chiark - git - mdw - tripe/blob - server/keyexch.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * Key exchange protocol
   4  *
   5  * (c) 2001 Straylight/Edgeware
   6  */
   7
   8 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
   9  *
  10  * This file is part of Trivial IP Encryption (TrIPE).
  11  *
  12  * TrIPE is free software: you can redistribute it and/or modify it under
  13  * the terms of the GNU General Public License as published by the Free
  14  * Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your
  15  * option) any later version.
  16  *
  17  * TrIPE is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  18  * ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  19  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  20  * for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  * along with TrIPE.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
  24  */
  25
  26 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  27
  28 #include "tripe.h"
  29
  30 /*----- Brief protocol overview -------------------------------------------*
  31  *
  32  * Let %$G$% be a cyclic group; let %$g$% be a generator of %$G$%, and let
  33  * %$q$% be the order of %$G$%; for a key %$K$%, let %$E_K(\cdot)$% denote
  34  * application of the symmetric packet protocol to a message; let
  35  * %$H(\cdot)$% be the random oracle.  Let $\alpha \inr \{0,\ldots,q - 1\}$%
  36  * be Alice's private key; let %$a = g^\alpha$% be her public key; let %$b$%
  37  * be Bob's public key.
  38  *
  39  * At the beginning of the session, Alice chooses
  40  *
  41  *   %$\rho_A \inr \{0, \ldots q - 1\}$%
  42  *
  43  * We also have:
  44  *
  45  * %$r_A = g^{\rho_A}$%                 Alice's challenge
  46  * %$c_A = H(\cookie{cookie}, r_A)$%    Alice's cookie
  47  * %$v_A = \rho_A \xor H(\cookie{expected-reply}, a, r_A, r_B, b^{\rho_A})$%
  48  *                                      Alice's challenge check value
  49  * %$r_B^\alpha = a^{\rho_B}$%          Alice's reply
  50  * %$K = r_B^{\rho_A} = r_B^{\rho_A} = g^{\rho_A\rho_B}$%
  51  *                                      Alice and Bob's shared secret key
  52  * %$w_A = H(\cookie{switch-request}, c_A, c_B)$%
  53  *                                      Alice's switch request value
  54  * %$u_A = H(\cookie{switch-confirm}, c_A, c_B)$%
  55  *                                      Alice's switch confirm value
  56  *
  57  * The messages are then:
  58  *
  59  * %$\cookie{kx-pre-challenge}, r_A$%
  60  *      Initial greeting.  In state @KXS_CHAL@.
  61  *
  62  * %$\cookie{kx-challenge}, r_A, c_B, v_A$%
  63  *      Here's a full challenge for you to answer.
  64  *
  65  * %$\cookie{kx-reply}, r_A, c_B, v_A, E_K(r_B^\alpha))$%
  66  *      Challenge accpeted: here's the answer.  Commit to my challenge.  Move
  67  *      to @KXS_COMMIT@.
  68  *
  69  * %$\cookie{kx-switch-rq}, c_A, c_B, E_K(r_B^\alpha, w_A))$%
  70  *      Reply received: here's my reply.  Committed; send data; move to
  71  *      @KXS_SWITCH@.
  72  *
  73  * %$\cookie{kx-switch-ok}, E_K(u_A))$%
  74  *      Switch received.  Committed; send data; move to @KXS_SWITCH@.
  75  */
  76
  77 /*----- Static tables -----------------------------------------------------*/
  78
  79 static const char *const pkname[] = {
  80   "pre-challenge", "challenge", "reply", "switch-rq", "switch-ok"
  81 };
  82
  83 /*----- Various utilities -------------------------------------------------*/
  84
  85 /* --- @VALIDP@ --- *
  86  *
  87  * Arguments:   @const keyexch *kx@ = key exchange state
  88  *              @time_t now@ = current time in seconds
  89  *
  90  * Returns:     Whether the challenge in the key-exchange state is still
  91  *              valid or should be regenerated.
  92  */
  93
  94 #define VALIDP(kx, now) ((now) < (kx)->t_valid)
  95
  96 /* --- @hashge@ --- *
  97  *
  98  * Arguments:   @ghash *h@ = pointer to hash context
  99  *              @const dhgrp *g@ = pointer to group
 100  *              @const dhge *Y@ = pointer to group element
 101  *
 102  * Returns:     ---
 103  *
 104  * Use:         Adds the hash of a group element to the context.  Corrupts
 105  *              @buf_t@.
 106  */
 107
 108 static void hashge(ghash *h, const dhgrp *g, const dhge *Y)
 109 {
 110   buf b;
 111
 112   buf_init(&b, buf_t, sizeof(buf_t));
 113   g->ops->stge(g, &b, Y, DHFMT_HASH);
 114   assert(BOK(&b));
 115   GH_HASH(h, BBASE(&b), BLEN(&b));
 116 }
 117
 118 /* --- @mpmask@ --- *
 119  *
 120  * Arguments:   @buf *b@ = output buffer
 121  *              @const dhgrp *g@ = the group
 122  *              @const dhsc *x@ = the plaintext scalar
 123  *              @size_t n@ = the expected size of the plaintext
 124  *              @gcipher *mgfc@ = mask-generating function to use
 125  *              @const octet *k@ = pointer to key material
 126  *              @size_t ksz@ = size of the key
 127  *
 128  * Returns:     ---
 129  *
 130  * Use:         Masks a scalar: returns %$x \xor H(k)$%, so it's a random
 131  *              oracle thing rather than an encryption thing.  Breaks the
 132  *              output buffer on error.
 133  */
 134
 135 static void mpmask(buf *b, const dhgrp *g, const dhsc *x, size_t n,
 136                    const gccipher *mgfc, const octet *k, size_t ksz)
 137 {
 138   gcipher *mgf;
 139   octet *p;
 140
 141   if ((p = buf_get(b, n)) == 0) return;
 142   mgf = GC_INIT(mgfc, k, ksz);
 143   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 144     trace(T_CRYPTO, "crypto: masking scalar = %s", g->ops->scstr(g, x));
 145     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: masking key", k, ksz);
 146   }))
 147   if (g->ops->stsc(g, buf_t, n, x)) { buf_break(b); return; }
 148   GC_ENCRYPT(mgf, buf_t, p, n);
 149   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 150     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: scalar plaintext", buf_t, n);
 151     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: masked ciphertext", p, n);
 152   }))
 153   GC_DESTROY(mgf);
 154 }
 155
 156 /* --- @mpunmask@ --- *
 157  *
 158  * Arguments:   @const dhgrp *g@ = the group
 159  *              @const octet *p@ = pointer to the ciphertext
 160  *              @size_t n@ = the size of the ciphertext
 161  *              @gcipher *mgfc@ = mask-generating function to use
 162  *              @const octet *k@ = pointer to key material
 163  *              @size_t ksz@ = size of the key
 164  *
 165  * Returns:     The decrypted scalar, or null.
 166  *
 167  * Use:         Unmasks a scalar.
 168  */
 169
 170 static dhsc *mpunmask(const dhgrp *g, const octet *p, size_t n,
 171                       const gccipher *mgfc, const octet *k, size_t ksz)
 172 {
 173   gcipher *mgf;
 174   dhsc *x;
 175
 176   mgf = GC_INIT(mgfc, k, ksz);
 177   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 178     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: unmasking key", k, ksz);
 179     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: masked ciphertext", p, n);
 180   }))
 181   GC_DECRYPT(mgf, p, buf_t, n);
 182   x = g->ops->ldsc(g, buf_t, n);
 183   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 184     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: scalar plaintext", buf_t, n);
 185     trace(T_CRYPTO, "crypto: unmasked scalar = %s",
 186           x ? g->ops->scstr(g, x) : "<failed>");
 187   }))
 188   GC_DESTROY(mgf);
 189   return (x);
 190 }
 191
 192 /* --- @hashcheck@ --- *
 193  *
 194  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key-exchange block
 195  *              @const dhge *K@ = sender's public key
 196  *              @const dhge *CC@ = receiver's challenge
 197  *              @const dhge *C@ = sender's challenge
 198  *              @const dhge *Y@ = reply to sender's challenge
 199  *
 200  * Returns:     Pointer to the hash value (in @buf_t@)
 201  *
 202  * Use:         Computes the check-value hash, used to mask or unmask
 203  *              indices to prove the validity of challenges.  This computes
 204  *              the masking key used in challenge check values.  This is
 205  *              really the heart of the whole thing, since it ensures that
 206  *              the scalar can be recovered from the history of hashing
 207  *              queries, which gives us (a) a proof that the authentication
 208  *              process is zero-knowledge, and (b) a proof that the whole
 209  *              key-exchange is deniable.
 210  */
 211
 212 static const octet *hashcheck(keyexch *kx, const dhge *K,
 213                               const dhge *CC, const dhge *C, const dhge *Y)
 214 {
 215   ghash *h = GH_INIT(kx->kpriv->algs.h);
 216   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
 217
 218   HASH_STRING(h, "tripe-expected-reply");
 219   hashge(h, g, K);
 220   hashge(h, g, CC);
 221   hashge(h, g, C);
 222   hashge(h, g, Y);
 223   GH_DONE(h, buf_t);
 224   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 225     trace(T_CRYPTO, "crypto: computing challenge check hash");
 226     trace(T_CRYPTO, "crypto: public key = %s", g->ops->gestr(g, K));
 227     trace(T_CRYPTO, "crypto: receiver challenge = %s", g->ops->gestr(g, CC));
 228     trace(T_CRYPTO, "crypto: sender challenge = %s", g->ops->gestr(g, C));
 229     trace(T_CRYPTO, "crypto: sender reply = %s", g->ops->gestr(g, Y));
 230     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: hash output", buf_t, kx->kpriv->algs.hashsz);
 231   }))
 232   GH_DESTROY(h);
 233   return (buf_t);
 234 }
 235
 236 /* --- @sendchallenge@ --- *
 237  *
 238  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
 239  *              @buf *b@ = output buffer for challenge
 240  *              @const dhge *C@ = peer's actual challenge
 241  *              @const octet *hc@ = peer's challenge cookie
 242  *
 243  * Returns:     ---
 244  *
 245  * Use:         Writes a full challenge to the message buffer.
 246  */
 247
 248 static void sendchallenge(keyexch *kx, buf *b,
 249                           const dhge *C, const octet *hc)
 250 {
 251   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
 252   g->ops->stge(g, b, kx->C, DHFMT_VAR);
 253   buf_put(b, hc, kx->kpriv->algs.hashsz);
 254   mpmask(b, g, kx->a, g->scsz, kx->kpriv->algs.mgf,
 255          hashcheck(kx, kx->kpriv->K, C, kx->C, kx->RX),
 256          kx->kpriv->algs.hashsz);
 257 }
 258
 259 /* --- @timer@ --- *
 260  *
 261  * Arguments:   @struct timeval *tv@ = the current time
 262  *              @void *v@ = pointer to key exchange context
 263  *
 264  * Returns:     ---
 265  *
 266  * Use:         Acts when the key exchange timer goes off.
 267  */
 268
 269 static void timer(struct timeval *tv, void *v)
 270 {
 271   keyexch *kx = v;
 272   kx->f &= ~KXF_TIMER;
 273   T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: timer has popped"); )
 274   kx_start(kx, 0);
 275 }
 276
 277 /* --- @settimer@ --- *
 278  *
 279  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
 280  *              @struct timeval *tv@ = when to set the timer for
 281  *
 282  * Returns:     ---
 283  *
 284  * Use:         Sets the timer for the next key exchange attempt.
 285  */
 286
 287 static void settimer(keyexch *kx, struct timeval *tv)
 288 {
 289   if (kx->f & KXF_TIMER) sel_rmtimer(&kx->t);
 290   sel_addtimer(&sel, &kx->t, tv, timer, kx);
 291   kx->f |= KXF_TIMER;
 292 }
 293
 294 /* --- @f2tv@ --- *
 295  *
 296  * Arguments:   @struct timeval *tv@ = where to write the timeval
 297  *              @double t@ = a time as a floating point number
 298  *
 299  * Returns:     ---
 300  *
 301  * Use:         Converts a floating-point time into a timeval.
 302  */
 303
 304 static void f2tv(struct timeval *tv, double t)
 305 {
 306   tv->tv_sec = t;
 307   tv->tv_usec = (t - tv->tv_sec)*MILLION;
 308 }
 309
 310 /* --- @wobble@ --- *
 311  *
 312  * Arguments:   @double t@ = a time interval
 313  *
 314  * Returns:     The same time interval, with a random error applied.
 315  */
 316
 317 static double wobble(double t)
 318 {
 319   uint32 r = rand_global.ops->word(&rand_global);
 320   double w = (r/F_2P32) - 0.5;
 321   return (t + t*w*T_WOBBLE);
 322 }
 323
 324 /* --- @rs_time@ --- *
 325  *
 326  * Arguments:   @retry *rs@ = current retry state
 327  *              @struct timeval *tv@ = where to write the result
 328  *              @const struct timeval *now@ = current time, or null
 329  *
 330  * Returns:     ---
 331  *
 332  * Use:         Computes a time at which to retry sending a key-exchange
 333  *              packet.  This algorithm is subject to change, but it's
 334  *              currently a capped exponential backoff, slightly randomized
 335  *              to try to keep clients from hammering a server that's only
 336  *              just woken up.
 337  *
 338  *              If @now@ is null then the function works out the time for
 339  *              itself.
 340  */
 341
 342 static void rs_time(retry *rs, struct timeval *tv, const struct timeval *now)
 343 {
 344   double t;
 345   struct timeval rtv;
 346
 347   if (!rs->t)
 348     t = SEC(2);
 349   else {
 350     t = (rs->t * 5)/4;
 351     if (t > MIN(5)) t = MIN(5);
 352   }
 353   rs->t = t;
 354
 355   if (!now) {
 356     now = tv;
 357     gettimeofday(tv, 0);
 358   }
 359   f2tv(&rtv, wobble(t));
 360   TV_ADD(tv, now, &rtv);
 361 }
 362
 363 /* --- @retry_reset@ --- *
 364  *
 365  * Arguments:   @retry *rs@ = retry state
 366  *
 367  * Returns:     --
 368  *
 369  * Use:         Resets a retry state to indicate that progress has been
 370  *              made.  Also useful for initializing the state in the first
 371  *              place.
 372  */
 373
 374 static void rs_reset(retry *rs) { rs->t = 0; }
 375
 376 /*----- Challenge management ----------------------------------------------*/
 377
 378 /* --- Notes on challenge management --- *
 379  *
 380  * We may get multiple different replies to our key exchange; some will be
 381  * correct, some inserted by attackers.  Up until @KX_THRESH@, all challenges
 382  * received will be added to the table and given a full response.  After
 383  * @KX_THRESH@ distinct challenges are received, we return only a `cookie':
 384  * our existing challenge, followed by a hash of the sender's challenge.  We
 385  * do %%\emph{not}%% give a bare challenge a reply slot at this stage.  All
 386  * properly-formed cookies are assigned a table slot: if none is spare, a
 387  * used slot is randomly selected and destroyed.  A cookie always receives a
 388  * full reply.
 389  */
 390
 391 /* --- @kxc_destroy@ --- *
 392  *
 393  * Arguments:   @kxchal *kxc@ = pointer to the challenge block
 394  *
 395  * Returns:     ---
 396  *
 397  * Use:         Disposes of a challenge block.
 398  */
 399
 400 static void kxc_destroy(kxchal *kxc)
 401 {
 402   const dhgrp *g = kxc->kx->kpriv->grp;
 403   if (kxc->f & KXF_TIMER)
 404     sel_rmtimer(&kxc->t);
 405   g->ops->freege(g, kxc->C);
 406   g->ops->freege(g, kxc->R);
 407   ks_drop(kxc->ks);
 408   DESTROY(kxc);
 409 }
 410
 411 /* --- @kxc_stoptimer@ --- *
 412  *
 413  * Arguments:   @kxchal *kxc@ = pointer to the challenge block
 414  *
 415  * Returns:     ---
 416  *
 417  * Use:         Stops the challenge's retry timer from sending messages.
 418  *              Useful when the state machine is in the endgame of the
 419  *              exchange.
 420  */
 421
 422 static void kxc_stoptimer(kxchal *kxc)
 423 {
 424   if (kxc->f & KXF_TIMER)
 425     sel_rmtimer(&kxc->t);
 426   kxc->f &= ~KXF_TIMER;
 427 }
 428
 429 /* --- @kxc_new@ --- *
 430  *
 431  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
 432  *
 433  * Returns:     A pointer to the challenge block.
 434  *
 435  * Use:         Returns a pointer to a new challenge block to fill in.
 436  *              In particular, the @c@ and @r@ members are left
 437  *              uninitialized.
 438  */
 439
 440 static kxchal *kxc_new(keyexch *kx)
 441 {
 442   kxchal *kxc;
 443   unsigned i;
 444
 445   /* --- If we're over reply threshold, discard one at random --- */
 446
 447   if (kx->nr < KX_NCHAL)
 448     i = kx->nr++;
 449   else {
 450     i = rand_global.ops->range(&rand_global, KX_NCHAL);
 451     kxc_destroy(kx->r[i]);
 452   }
 453
 454   /* --- Fill in the new structure --- */
 455
 456   kxc = CREATE(kxchal);
 457   kxc->ks = 0;
 458   kxc->kx = kx;
 459   kxc->f = 0;
 460   kx->r[i] = kxc;
 461   rs_reset(&kxc->rs);
 462   return (kxc);
 463 }
 464
 465 /* --- @kxc_bychal@ --- *
 466  *
 467  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
 468  *              @const dhge *C@ = challenge from remote host
 469  *
 470  * Returns:     Pointer to the challenge block, or null.
 471  *
 472  * Use:         Finds a challenge block, given its challenge.
 473  */
 474
 475 static kxchal *kxc_bychal(keyexch *kx, const dhge *C)
 476 {
 477   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
 478   unsigned i;
 479
 480   for (i = 0; i < kx->nr; i++) {
 481     if (g->ops->eq(g, C, kx->r[i]->C))
 482       return (kx->r[i]);
 483   }
 484   return (0);
 485 }
 486
 487 /* --- @kxc_byhc@ --- *
 488  *
 489  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
 490  *              @const octet *hc@ = challenge hash from remote host
 491  *
 492  * Returns:     Pointer to the challenge block, or null.
 493  *
 494  * Use:         Finds a challenge block, given a hash of its challenge.
 495  */
 496
 497 static kxchal *kxc_byhc(keyexch *kx, const octet *hc)
 498 {
 499   unsigned i;
 500
 501   for (i = 0; i < kx->nr; i++) {
 502     if (memcmp(hc, kx->r[i]->hc, kx->kpriv->algs.hashsz) == 0)
 503       return (kx->r[i]);
 504   }
 505   return (0);
 506 }
 507
 508 /* --- @kxc_answer@ --- *
 509  *
 510  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
 511  *              @kxchal *kxc@ = pointer to challenge block
 512  *
 513  * Returns:     ---
 514  *
 515  * Use:         Sends a reply to the remote host, according to the data in
 516  *              this challenge block.
 517  */
 518
 519 static void kxc_answer(keyexch *kx, kxchal *kxc);
 520
 521 static void kxc_timer(struct timeval *tv, void *v)
 522 {
 523   kxchal *kxc = v;
 524   kxc->f &= ~KXF_TIMER;
 525   kxc_answer(kxc->kx, kxc);
 526 }
 527
 528 static void kxc_answer(keyexch *kx, kxchal *kxc)
 529 {
 530   stats *st = p_stats(kx->p);
 531   buf *b = p_txstart(kx->p, MSG_KEYEXCH | KX_REPLY);
 532   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
 533   struct timeval tv;
 534   buf bb;
 535
 536   /* --- Build the reply packet --- */
 537
 538   T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: sending reply to `%s'", p_name(kx->p)); )
 539   sendchallenge(kx, b, kxc->C, kxc->hc);
 540   buf_init(&bb, buf_i, sizeof(buf_i));
 541   g->ops->stge(g, &bb, kxc->R, DHFMT_STD);
 542   buf_flip(&bb);
 543   ks_encrypt(kxc->ks, MSG_KEYEXCH | KX_REPLY, &bb, b);
 544
 545   /* --- Update the statistics --- */
 546
 547   if (BOK(b)) {
 548     st->n_kxout++;
 549     st->sz_kxout += BLEN(b);
 550     p_txend(kx->p);
 551   }
 552
 553   /* --- Schedule another resend --- */
 554
 555   if (kxc->f & KXF_TIMER)
 556     sel_rmtimer(&kxc->t);
 557   gettimeofday(&tv, 0);
 558   rs_time(&kxc->rs, &tv, &tv);
 559   sel_addtimer(&sel, &kxc->t, &tv, kxc_timer, kxc);
 560   kxc->f |= KXF_TIMER;
 561 }
 562
 563 /*----- Individual message handlers ---------------------------------------*/
 564
 565 /* --- @doprechallenge@ --- *
 566  *
 567  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
 568  *              @buf *b@ = buffer containing the packet
 569  *
 570  * Returns:     Zero if OK, nonzero of the packet was rejected.
 571  *
 572  * Use:         Processes a pre-challenge message.
 573  */
 574
 575 static int doprechallenge(keyexch *kx, buf *b)
 576 {
 577   stats *st = p_stats(kx->p);
 578   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
 579   dhge *C = 0;
 580   ghash *h;
 581
 582   /* --- Ensure that we're in a sensible state --- */
 583
 584   if (kx->s != KXS_CHAL) {
 585     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "unexpected", "pre-challenge", A_END);
 586     goto bad;
 587   }
 588
 589   /* --- Unpack the packet --- */
 590
 591   if ((C = g->ops->ldge(g, b, DHFMT_VAR)) == 0 || BLEFT(b))
 592     goto bad;
 593
 594   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 595     trace(T_CRYPTO, "crypto: challenge = %s", g->ops->gestr(g, C));
 596   }))
 597
 598   /* --- Send out a full challenge by return --- */
 599
 600   b = p_txstart(kx->p, MSG_KEYEXCH | KX_CHAL);
 601   h = GH_INIT(kx->kpriv->algs.h);
 602   HASH_STRING(h, "tripe-cookie");
 603   hashge(h, g, C);
 604   sendchallenge(kx, b, C, GH_DONE(h, 0));
 605   GH_DESTROY(h);
 606   st->n_kxout++;
 607   st->sz_kxout += BLEN(b);
 608   p_txend(kx->p);
 609
 610   /* --- Done --- */
 611
 612   g->ops->freege(g, C);
 613   return (0);
 614
 615 bad:
 616   if (C) g->ops->freege(g, C);
 617   return (-1);
 618 }
 619
 620 /* --- @respond@ --- *
 621  *
 622  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
 623  *              @unsigned msg@ = message code for this packet
 624  *              @buf *b@ = buffer containing the packet
 625  *
 626  * Returns:     Key-exchange challenge block, or null.
 627  *
 628  * Use:         Computes a response for the given challenge, entering it into
 629  *              a challenge block and so on.
 630  */
 631
 632 static kxchal *respond(keyexch *kx, unsigned msg, buf *b)
 633 {
 634   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
 635   const algswitch *algs = &kx->kpriv->algs;
 636   size_t ixsz = g->scsz;
 637   dhge *C = 0;
 638   dhge *R = 0;
 639   dhge *CC = 0;
 640   const octet *hc, *ck;
 641   size_t x, y, z;
 642   dhsc *c = 0;
 643   kxchal *kxc;
 644   ghash *h = 0;
 645   buf bb;
 646   int ok;
 647
 648   /* --- Unpack the packet --- */
 649
 650   if ((C = g->ops->ldge(g, b, DHFMT_VAR)) == 0 ||
 651       (hc = buf_get(b, algs->hashsz)) == 0 ||
 652       (ck = buf_get(b, ixsz)) == 0) {
 653     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "invalid", "%s", pkname[msg], A_END);
 654     goto bad;
 655   }
 656   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 657     trace(T_CRYPTO, "crypto: challenge = %s", g->ops->gestr(g, C));
 658     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: cookie", hc, algs->hashsz);
 659     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: check-value", ck, ixsz);
 660   }))
 661
 662   /* --- Discard a packet with an invalid cookie --- */
 663
 664   if (hc && memcmp(hc, kx->hc, algs->hashsz) != 0) {
 665     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "incorrect", "cookie", A_END);
 666     goto bad;
 667   }
 668
 669   /* --- Recover the check value and verify it --- *
 670    *
 671    * To avoid recomputation on replays, we store a hash of the `right'
 672    * value.  The `correct' value is unique, so this is right.
 673    *
 674    * This will also find a challenge block and, if necessary, populate it.
 675    */
 676
 677   if ((kxc = kxc_bychal(kx, C)) != 0) {
 678     h = GH_INIT(algs->h);
 679     HASH_STRING(h, "tripe-check-hash");
 680     GH_HASH(h, ck, ixsz);
 681     ok = !memcmp(kxc->ck, GH_DONE(h, 0), algs->hashsz);
 682     GH_DESTROY(h);
 683     if (!ok) goto badcheck;
 684   } else {
 685
 686     /* --- Compute the reply, and check the magic --- */
 687
 688     R = g->ops->mul(g, kx->kpriv->k, C);
 689     if ((c = mpunmask(g, ck, ixsz, algs->mgf,
 690                       hashcheck(kx, kx->kpub->K, kx->C, C, R),
 691                       algs->hashsz)) == 0)
 692       goto badcheck;
 693     IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 694       trace(T_CRYPTO, "crypto: computed reply = %s", g->ops->gestr(g, R));
 695       trace(T_CRYPTO, "crypto: recovered log = %s", g->ops->scstr(g, c));
 696     }))
 697     CC = g->ops->mul(g, c, 0);
 698     if (!g->ops->eq(g, CC, C)) goto badcheck;
 699
 700     /* --- Fill in a new challenge block --- */
 701
 702     kxc = kxc_new(kx);
 703     kxc->C = C; C = 0;
 704     kxc->R = R; R = 0;
 705
 706     h = GH_INIT(algs->h); HASH_STRING(h, "tripe-check-hash");
 707     GH_HASH(h, ck, ixsz);
 708     GH_DONE(h, kxc->ck); GH_DESTROY(h);
 709
 710     h = GH_INIT(algs->h); HASH_STRING(h, "tripe-cookie");
 711     hashge(h, g, kxc->C);
 712     GH_DONE(h, kxc->hc); GH_DESTROY(h);
 713
 714     IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 715       trace_block(T_CRYPTO, "crypto: computed cookie",
 716                   kxc->hc, algs->hashsz);
 717     }))
 718
 719     /* --- Work out the shared key --- */
 720
 721     R = g->ops->mul(g, kx->a, kxc->C);
 722     IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 723       trace(T_CRYPTO, "crypto: shared secret = %s", g->ops->gestr(g, R));
 724     }))
 725
 726     /* --- Compute the switch messages --- */
 727
 728     h = GH_INIT(algs->h); HASH_STRING(h, "tripe-switch-request");
 729     hashge(h, g, kx->C); hashge(h, g, kxc->C);
 730     GH_DONE(h, kxc->hswrq_out); GH_DESTROY(h);
 731     h = GH_INIT(algs->h); HASH_STRING(h, "tripe-switch-confirm");
 732     hashge(h, g, kx->C); hashge(h, g, kxc->C);
 733     GH_DONE(h, kxc->hswok_out); GH_DESTROY(h);
 734
 735     h = GH_INIT(algs->h); HASH_STRING(h, "tripe-switch-request");
 736     hashge(h, g, kxc->C); hashge(h, g, kx->C);
 737     GH_DONE(h, kxc->hswrq_in); GH_DESTROY(h);
 738     h = GH_INIT(algs->h); HASH_STRING(h, "tripe-switch-confirm");
 739     hashge(h, g, kxc->C); hashge(h, g, kx->C);
 740     GH_DONE(h, kxc->hswok_in); GH_DESTROY(h);
 741
 742     IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 743       trace_block(T_CRYPTO, "crypto: outbound switch request",
 744                   kxc->hswrq_out, algs->hashsz);
 745       trace_block(T_CRYPTO, "crypto: outbound switch confirm",
 746                   kxc->hswok_out, algs->hashsz);
 747       trace_block(T_CRYPTO, "crypto: inbound switch request",
 748                   kxc->hswrq_in, algs->hashsz);
 749       trace_block(T_CRYPTO, "crypto: inbound switch confirm",
 750                   kxc->hswok_in, algs->hashsz);
 751     }))
 752
 753     /* --- Create a new symmetric keyset --- */
 754
 755     buf_init(&bb, buf_o, sizeof(buf_o));
 756     g->ops->stge(g, &bb, kx->C, DHFMT_HASH); x = BLEN(&bb);
 757     g->ops->stge(g, &bb, kxc->C, DHFMT_HASH); y = BLEN(&bb);
 758     g->ops->stge(g, &bb, R, DHFMT_HASH); z = BLEN(&bb);
 759     assert(BOK(&bb));
 760
 761     kxc->ks = ks_gen(BBASE(&bb), x, y, z, kx->p);
 762   }
 763
 764   if (C) g->ops->freege(g, C);
 765   if (CC) g->ops->freege(g, CC);
 766   if (R) g->ops->freege(g, R);
 767   if (c) g->ops->freesc(g, c);
 768   return (kxc);
 769
 770 badcheck:
 771   a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "bad-expected-reply-log", A_END);
 772   goto bad;
 773 bad:
 774   if (C) g->ops->freege(g, C);
 775   if (CC) g->ops->freege(g, CC);
 776   if (R) g->ops->freege(g, R);
 777   if (c) g->ops->freesc(g, c);
 778   return (0);
 779 }
 780
 781 /* --- @dochallenge@ --- *
 782  *
 783  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
 784  *              @unsigned msg@ = message code for the packet
 785  *              @buf *b@ = buffer containing the packet
 786  *
 787  * Returns:     Zero if OK, nonzero if the packet was rejected.
 788  *
 789  * Use:         Processes a packet containing a challenge.
 790  */
 791
 792 static int dochallenge(keyexch *kx, buf *b)
 793 {
 794   kxchal *kxc;
 795
 796   if (kx->s != KXS_CHAL) {
 797     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "unexpected", "challenge", A_END);
 798     goto bad;
 799   }
 800   if ((kxc = respond(kx, KX_CHAL, b)) == 0)
 801     goto bad;
 802   if (BLEFT(b)) {
 803     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "invalid", "challenge", A_END);
 804     goto bad;
 805   }
 806   kxc_answer(kx, kxc);
 807   return (0);
 808
 809 bad:
 810   return (-1);
 811 }
 812
 813 /* --- @resend@ --- *
 814  *
 815  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
 816  *
 817  * Returns:     ---
 818  *
 819  * Use:         Sends the next message for a key exchange.
 820  */
 821
 822 static void resend(keyexch *kx)
 823 {
 824   kxchal *kxc;
 825   buf bb;
 826   stats *st = p_stats(kx->p);
 827   struct timeval tv;
 828   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
 829   buf *b;
 830
 831   switch (kx->s) {
 832     case KXS_CHAL:
 833       T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: sending prechallenge to `%s'",
 834                p_name(kx->p)); )
 835       b = p_txstart(kx->p, MSG_KEYEXCH | KX_PRECHAL);
 836       g->ops->stge(g, b, kx->C, DHFMT_VAR);
 837       break;
 838     case KXS_COMMIT:
 839       T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: sending switch request to `%s'",
 840                p_name(kx->p)); )
 841       kxc = kx->r[0];
 842       b = p_txstart(kx->p, MSG_KEYEXCH | KX_SWITCH);
 843       buf_put(b, kx->hc, kx->kpriv->algs.hashsz);
 844       buf_put(b, kxc->hc, kx->kpriv->algs.hashsz);
 845       buf_init(&bb, buf_i, sizeof(buf_i));
 846       g->ops->stge(g, &bb, kxc->R, DHFMT_STD);
 847       buf_put(&bb, kxc->hswrq_out, kx->kpriv->algs.hashsz);
 848       buf_flip(&bb);
 849       ks_encrypt(kxc->ks, MSG_KEYEXCH | KX_SWITCH, &bb, b);
 850       break;
 851     case KXS_SWITCH:
 852       T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: sending switch confirmation to `%s'",
 853                p_name(kx->p)); )
 854       kxc = kx->r[0];
 855       b = p_txstart(kx->p, MSG_KEYEXCH | KX_SWITCHOK);
 856       buf_init(&bb, buf_i, sizeof(buf_i));
 857       buf_put(&bb, kxc->hswok_out, kx->kpriv->algs.hashsz);
 858       buf_flip(&bb);
 859       ks_encrypt(kxc->ks, MSG_KEYEXCH | KX_SWITCHOK, &bb, b);
 860       break;
 861     default:
 862       abort();
 863   }
 864
 865   if (BOK(b)) {
 866     st->n_kxout++;
 867     st->sz_kxout += BLEN(b);
 868     p_txend(kx->p);
 869   }
 870
 871   if (kx->s < KXS_SWITCH) {
 872     rs_time(&kx->rs, &tv, 0);
 873     settimer(kx, &tv);
 874   }
 875 }
 876
 877 /* --- @decryptrest@ --- *
 878  *
 879  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
 880  *              @kxchal *kxc@ = pointer to challenge block
 881  *              @unsigned msg@ = type of incoming message
 882  *              @buf *b@ = encrypted remainder of the packet
 883  *
 884  * Returns:     Zero if OK, nonzero on some kind of error.
 885  *
 886  * Use:         Decrypts the remainder of the packet, and points @b@ at the
 887  *              recovered plaintext.
 888  */
 889
 890 static int decryptrest(keyexch *kx, kxchal *kxc, unsigned msg, buf *b)
 891 {
 892   buf bb;
 893
 894   buf_init(&bb, buf_o, sizeof(buf_o));
 895   if (ks_decrypt(kxc->ks, MSG_KEYEXCH | msg, b, &bb)) {
 896     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "decrypt-failed", "%s", pkname[msg], A_END);
 897     return (-1);
 898   }
 899   if (!BOK(&bb)) return (-1);
 900   buf_init(b, BBASE(&bb), BLEN(&bb));
 901   return (0);
 902 }
 903
 904 /* --- @checkresponse@ --- *
 905  *
 906  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
 907  *              @unsigned msg@ = type of incoming message
 908  *              @buf *b@ = decrypted remainder of the packet
 909  *
 910  * Returns:     Zero if OK, nonzero on some kind of error.
 911  *
 912  * Use:         Checks a reply or switch packet, ensuring that its response
 913  *              is correct.
 914  */
 915
 916 static int checkresponse(keyexch *kx, unsigned msg, buf *b)
 917 {
 918   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
 919   dhge *R;
 920
 921   if ((R = g->ops->ldge(g, b, DHFMT_STD)) == 0) {
 922     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "invalid", "%s", pkname[msg], A_END);
 923     goto bad;
 924   }
 925   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
 926     trace(T_CRYPTO, "crypto: reply = %s", g->ops->gestr(g, R));
 927   }))
 928   if (!g->ops->eq(g, R, kx->RX)) {
 929     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "incorrect", "response", A_END);
 930     goto bad;
 931   }
 932
 933   g->ops->freege(g, R);
 934   return (0);
 935
 936 bad:
 937   if (R) g->ops->freege(g, R);
 938   return (-1);
 939 }
 940
 941 /* --- @commit@ --- *
 942  *
 943  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
 944  *              @kxchal *kxc@ = pointer to challenge to commit to
 945  *
 946  * Returns:     ---
 947  *
 948  * Use:         Commits to a particular challenge as being the `right' one,
 949  *              since a reply has arrived for it.
 950  */
 951
 952 static void commit(keyexch *kx, kxchal *kxc)
 953 {
 954   unsigned i;
 955
 956   for (i = 0; i < kx->nr; i++) {
 957     if (kx->r[i] != kxc)
 958       kxc_destroy(kx->r[i]);
 959   }
 960   kx->r[0] = kxc;
 961   kx->nr = 1;
 962   kxc_stoptimer(kxc);
 963   ksl_link(kx->ks, kxc->ks);
 964 }
 965
 966 /* --- @doreply@ --- *
 967  *
 968  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
 969  *              @buf *b@ = buffer containing packet
 970  *
 971  * Returns:     Zero if OK, nonzero if the packet was rejected.
 972  *
 973  * Use:         Handles a reply packet.  This doesn't handle the various
 974  *              switch packets: they're rather too different.
 975  */
 976
 977 static int doreply(keyexch *kx, buf *b)
 978 {
 979   kxchal *kxc;
 980
 981   if (kx->s != KXS_CHAL && kx->s != KXS_COMMIT) {
 982     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "unexpected", "reply", A_END);
 983     goto bad;
 984   }
 985   if ((kxc = respond(kx, KX_REPLY, b)) == 0 ||
 986       decryptrest(kx, kxc, KX_REPLY, b) ||
 987       checkresponse(kx, KX_REPLY, b))
 988     goto bad;
 989   if (BLEFT(b)) {
 990     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "invalid", "reply", A_END);
 991     goto bad;
 992   }
 993   if (kx->s == KXS_CHAL) {
 994     commit(kx, kxc);
 995     kx->s = KXS_COMMIT;
 996   }
 997   resend(kx);
 998   return (0);
 999
1000 bad:
1001   return (-1);
1002 }
1003
1004 /* --- @kxfinish@ --- *
1005  *
1006  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
1007  *
1008  * Returns:     ---
1009  *
1010  * Use:         Sets everything up following a successful key exchange.
1011  */
1012
1013 static void kxfinish(keyexch *kx)
1014 {
1015   kxchal *kxc = kx->r[0];
1016   struct timeval now, tv;
1017
1018   ks_activate(kxc->ks);
1019   gettimeofday(&now, 0);
1020   f2tv(&tv, wobble(T_REGEN));
1021   TV_ADD(&tv, &now, &tv);
1022   settimer(kx, &tv);
1023   kx->s = KXS_SWITCH;
1024   a_notify("KXDONE", "?PEER", kx->p, A_END);
1025   p_stats(kx->p)->t_kx = time(0);
1026 }
1027
1028 /* --- @doswitch@ --- *
1029  *
1030  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
1031  *              @buf *b@ = pointer to buffer containing packet
1032  *
1033  * Returns:     Zero if OK, nonzero if the packet was rejected.
1034  *
1035  * Use:         Handles a reply with a switch request bolted onto it.
1036  */
1037
1038 static int doswitch(keyexch *kx, buf *b)
1039 {
1040   size_t hsz = kx->kpriv->algs.hashsz;
1041   const octet *hc_in, *hc_out, *hswrq;
1042   kxchal *kxc;
1043
1044   if ((hc_in = buf_get(b, hsz)) == 0 ||
1045       (hc_out = buf_get(b, hsz)) == 0) {
1046     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "invalid", "switch-rq", A_END);
1047     goto bad;
1048   }
1049   IF_TRACING(T_KEYEXCH, IF_TRACING(T_CRYPTO, {
1050     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: challenge", hc_in, hsz);
1051     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: cookie", hc_out, hsz);
1052   }))
1053   if ((kxc = kxc_byhc(kx, hc_in)) == 0 ||
1054       memcmp(hc_out, kx->hc, hsz) != 0) {
1055     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "incorrect", "switch-rq", A_END);
1056     goto bad;
1057   }
1058   if (decryptrest(kx, kxc, KX_SWITCH, b) ||
1059       checkresponse(kx, KX_SWITCH, b))
1060     goto bad;
1061   if ((hswrq = buf_get(b, hsz)) == 0 || BLEFT(b)) {
1062     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "invalid", "switch-rq", A_END);
1063     goto bad;
1064   }
1065   IF_TRACING(T_KEYEXCH, {
1066     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: switch request hash", hswrq, hsz);
1067   })
1068   if (memcmp(hswrq, kxc->hswrq_in, hsz) != 0) {
1069     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "incorrect", "switch-rq", A_END);
1070     goto bad;
1071   }
1072   if (kx->s == KXS_CHAL)
1073     commit(kx, kxc);
1074   if (kx->s < KXS_SWITCH)
1075     kxfinish(kx);
1076   resend(kx);
1077   return (0);
1078
1079 bad:
1080   return (-1);
1081 }
1082
1083 /* --- @doswitchok@ --- *
1084  *
1085  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange block
1086  *              @buf *b@ = pointer to buffer containing packet
1087  *
1088  * Returns:     Zero if OK, nonzero if the packet was rejected.
1089  *
1090  * Use:         Handles a reply with a switch request bolted onto it.
1091  */
1092
1093 static int doswitchok(keyexch *kx, buf *b)
1094 {
1095   size_t hsz = kx->kpriv->algs.hashsz;
1096   const octet *hswok;
1097   kxchal *kxc;
1098   buf bb;
1099
1100   if (kx->s < KXS_COMMIT) {
1101     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "unexpected", "switch-ok", A_END);
1102     goto bad;
1103   }
1104   kxc = kx->r[0];
1105   buf_init(&bb, buf_o, sizeof(buf_o));
1106   if (decryptrest(kx, kxc, KX_SWITCHOK, b))
1107     goto bad;
1108   if ((hswok = buf_get(b, hsz)) == 0 || BLEFT(b)) {
1109     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "invalid", "switch-ok", A_END);
1110     goto bad;
1111   }
1112   IF_TRACING(T_KEYEXCH, {
1113     trace_block(T_CRYPTO, "crypto: switch confirmation hash",
1114                 hswok, hsz);
1115   })
1116   if (memcmp(hswok, kxc->hswok_in, hsz) != 0) {
1117     a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "incorrect", "switch-ok", A_END);
1118     goto bad;
1119   }
1120   if (kx->s < KXS_SWITCH)
1121     kxfinish(kx);
1122   return (0);
1123
1124 bad:
1125   return (-1);
1126 }
1127
1128 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
1129
1130 /* --- @stop@ --- *
1131  *
1132  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
1133  *
1134  * Returns:     ---
1135  *
1136  * Use:         Stops a key exchange dead in its tracks.  Throws away all of
1137  *              the context information.  The context is left in an
1138  *              inconsistent state.  The only functions which understand this
1139  *              state are @kx_free@ and @kx_init@ (which cause it internally
1140  *              it), and @start@ (which expects it to be the prevailing
1141  *              state).
1142  */
1143
1144 static void stop(keyexch *kx)
1145 {
1146   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
1147   unsigned i;
1148
1149   if (kx->f & KXF_DEAD)
1150     return;
1151
1152   if (kx->f & KXF_TIMER)
1153     sel_rmtimer(&kx->t);
1154   for (i = 0; i < kx->nr; i++)
1155     kxc_destroy(kx->r[i]);
1156   g->ops->freesc(g, kx->a);
1157   g->ops->freege(g, kx->C);
1158   g->ops->freege(g, kx->RX);
1159   kx->t_valid = 0;
1160   kx->f |= KXF_DEAD;
1161   kx->f &= ~KXF_TIMER;
1162 }
1163
1164 /* --- @start@ --- *
1165  *
1166  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
1167  *              @time_t now@ = the current time
1168  *
1169  * Returns:     ---
1170  *
1171  * Use:         Starts a new key exchange with the peer.  The context must be
1172  *              in the bizarre state left by @stop@ or @kx_init@.
1173  */
1174
1175 static void start(keyexch *kx, time_t now)
1176 {
1177   algswitch *algs = &kx->kpriv->algs;
1178   const dhgrp *g = kx->kpriv->grp;
1179   ghash *h;
1180
1181   assert(kx->f & KXF_DEAD);
1182
1183   kx->f &= ~(KXF_DEAD | KXF_CORK);
1184   kx->nr = 0;
1185   kx->a = g->ops->randsc(g);
1186   kx->C = g->ops->mul(g, kx->a, 0);
1187   kx->RX = g->ops->mul(g, kx->a, kx->kpub->K);
1188   kx->s = KXS_CHAL;
1189   kx->t_valid = now + T_VALID;
1190
1191   h = GH_INIT(algs->h);
1192   HASH_STRING(h, "tripe-cookie");
1193   hashge(h, g, kx->C);
1194   GH_DONE(h, kx->hc);
1195   GH_DESTROY(h);
1196
1197   IF_TRACING(T_KEYEXCH, {
1198     trace(T_KEYEXCH, "keyexch: creating new challenge");
1199     IF_TRACING(T_CRYPTO, {
1200       trace(T_CRYPTO, "crypto: secret = %s", g->ops->scstr(g, kx->a));
1201       trace(T_CRYPTO, "crypto: challenge = %s", g->ops->gestr(g, kx->C));
1202       trace(T_CRYPTO, "crypto: expected response = %s",
1203             g->ops->gestr(g, kx->RX));
1204       trace_block(T_CRYPTO, "crypto: challenge cookie",
1205                   kx->hc, algs->hashsz);
1206     })
1207   })
1208 }
1209
1210 /* --- @checkpub@ --- *
1211  *
1212  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
1213  *
1214  * Returns:     Zero if OK, nonzero if the peer's public key has expired.
1215  *
1216  * Use:         Deactivates the key-exchange until the peer acquires a new
1217  *              public key.
1218  */
1219
1220 static int checkpub(keyexch *kx)
1221 {
1222   time_t now;
1223   unsigned f = 0;
1224
1225   if (kx->f & KXF_DEAD)
1226     return (-1);
1227   now = time(0);
1228   if (KEY_EXPIRED(now, kx->kpriv->t_exp)) f |= 1;
1229   if (KEY_EXPIRED(now, kx->kpub->t_exp)) f |= 2;
1230   if (f) {
1231     stop(kx);
1232     if (f & 1) a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "private-key-expired", A_END);
1233     if (f & 2) a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "public-key-expired", A_END);
1234     kx->f &= ~KXF_PUBKEY;
1235     return (-1);
1236   }
1237   return (0);
1238 }
1239
1240 /* --- @kx_start@ --- *
1241  *
1242  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
1243  *              @int forcep@ = nonzero to ignore the quiet timer
1244  *
1245  * Returns:     ---
1246  *
1247  * Use:         Stimulates a key exchange.  If a key exchage is in progress,
1248  *              a new challenge is sent (unless the quiet timer forbids
1249  *              this); if no exchange is in progress, one is commenced.
1250  */
1251
1252 void kx_start(keyexch *kx, int forcep)
1253 {
1254   time_t now = time(0);
1255
1256   if (checkpub(kx))
1257     return;
1258   if (forcep || !VALIDP(kx, now)) {
1259     stop(kx);
1260     start(kx, now);
1261     a_notify("KXSTART", "?PEER", kx->p, A_END);
1262   }
1263   resend(kx);
1264 }
1265
1266 /* --- @kx_message@ --- *
1267  *
1268  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
1269  *              @unsigned msg@ = the message code
1270  *              @buf *b@ = pointer to buffer containing the packet
1271  *
1272  * Returns:     ---
1273  *
1274  * Use:         Reads a packet containing key exchange messages and handles
1275  *              it.
1276  */
1277
1278 void kx_message(keyexch *kx, unsigned msg, buf *b)
1279 {
1280   struct timeval now, tv;
1281   stats *st = p_stats(kx->p);
1282   size_t sz = BSZ(b);
1283   int rc;
1284
1285   gettimeofday(&now, 0);
1286   rs_reset(&kx->rs);
1287   if (kx->f & KXF_CORK) {
1288     start(kx, now.tv_sec);
1289     rs_time(&kx->rs, &tv, &now);
1290     settimer(kx, &tv);
1291     a_notify("KXSTART", "?PEER", kx->p, A_END);
1292   }
1293
1294   if (checkpub(kx))
1295     return;
1296
1297   if (!VALIDP(kx, now.tv_sec)) {
1298     stop(kx);
1299     start(kx, now.tv_sec);
1300   }
1301   T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: processing %s packet from `%s'",
1302            msg < KX_NMSG ? pkname[msg] : "unknown", p_name(kx->p)); )
1303
1304   switch (msg) {
1305     case KX_PRECHAL:
1306       rc = doprechallenge(kx, b);
1307       break;
1308     case KX_CHAL:
1309       rc = dochallenge(kx, b);
1310       break;
1311     case KX_REPLY:
1312       rc = doreply(kx, b);
1313       break;
1314     case KX_SWITCH:
1315       rc = doswitch(kx, b);
1316       break;
1317     case KX_SWITCHOK:
1318       rc = doswitchok(kx, b);
1319       break;
1320     default:
1321       a_warn("KX", "?PEER", kx->p, "unknown-message", "0x%02x", msg, A_END);
1322       rc = -1;
1323       break;
1324   }
1325
1326   if (rc)
1327     st->n_reject++;
1328   else {
1329     st->n_kxin++;
1330     st->sz_kxin += sz;
1331   }
1332 }
1333
1334 /* --- @kx_free@ --- *
1335  *
1336  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
1337  *
1338  * Returns:     ---
1339  *
1340  * Use:         Frees everything in a key exchange context.
1341  */
1342
1343 void kx_free(keyexch *kx)
1344 {
1345   stop(kx);
1346   km_unref(kx->kpub);
1347   km_unref(kx->kpriv);
1348 }
1349
1350 /* --- @kx_newkeys@ --- *
1351  *
1352  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
1353  *
1354  * Returns:     ---
1355  *
1356  * Use:         Informs the key exchange module that its keys may have
1357  *              changed.  If fetching the new keys fails, the peer will be
1358  *              destroyed, we log messages and struggle along with the old
1359  *              keys.
1360  */
1361
1362 void kx_newkeys(keyexch *kx)
1363 {
1364   kdata *kpriv, *kpub;
1365   unsigned i;
1366   int switchp;
1367   time_t now = time(0);
1368
1369   T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: checking new keys for `%s'",
1370            p_name(kx->p)); )
1371
1372   /* --- Find out whether we can use new keys --- *
1373    *
1374    * Try each available combination of new and old, public and private,
1375    * except both old (which is status quo anyway).  The selection is encoded
1376    * in @i@, with bit 0 for the private key and bit 1 for public key; a set
1377    * bit means to use the old value, and a clear bit means to use the new
1378    * one.
1379    *
1380    * This means that we currently prefer `old private and new public' over
1381    * `new private and old public'.  I'm not sure which way round this should
1382    * actually be.
1383    */
1384
1385   for (i = 0; i < 3; i++) {
1386
1387     /* --- Select the keys we're going to examine --- *
1388      *
1389      * If we're meant to have a new key and don't, then skip this
1390      * combination.
1391      */
1392
1393     T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: checking %s private, %s public",
1394              i & 1 ? "old" : "new", i & 2 ? "old" : "new"); )
1395
1396     if (i & 1) kpriv = kx->kpriv;
1397     else if (kx->kpriv->kn->kd != kx->kpriv) kpriv = kx->kpriv->kn->kd;
1398     else {
1399       T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: private key unchanged, skipping"); )
1400       continue;
1401     }
1402
1403     if (i & 2) kpub = kx->kpub;
1404     else if (kx->kpub->kn->kd != kx->kpub) kpub = kx->kpub->kn->kd;
1405     else {
1406       T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: public key unchanged, skipping"); )
1407       continue;
1408     }
1409
1410     /* --- Skip if either key is expired --- *
1411      *
1412      * We're not going to get far with expired keys, and this simplifies the
1413      * logic below.
1414      */
1415
1416     if (KEY_EXPIRED(now, kx->kpriv->t_exp) ||
1417         KEY_EXPIRED(now, kx->kpub->t_exp)) {
1418       T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: %s expired, skipping",
1419                !KEY_EXPIRED(now, kx->kpriv->t_exp) ? "public key" :
1420                !KEY_EXPIRED(now, kx->kpub->t_exp) ? "private key" :
1421                "both keys"); )
1422       continue;
1423     }
1424
1425     /* --- If the groups don't match then we can't use this pair --- */
1426
1427     if (!km_samealgsp(kpriv, kpub)) {
1428       T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: peer `%s' group mismatch; "
1429                "%s priv `%s' and %s pub `%s'", p_name(kx->p),
1430                i & 1 ? "old" : "new", km_tag(kx->kpriv),
1431                i & 2 ? "old" : "new", km_tag(kx->kpub)); )
1432       continue;
1433     }
1434     goto newkeys;
1435   }
1436   T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: peer `%s' continuing with old keys",
1437            p_name(kx->p)); )
1438   return;
1439
1440   /* --- We've chosen new keys --- *
1441    *
1442    * Switch the new ones into place.  Neither of the keys we're switching to
1443    * is expired (we checked that above), so we should just crank everything
1444    * up.
1445    *
1446    * A complication arises: we don't really want to force a new key exchange
1447    * unless we have to.  If the group is unchanged, and we're currently
1448    * running OK, then we should just let things lie.
1449    */
1450
1451 newkeys:
1452   switchp = ((kx->f & KXF_DEAD) ||
1453              kx->s != KXS_SWITCH ||
1454              kpriv->grp->ops != kx->kpriv->grp->ops ||
1455              !kpriv->grp->ops->samegrpp(kpriv->grp, kx->kpriv->grp));
1456
1457   T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: peer `%s' adopting "
1458            "%s priv `%s' and %s pub `%s'; %sforcing exchange", p_name(kx->p),
1459            i & 1 ? "old" : "new", km_tag(kx->kpriv),
1460            i & 2 ? "old" : "new", km_tag(kx->kpub),
1461            switchp ? "" : "not "); )
1462
1463   if (switchp) stop(kx);
1464   km_ref(kpriv); km_unref(kx->kpriv); kx->kpriv = kpriv;
1465   km_ref(kpub);  km_unref(kx->kpub);  kx->kpub  = kpub;
1466   kx->f |= KXF_PUBKEY;
1467   if (switchp) {
1468     T( trace(T_KEYEXCH, "keyexch: restarting key negotiation with `%s'",
1469              p_name(kx->p)); )
1470     start(kx, time(0));
1471     resend(kx);
1472   }
1473 }
1474
1475 /* --- @kx_init@ --- *
1476  *
1477  * Arguments:   @keyexch *kx@ = pointer to key exchange context
1478  *              @peer *p@ = pointer to peer context
1479  *              @keyset **ks@ = pointer to keyset list
1480  *              @unsigned f@ = various useful flags
1481  *
1482  * Returns:     Zero if OK, nonzero if it failed.
1483  *
1484  * Use:         Initializes a key exchange module.  The module currently
1485  *              contains no keys, and will attempt to initiate a key
1486  *              exchange.
1487  */
1488
1489 int kx_init(keyexch *kx, peer *p, keyset **ks, unsigned f)
1490 {
1491   if ((kx->kpriv = km_findpriv(p_privtag(p))) == 0) goto fail_0;
1492   if ((kx->kpub = km_findpub(p_tag(p))) == 0) goto fail_1;
1493   if (!km_samealgsp(kx->kpriv, kx->kpub)) {
1494     a_warn("KX", "?PEER", p, "group-mismatch",
1495            "local-private-key", "%s", p_privtag(p),
1496            "peer-public-key", "%s", p_tag(p),
1497            A_END);
1498     goto fail_2;
1499   }
1500
1501   kx->ks = ks;
1502   kx->p = p;
1503   kx->f = KXF_DEAD | KXF_PUBKEY | f;
1504   rs_reset(&kx->rs);
1505   if (!(kx->f & KXF_CORK)) {
1506     start(kx, time(0));
1507     resend(kx);
1508     /* Don't notify here: the ADD message hasn't gone out yet. */
1509   }
1510   return (0);
1511
1512 fail_2:
1513   km_unref(kx->kpub);
1514 fail_1:
1515   km_unref(kx->kpriv);
1516 fail_0:
1517   return (-1);
1518 }
1519
1520 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/