- more partially replacing of pailier-encryption functionality in scalarproduct with...
[oweals/gnunet.git] / src / scalarproduct / gnunet-service-scalarproduct.c
index 5a917b20c8d0cc3917729dddf0631b7e1b5489b5..0633656110f692bd6adc3583edd48822b3865b9c 100644 (file)
@@ -470,35 +470,6 @@ adjust (unsigned char *buf, size_t size, size_t target)
 }
 
 
-/**
- * Encrypts an element using the paillier crypto system
- *
- * @param c ciphertext (output)
- * @param m plaintext
- * @param g the public base
- * @param n the module from which which r is chosen (Z*_n)
- * @param n_square the module for encryption, for performance reasons.
- */
-static void
-encrypt_element (gcry_mpi_t c, gcry_mpi_t m, gcry_mpi_t g, gcry_mpi_t n, gcry_mpi_t n_square)
-{
-  gcry_mpi_t tmp;
-
-  GNUNET_assert (tmp = gcry_mpi_new (0));
-
-  while (0 >= gcry_mpi_cmp_ui (tmp, 1)) {
-    gcry_mpi_randomize (tmp, KEYBITS / 3, GCRY_WEAK_RANDOM);
-    // r must be 1 < r < n
-  }
-
-  gcry_mpi_powm (c, g, m, n_square);
-  gcry_mpi_powm (tmp, tmp, n, n_square);
-  gcry_mpi_mulm (c, tmp, c, n_square);
-
-  gcry_mpi_release (tmp);
-}
-
-
 /**
  * decrypts an element using the paillier crypto system
  *
@@ -912,9 +883,10 @@ prepare_client_response (void *cls,
 
   msg_length = sizeof (struct GNUNET_SCALARPRODUCT_client_response) +product_length;
   msg = GNUNET_malloc (msg_length);
-  memcpy (&msg->key, &session->key, sizeof (struct GNUNET_HashCode));
-  memcpy (&msg->peer, &session->peer, sizeof ( struct GNUNET_PeerIdentity));
-  if (product_exported != NULL) {
+  msg->key = session->key;
+  msg->peer = session->peer;
+  if (product_exported != NULL)
+  {
     memcpy (&msg[1], product_exported, product_length);
     GNUNET_free (product_exported);
   }
@@ -1209,7 +1181,9 @@ compute_service_response (struct ServiceSession * request,
   uint32_t count;
   gcry_mpi_t * rand = NULL;
   gcry_mpi_t * r = NULL;
+  struct GNUNET_CRYPTO_PaillierCiphertext * R;
   gcry_mpi_t * r_prime = NULL;
+  struct GNUNET_CRYPTO_PaillierCiphertext * R_prime;
   gcry_mpi_t * b;
   gcry_mpi_t * a_pi;
   gcry_mpi_t * a_pi_prime;
@@ -1217,11 +1191,10 @@ compute_service_response (struct ServiceSession * request,
   gcry_mpi_t * rand_pi;
   gcry_mpi_t * rand_pi_prime;
   gcry_mpi_t s = NULL;
+  struct GNUNET_CRYPTO_PaillierCiphertext * S;
   gcry_mpi_t s_prime = NULL;
-  gcry_mpi_t remote_n = NULL;
-  gcry_mpi_t remote_nsquare;
-  gcry_mpi_t remote_g = NULL;
-  gcry_sexp_t tmp_exp;
+  struct GNUNET_CRYPTO_PaillierCiphertext * S_prime;
+  
   uint32_t value;
 
   count = request->used;
@@ -1234,11 +1207,14 @@ compute_service_response (struct ServiceSession * request,
   rand_pi_prime = GNUNET_malloc (sizeof (gcry_mpi_t) * count);
 
   // convert responder session to from long to mpi
-  for (i = 0, j = 0; i < response->total && j < count; i++) {
-    if (request->mask[i / 8] & (1 << (i % 8))) {
+  for (i = 0, j = 0; i < response->total && j < count; i++)
+  {
+    if (request->mask[i / 8] & (1 << (i % 8)))
+    {
       value = response->vector[i] >= 0 ? response->vector[i] : -response->vector[i];
       // long to gcry_mpi_t
-      if (0 > response->vector[i]) {
+      if (0 > response->vector[i])
+      {
         b[j] = gcry_mpi_new (0);
         gcry_mpi_sub_ui (b[j], b[j], value);
       }
@@ -1250,52 +1226,24 @@ compute_service_response (struct ServiceSession * request,
   }
   GNUNET_free (response->vector);
   response->vector = NULL;
-
-  tmp_exp = gcry_sexp_find_token (request->remote_pubkey, "n", 0);
-  if (!tmp_exp) {
-    GNUNET_break_op (0);
-    gcry_sexp_release (request->remote_pubkey);
-    request->remote_pubkey = NULL;
-    goto except;
-  }
-  remote_n = gcry_sexp_nth_mpi (tmp_exp, 1, GCRYMPI_FMT_USG);
-  if (!remote_n) {
-    GNUNET_break (0);
-    gcry_sexp_release (tmp_exp);
-    goto except;
-  }
-  remote_nsquare = gcry_mpi_new (KEYBITS + 1);
-  gcry_mpi_mul (remote_nsquare, remote_n, remote_n);
-  gcry_sexp_release (tmp_exp);
-  tmp_exp = gcry_sexp_find_token (request->remote_pubkey, "g", 0);
-  gcry_sexp_release (request->remote_pubkey);
-  request->remote_pubkey = NULL;
-  if (!tmp_exp) {
-    GNUNET_break_op (0);
-    gcry_mpi_release (remote_n);
-    goto except;
-  }
-  remote_g = gcry_sexp_nth_mpi (tmp_exp, 1, GCRYMPI_FMT_USG);
-  if (!remote_g) {
-    GNUNET_break (0);
-    gcry_mpi_release (remote_n);
-    gcry_sexp_release (tmp_exp);
-    goto except;
-  }
-  gcry_sexp_release (tmp_exp);
+  q = NULL;
+  p = NULL;
 
   // generate r, p and q
   rand = initialize_mpi_vector (count);
-  for (i = 0; i < count; i++) {
-    value = (int32_t) GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK, UINT32_MAX);
+  for (i = 0; i < count; i++)
+  {
+    int32_t svalue;
+
+    svalue = (int32_t) GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK, UINT32_MAX);
 
     // long to gcry_mpi_t
-    if (value < 0)
+    if (svalue < 0)
       gcry_mpi_sub_ui (rand[i],
                        rand[i],
-                       -value);
+                       -svalue);
     else
-      rand[i] = gcry_mpi_set_ui (rand[i], value);
+      rand[i] = gcry_mpi_set_ui (rand[i], svalue);
   }
   p = GNUNET_CRYPTO_random_permute (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK, count);
   q = GNUNET_CRYPTO_random_permute (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK, count);
@@ -1310,8 +1258,11 @@ compute_service_response (struct ServiceSession * request,
   memcpy (b_pi, b, sizeof (gcry_mpi_t) * count);
   memcpy (rand_pi, rand, sizeof (gcry_mpi_t) * count);
   memcpy (rand_pi_prime, rand, sizeof (gcry_mpi_t) * count);
+  
+  //todo get API-cryptoblocks, instead of MPI values
 
   // generate p and q permutations for a, b and r
+  // TODO: APIify
   GNUNET_assert (permute_vector (a_pi, p, count));
   GNUNET_assert (permute_vector (b_pi, p, count));
   GNUNET_assert (permute_vector (rand_pi, p, count));
@@ -1323,27 +1274,39 @@ compute_service_response (struct ServiceSession * request,
   // vectors, which get rid of all the lookups in p/q.
   // however, ap/aq are not absolutely necessary but are just abstraction
   // Calculate Kp = E(S + a_pi) (+) E(S - r_pi - b_pi)
-  for (i = 0; i < count; i++) {
+  for (i = 0; i < count; i++)
+  {
     // E(S - r_pi - b_pi)
     gcry_mpi_sub (r[i], my_offset, rand_pi[i]);
     gcry_mpi_sub (r[i], r[i], b_pi[i]);
-    encrypt_element (r[i], r[i], remote_g, remote_n, remote_nsquare);
-
+    GNUNET_CRYPTO_paillier_encrypt (&request->remote_pubkey, 
+                                    r[i], 
+                                    &R[i]);
+    
     // E(S - r_pi - b_pi) * E(S + a_pi) ==  E(2*S + a - r - b)
-    gcry_mpi_mulm (r[i], r[i], a_pi[i], remote_nsquare);
+    GNUNET_CRYPTO_paillier_hom_add (&request->remote_pubkey, 
+                                    &R[i], 
+                                    &A_pi[i], 
+                                    &R[i]);
   }
   GNUNET_free (a_pi);
   GNUNET_free (b_pi);
   GNUNET_free (rand_pi);
 
   // Calculate Kq = E(S + a_qi) (+) E(S - r_qi)
-  for (i = 0; i < count; i++) {
+  for (i = 0; i < count; i++)
+  {
     // E(S - r_qi)
     gcry_mpi_sub (r_prime[i], my_offset, rand_pi_prime[i]);
-    encrypt_element (r_prime[i], r_prime[i], remote_g, remote_n, remote_nsquare);
+    GNUNET_CRYPTO_paillier_encrypt (&request->remote_pubkey, 
+                                    r_prime[i], 
+                                    &R_prime[i]);
 
     // E(S - r_qi) * E(S + a_qi) == E(2*S + a_qi - r_qi)
-    gcry_mpi_mulm (r_prime[i], r_prime[i], a_pi_prime[i], remote_nsquare);
+    GNUNET_CRYPTO_paillier_hom_add (&request->remote_pubkey, 
+                                    &R_prime[i], 
+                                    &A_pi_prime[i], 
+                                    &R_prime[i]);
   }
   GNUNET_free (a_pi_prime);
   GNUNET_free (rand_pi_prime);
@@ -1354,17 +1317,18 @@ compute_service_response (struct ServiceSession * request,
 
   // Calculate S' =  E(SUM( r_i^2 ))
   s_prime = compute_square_sum (rand, count);
-  encrypt_element (s_prime, s_prime, remote_g, remote_n, remote_nsquare);
+  GNUNET_CRYPTO_paillier_encrypt (&request->remote_pubkey, 
+                                  s_prime, 
+                                  &S_prime);
 
   // Calculate S = E(SUM( (r_i + b_i)^2 ))
   for (i = 0; i < count; i++) {
     gcry_mpi_add (rand[i], rand[i], b[i]);
   }
   s = compute_square_sum (rand, count);
-  encrypt_element (s, s, remote_g, remote_n, remote_nsquare);
-  gcry_mpi_release (remote_n);
-  gcry_mpi_release (remote_g);
-  gcry_mpi_release (remote_nsquare);
+  GNUNET_CRYPTO_paillier_encrypt (&request->remote_pubkey, 
+                                  s[i], 
+                                  &S);
 
   // release r and tmp
   for (i = 0; i < count; i++)
@@ -1372,14 +1336,15 @@ compute_service_response (struct ServiceSession * request,
     gcry_mpi_release (rand[i]);
 
   // copy the r[], r_prime[], S and Stick into a new message, prepare_service_response frees these
-  if (GNUNET_YES != prepare_service_response (s, s_prime, request))
+  if (GNUNET_YES != prepare_service_response (S, S_prime, request))
     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, _ ("Failed to communicate with `%s', scalar product calculation aborted.\n"),
                 GNUNET_i2s (&request->peer));
   else
     ret = GNUNET_OK;
 
 except:
-  for (i = 0; i < count; i++) {
+  for (i = 0; i < count; i++)
+  {
     gcry_mpi_release (b[i]);
     gcry_mpi_release (request->a[i]);
   }
@@ -1387,7 +1352,9 @@ except:
   GNUNET_free (b);
   GNUNET_free (request->a);
   request->a = NULL;
-
+  GNUNET_free_non_null (p);
+  GNUNET_free_non_null (q);
+  GNUNET_free (rand);
   return ret;
 }
 
@@ -1433,7 +1400,8 @@ prepare_service_request_multipart (void *cls)
   a = gcry_mpi_new (KEYBITS * 2);
   current = (unsigned char *) &msg[1];
   // encrypt our vector and generate string representations
-  for (i = session->last_processed, j = 0; i < session->total; i++) {
+  for (i = session->last_processed, j = 0; i < session->total; i++)
+  {
     // is this a used element?
     if (session->mask[i / 8] & 1 << (i % 8)) {
       if (todo_count <= j)
@@ -1679,7 +1647,7 @@ handle_client_request (void *cls,
   if ((ntohs (msg->header.size) != (sizeof (struct GNUNET_SCALARPRODUCT_client_request) +element_count * sizeof (int32_t) + mask_length))
       || (0 == element_count)) {
     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
-                _ ("Invalid message received from client, session information incorrect!\n"));
+                _("Invalid message received from client, session information incorrect!\n"));
     GNUNET_SERVER_receive_done (client, GNUNET_SYSERR);
     return;
   }
@@ -1690,7 +1658,7 @@ handle_client_request (void *cls,
                                      element_count,
                                      NULL, NULL)) {
     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_WARNING,
-                _ ("Duplicate session information received, cannot create new session with key `%s'\n"),
+                _("Duplicate session information received, cannot create new session with key `%s'\n"),
                 GNUNET_h2s (&msg->key));
     GNUNET_SERVER_receive_done (client, GNUNET_SYSERR);
     return;
@@ -1708,9 +1676,10 @@ handle_client_request (void *cls,
   session->vector = GNUNET_malloc (sizeof (int32_t) * element_count);
   vector = (int32_t *) & msg[1];
 
-  if (GNUNET_MESSAGE_TYPE_SCALARPRODUCT_CLIENT_TO_ALICE == msg_type) {
+  if (GNUNET_MESSAGE_TYPE_SCALARPRODUCT_CLIENT_TO_ALICE == msg_type)
+  {
     GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
-                _ ("Got client-request-session with key %s, preparing channel to remote service.\n"),
+                _("Got client-request-session with key %s, preparing channel to remote service.\n"),
                 GNUNET_h2s (&session->key));
 
     session->role = ALICE;
@@ -1720,7 +1689,8 @@ handle_client_request (void *cls,
 
     // copy over the elements
     session->used = 0;
-    for (i = 0; i < element_count; i++) {
+    for (i = 0; i < element_count; i++)
+    {
       session->vector[i] = ntohl (vector[i]);
       if (session->vector[i] == 0)
         session->mask[i / 8] &= ~(1 << (i % 8));
@@ -1728,7 +1698,8 @@ handle_client_request (void *cls,
         session->used++;
     }
 
-    if (0 == session->used) {
+    if (0 == session->used)
+    {
       GNUNET_break_op (0);
       GNUNET_free (session->vector);
       GNUNET_free (session);
@@ -1736,7 +1707,8 @@ handle_client_request (void *cls,
       return;
     }
     //session with ourself makes no sense!
-    if (!memcmp (&msg->peer, &me, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity))) {
+    if (!memcmp (&msg->peer, &me, sizeof (struct GNUNET_PeerIdentity)))
+    {
       GNUNET_break (0);
       GNUNET_free (session->vector);
       GNUNET_free (session);
@@ -1769,7 +1741,8 @@ handle_client_request (void *cls,
                                       session);
 
   }
-  else {
+  else
+  {
     struct ServiceSession * requesting_session;
     enum SessionState needed_state = SERVICE_REQUEST_RECEIVED;
 
@@ -1789,16 +1762,22 @@ handle_client_request (void *cls,
                                                 &session->key,
                                                 session->total,
                                                 &needed_state, NULL);
-    if (NULL != requesting_session) {
-      GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, _ ("Got client-responder-session with key %s and a matching service-request-session set, processing.\n"), GNUNET_h2s (&session->key));
+    if (NULL != requesting_session)
+    {
+      GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
+                  _("Got client-responder-session with key %s and a matching service-request-session set, processing.\n"),
+                  GNUNET_h2s (&session->key));
       if (GNUNET_OK != compute_service_response (requesting_session, session))
         session->client_notification_task =
               GNUNET_SCHEDULER_add_now (&prepare_client_end_notification,
                                         session);
 
     }
-    else {
-      GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, _ ("Got client-responder-session with key %s but NO matching service-request-session set, queuing element for later use.\n"), GNUNET_h2s (&session->key));
+    else
+    {
+      GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
+                  _("Got client-responder-session with key %s but NO matching service-request-session set, queuing element for later use.\n"),
+                  GNUNET_h2s (&session->key));
       // no matching session exists yet, store the response
       // for later processing by handle_service_request()
     }
@@ -1822,11 +1801,13 @@ static void *
 channel_incoming_handler (void *cls,
                          struct GNUNET_MESH_Channel *channel,
                          const struct GNUNET_PeerIdentity *initiator,
-                         uint32_t port, enum MeshOption options)
+                         uint32_t port, enum GNUNET_MESH_ChannelOption options)
 {
   struct ServiceSession * c = GNUNET_new (struct ServiceSession);
 
-  GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, _ ("New incoming channel from peer %s.\n"), GNUNET_i2s (initiator));
+  GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
+              _("New incoming channel from peer %s.\n"),
+              GNUNET_i2s (initiator));
 
   c->peer = *initiator;
   c->channel = channel;
@@ -1920,11 +1901,11 @@ compute_scalar_product (struct ServiceSession * session)
   unsigned int i;
 
   count = session->used;
-  tmp = gcry_mpi_new (KEYBITS);
   // due to the introduced static offset S, we now also have to remove this
   // from the E(a_pi)(+)E(-b_pi-r_pi) and E(a_qi)(+)E(-r_qi) twice each,
   // the result is E((S + a_pi) + (S -b_pi-r_pi)) and E(S + a_qi + S - r_qi)
-  for (i = 0; i < count; i++) {
+  for (i = 0; i < count; i++)
+  {
     decrypt_element (session->r[i], session->r[i], my_mu, my_lambda, my_n, my_nsquare);
     gcry_mpi_sub (session->r[i], session->r[i], my_offset);
     gcry_mpi_sub (session->r[i], session->r[i], my_offset);
@@ -2041,20 +2022,27 @@ handle_service_request_multipart (void *cls,
     }
     session->transferred += contained_elements;
 
-    if (session->transferred == used_elements) {
+    if (session->transferred == used_elements)
+    {
       // single part finished
       session->state = SERVICE_REQUEST_RECEIVED;
-      if (session->response) {
-        GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, _ ("Got session with key %s and a matching element set, processing.\n"), GNUNET_h2s (&session->key));
+      if (session->response)
+      {
+        GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
+                    _ ("Got session with key %s and a matching element set, processing.\n"),
+                    GNUNET_h2s (&session->key));
         if (GNUNET_OK != compute_service_response (session, session->response)) {
           //something went wrong, remove it again...
           goto except;
         }
       }
       else
-        GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO, _ ("Got session with key %s without a matching element set, queueing.\n"), GNUNET_h2s (&session->key));
+        GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_INFO,
+                    _("Got session with key %s without a matching element set, queueing.\n"),
+                    GNUNET_h2s (&session->key));
     }
-    else {
+    else
+    {
       // multipart message
     }
   }
@@ -2128,9 +2116,12 @@ handle_service_request (void *cls,
           +mask_length + pk_length + contained_elements * PAILLIER_ELEMENT_LENGTH;
 
   //sanity check: is the message as long as the message_count fields suggests?
-  if ((ntohs (msg->header.size) != msg_length) || (element_count < used_elements) || (used_elements < contained_elements)
-      || (used_elements == 0) || (mask_length != (element_count / 8 + (element_count % 8 ? 1 : 0)))
-      ) {
+  if ( (ntohs (msg->header.size) != msg_length) ||
+       (element_count < used_elements) ||
+       (used_elements < contained_elements) ||
+       (0 == used_elements) ||
+       (mask_length != (element_count / 8 + ((element_count % 8) ? 1 : 0))) )
+  {
     GNUNET_free (session);
     GNUNET_break_op (0);
     return GNUNET_SYSERR;
@@ -2139,8 +2130,11 @@ handle_service_request (void *cls,
                              &msg->key,
                              element_count,
                              NULL,
-                             NULL)) {
-    GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR, _ ("Got message with duplicate session key (`%s'), ignoring service request.\n"), (const char *) &(msg->key));
+                             NULL))
+  {
+    GNUNET_log (GNUNET_ERROR_TYPE_ERROR,
+                _ ("Got message with duplicate session key (`%s'), ignoring service request.\n"),
+                (const char *) &(msg->key));
     GNUNET_free (session);
     return GNUNET_SYSERR;
   }