- fix shutdown memleak
[oweals/gnunet.git] / src / cadet / gnunet-service-cadet_tunnel.c
index 900f3597a3ef4b5fb15498d4a15e790b8cffb10e..5f0f660b48f0352de0afe40a8091589dbef8ff71 100644 (file)
 #define DUMP_KEYS_TO_STDERR GNUNET_NO
 #endif
 
+#define MIN_TUNNEL_BUFFER       8
+#define MAX_TUNNEL_BUFFER       64
+#define MAX_SKIPPED_KEYS        64
+#define MAX_KEY_GAP             256
+#define AX_HEADER_SIZE (sizeof (uint32_t) * 2\
+                        + sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey))
+
+
 /******************************************************************************/
 /********************************   STRUCTS  **********************************/
 /******************************************************************************/
@@ -132,7 +140,7 @@ struct CadetTunnelKXCtx
    * Task for delayed destruction of the Key eXchange context, to allow delayed
    * messages with the old key to be decrypted successfully.
    */
-  struct GNUNET_SCHEDULER_Task * finish_task;
+  struct GNUNET_SCHEDULER_Task *finish_task;
 };
 
 /**
@@ -148,29 +156,50 @@ enum CadetTunnelEncryption
   /**
    * Fallback OTR-style encryption.
    */
-  CADET_Fallback
+  CADET_OTR
 };
 
+/**
+ * Struct to old keys for skipped messages while advancing the Axolotl ratchet.
+ */
 struct CadetTunnelSkippedKey
 {
+  /**
+   * DLL next.
+   */
   struct CadetTunnelSkippedKey *next;
+
+  /**
+   * DLL prev.
+   */
   struct CadetTunnelSkippedKey *prev;
 
+  /**
+   * When was this key stored (for timeout).
+   */
   struct GNUNET_TIME_Absolute timestamp;
 
+  /**
+   * Header key.
+   */
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey HK;
+
+  /**
+   * Message key.
+   */
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey MK;
 };
 
+
 /**
- * Axolotl data, according to https://github.com/trevp/axolotl/wiki
+ * Axolotl data, according to https://github.com/trevp/axolotl/wiki .
  */
 struct CadetTunnelAxolotl
 {
   /**
    * A (double linked) list of stored message keys and associated header keys
-   * for "skipped" messages, i.e. messages that have not bee*n
-   * received despite the reception of more recent messages, (head)/
+   * for "skipped" messages, i.e. messages that have not been
+   * received despite the reception of more recent messages, (head).
    */
   struct CadetTunnelSkippedKey *skipped_head;
 
@@ -182,15 +211,15 @@ struct CadetTunnelAxolotl
   /**
    * Elements in @a skipped_head <-> @a skipped_tail.
    */
-  uint skipped;
+  unsigned int skipped;
 
   /**
-   * 32-byte root key which gets updated by DH ratchet
+   * 32-byte root key which gets updated by DH ratchet.
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey RK;
 
   /**
-   * 32-byte header key (send)
+   * 32-byte header key (send).
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey HKs;
 
@@ -200,47 +229,47 @@ struct CadetTunnelAxolotl
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey HKr;
 
   /**
-   * 32-byte next header key (send)
+   * 32-byte next header key (send).
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey NHKs;
 
   /**
-   * 32-byte next header key (recv)
+   * 32-byte next header key (recv).
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey NHKr;
 
   /**
-   * 32-byte chain keys (used for forward-secrecy updating, send)
+   * 32-byte chain keys (used for forward-secrecy updating, send).
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey CKs;
 
   /**
-   * 32-byte chain keys (used for forward-secrecy updating, recv)
+   * 32-byte chain keys (used for forward-secrecy updating, recv).
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey CKr;
 
   /**
-   * ECDH for key exchange (A0 / B0)
+   * ECDH for key exchange (A0 / B0).
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *kx_0;
 
   /**
-   * ECDH Ratchet key (send)
+   * ECDH Ratchet key (send).
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *DHRs;
 
   /**
-   * ECDH Ratchet key (recv)
+   * ECDH Ratchet key (recv).
    */
   struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey DHRr;
 
   /**
-   * Message number (reset to 0 with each new ratchet, send)
+   * Message number (reset to 0 with each new ratchet, next message to send).
    */
   uint32_t Ns;
 
   /**
-   * Message numbers (reset to 0 with each new ratchet, recv)
+   * Message number (reset to 0 with each new ratchet, next message to recv).
    */
   uint32_t Nr;
 
@@ -250,9 +279,28 @@ struct CadetTunnelAxolotl
   uint32_t PNs;
 
   /**
-   * True (#GNUNET_YES) if the party will send a new ratchet key in next msg.
+   * True (#GNUNET_YES) if we have to send a new ratchet key in next msg.
    */
   int ratchet_flag;
+
+  /**
+   * Number of messages recieved since our last ratchet advance.
+   * - If this counter = 0, we cannot send a new ratchet key in next msg.
+   * - If this counter > 0, we can (but don't yet have to) send a new key.
+   */
+  unsigned int ratchet_allowed;
+
+  /**
+   * Number of messages recieved since our last ratchet advance.
+   * - If this counter = 0, we cannot send a new ratchet key in next msg.
+   * - If this counter > 0, we can (but don't yet have to) send a new key.
+   */
+  unsigned int ratchet_counter;
+
+  /**
+   * When does this ratchet expire and a new one is triggered.
+   */
+  struct GNUNET_TIME_Absolute ratchet_expiration;
 };
 
 /**
@@ -454,32 +502,43 @@ static struct GNUNET_CONTAINER_MultiPeerMap *tunnels;
 static unsigned long long default_ttl;
 
 /**
- * Own private key.
+ * Own Peer ID private key.
+ */
+const static struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *id_key;
+
+
+/********************************  AXOLOTL ************************************/
+
+/**
+ * How many messages are needed to trigger a ratchet advance.
  */
-const static struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *my_private_key;
+static unsigned long long ratchet_messages;
 
 /**
- * Own Axolotl private key (derived from @a my_private_key).
+ * How long until we trigger a ratched advance.
  */
-const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *ax_identity;
+static struct GNUNET_TIME_Relative ratchet_time;
+
+
+/********************************    OTR   ***********************************/
 
 /**
- * Own OTR ephemeral private key.
+ * Own global OTR ephemeral private key.
  */
-static struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *my_ephemeral_key;
+static struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *otr_ephemeral_key;
 
 /**
- * Cached message used to perform a key exchange.
+ * Cached message used to perform a OTR key exchange.
  */
-static struct GNUNET_CADET_KX_Ephemeral kx_msg;
+static struct GNUNET_CADET_KX_Ephemeral otr_kx_msg;
 
 /**
- * Task to generate a new ephemeral key.
+ * Task to generate a new OTR ephemeral key.
  */
-static struct GNUNET_SCHEDULER_Task * rekey_task;
+static struct GNUNET_SCHEDULER_Task *rekey_task;
 
 /**
- * Rekey period.
+ * OTR Rekey period.
  */
 static struct GNUNET_TIME_Relative rekey_period;
 
@@ -566,7 +625,6 @@ is_ready (struct CadetTunnel *t)
 {
   int ready;
 
-  GCT_debug (t, GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG);
   ready = CADET_TUNNEL_READY == t->cstate
           && (CADET_TUNNEL_KEY_OK == t->estate
               || CADET_TUNNEL_KEY_REKEY == t->estate);
@@ -602,7 +660,7 @@ is_key_null (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *key)
  *
  * @return Size of the part of the ephemeral key message that must be signed.
  */
-size_t
+static size_t
 ephemeral_purpose_size (void)
 {
   return sizeof (struct GNUNET_CRYPTO_EccSignaturePurpose) +
@@ -618,7 +676,7 @@ ephemeral_purpose_size (void)
  *
  * @return Size of the encrypted part of a ping message.
  */
-size_t
+static size_t
 ping_encryption_size (void)
 {
   return sizeof (uint32_t);
@@ -707,7 +765,7 @@ get_connection_allowed (const struct CadetTConnection *tc)
  * @param t Tunnel on which the message came.
  * @param msg The ephemeral key message.
  *
- * @return GNUNET_OK if message is fine, GNUNET_SYSERR otherwise.
+ * @return #GNUNET_OK if message is fine, #GNUNET_SYSERR otherwise.
  */
 int
 check_ephemeral (struct CadetTunnel *t,
@@ -803,7 +861,7 @@ t_hmac (const void *plaintext, size_t size,
   struct GNUNET_HashCode hash;
 
 #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
-  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  HMAC with key %s\n",
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  HMAC %u bytes with key %s\n", size,
        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) key));
 #endif
   GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key (&auth_key, key,
@@ -855,34 +913,52 @@ t_encrypt (struct CadetTunnel *t, void *dst, const void *src,
 
 
 /**
- * Generate a new key with a HMAC mechanism from the existing chain key.
+ * Perform a HMAC.
  *
- * @param ax Axolotl context.
- * @param key[out] Derived key.
+ * @param key Key to use.
+ * @param hash[out] Resulting HMAC.
  * @param source Source key material (data to HMAC).
  * @param len Length of @a source.
  */
-void
-t_ax_hmac_hash (struct CadetTunnelAxolotl *ax,
-                struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *key,
+static void
+t_ax_hmac_hash (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *key,
+                struct GNUNET_HashCode *hash,
                 void *source, unsigned int len)
 {
-  static const char ctx[] = "axolotl key derivation";
+  static const char ctx[] = "axolotl HMAC-HASH";
   struct GNUNET_CRYPTO_AuthKey auth_key;
-  struct  GNUNET_HashCode hash;
 
-  GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key (&auth_key, &ax->CKs,
+  GNUNET_CRYPTO_hmac_derive_key (&auth_key, key,
                                  ctx, sizeof (ctx),
                                  NULL);
-  GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, source, len, &hash);
-  GNUNET_CRYPTO_kdf (key, sizeof (*key),
-                     ctx, sizeof (ctx),
-                     &hash, sizeof (hash));
+  GNUNET_CRYPTO_hmac (&auth_key, source, len, hash);
+}
+
+
+/**
+ * Derive a key from a HMAC-HASH.
+ *
+ * @param key Key to use for the HMAC.
+ * @param out Key to generate.
+ * @param source Source key material (data to HMAC).
+ * @param len Length of @a source.
+ */
+static void
+t_hmac_derive_key (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *key,
+                   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *out,
+                   void *source, unsigned int len)
+{
+  static const char ctx[] = "axolotl derive key";
+  struct GNUNET_HashCode h;
+
+  t_ax_hmac_hash (key, &h, source, len);
+  GNUNET_CRYPTO_kdf (out, sizeof (*out), ctx, sizeof (ctx),
+                     &h, sizeof (h), NULL);
 }
 
 
 /**
- * Encrypt data with the tunnel key.
+ * Encrypt data with the axolotl tunnel key.
  *
  * @param t Tunnel whose key to use.
  * @param dst Destination for the encrypted data.
@@ -903,22 +979,56 @@ t_ax_encrypt (struct CadetTunnel *t, void *dst, const void *src, size_t size)
 
   ax = t->ax;
 
+  ax->ratchet_counter++;
+  if (GNUNET_YES == ax->ratchet_allowed
+      && (ratchet_messages <= ax->ratchet_counter
+          || 0 == GNUNET_TIME_absolute_get_remaining (ax->ratchet_expiration).rel_value_us))
+  {
+    ax->ratchet_flag = GNUNET_YES;
+  }
+
   if (GNUNET_YES == ax->ratchet_flag)
   {
     /* Advance ratchet */
+    struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey keys[3];
+    struct GNUNET_HashCode dh;
+    struct GNUNET_HashCode hmac;
+    static const char ctx[] = "axolotl ratchet";
+
+    ax->DHRs = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
+    ax->HKs = ax->NHKs;
+
+    /* RK, NHKs, CKs = KDF( HMAC-HASH(RK, DH(DHRs, DHRr)) ) */
+    GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (ax->DHRs, &ax->DHRr, &dh);
+    t_ax_hmac_hash (&ax->RK, &hmac, &dh, sizeof (dh));
+    GNUNET_CRYPTO_kdf (keys, sizeof (keys), ctx, sizeof (ctx),
+                       &hmac, sizeof (hmac), NULL);
+    ax->RK = keys[0];
+    ax->NHKs = keys[1];
+    ax->CKs = keys[2];
+
+    ax->PNs = ax->Ns;
+    ax->Ns = 0;
+    ax->ratchet_flag = GNUNET_NO;
+    ax->ratchet_allowed = GNUNET_NO;
+    ax->ratchet_counter = 0;
+    ax->ratchet_expiration =
+      GNUNET_TIME_absolute_add (GNUNET_TIME_absolute_get(), ratchet_time);
   }
 
-  t_ax_hmac_hash (ax, &MK, "0", 1);
+  t_hmac_derive_key (&ax->CKs, &MK, "0", 1);
   GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (&iv, &MK, NULL, 0, NULL);
 
   #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
-  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  ENC with key %s\n",
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  CKs: %s\n",
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->CKs));
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  AX_ENC with key %u: %s\n", ax->Ns,
        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &MK));
   #endif
 
   out_size = GNUNET_CRYPTO_symmetric_encrypt (src, size, &MK, &iv, dst);
 
-  t_ax_hmac_hash (ax, &ax->CKs, "1", 1);
+  t_hmac_derive_key (&ax->CKs, &ax->CKs, "1", 1);
 
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  t_ax_encrypt end\n");
 
@@ -926,6 +1036,116 @@ t_ax_encrypt (struct CadetTunnel *t, void *dst, const void *src, size_t size)
 }
 
 
+/**
+ * Decrypt data with the axolotl tunnel key.
+ *
+ * @param t Tunnel whose key to use.
+ * @param dst Destination for the decrypted data.
+ * @param src Source of the ciphertext. Can overlap with @c dst.
+ * @param size Size of the ciphertext.
+ *
+ * @return Size of the decrypted data.
+ */
+static int
+t_ax_decrypt (struct CadetTunnel *t, void *dst, const void *src, size_t size)
+{
+  struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey MK;
+  struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
+  struct CadetTunnelAxolotl *ax;
+  size_t out_size;
+
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  t_ax_decrypt start\n");
+
+  ax = t->ax;
+
+  t_hmac_derive_key (&ax->CKr, &MK, "0", 1);
+  GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (&iv, &MK, NULL, 0, NULL);
+
+  #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  CKr: %s\n",
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->CKr));
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  AX_DEC with key %u: %s\n", ax->Nr,
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &MK));
+  #endif
+
+  GNUNET_assert (size >= sizeof (struct GNUNET_MessageHeader));
+  out_size = GNUNET_CRYPTO_symmetric_decrypt (src, size, &MK, &iv, dst);
+  GNUNET_assert (out_size == size);
+
+  t_hmac_derive_key (&ax->CKr, &ax->CKr, "1", 1);
+
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  t_ax_decrypt end\n");
+
+  return out_size;
+}
+
+
+/**
+ * Encrypt header with the axolotl header key.
+ *
+ * @param t Tunnel whose key to use.
+ * @param msg Message whose header to encrypt.
+ */
+static void
+t_h_encrypt (struct CadetTunnel *t, struct GNUNET_CADET_AX *msg)
+{
+  struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
+  struct CadetTunnelAxolotl *ax;
+  size_t out_size;
+
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  t_h_encrypt start\n");
+
+  ax = t->ax;
+  GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (&iv, &ax->HKs, NULL, 0, NULL);
+
+  #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  AX_ENC_H with key %s\n",
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->HKs));
+  #endif
+
+  out_size = GNUNET_CRYPTO_symmetric_encrypt (&msg->Ns, AX_HEADER_SIZE,
+                                              &ax->HKs, &iv, &msg->Ns);
+
+  GNUNET_assert (AX_HEADER_SIZE == out_size);
+
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  t_ax_encrypt end\n");
+}
+
+
+/**
+ * Decrypt header with the current axolotl header key.
+ *
+ * @param t Tunnel whose current ax HK to use.
+ * @param src Message whose header to decrypt.
+ * @param dst Where to decrypt header to.
+ */
+static void
+t_h_decrypt (struct CadetTunnel *t, const struct GNUNET_CADET_AX *src,
+             struct GNUNET_CADET_AX *dst)
+{
+  struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
+  struct CadetTunnelAxolotl *ax;
+  size_t out_size;
+
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  t_h_decrypt start\n");
+
+  ax = t->ax;
+  GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (&iv, &ax->HKr, NULL, 0, NULL);
+
+  #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  AX_DEC_H with key %s\n",
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->HKr));
+  #endif
+
+  out_size = GNUNET_CRYPTO_symmetric_decrypt (&src->Ns, AX_HEADER_SIZE,
+                                              &ax->HKr, &iv, &dst->Ns);
+
+  GNUNET_assert (AX_HEADER_SIZE == out_size);
+
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  t_ax_decrypt end\n");
+}
+
+
 /**
  * Decrypt and verify data with the appropriate tunnel key.
  *
@@ -1053,34 +1273,225 @@ t_decrypt_and_validate (struct CadetTunnel *t,
   return -1;
 }
 
+
 /**
  * Decrypt and verify data with the appropriate tunnel key and verify that the
  * data has not been altered since it was sent by the remote peer.
  *
  * @param t Tunnel whose key to use.
  * @param dst Destination for the plaintext.
- * @param src Source of the encrypted data. Can overlap with @c dst.
- * @param size Size of the encrypted data.
- * @param msg_hmac HMAC of the message, cannot be NULL.
+ * @param src Source of the message. Can overlap with @c dst.
+ * @param size Size of the message.
+ *
+ * @return Size of the decrypted data, -1 if an error was encountered.
+ */
+static int
+try_old_ax_keys (struct CadetTunnel *t, struct GNUNET_CADET_AX *dst,
+                 const struct GNUNET_CADET_AX *src, size_t size)
+{
+  struct CadetTunnelSkippedKey *key;
+  struct GNUNET_CADET_Hash hmac;
+  struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricInitializationVector iv;
+  size_t res;
+  size_t len;
+
+
+  for (key = t->ax->skipped_head; NULL != key; key = key->next)
+  {
+    t_hmac (&src->Ns, AX_HEADER_SIZE, 0, &key->HK, &hmac);
+    if (0 != memcmp (&hmac, &src->hmac, sizeof (hmac)))
+      break;
+  }
+  if (NULL == key)
+    return -1;
+
+  #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  AX_DEC with skipped key %s\n",
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &key->MK));
+  #endif
+
+  GNUNET_assert (size > sizeof (struct GNUNET_CADET_AX));
+  len = size - sizeof (struct GNUNET_CADET_AX);
+  GNUNET_CRYPTO_symmetric_derive_iv (&iv, &key->MK, NULL, 0, NULL);
+  res = GNUNET_CRYPTO_symmetric_decrypt (&src[1], len, &key->MK, &iv, &dst[1]);
+
+  GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (t->ax->skipped_head, t->ax->skipped_tail, key);
+  t->ax->skipped--;
+  GNUNET_free (key);
+
+  return res;
+}
+
+
+/**
+ * Delete a key from the list of skipped keys.
+ *
+ * @param t Tunnel to delete from.
+ * @param HKr Header Key to use.
+ */
+static void
+store_skipped_key (struct CadetTunnel *t,
+                   const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *HKr)
+{
+  struct CadetTunnelSkippedKey *key;
+
+  key = GNUNET_new (struct CadetTunnelSkippedKey);
+  key->timestamp = GNUNET_TIME_absolute_get ();
+  t_hmac_derive_key (&t->ax->CKr, &key->MK, "0", 1);
+  #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "    storing MK for Nr %u: %s\n",
+       t->ax->Nr, GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &key->MK));
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "    for CKr: %s\n",
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->ax->CKr));
+  #endif
+  t_hmac_derive_key (&t->ax->CKr, &t->ax->CKr, "1", 1);
+  GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (t->ax->skipped_head, t->ax->skipped_tail, key);
+  t->ax->Nr++;
+  t->ax->skipped++;
+}
+
+
+/**
+ * Delete a key from the list of skipped keys.
+ *
+ * @param t Tunnel to delete from.
+ * @param key Key to delete.
+ */
+static void
+delete_skipped_key (struct CadetTunnel *t, struct CadetTunnelSkippedKey *key)
+{
+  GNUNET_CONTAINER_DLL_remove (t->ax->skipped_head, t->ax->skipped_tail, key);
+  GNUNET_free (key);
+  t->ax->skipped--;
+}
+
+
+/**
+ * Stage skipped AX keys and calculate the message key.
+ *
+ * Stores each HK and MK for skipped messages.
+ *
+ * @param t Tunnel where to stage the keys.
+ * @param HKr Header key.
+ * @param Np Received meesage number.
+ */
+static void
+store_ax_keys (struct CadetTunnel *t,
+               const struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *HKr,
+               uint32_t Np)
+{
+  int gap;
+
+  gap = Np - t->ax->Nr;
+  if (MAX_KEY_GAP < gap || 0 > gap)
+  {
+    /* Avoid DoS (forcing peer to do 2*33 chain HMAC operations) */
+    /* TODO: start new key exchange on return */
+    GNUNET_break_op (0);
+    return;
+  }
+
+  while (t->ax->Nr < Np)
+    store_skipped_key (t, HKr);
+
+  while (t->ax->skipped > MAX_SKIPPED_KEYS)
+    delete_skipped_key (t, t->ax->skipped_tail);
+}
+
+
+/**
+ * Decrypt and verify data with the appropriate tunnel key and verify that the
+ * data has not been altered since it was sent by the remote peer.
+ *
+ * @param t Tunnel whose key to use.
+ * @param dst Destination for the plaintext.
+ * @param src Source of the message. Can overlap with @c dst.
+ * @param size Size of the message.
  *
  * @return Size of the decrypted data, -1 if an error was encountered.
  */
 static int
-t_ax_decrypt_and_validate (struct CadetTunnel *t,
-                           void *dst, const void *src, size_t size,
-                           const struct GNUNET_CADET_Hash *msg_hmac)
+t_ax_decrypt_and_validate (struct CadetTunnel *t, void *dst,
+                           const struct GNUNET_CADET_AX *src, size_t size)
 {
   struct CadetTunnelAxolotl *ax;
+  struct GNUNET_CADET_Hash msg_hmac;
+  struct GNUNET_HashCode hmac;
+  struct GNUNET_CADET_AX *dstmsg;
+  uint32_t Np;
+  uint32_t PNp;
+  size_t esize;
+  size_t osize;
 
   ax = t->ax;
+  dstmsg = dst;
+  esize = size - sizeof (struct GNUNET_CADET_AX);
 
   if (NULL == ax)
     return -1;
 
-  /*  */
-  /*  */
+  /* Try current HK */
+  t_hmac (&src->Ns, AX_HEADER_SIZE + esize, 0, &ax->HKr, &msg_hmac);
+  if (0 != memcmp (&msg_hmac, &src->hmac, sizeof (msg_hmac)))
+  {
+    static const char ctx[] = "axolotl ratchet";
+    struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey keys[3]; /* RKp, NHKp, CKp */
+    struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey HK;
+    struct GNUNET_HashCode dh;
+    struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey *DHRp;
+
+    /* Try Next HK */
+    t_hmac (&src->Ns, AX_HEADER_SIZE + esize, 0, &ax->NHKr, &msg_hmac);
+    if (0 != memcmp (&msg_hmac, &src->hmac, sizeof (msg_hmac)))
+    {
+      /* Try the skipped keys, if that fails, we're out of luck. */
+      return try_old_ax_keys (t, dst, src, size);
+    }
+    LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "next HK\n");
+
+    HK = ax->HKr;
+    ax->HKr = ax->NHKr;
+    t_h_decrypt (t, src, dstmsg);
+    Np = ntohl (dstmsg->Ns);
+    PNp = ntohl (dstmsg->PNs);
+    DHRp = &dstmsg->DHRs;
+    store_ax_keys (t, &HK, PNp);
+
+    /* RKp, NHKp, CKp = KDF (HMAC-HASH (RK, DH (DHRp, DHRs))) */
+    GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (ax->DHRs, DHRp, &dh);
+    t_ax_hmac_hash (&ax->RK, &hmac, &dh, sizeof (dh));
+    GNUNET_CRYPTO_kdf (keys, sizeof (keys), ctx, sizeof (ctx),
+                       &hmac, sizeof (hmac), NULL);
+
+    /* Commit "purported" keys */
+    ax->RK = keys[0];
+    ax->NHKr = keys[1];
+    ax->CKr = keys[2];
+    ax->DHRr = *DHRp;
+    ax->Nr = 0;
+    ax->ratchet_allowed = GNUNET_YES;
+  }
+  else
+  {
+    LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "current HK\n");
+    t_h_decrypt (t, src, dstmsg);
+    Np = ntohl (dstmsg->Ns);
+    PNp = ntohl (dstmsg->PNs);
+  }
+
+  if (Np > ax->Nr)
+    store_ax_keys (t, &ax->HKr, Np);
+
+  ax->Nr = Np + 1;
+
+  osize = t_ax_decrypt (t, dst, &src[1], esize);
+  if (osize != esize)
+  {
+    GNUNET_break_op (0);
+    return -1;
+  }
 
-  return 0;
+  return osize;
 }
 
 
@@ -1088,19 +1499,21 @@ t_ax_decrypt_and_validate (struct CadetTunnel *t,
  * Create key material by doing ECDH on the local and remote ephemeral keys.
  *
  * @param key_material Where to store the key material.
- * @param ephemeral_key Peer's public ephemeral key.
+ * @param ephemeral Peer's public ephemeral key.
+ *
+ * @return GNUNET_OK if it went fine, GNUNET_SYSERR otherwise.
  */
-void
-derive_key_material (struct GNUNET_HashCode *key_material,
-                     const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey *ephemeral_key)
+static int
+derive_otr_key_material (struct GNUNET_HashCode *key_material,
+                         const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey *ephemeral)
 {
   if (GNUNET_OK !=
-      GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (my_ephemeral_key,
-                              ephemeral_key,
-                              key_material))
+      GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (otr_ephemeral_key, ephemeral, key_material))
   {
     GNUNET_break (0);
+    return GNUNET_SYSERR;
   }
+  return GNUNET_OK;
 }
 
 
@@ -1134,18 +1547,21 @@ derive_symmertic (struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey *key,
  * Derive the tunnel's keys using our own and the peer's ephemeral keys.
  *
  * @param t Tunnel for which to create the keys.
+ *
+ * @return GNUNET_OK if successful, GNUNET_SYSERR otherwise.
  */
-static void
-create_keys (struct CadetTunnel *t)
+static int
+create_otr_keys (struct CadetTunnel *t)
 {
   struct GNUNET_HashCode km;
 
-  derive_key_material (&km, &t->peers_ephemeral_key);
+  if (GNUNET_OK != derive_otr_key_material (&km, &t->peers_ephemeral_key))
+    return GNUNET_SYSERR;
   derive_symmertic (&t->e_key, &my_full_id, GCP_get_id (t->peer), &km);
   derive_symmertic (&t->d_key, GCP_get_id (t->peer), &my_full_id, &km);
   #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "ME: %s\n",
-       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &kx_msg.ephemeral_key));
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &otr_kx_msg.ephemeral_key));
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "PE: %s\n",
        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->peers_ephemeral_key));
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "KM: %s\n", GNUNET_h2s (&km));
@@ -1154,6 +1570,7 @@ create_keys (struct CadetTunnel *t)
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "DK: %s\n",
        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->d_key));
   #endif
+  return GNUNET_OK;
 }
 
 
@@ -1164,8 +1581,10 @@ create_keys (struct CadetTunnel *t)
  * timestamp and a new nonce.
  *
  * @param t Tunnel for which to create the KX ctx.
+ *
+ * @return GNUNET_OK if successful, GNUNET_SYSERR otherwise.
  */
-static void
+static int
 create_kx_ctx (struct CadetTunnel *t)
 {
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  new kx ctx for %s\n", GCT_2s (t));
@@ -1195,7 +1614,7 @@ create_kx_ctx (struct CadetTunnel *t)
   else
     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "  old keys not valid, not saving\n");
   t->kx_ctx->rekey_start_time = GNUNET_TIME_absolute_get ();
-  create_keys (t);
+  return create_otr_keys (t);
 }
 
 
@@ -1360,11 +1779,7 @@ queue_data (struct CadetTunnel *t, const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "queue data on Tunnel %s\n", GCT_2s (t));
 
-  if (GNUNET_YES == is_ready (t))
-  {
-    GNUNET_break (0);
-    return NULL;
-  }
+  GNUNET_assert (GNUNET_NO == is_ready (t));
 
   tqd = GNUNET_malloc (sizeof (struct CadetTunnelDelayed) + size);
 
@@ -1398,10 +1813,14 @@ send_prebuilt_message (const struct GNUNET_MessageHeader *message,
                        int force, GCT_sent cont, void *cont_cls,
                        struct CadetTunnelQueue *existing_q)
 {
+  struct GNUNET_MessageHeader *msg;
+  struct GNUNET_CADET_Encrypted *otr_msg;
+  struct GNUNET_CADET_AX *ax_msg;
   struct CadetTunnelQueue *tq;
-  struct GNUNET_CADET_Encrypted *msg;
   size_t size = ntohs (message->size);
-  char cbuf[sizeof (struct GNUNET_CADET_Encrypted) + size];
+  const uint16_t max_overhead = sizeof (struct GNUNET_CADET_Encrypted)
+                                + sizeof (struct GNUNET_CADET_AX);
+  char cbuf[max_overhead + size];
   size_t esize;
   uint32_t mid;
   uint32_t iv;
@@ -1430,18 +1849,33 @@ send_prebuilt_message (const struct GNUNET_MessageHeader *message,
 
   GNUNET_assert (GNUNET_NO == GCT_is_loopback (t));
 
-  iv = GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
-  msg = (struct GNUNET_CADET_Encrypted *) cbuf;
-  msg->header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_ENCRYPTED);
-  msg->iv = iv;
-
   if (CADET_Axolotl == t->enc_type)
-    esize = t_ax_encrypt (t, &msg[1], message, size);
+  {
+    ax_msg = (struct GNUNET_CADET_AX *) cbuf;
+    msg = &ax_msg->header;
+    msg->size = htons (sizeof (struct GNUNET_CADET_AX) + size);
+    msg->type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_AX);
+    ax_msg->reserved = 0;
+    esize = t_ax_encrypt (t, &ax_msg[1], message, size);
+    ax_msg->Ns = htonl (t->ax->Ns++);
+    ax_msg->PNs = htonl (t->ax->PNs);
+    GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (t->ax->DHRs, &ax_msg->DHRs);
+    t_h_encrypt (t, ax_msg);
+    t_hmac (&ax_msg->Ns, AX_HEADER_SIZE + esize, 0, &t->ax->HKs, &ax_msg->hmac);
+  }
   else
-    esize = t_encrypt (t, &msg[1], message, size, iv, GNUNET_NO);
+  {
+    otr_msg = (struct GNUNET_CADET_Encrypted *) cbuf;
+    msg = &otr_msg->header;
+    iv = GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
+    otr_msg->iv = iv;
+    esize = t_encrypt (t, &otr_msg[1], message, size, iv, GNUNET_NO);
+    t_hmac (&otr_msg[1], size, iv, select_key (t), &otr_msg->hmac);
+    msg->size = htons (sizeof (struct GNUNET_CADET_Encrypted) + size);
+    msg->type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_ENCRYPTED);
+    otr_msg->ttl = htonl (default_ttl);
+  }
   GNUNET_assert (esize == size);
-  t_hmac (&msg[1], size, iv, select_key (t), &msg->hmac);
-  msg->header.size = htons (sizeof (struct GNUNET_CADET_Encrypted) + size);
 
   if (NULL == c)
     c = tunnel_get_connection (t);
@@ -1472,8 +1906,6 @@ send_prebuilt_message (const struct GNUNET_MessageHeader *message,
     case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_CHANNEL_DESTROY:
     case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_CHANNEL_ACK:
     case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_CHANNEL_NACK:
-      msg->cid = *GCC_get_id (c);
-      msg->ttl = htonl (default_ttl);
       break;
     default:
       GNUNET_break (0);
@@ -1485,8 +1917,8 @@ send_prebuilt_message (const struct GNUNET_MessageHeader *message,
 
   if (NULL == cont)
   {
-    GNUNET_break (NULL == GCC_send_prebuilt_message (&msg->header, type, mid, c,
-                                                     fwd, force, NULL, NULL));
+    GNUNET_break (NULL == GCC_send_prebuilt_message (msg, type,
+                                                     mid, c, fwd, force, NULL, NULL));
     return NULL;
   }
   if (NULL == existing_q)
@@ -1498,7 +1930,7 @@ send_prebuilt_message (const struct GNUNET_MessageHeader *message,
     tq = existing_q;
     tq->tqd = NULL;
   }
-  tq->cq = GCC_send_prebuilt_message (&msg->header, type, mid, c, fwd, force,
+  tq->cq = GCC_send_prebuilt_message (msg, type, mid, c, fwd, force,
                                       &tun_message_sent, tq);
   GNUNET_assert (NULL != tq->cq);
   tq->cont = cont;
@@ -1554,6 +1986,29 @@ send_queued_data (struct CadetTunnel *t)
 }
 
 
+/**
+ * @brief Resend the AX KX until we complete the handshake.
+ *
+ * @param cls Closure (tunnel).
+ * @param tc Task context.
+ */
+static void
+ax_kx_resend (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
+{
+  struct CadetTunnel *t = cls;
+
+  t->rekey_task = NULL;
+
+  if (0 != (tc->reason & GNUNET_SCHEDULER_REASON_SHUTDOWN))
+    return;
+
+  if (CADET_TUNNEL_KEY_OK == t->estate)
+    return;
+
+  GCT_send_ax_kx (t, GNUNET_YES);
+}
+
+
 /**
  * Callback called when a queued message is sent.
  *
@@ -1565,15 +2020,31 @@ send_queued_data (struct CadetTunnel *t)
  */
 static void
 ephm_sent (void *cls,
-         struct CadetConnection *c,
-         struct CadetConnectionQueue *q,
-         uint16_t type, int fwd, size_t size)
+           struct CadetConnection *c,
+           struct CadetConnectionQueue *q,
+           uint16_t type, int fwd, size_t size)
 {
   struct CadetTunnel *t = cls;
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "ephemeral sent %s\n", GC_m2s (type));
+
   t->ephm_h = NULL;
+
+  if (CADET_TUNNEL_KEY_OK == t->estate)
+    return;
+
+  if (CADET_Axolotl == t->enc_type && CADET_TUNNEL_KEY_OK != t->estate)
+  {
+    if (NULL != t->rekey_task)
+    {
+      GNUNET_break (0);
+      GNUNET_SCHEDULER_cancel (t->rekey_task);
+    }
+    t->rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (GNUNET_TIME_UNIT_SECONDS,
+                                                  &ax_kx_resend, t);
+  }
 }
 
+
 /**
  * Callback called when a queued message is sent.
  *
@@ -1595,6 +2066,7 @@ pong_sent (void *cls,
   t->pong_h = NULL;
 }
 
+
 /**
  * Sends key exchange message on a tunnel, choosing the best connection.
  * Should not be called on loopback tunnels.
@@ -1698,14 +2170,14 @@ send_ephemeral (struct CadetTunnel *t)
     return;
   }
 
-  kx_msg.sender_status = htonl (t->estate);
-  kx_msg.iv = GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
-  kx_msg.nonce = t->kx_ctx->challenge;
-  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  send nonce c %u\n", kx_msg.nonce);
-  t_encrypt (t, &kx_msg.nonce, &kx_msg.nonce,
-             ping_encryption_size(), kx_msg.iv, GNUNET_YES);
-  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  send nonce e %u\n", kx_msg.nonce);
-  t->ephm_h = send_kx (t, &kx_msg.header);
+  otr_kx_msg.sender_status = htonl (t->estate);
+  otr_kx_msg.iv = GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_NONCE, UINT32_MAX);
+  otr_kx_msg.nonce = t->kx_ctx->challenge;
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  send nonce c %u\n", otr_kx_msg.nonce);
+  t_encrypt (t, &otr_kx_msg.nonce, &otr_kx_msg.nonce,
+             ping_encryption_size(), otr_kx_msg.iv, GNUNET_YES);
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  send nonce e %u\n", otr_kx_msg.nonce);
+  t->ephm_h = send_kx (t, &otr_kx_msg.header);
 }
 
 
@@ -1839,11 +2311,19 @@ rekey_iterator (void *cls,
   if (GNUNET_YES == GCT_is_loopback (t))
     return GNUNET_YES;
 
+  if (CADET_OTR != t->enc_type)
+    return GNUNET_YES;
+
   r = GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK, (uint32_t) n * 100);
   delay = GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_MILLISECONDS, r);
   t->rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (delay, &rekey_tunnel, t);
-  create_kx_ctx (t);
-  GCT_change_estate (t, CADET_TUNNEL_KEY_REKEY);
+  if (GNUNET_OK == create_kx_ctx (t))
+    GCT_change_estate (t, CADET_TUNNEL_KEY_REKEY);
+  else
+  {
+    GNUNET_break (0);
+    // FIXME restart kx
+  }
 
   return GNUNET_YES;
 }
@@ -1856,7 +2336,7 @@ rekey_iterator (void *cls,
  * @param tc TaskContext.
  */
 static void
-rekey (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
+global_otr_rekey (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
 {
   struct GNUNET_TIME_Absolute time;
   long n;
@@ -1866,27 +2346,28 @@ rekey (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
   if (0 != (GNUNET_SCHEDULER_REASON_SHUTDOWN & tc->reason))
     return;
 
-  GNUNET_free_non_null (my_ephemeral_key);
-  my_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
+  GNUNET_free_non_null (otr_ephemeral_key);
+  otr_ephemeral_key = GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_create ();
 
   time = GNUNET_TIME_absolute_get ();
-  kx_msg.creation_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (time);
+  otr_kx_msg.creation_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (time);
   time = GNUNET_TIME_absolute_add (time, rekey_period);
   time = GNUNET_TIME_absolute_add (time, GNUNET_TIME_UNIT_MINUTES);
-  kx_msg.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (time);
-  GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (my_ephemeral_key, &kx_msg.ephemeral_key);
-  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "GLOBAL RE-KEY, NEW EPHM: %s\n",
-       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &kx_msg.ephemeral_key));
+  otr_kx_msg.expiration_time = GNUNET_TIME_absolute_hton (time);
+  GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (otr_ephemeral_key, &otr_kx_msg.ephemeral_key);
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "GLOBAL OTR RE-KEY, NEW EPHM: %s\n",
+       GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &otr_kx_msg.ephemeral_key));
 
   GNUNET_assert (GNUNET_OK ==
-                 GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (my_private_key,
-                                           &kx_msg.purpose,
-                                           &kx_msg.signature));
+                 GNUNET_CRYPTO_eddsa_sign (id_key,
+                                           &otr_kx_msg.purpose,
+                                           &otr_kx_msg.signature));
 
   n = (long) GNUNET_CONTAINER_multipeermap_size (tunnels);
   GNUNET_CONTAINER_multipeermap_iterate (tunnels, &rekey_iterator, (void *) n);
 
-  rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (rekey_period, &rekey, NULL);
+  rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (rekey_period,
+                                             &global_otr_rekey, NULL);
 }
 
 
@@ -2201,8 +2682,18 @@ destroy_ax (struct CadetTunnel *t)
 
   GNUNET_free (t->ax);
   t->ax = NULL;
-}
 
+  if (NULL != t->rekey_task)
+  {
+    GNUNET_SCHEDULER_cancel (t->rekey_task);
+    t->rekey_task = NULL;
+  }
+  if (NULL != t->ephm_h)
+  {
+    GCC_cancel (t->ephm_h);
+    t->ephm_h = NULL;
+  }
+}
 
 
 /**
@@ -2227,11 +2718,17 @@ handle_ephemeral (struct CadetTunnel *t,
   if (NULL != t->ax)
   {
     destroy_ax (t);
-    t->enc_type = CADET_Fallback;
+    t->enc_type = CADET_OTR;
     if (NULL != t->rekey_task)
       GNUNET_SCHEDULER_cancel (t->rekey_task);
-    create_kx_ctx (t);
+    if (GNUNET_OK != create_kx_ctx (t))
+    {
+      // FIXME restart kx
+      GNUNET_break (0);
+      return;
+    }
     rekey_tunnel (t, NULL);
+    GNUNET_STATISTICS_update (stats, "# otr-downgrades", -1, GNUNET_NO);
   }
 
   /**
@@ -2249,7 +2746,12 @@ handle_ephemeral (struct CadetTunnel *t,
     #endif
     t->peers_ephemeral_key = msg->ephemeral_key;
 
-    create_kx_ctx (t);
+    if (GNUNET_OK != create_kx_ctx (t))
+    {
+      // FIXME restart kx
+      GNUNET_break (0);
+      return;
+    }
 
     if (CADET_TUNNEL_KEY_OK == t->estate)
     {
@@ -2287,7 +2789,8 @@ handle_ephemeral (struct CadetTunnel *t,
  * @param msg Key eXchange Pong message.
  */
 static void
-handle_pong (struct CadetTunnel *t, const struct GNUNET_CADET_KX_Pong *msg)
+handle_pong (struct CadetTunnel *t,
+             const struct GNUNET_CADET_KX_Pong *msg)
 {
   uint32_t challenge;
 
@@ -2327,40 +2830,6 @@ handle_pong (struct CadetTunnel *t, const struct GNUNET_CADET_KX_Pong *msg)
 }
 
 
-/**
- * WARNING! DANGER! Do not use this if you don't know what you are doing!
- * Ask Christian Grothoff, Werner Koch, Dan Bernstein and $GOD!
- *
- * Transform a private EdDSA key (peer's key) into a key usable by DH.
- *
- * @param k Private EdDSA key to transform.
- *
- * @return Private key for EC Diffie-Hellman.
- */
-static const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *
-get_private_ecdhe_from_eddsa (const struct GNUNET_CRYPTO_EddsaPrivateKey *k)
-{
-  return (const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *) k;
-}
-
-
-/**
- * WARNING! DANGER! Do not use this if you don't know what you are doing!
- * Ask Christian Grothoff, Werner Koch, Dan Bernstein and $GOD!
- *
- * Transform a public EdDSA key (peer's key) into a key usable by DH.
- *
- * @param k Public EdDSA key to transform (peer's ID).
- *
- * @return Public key for EC Diffie-Hellman.
- */
-static const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey *
-get_public_ecdhe_from_id (const struct GNUNET_PeerIdentity *id)
-{
-  return (const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey *) id;
-}
-
-
 /**
  * Handle Axolotl handshake.
  *
@@ -2373,72 +2842,96 @@ handle_kx_ax (struct CadetTunnel *t, const struct GNUNET_CADET_AX_KX *msg)
   struct CadetTunnelAxolotl *ax;
   struct GNUNET_HashCode key_material[3];
   struct GNUNET_CRYPTO_SymmetricSessionKey keys[5];
-  const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey *pub;
-  const struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePrivateKey *priv;
   const char salt[] = "CADET Axolotl salt";
   const struct GNUNET_PeerIdentity *pid;
-  int is_alice;
+  int am_I_alice;
+
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "<=== AX_KX on %s\n", GCT_2s (t));
 
   if (NULL == t->ax)
   {
     /* Something is wrong if ax is NULL. Whose fault it is? */
-    GNUNET_break_op (CADET_Fallback == t->enc_type);
+    GNUNET_break_op (CADET_OTR == t->enc_type);
     GNUNET_break (CADET_Axolotl == t->enc_type);
     return;
   }
 
   pid = GCT_get_destination (t);
   if (0 > GNUNET_CRYPTO_cmp_peer_identity (&my_full_id, pid))
-    is_alice = GNUNET_YES;
+    am_I_alice = GNUNET_YES;
   else if (0 < GNUNET_CRYPTO_cmp_peer_identity (&my_full_id, pid))
-    is_alice = GNUNET_NO;
+    am_I_alice = GNUNET_NO;
   else
   {
     GNUNET_break_op (0);
     return;
   }
 
+  if (GNUNET_CADET_AX_KX_FLAG_FORCE_REPLY ==
+      (GNUNET_CADET_AX_KX_FLAG_FORCE_REPLY & ntohl (msg->flags)))
+    GCT_send_ax_kx (t, GNUNET_NO);
+
+  if (CADET_TUNNEL_KEY_OK == t->estate)
+    return;
+
+  LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, " is Alice? %s\n", am_I_alice ? "YES" : "NO");
+
   ax = t->ax;
   ax->DHRr = msg->ratchet_key;
 
   /* ECDH A B0 */
-  if (GNUNET_YES == is_alice)
+  if (GNUNET_YES == am_I_alice)
   {
-    priv = get_private_ecdhe_from_eddsa (my_private_key);       /* A */
-    pub = &msg->ephemeral_key;                                  /* B0 */
+    GNUNET_CRYPTO_eddsa_ecdh (id_key,              /* A */
+                              &msg->ephemeral_key,  /* B0 */
+                              &key_material[0]);
   }
   else
   {
-    priv = ax->kx_0;                                            /* B0 */
-    pub = get_public_ecdhe_from_id (pid);                       /* A */
+    GNUNET_CRYPTO_ecdh_eddsa (ax->kx_0,            /* B0 */
+                              &pid->public_key,    /* A */
+                              &key_material[0]);
   }
-  GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (priv, pub, &key_material[0]);
 
   /* ECDH A0 B */
-  if (GNUNET_YES == is_alice)
+  if (GNUNET_YES == am_I_alice)
   {
-    priv = ax->kx_0;                                            /* A0 */
-    pub = get_public_ecdhe_from_id (pid);                       /* B */
+    GNUNET_CRYPTO_ecdh_eddsa (ax->kx_0,            /* A0 */
+                              &pid->public_key,    /* B */
+                              &key_material[1]);
   }
   else
   {
-    priv = get_private_ecdhe_from_eddsa (my_private_key);       /* B */
-    pub = &msg->ephemeral_key;                                  /* A0 */
+    GNUNET_CRYPTO_eddsa_ecdh (id_key,              /* A */
+                              &msg->ephemeral_key,  /* B0 */
+                              &key_material[1]);
+
+
   }
-  GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (priv, pub, &key_material[1]);
 
-  /* ECDH A0 B0*/
-  priv = ax->kx_0;                                              /* A0 or B0 */
-  pub = &msg->ephemeral_key;                                    /* B0 or A0 */
-  GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (priv, pub, &key_material[2]);
+  /* ECDH A0 B0 */
+  /* (This is the triple-DH, we could probably safely skip this,
+     as A0/B0 are already in the key material.) */
+  GNUNET_CRYPTO_ecc_ecdh (ax->kx_0,             /* A0 or B0 */
+                          &msg->ephemeral_key,  /* B0 or A0 */
+                          &key_material[2]);
+
+  #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
+  {
+    unsigned int i;
+    for (i = 0; i < 3; i++)
+      LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "km[%u]: %s\n",
+           i, GNUNET_h2s (&key_material[i]));
+  }
+  #endif
 
   /* KDF */
   GNUNET_CRYPTO_kdf (keys, sizeof (keys),
                      salt, sizeof (salt),
-                     key_material, sizeof (key_material), NULL);
+                     &key_material, sizeof (key_material), NULL);
 
   ax->RK = keys[0];
-  if (GNUNET_YES == is_alice)
+  if (GNUNET_YES == am_I_alice)
   {
     ax->HKr = keys[1];
     ax->NHKs = keys[2];
@@ -2453,7 +2946,12 @@ handle_kx_ax (struct CadetTunnel *t, const struct GNUNET_CADET_AX_KX *msg)
     ax->NHKs = keys[3];
     ax->CKs = keys[4];
     ax->ratchet_flag = GNUNET_NO;
+    ax->ratchet_allowed = GNUNET_NO;
+    ax->ratchet_counter = 0;
+    ax->ratchet_expiration =
+      GNUNET_TIME_absolute_add (GNUNET_TIME_absolute_get(), ratchet_time);
   }
+  GCT_change_estate (t, CADET_TUNNEL_KEY_OK);
 }
 
 
@@ -2533,45 +3031,54 @@ void
 GCT_handle_encrypted (struct CadetTunnel *t,
                       const struct GNUNET_MessageHeader *msg)
 {
-  size_t size = ntohs (msg->size);
+  uint16_t size = ntohs (msg->size);
+  char cbuf [size];
   size_t payload_size;
   int decrypted_size;
-  char cbuf [size];
-  uint16_t type = ntohs (msg->type);
-  struct GNUNET_MessageHeader *msgh;
+  uint16_t type;
+  const struct GNUNET_MessageHeader *msgh;
   unsigned int off;
 
-  if (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_ENCRYPTED == type)
+  type = ntohs (msg->type);
+  switch (type)
   {
-    const struct GNUNET_CADET_Encrypted *emsg;
+  case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_ENCRYPTED:
+    {
+      const struct GNUNET_CADET_Encrypted *emsg;
 
-    emsg = (struct GNUNET_CADET_Encrypted *) msg;
-    payload_size = size - sizeof (struct GNUNET_CADET_Encrypted);
-    decrypted_size = t_decrypt_and_validate (t, cbuf, &emsg[1], payload_size,
-                                             emsg->iv, &emsg->hmac);
-  }
-  else if (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_AX == type)
-  {
-    const struct GNUNET_CADET_AX *emsg;
+      emsg = (const struct GNUNET_CADET_Encrypted *) msg;
+      payload_size = size - sizeof (struct GNUNET_CADET_Encrypted);
+      decrypted_size = t_decrypt_and_validate (t, cbuf, &emsg[1], payload_size,
+                                               emsg->iv, &emsg->hmac);
+    }
+    break;
+  case GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_AX:
+    {
+      const struct GNUNET_CADET_AX *emsg;
 
-    emsg = (struct GNUNET_CADET_AX *) msg;
-    payload_size = size - sizeof (struct GNUNET_CADET_AX);
-    decrypted_size = t_ax_decrypt_and_validate (t, cbuf, &emsg[1],
-                                                payload_size, &emsg->hmac);
+      emsg = (const struct GNUNET_CADET_AX *) msg;
+      decrypted_size = t_ax_decrypt_and_validate (t, cbuf, emsg, size);
+    }
+    break;
+  default:
+    GNUNET_break_op (0);
+    return;
   }
-
   if (-1 == decrypted_size)
   {
     GNUNET_break_op (0);
     return;
   }
 
+  /* FIXME: this is bad, as the structs returned from
+     this loop may be unaligned, see util's MST for
+     how to do this right. */
   off = 0;
   while (off < decrypted_size)
   {
     uint16_t msize;
 
-    msgh = (struct GNUNET_MessageHeader *) &cbuf[off];
+    msgh = (const struct GNUNET_MessageHeader *) &cbuf[off];
     msize = ntohs (msgh->size);
     if (msize < sizeof (struct GNUNET_MessageHeader))
     {
@@ -2618,7 +3125,6 @@ GCT_handle_kx (struct CadetTunnel *t,
   }
 }
 
-
 /**
  * Initialize the tunnel subsystem.
  *
@@ -2643,7 +3149,7 @@ GCT_init (const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *c,
       GNUNET_CONFIGURATION_get_value_number (c, "CADET", "DEFAULT_TTL",
                                              &default_ttl))
   {
-    GNUNET_log_config_invalid (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
+    GNUNET_log_config_invalid (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
                                "CADET", "DEFAULT_TTL", "USING DEFAULT");
     default_ttl = 64;
   }
@@ -2653,16 +3159,32 @@ GCT_init (const struct GNUNET_CONFIGURATION_Handle *c,
   {
     rekey_period = GNUNET_TIME_UNIT_DAYS;
   }
+  if (GNUNET_OK !=
+      GNUNET_CONFIGURATION_get_value_number (c, "CADET", "RATCHET_MESSAGES",
+                                             &ratchet_messages))
+  {
+    GNUNET_log_config_invalid (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
+                               "CADET", "RATCHET_MESSAGES", "USING DEFAULT");
+    ratchet_messages = 64;
+  }
+  if (GNUNET_OK !=
+      GNUNET_CONFIGURATION_get_value_time (c, "CADET", "RATCHET_TIME",
+                                           &ratchet_time))
+  {
+    GNUNET_log_config_invalid (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
+                               "CADET", "RATCHET_TIME", "USING DEFAULT");
+    ratchet_time = GNUNET_TIME_UNIT_HOURS;
+  }
 
-  my_private_key = key;
 
-  kx_msg.header.size = htons (sizeof (kx_msg));
-  kx_msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_KX_EPHEMERAL);
-  kx_msg.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_CADET_KX);
-  kx_msg.purpose.size = htonl (ephemeral_purpose_size ());
-  kx_msg.origin_identity = my_full_id;
-  rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_now (&rekey, NULL);
+  id_key = key;
 
+  otr_kx_msg.header.size = htons (sizeof (otr_kx_msg));
+  otr_kx_msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_KX_EPHEMERAL);
+  otr_kx_msg.purpose.purpose = htonl (GNUNET_SIGNATURE_PURPOSE_CADET_KX);
+  otr_kx_msg.purpose.size = htonl (ephemeral_purpose_size ());
+  otr_kx_msg.origin_identity = my_full_id;
+  rekey_task = GNUNET_SCHEDULER_add_now (&global_otr_rekey, NULL);
   tunnels = GNUNET_CONTAINER_multipeermap_create (128, GNUNET_YES);
 }
 
@@ -2738,7 +3260,11 @@ GCT_change_cstate (struct CadetTunnel* t, enum CadetTunnelCState cstate)
     else if (CADET_TUNNEL_KEY_UNINITIALIZED == t->estate)
     {
       LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  cstate triggered kx\n");
-      GCT_send_ax_kx (t);
+      GCT_send_ax_kx (t, GNUNET_NO);
+    }
+    else
+    {
+      LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "estate %s\n", estate2s (t->estate));
     }
   }
   t->cstate = cstate;
@@ -2857,7 +3383,7 @@ GCT_add_connection (struct CadetTunnel *t, struct CadetConnection *c)
   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert (t->connection_head, t->connection_tail, aux);
 
   if (CADET_TUNNEL_SEARCHING == t->cstate)
-    GCT_change_estate (t, CADET_TUNNEL_WAITING);
+    GCT_change_cstate (t, CADET_TUNNEL_WAITING);
 
   if (NULL != t->trim_connections_task)
     t->trim_connections_task = GNUNET_SCHEDULER_add_now (&trim_connections, t);
@@ -3128,6 +3654,9 @@ GCT_destroy (struct CadetTunnel *t)
                 GNUNET_CONTAINER_multipeermap_remove (tunnels,
                                                       GCP_get_id (t->peer), t));
 
+  while (NULL != t->tq_head)
+    unqueue_data (t->tq_head);
+
   for (iter_c = t->connection_head; NULL != iter_c; iter_c = next_c)
   {
     next_c = iter_c->next;
@@ -3352,7 +3881,7 @@ GCT_get_channels_buffer (struct CadetTunnel *t)
   {
     /* Probably getting buffer for a channel create/handshake. */
     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "  no channels, allow max\n");
-    return 64;
+    return MIN_TUNNEL_BUFFER;
   }
 
   buffer = 0;
@@ -3362,6 +3891,14 @@ GCT_get_channels_buffer (struct CadetTunnel *t)
     if (ch_buf > buffer)
       buffer = ch_buf;
   }
+  if (MIN_TUNNEL_BUFFER > buffer)
+    return MIN_TUNNEL_BUFFER;
+
+  if (MAX_TUNNEL_BUFFER < buffer)
+  {
+    GNUNET_break (0);
+    return MAX_TUNNEL_BUFFER;
+  }
   return buffer;
 }
 
@@ -3381,7 +3918,7 @@ GCT_get_connections_buffer (struct CadetTunnel *t)
 
   if (GNUNET_NO == is_ready (t))
   {
-    if (count_queued_data (t) > 3)
+    if (count_queued_data (t) >= 3)
       return 0;
     else
       return 1;
@@ -3473,6 +4010,9 @@ GCT_unchoke_channels (struct CadetTunnel *t)
   if (NULL != t->channel_head)
     LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, " head ch: %p\n", t->channel_head->ch);
 
+  if (NULL != t->tq_head)
+    send_queued_data (t);
+
   /* Get buffer space */
   buffer = GCT_get_connections_buffer (t);
   if (0 == buffer)
@@ -3588,6 +4128,7 @@ GCT_cancel (struct CadetTunnelQueue *q)
 {
   if (NULL != q->cq)
   {
+    GNUNET_assert (NULL == q->tqd);
     GCC_cancel (q->cq);
     /* tun_message_sent() will be called and free q */
   }
@@ -3632,20 +4173,33 @@ GCT_send_prebuilt_message (const struct GNUNET_MessageHeader *message,
  * Send an Axolotl KX message.
  *
  * @param t Tunnel on which to send it.
+ * @param force_reply Force the other peer to reply with a KX message.
  */
 void
-GCT_send_ax_kx (struct CadetTunnel *t)
+GCT_send_ax_kx (struct CadetTunnel *t, int force_reply)
 {
   struct GNUNET_CADET_AX_KX msg;
+  enum GNUNET_CADET_AX_KX_Flags flags;
 
   LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "===> AX_KX for %s\n", GCT_2s (t));
+  if (NULL != t->ephm_h)
+  {
+    LOG (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, "     already queued\n");
+    return;
+  }
 
   msg.header.size = htons (sizeof (msg));
   msg.header.type = htons (GNUNET_MESSAGE_TYPE_CADET_AX_KX);
+  flags = GNUNET_CADET_AX_KX_FLAG_NONE;
+  if (force_reply)
+    flags |= GNUNET_CADET_AX_KX_FLAG_FORCE_REPLY;
+  msg.flags = htonl (flags);
   GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (t->ax->kx_0, &msg.ephemeral_key);
   GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (t->ax->DHRs, &msg.ratchet_key);
 
-  t->ephm_h = send_kx (t, &msg);
+  t->ephm_h = send_kx (t, &msg.header);
+  if (CADET_TUNNEL_KEY_OK != t->estate)
+    GCT_change_estate (t, CADET_TUNNEL_KEY_SENT);
 }
 
 
@@ -3778,6 +4332,49 @@ GCT_2s (const struct CadetTunnel *t)
 /*****************************    INFO/DEBUG    *******************************/
 /******************************************************************************/
 
+static void
+ax_debug (const struct CadetTunnelAxolotl *ax, enum GNUNET_ErrorType level)
+{
+  struct GNUNET_CRYPTO_EcdhePublicKey pub;
+  struct CadetTunnelSkippedKey *iter;
+
+
+  LOG2 (level, "TTT  RK\t %s\n",
+        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->RK));
+
+  LOG2 (level, "TTT  HKs\t %s\n",
+        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->HKs));
+  LOG2 (level, "TTT  HKr\t %s\n",
+        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->HKr));
+  LOG2 (level, "TTT  NHKs\t %s\n",
+        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->NHKs));
+  LOG2 (level, "TTT  NHKr\t %s\n",
+        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->NHKr));
+
+  LOG2 (level, "TTT  CKs\t %s\n",
+        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->CKs));
+  LOG2 (level, "TTT  CKr\t %s\n",
+        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->CKr));
+
+  GNUNET_CRYPTO_ecdhe_key_get_public (ax->DHRs, &pub);
+  LOG2 (level, "TTT  DHRs\t %s\n",
+        GNUNET_i2s ((struct GNUNET_PeerIdentity *) &pub));
+  LOG2 (level, "TTT  DHRr\t %s\n",
+        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &ax->DHRr));
+
+  LOG2 (level, "TTT  Nr\t %u\tNs\t%u\n", ax->Nr, ax->Ns);
+  LOG2 (level, "TTT  PNs\t %u\tSkipped\t%u\n", ax->PNs, ax->skipped);
+  LOG2 (level, "TTT  Ratchet\t%u\n", ax->ratchet_flag);
+
+  for (iter = ax->skipped_head; NULL != iter; iter = iter->next)
+  {
+    LOG2 (level, "TTT    HK\t %s\n",
+          GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &iter->HK));
+    LOG2 (level, "TTT    MK\t %s\n",
+          GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &iter->MK));
+  }
+}
+
 /**
  * Log all possible info about the tunnel state.
  *
@@ -3803,20 +4400,27 @@ GCT_debug (const struct CadetTunnel *t, enum GNUNET_ErrorType level)
   LOG2 (level, "TTT  kx_ctx %p, rekey_task %u, finish task %u\n",
         t->kx_ctx, t->rekey_task, t->kx_ctx ? t->kx_ctx->finish_task : 0);
 #if DUMP_KEYS_TO_STDERR
-  LOG2 (level, "TTT  my EPHM\t %s\n",
-        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &kx_msg.ephemeral_key));
-  LOG2 (level, "TTT  peers EPHM:\t %s\n",
-        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->peers_ephemeral_key));
-  LOG2 (level, "TTT  ENC key:\t %s\n",
-        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->e_key));
-  LOG2 (level, "TTT  DEC key:\t %s\n",
-        GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->d_key));
-  if (t->kx_ctx)
-  {
-    LOG2 (level, "TTT  OLD ENC key:\t %s\n",
-          GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->kx_ctx->e_key_old));
-    LOG2 (level, "TTT  OLD DEC key:\t %s\n",
-          GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->kx_ctx->d_key_old));
+  if (CADET_Axolotl == t->enc_type)
+  {
+    ax_debug (t->ax, level);
+  }
+  else
+  {
+    LOG2 (level, "TTT  my EPHM\t %s\n",
+          GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &otr_kx_msg.ephemeral_key));
+    LOG2 (level, "TTT  peers EPHM:\t %s\n",
+          GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->peers_ephemeral_key));
+    LOG2 (level, "TTT  ENC key:\t %s\n",
+          GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->e_key));
+    LOG2 (level, "TTT  DEC key:\t %s\n",
+          GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->d_key));
+    if (t->kx_ctx)
+    {
+      LOG2 (level, "TTT  OLD ENC key:\t %s\n",
+            GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->kx_ctx->e_key_old));
+      LOG2 (level, "TTT  OLD DEC key:\t %s\n",
+            GNUNET_h2s ((struct GNUNET_HashCode *) &t->kx_ctx->d_key_old));
+    }
   }
 #endif
   LOG2 (level, "TTT  tq_head %p, tq_tail %p\n", t->tq_head, t->tq_tail);