcry_mpi_t value)
 808 {
 809   gcry_sexp_t data = NULL;
 810
 811   GNUNET_assert (0 ==
 812                  gcry_sexp_build (&data,
 813                                   NULL,
 814                                   "(data (flags raw) (value %M))",
 815                                   value));
 816   return data;
 817 }
 818
 819
 820 /**
 821  * Sign and release the given MPI.
 822  *
 823  * @param key private key to use for the signing
 824  * @param value the MPI to sign
 825  * @return NULL on error, signature on success
 826  */
 827 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *
 828 rsa_sign_mpi (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *key,
 829               gcry_mpi_t value)
 830 {
 831   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *sig;
 832   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *public_key;
 833   gcry_sexp_t data,result;
 834
 835   data = mpi_to_sexp (value);
 836   gcry_mpi_release (value);
 837
 838   if (0 !=
 839       gcry_pk_sign (&result,
 840                     data,
 841                     key->sexp))
 842   {
 843     GNUNET_break (0);
 844     return NULL;
 845   }
 846
 847   /* verify signature (guards against Lenstra's attack with fault injection...) */
 848   public_key = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (key);
 849   if (0 !=
 850       gcry_pk_verify (result,
 851                       data,
 852                       public_key->sexp))
 853   {
 854     GNUNET_break (0);
 855     GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (public_key);
 856     gcry_sexp_release (data);
 857     gcry_sexp_release (result);
 858     return NULL;
 859   }
 860   GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (public_key);
 861
 862   /* return signature */
 863   gcry_sexp_release (data);
 864   sig = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature);
 865   sig->sexp = result;
 866   return sig;
 867 }
 868
 869
 870 /**
 871  * Sign a blinded value, which must be a full domain hash of a message.
 872  *
 873  * @param key private key to use for the signing
 874  * @param msg the message to sign
 875  * @param msg_len number of bytes in @a msg to sign
 876  * @return NULL on error, signature on success
 877  */
 878 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *
 879 GNUNET_CRYPTO_rsa_sign_blinded (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *key,
 880                                 const void *msg,
 881                                 size_t msg_len)
 882 {
 883   gcry_mpi_t v = NULL;
 884
 885   GNUNET_assert (0 ==
 886                  gcry_mpi_scan (&v,
 887                                 GCRYMPI_FMT_USG,
 888                                 msg,
 889                                 msg_len,
 890                                 NULL));
 891
 892   return rsa_sign_mpi (key,v);
 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, signature on success
 902  */
 903 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *
 904 GNUNET_CRYPTO_rsa_sign_fdh (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *key,
 905                             const struct GNUNET_HashCode *hash)
 906 {
 907   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *pkey;
 908   gcry_mpi_t v = NULL;
 909   gcry_error_t rc;
 910
 911   pkey = GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_get_public (key);
 912   rc = rsa_full_domain_hash (&v, hash, pkey, NULL);
 913   GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_free (pkey);
 914   GNUNET_assert (0 == rc);
 915
 916   return rsa_sign_mpi (key,v);
 917 }
 918
 919
 920 /**
 921  * Free memory occupied by signature.
 922  *
 923  * @param sig memory to freee
 924  */
 925 void
 926 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_free (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *sig)
 927 {
 928   gcry_sexp_release (sig->sexp);
 929   GNUNET_free (sig);
 930 }
 931
 932
 933 /**
 934  * Encode the given signature in a format suitable for storing it into a file.
 935  *
 936  * @param sig the signature
 937  * @param[out] buffer set to a buffer with the encoded key
 938  * @return size of memory allocated in @a buffer
 939  */
 940 size_t
 941 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_encode (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *sig,
 942                                     char **buffer)
 943 {
 944   size_t n;
 945   char *b;
 946
 947   n = gcry_sexp_sprint (sig->sexp,
 948                         GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 949                         NULL,
 950                         0);
 951   b = GNUNET_malloc (n);
 952   GNUNET_assert ((n - 1) ==     /* since the last byte is \0 */
 953                  gcry_sexp_sprint (sig->sexp,
 954                                    GCRYSEXP_FMT_ADVANCED,
 955                                    b,
 956                                    n));
 957   *buffer = b;
 958   return n;
 959 }
 960
 961
 962 /**
 963  * Decode the signature from the data-format back to the "normal", internal
 964  * format.
 965  *
 966  * @param buf the buffer where the public key data is stored
 967  * @param len the length of the data in @a buf
 968  * @return NULL on error
 969  */
 970 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *
 971 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_decode (const char *buf,
 972                                     size_t len)
 973 {
 974   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *sig;
 975   int ret;
 976   gcry_mpi_t s;
 977
 978   sig = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature);
 979   if (0 !=
 980       gcry_sexp_new (&sig->sexp,
 981                      buf,
 982                      len,
 983                      0))
 984   {
 985     GNUNET_break_op (0);
 986     GNUNET_free (sig);
 987     return NULL;
 988   }
 989   /* verify that this is an RSA signature */
 990   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
 991   if (0 != ret)
 992     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
 993   if (0 != ret)
 994   {
 995     /* this is no RSA Signature */
 996     GNUNET_break_op (0);
 997     gcry_sexp_release (sig->sexp);
 998     GNUNET_free (sig);
 999     return NULL;
1000   }
1001   gcry_mpi_release (s);
1002   return sig;
1003 }
1004
1005
1006 /**
1007  * Duplicate the given public key
1008  *
1009  * @param key the public key to duplicate
1010  * @return the duplicate key; NULL upon error
1011  */
1012 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *
1013 GNUNET_CRYPTO_rsa_public_key_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *key)
1014 {
1015   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *dup;
1016   gcry_sexp_t dup_sexp;
1017   size_t erroff;
1018
1019   /* check if we really are exporting a public key */
1020   dup_sexp = gcry_sexp_find_token (key->sexp, "public-key", 0);
1021   GNUNET_assert (NULL != dup_sexp);
1022   gcry_sexp_release (dup_sexp);
1023   /* copy the sexp */
1024   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", key->sexp));
1025   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey);
1026   dup->sexp = dup_sexp;
1027   return dup;
1028 }
1029
1030
1031 /**
1032  * Unblind a blind-signed signature.  The signature should have been generated
1033  * with #GNUNET_CRYPTO_rsa_sign() using a hash that was blinded with
1034  * #GNUNET_CRYPTO_rsa_blind().
1035  *
1036  * @param sig the signature made on the blinded signature purpose
1037  * @param bkey the blinding key used to blind the signature purpose
1038  * @param pkey the public key of the signer
1039  * @return unblinded signature on success, NULL on error
1040  */
1041 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *
1042 GNUNET_CRYPTO_rsa_unblind (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *sig,
1043                            struct GNUNET_CRYPTO_rsa_BlindingKey *bkey,
1044                            struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *pkey)
1045 {
1046   gcry_mpi_t n;
1047   gcry_mpi_t s;
1048   gcry_mpi_t r_inv;
1049   gcry_mpi_t ubsig;
1050   int ret;
1051   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *sret;
1052
1053   ret = key_from_sexp (&n, pkey->sexp, "public-key", "n");
1054   if (0 != ret)
1055     ret = key_from_sexp (&n, pkey->sexp, "rsa", "n");
1056   if (0 != ret)
1057   {
1058     GNUNET_break_op (0);
1059     return NULL;
1060   }
1061   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
1062   if (0 != ret)
1063     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
1064   if (0 != ret)
1065   {
1066     gcry_mpi_release (n);
1067     GNUNET_break_op (0);
1068     return NULL;
1069   }
1070   r_inv = gcry_mpi_new (0);
1071   if (1 !=
1072       gcry_mpi_invm (r_inv,
1073                      bkey->r,
1074                      n))
1075   {
1076     GNUNET_break_op (0);
1077     gcry_mpi_release (n);
1078     gcry_mpi_release (r_inv);
1079     gcry_mpi_release (s);
1080     return NULL;
1081   }
1082   ubsig = gcry_mpi_new (0);
1083   gcry_mpi_mulm (ubsig, s, r_inv, n);
1084   gcry_mpi_release (n);
1085   gcry_mpi_release (r_inv);
1086   gcry_mpi_release (s);
1087
1088   sret = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature);
1089   GNUNET_assert (0 ==
1090                  gcry_sexp_build (&sret->sexp,
1091                                   NULL,
1092                                   "(sig-val (rsa (s %M)))",
1093                                   ubsig));
1094   gcry_mpi_release (ubsig);
1095   return sret;
1096 }
1097
1098
1099 /**
1100  * Verify whether the given hash corresponds to the given signature and the
1101  * signature is valid with respect to the given public key.
1102  *
1103  * @param hash hash of the message to verify to match the @a sig
1104  * @param sig signature that is being validated
1105  * @param pkey public key of the signer
1106  * @returns #GNUNET_OK if ok, #GNUNET_SYSERR if invalid
1107  */
1108 int
1109 GNUNET_CRYPTO_rsa_verify (const struct GNUNET_HashCode *hash,
1110                           const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *sig,
1111                           const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PublicKey *pkey)
1112 {
1113   gcry_sexp_t data;
1114   gcry_mpi_t r;
1115   int rc;
1116
1117   rc = rsa_full_domain_hash (&r, hash, pkey, NULL);
1118   GNUNET_assert (0 == rc);  // Allocation error in libgcrypt
1119   data = mpi_to_sexp(r);
1120   gcry_mpi_release (r);
1121
1122   rc = gcry_pk_verify (sig->sexp,
1123                        data,
1124                        pkey->sexp);
1125   gcry_sexp_release (data);
1126   if (0 != rc)
1127   {
1128     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
1129          _("RSA signature verification failed at %s:%d: %s\n"),
1130          __FILE__,
1131          __LINE__,
1132          gcry_strerror (rc));
1133     return GNUNET_SYSERR;
1134   }
1135   return GNUNET_OK;
1136 }
1137
1138
1139 /**
1140  * Duplicate the given private key
1141  *
1142  * @param key the private key to duplicate
1143  * @return the duplicate key; NULL upon error
1144  */
1145 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *
1146 GNUNET_CRYPTO_rsa_private_key_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *key)
1147 {
1148   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey *dup;
1149   gcry_sexp_t dup_sexp;
1150   size_t erroff;
1151
1152   /* check if we really are exporting a private key */
1153   dup_sexp = gcry_sexp_find_token (key->sexp, "private-key", 0);
1154   GNUNET_assert (NULL != dup_sexp);
1155   gcry_sexp_release (dup_sexp);
1156   /* copy the sexp */
1157   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", key->sexp));
1158   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_PrivateKey);
1159   dup->sexp = dup_sexp;
1160   return dup;
1161 }
1162
1163
1164 /**
1165  * Duplicate the given private key
1166  *
1167  * @param key the private key to duplicate
1168  * @return the duplicate key; NULL upon error
1169  */
1170 struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *
1171 GNUNET_CRYPTO_rsa_signature_dup (const struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *sig)
1172 {
1173   struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature *dup;
1174   gcry_sexp_t dup_sexp;
1175   size_t erroff;
1176   gcry_mpi_t s;
1177   int ret;
1178
1179   /* verify that this is an RSA signature */
1180   ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "sig-val", "s");
1181   if (0 != ret)
1182     ret = key_from_sexp (&s, sig->sexp, "rsa", "s");
1183   GNUNET_assert (0 == ret);
1184   gcry_mpi_release (s);
1185   /* copy the sexp */
1186   GNUNET_assert (0 == gcry_sexp_build (&dup_sexp, &erroff, "%S", sig->sexp));
1187   dup = GNUNET_new (struct GNUNET_CRYPTO_rsa_Signature);
1188   dup->sexp = dup_sexp;
1189   return dup;
1190 }
1191
1192
1193 /* end of util/rsa.c */