chiark - git - mdw - catacomb-python/blob - catacomb/__init__.py

   1 ### -*-python-*-
   2 ###
   3 ### Setup for Catacomb/Python bindings
   4 ###
   5 ### (c) 2004 Straylight/Edgeware
   6 ###
   7
   8 ###----- Licensing notice ---------------------------------------------------
   9 ###
  10 ### This file is part of the Python interface to Catacomb.
  11 ###
  12 ### Catacomb/Python is free software; you can redistribute it and/or modify
  13 ### it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14 ### the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15 ### (at your option) any later version.
  16 ###
  17 ### Catacomb/Python is distributed in the hope that it will be useful,
  18 ### but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19 ### MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20 ### GNU General Public License for more details.
  21 ###
  22 ### You should have received a copy of the GNU General Public License
  23 ### along with Catacomb/Python; if not, write to the Free Software Foundation,
  24 ### Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
  25
  26 from __future__ import with_statement
  27
  28 from binascii import hexlify as _hexify, unhexlify as _unhexify
  29 from contextlib import contextmanager as _ctxmgr
  30 from struct import pack as _pack
  31 import sys as _sys
  32 import types as _types
  33
  34 ###--------------------------------------------------------------------------
  35 ### Import the main C extension module.
  36
  37 import _base
  38
  39 ###--------------------------------------------------------------------------
  40 ### Basic stuff.
  41
  42 ## For the benefit of the default keyreporter, we need the program name.
  43 _base._ego(_sys.argv[0])
  44
  45 ## How to fix a name back into the right identifier.  Alas, the rules are not
  46 ## consistent.
  47 def _fixname(name):
  48
  49   ## Hyphens consistently become underscores.
  50   name = name.replace('-', '_')
  51
  52   ## But slashes might become underscores or just vanish.
  53   if name.startswith('salsa20'): name = name.translate(None, '/')
  54   else: name = name.replace('/', '_')
  55
  56   ## Done.
  57   return name
  58
  59 ## Initialize the module.  Drag in the static methods of the various
  60 ## classes; create names for the various known crypto algorithms.
  61 def _init():
  62   d = globals()
  63   b = _base.__dict__;
  64   for i in b:
  65     if i[0] != '_':
  66       d[i] = b[i];
  67   for i in ['ByteString',
  68             'MP', 'GF', 'Field',
  69             'ECPt', 'ECPtCurve', 'ECCurve', 'ECInfo',
  70             'DHInfo', 'BinDHInfo', 'RSAPriv', 'BBSPriv',
  71             'PrimeFilter', 'RabinMiller',
  72             'Group', 'GE',
  73             'KeySZ', 'KeyData']:
  74     c = d[i]
  75     pre = '_' + i + '_'
  76     plen = len(pre)
  77     for j in b:
  78       if j[:plen] == pre:
  79         setattr(c, j[plen:], classmethod(b[j]))
  80   for i in [gcciphers, gchashes, gcmacs, gcprps]:
  81     for c in i.itervalues():
  82       d[_fixname(c.name)] = c
  83   for c in gccrands.itervalues():
  84     d[_fixname(c.name + 'rand')] = c
  85 _init()
  86
  87 ## A handy function for our work: add the methods of a named class to an
  88 ## existing class.  This is how we write the Python-implemented parts of our
  89 ## mostly-C types.
  90 def _augment(c, cc):
  91   for i in cc.__dict__:
  92     a = cc.__dict__[i]
  93     if type(a) is _types.MethodType:
  94       a = a.im_func
  95     elif type(a) not in (_types.FunctionType, staticmethod, classmethod):
  96       continue
  97     setattr(c, i, a)
  98
  99 ## Parsing functions tend to return the object parsed and the remainder of
 100 ## the input.  This checks that the remainder is input and, if so, returns
 101 ## just the object.
 102 def _checkend(r):
 103   x, rest = r
 104   if rest != '':
 105     raise SyntaxError, 'junk at end of string'
 106   return x
 107
 108 ## Some pretty-printing utilities.
 109 PRINT_SECRETS = False
 110 def _clsname(me): return type(me).__name__
 111 def _repr_secret(thing, secretp = True):
 112   if not secretp or PRINT_SECRETS: return repr(thing)
 113   else: return '#<SECRET>'
 114 def _pp_str(me, pp, cyclep): pp.text(cyclep and '...' or str(me))
 115 def _pp_secret(pp, thing, secretp = True):
 116   if not secretp or PRINT_SECRETS: pp.pretty(thing)
 117   else: pp.text('#<SECRET>')
 118 def _pp_bgroup(pp, text):
 119   ind = len(text)
 120   pp.begin_group(ind, text)
 121   return ind
 122 def _pp_bgroup_tyname(pp, obj, open = '('):
 123   return _pp_bgroup(pp, _clsname(obj) + open)
 124 def _pp_kv(pp, k, v, secretp = False):
 125   ind = _pp_bgroup(pp, k + ' = ')
 126   _pp_secret(pp, v, secretp)
 127   pp.end_group(ind, '')
 128 def _pp_commas(pp, printfn, items):
 129   firstp = True
 130   for i in items:
 131     if firstp: firstp = False
 132     else: pp.text(','); pp.breakable()
 133     printfn(i)
 134 def _pp_dict(pp, items):
 135   def p((k, v)):
 136     pp.begin_group(0)
 137     pp.pretty(k)
 138     pp.text(':')
 139     pp.begin_group(2)
 140     pp.breakable()
 141     pp.pretty(v)
 142     pp.end_group(2)
 143     pp.end_group(0)
 144   _pp_commas(pp, p, items)
 145
 146 ###--------------------------------------------------------------------------
 147 ### Bytestrings.
 148
 149 class _tmp:
 150   def fromhex(x):
 151     return ByteString(_unhexify(x))
 152   fromhex = staticmethod(fromhex)
 153   def __hex__(me):
 154     return _hexify(me)
 155   def __repr__(me):
 156     return 'bytes(%r)' % hex(me)
 157 _augment(ByteString, _tmp)
 158 ByteString.__hash__ = str.__hash__
 159 bytes = ByteString.fromhex
 160
 161 ###--------------------------------------------------------------------------
 162 ### Hashing.
 163
 164 class _tmp:
 165   def check(me, h):
 166     hh = me.done()
 167     return ctstreq(h, hh)
 168 _augment(GHash, _tmp)
 169 _augment(Poly1305Hash, _tmp)
 170
 171 class _HashBase (object):
 172   ## The standard hash methods.  Assume that `hash' is defined and returns
 173   ## the receiver.
 174   def hashu8(me, n): return me.hash(_pack('B', n))
 175   def hashu16l(me, n): return me.hash(_pack('<H', n))
 176   def hashu16b(me, n): return me.hash(_pack('>H', n))
 177   hashu16 = hashu16b
 178   def hashu32l(me, n): return me.hash(_pack('<L', n))
 179   def hashu32b(me, n): return me.hash(_pack('>L', n))
 180   hashu32 = hashu32b
 181   def hashu64l(me, n): return me.hash(_pack('<Q', n))
 182   def hashu64b(me, n): return me.hash(_pack('>Q', n))
 183   hashu64 = hashu64b
 184   def hashbuf8(me, s): return me.hashu8(len(s)).hash(s)
 185   def hashbuf16l(me, s): return me.hashu16l(len(s)).hash(s)
 186   def hashbuf16b(me, s): return me.hashu16b(len(s)).hash(s)
 187   hashbuf16 = hashbuf16b
 188   def hashbuf32l(me, s): return me.hashu32l(len(s)).hash(s)
 189   def hashbuf32b(me, s): return me.hashu32b(len(s)).hash(s)
 190   hashbuf32 = hashbuf32b
 191   def hashbuf64l(me, s): return me.hashu64l(len(s)).hash(s)
 192   def hashbuf64b(me, s): return me.hashu64b(len(s)).hash(s)
 193   hashbuf64 = hashbuf64b
 194   def hashstrz(me, s): return me.hash(s).hashu8(0)
 195
 196 class _ShakeBase (_HashBase):
 197
 198   ## Python gets really confused if I try to augment `__new__' on native
 199   ## classes, so wrap and delegate.  Sorry.
 200   def __init__(me, perso = '', *args, **kw):
 201     super(_ShakeBase, me).__init__(*args, **kw)
 202     me._h = me._SHAKE(perso = perso, func = me._FUNC)
 203
 204   ## Delegate methods...
 205   def copy(me): new = me.__class__(); new._copy(me)
 206   def _copy(me, other): me._h = other._h
 207   def hash(me, m): me._h.hash(m); return me
 208   def xof(me): me._h.xof(); return me
 209   def get(me, n): return me._h.get(n)
 210   def mask(me, m): return me._h.mask(m)
 211   def done(me, n): return me._h.done(n)
 212   def check(me, h): return ctstreq(h, me.done(len(h)))
 213   @property
 214   def state(me): return me._h.state
 215   @property
 216   def buffered(me): return me._h.buffered
 217   @property
 218   def rate(me): return me._h.rate
 219
 220 class _tmp:
 221   def check(me, h):
 222     return ctstreq(h, me.done(len(h)))
 223   def leftenc(me, n):
 224     nn = MP(n).storeb()
 225     return me.hashu8(len(nn)).hash(nn)
 226   def rightenc(me, n):
 227     nn = MP(n).storeb()
 228     return me.hash(nn).hashu8(len(nn))
 229   def stringenc(me, str):
 230     return me.leftenc(8*len(str)).hash(str)
 231   def bytepad_before(me):
 232     return me.leftenc(me.rate)
 233   def bytepad_after(me):
 234     if me.buffered: me.hash(me._Z[:me.rate - me.buffered])
 235     return me
 236   @_ctxmgr
 237   def bytepad(me):
 238     me.bytepad_before()
 239     yield me
 240     me.bytepad_after()
 241 _augment(Shake, _tmp)
 242 _augment(_ShakeBase, _tmp)
 243 Shake._Z = _ShakeBase._Z = ByteString(200*'\0')
 244
 245 class KMAC (_ShakeBase):
 246   _FUNC = 'KMAC'
 247   def __init__(me, k, *arg, **kw):
 248     super(KMAC, me).__init__(*arg, **kw)
 249     with me.bytepad(): me.stringenc(k)
 250   def done(me, n = -1):
 251     if n < 0: n = me._TAGSZ
 252     me.rightenc(8*n)
 253     return super(KMAC, me).done(n)
 254   def xof(me):
 255     me.rightenc(0)
 256     return super(KMAC, me).xof()
 257
 258 class KMAC128 (KMAC): _SHAKE = Shake128; _TAGSZ = 16
 259 class KMAC256 (KMAC): _SHAKE = Shake256; _TAGSZ = 32
 260
 261 ###--------------------------------------------------------------------------
 262 ### NaCl `secretbox'.
 263
 264 def secret_box(k, n, m):
 265   E = xsalsa20(k).setiv(n)
 266   r = E.enczero(poly1305.keysz.default)
 267   s = E.enczero(poly1305.masksz)
 268   y = E.encrypt(m)
 269   t = poly1305(r)(s).hash(y).done()
 270   return ByteString(t + y)
 271
 272 def secret_unbox(k, n, c):
 273   E = xsalsa20(k).setiv(n)
 274   r = E.enczero(poly1305.keysz.default)
 275   s = E.enczero(poly1305.masksz)
 276   y = c[poly1305.tagsz:]
 277   if not poly1305(r)(s).hash(y).check(c[0:poly1305.tagsz]):
 278     raise ValueError, 'decryption failed'
 279   return E.decrypt(c[poly1305.tagsz:])
 280
 281 ###--------------------------------------------------------------------------
 282 ### Multiprecision integers and binary polynomials.
 283
 284 def _split_rat(x):
 285   if isinstance(x, BaseRat): return x._n, x._d
 286   else: return x, 1
 287 class BaseRat (object):
 288   """Base class implementing fields of fractions over Euclidean domains."""
 289   def __new__(cls, a, b):
 290     a, b = cls.RING(a), cls.RING(b)
 291     q, r = divmod(a, b)
 292     if r == 0: return q
 293     g = b.gcd(r)
 294     me = super(BaseRat, cls).__new__(cls)
 295     me._n = a//g
 296     me._d = b//g
 297     return me
 298   @property
 299   def numer(me): return me._n
 300   @property
 301   def denom(me): return me._d
 302   def __str__(me): return '%s/%s' % (me._n, me._d)
 303   def __repr__(me): return '%s(%s, %s)' % (_clsname(me), me._n, me._d)
 304   _repr_pretty_ = _pp_str
 305
 306   def __add__(me, you):
 307     n, d = _split_rat(you)
 308     return type(me)(me._n*d + n*me._d, d*me._d)
 309   __radd__ = __add__
 310   def __sub__(me, you):
 311     n, d = _split_rat(you)
 312     return type(me)(me._n*d - n*me._d, d*me._d)
 313   def __rsub__(me, you):
 314     n, d = _split_rat(you)
 315     return type(me)(n*me._d - me._n*d, d*me._d)
 316   def __mul__(me, you):
 317     n, d = _split_rat(you)
 318     return type(me)(me._n*n, me._d*d)
 319   def __div__(me, you):
 320     n, d = _split_rat(you)
 321     return type(me)(me._n*d, me._d*n)
 322   def __rdiv__(me, you):
 323     n, d = _split_rat(you)
 324     return type(me)(me._d*n, me._n*d)
 325   def __cmp__(me, you):
 326     n, d = _split_rat(you)
 327     return type(me)(me._n*d, n*me._d)
 328   def __rcmp__(me, you):
 329     n, d = _split_rat(you)
 330     return cmp(n*me._d, me._n*d)
 331
 332 class IntRat (BaseRat):
 333   RING = MP
 334
 335 class GFRat (BaseRat):
 336   RING = GF
 337
 338 class _tmp:
 339   def negp(x): return x < 0
 340   def posp(x): return x > 0
 341   def zerop(x): return x == 0
 342   def oddp(x): return x.testbit(0)
 343   def evenp(x): return not x.testbit(0)
 344   def mont(x): return MPMont(x)
 345   def barrett(x): return MPBarrett(x)
 346   def reduce(x): return MPReduce(x)
 347   def __div__(me, you): return IntRat(me, you)
 348   def __rdiv__(me, you): return IntRat(you, me)
 349   _repr_pretty_ = _pp_str
 350 _augment(MP, _tmp)
 351
 352 class _tmp:
 353   def zerop(x): return x == 0
 354   def reduce(x): return GFReduce(x)
 355   def trace(x, y): return x.reduce().trace(y)
 356   def halftrace(x, y): return x.reduce().halftrace(y)
 357   def modsqrt(x, y): return x.reduce().sqrt(y)
 358   def quadsolve(x, y): return x.reduce().quadsolve(y)
 359   def __div__(me, you): return GFRat(me, you)
 360   def __rdiv__(me, you): return GFRat(you, me)
 361   _repr_pretty_ = _pp_str
 362 _augment(GF, _tmp)
 363
 364 class _tmp:
 365   def product(*arg):
 366     'product(ITERABLE) or product(I, ...) -> PRODUCT'
 367     return MPMul(*arg).done()
 368   product = staticmethod(product)
 369 _augment(MPMul, _tmp)
 370
 371 ###--------------------------------------------------------------------------
 372 ### Abstract fields.
 373
 374 class _tmp:
 375   def fromstring(str): return _checkend(Field.parse(str))
 376   fromstring = staticmethod(fromstring)
 377 _augment(Field, _tmp)
 378
 379 class _tmp:
 380   def __repr__(me): return '%s(%sL)' % (_clsname(me), me.p)
 381   def __hash__(me): return 0x114401de ^ hash(me.p)
 382   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 383     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 384     if cyclep: pp.text('...')
 385     else: pp.pretty(me.p)
 386     pp.end_group(ind, ')')
 387   def ec(me, a, b): return ECPrimeProjCurve(me, a, b)
 388 _augment(PrimeField, _tmp)
 389
 390 class _tmp:
 391   def __repr__(me): return '%s(%#xL)' % (_clsname(me), me.p)
 392   def ec(me, a, b): return ECBinProjCurve(me, a, b)
 393   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 394     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 395     if cyclep: pp.text('...')
 396     else: pp.text('%#x' % me.p)
 397     pp.end_group(ind, ')')
 398 _augment(BinField, _tmp)
 399
 400 class _tmp:
 401   def __hash__(me): return 0x23e4701c ^ hash(me.p)
 402 _augment(BinPolyField, _tmp)
 403
 404 class _tmp:
 405   def __hash__(me):
 406     h = 0x9a7d6240
 407     h ^=   hash(me.p)
 408     h ^= 2*hash(me.beta) & 0xffffffff
 409     return h
 410 _augment(BinNormField, _tmp)
 411
 412 class _tmp:
 413   def __str__(me): return str(me.value)
 414   def __repr__(me): return '%s(%s)' % (repr(me.field), repr(me.value))
 415   _repr_pretty_ = _pp_str
 416 _augment(FE, _tmp)
 417
 418 ###--------------------------------------------------------------------------
 419 ### Elliptic curves.
 420
 421 class _tmp:
 422   def __repr__(me):
 423     return '%s(%r, %s, %s)' % (_clsname(me), me.field, me.a, me.b)
 424   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 425     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 426     if cyclep:
 427       pp.text('...')
 428     else:
 429       pp.pretty(me.field); pp.text(','); pp.breakable()
 430       pp.pretty(me.a); pp.text(','); pp.breakable()
 431       pp.pretty(me.b)
 432     pp.end_group(ind, ')')
 433   def frombuf(me, s):
 434     return ecpt.frombuf(me, s)
 435   def fromraw(me, s):
 436     return ecpt.fromraw(me, s)
 437   def pt(me, *args):
 438     return me(*args)
 439 _augment(ECCurve, _tmp)
 440
 441 class _tmp:
 442   def __hash__(me):
 443     h = 0x6751d341
 444     h ^=   hash(me.field)
 445     h ^= 2*hash(me.a) ^ 0xffffffff
 446     h ^= 5*hash(me.b) ^ 0xffffffff
 447     return h
 448 _augment(ECPrimeCurve, _tmp)
 449
 450 class _tmp:
 451   def __hash__(me):
 452     h = 0x2ac203c5
 453     h ^=   hash(me.field)
 454     h ^= 2*hash(me.a) ^ 0xffffffff
 455     h ^= 5*hash(me.b) ^ 0xffffffff
 456     return h
 457 _augment(ECBinCurve, _tmp)
 458
 459 class _tmp:
 460   def __repr__(me):
 461     if not me: return '%s()' % _clsname(me)
 462     return '%s(%s, %s)' % (_clsname(me), me.ix, me.iy)
 463   def __str__(me):
 464     if not me: return 'inf'
 465     return '(%s, %s)' % (me.ix, me.iy)
 466   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 467     if cyclep:
 468       pp.text('...')
 469     elif not me:
 470       pp.text('inf')
 471     else:
 472       ind = _pp_bgroup(pp, '(')
 473       pp.pretty(me.ix); pp.text(','); pp.breakable()
 474       pp.pretty(me.iy)
 475       pp.end_group(ind, ')')
 476 _augment(ECPt, _tmp)
 477
 478 class _tmp:
 479   def __repr__(me):
 480     return '%s(curve = %r, G = %r, r = %s, h = %s)' % \
 481            (_clsname(me), me.curve, me.G, me.r, me.h)
 482   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 483     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 484     if cyclep:
 485       pp.text('...')
 486     else:
 487       _pp_kv(pp, 'curve', me.curve); pp.text(','); pp.breakable()
 488       _pp_kv(pp, 'G', me.G); pp.text(','); pp.breakable()
 489       _pp_kv(pp, 'r', me.r); pp.text(','); pp.breakable()
 490       _pp_kv(pp, 'h', me.h)
 491     pp.end_group(ind, ')')
 492   def __hash__(me):
 493     h = 0x9bedb8de
 494     h ^=   hash(me.curve)
 495     h ^= 2*hash(me.G) & 0xffffffff
 496     return h
 497   def group(me):
 498     return ECGroup(me)
 499 _augment(ECInfo, _tmp)
 500
 501 class _tmp:
 502   def __repr__(me):
 503     if not me: return '%r()' % (me.curve)
 504     return '%r(%s, %s)' % (me.curve, me.x, me.y)
 505   def __str__(me):
 506     if not me: return 'inf'
 507     return '(%s, %s)' % (me.x, me.y)
 508   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 509     if cyclep:
 510       pp.text('...')
 511     elif not me:
 512       pp.text('inf')
 513     else:
 514       ind = _pp_bgroup(pp, '(')
 515       pp.pretty(me.x); pp.text(','); pp.breakable()
 516       pp.pretty(me.y)
 517       pp.end_group(ind, ')')
 518 _augment(ECPtCurve, _tmp)
 519
 520 ###--------------------------------------------------------------------------
 521 ### Key sizes.
 522
 523 class _tmp:
 524   def __repr__(me): return '%s(%d)' % (_clsname(me), me.default)
 525   def check(me, sz): return True
 526   def best(me, sz): return sz
 527 _augment(KeySZAny, _tmp)
 528
 529 class _tmp:
 530   def __repr__(me):
 531     return '%s(%d, %d, %d, %d)' % \
 532            (_clsname(me), me.default, me.min, me.max, me.mod)
 533   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 534     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 535     if cyclep:
 536       pp.text('...')
 537     else:
 538       pp.pretty(me.default); pp.text(','); pp.breakable()
 539       pp.pretty(me.min); pp.text(','); pp.breakable()
 540       pp.pretty(me.max); pp.text(','); pp.breakable()
 541       pp.pretty(me.mod)
 542     pp.end_group(ind, ')')
 543   def check(me, sz): return me.min <= sz <= me.max and sz % me.mod == 0
 544   def best(me, sz):
 545     if sz < me.min: raise ValueError, 'key too small'
 546     elif sz > me.max: return me.max
 547     else: return sz - (sz % me.mod)
 548 _augment(KeySZRange, _tmp)
 549
 550 class _tmp:
 551   def __repr__(me): return '%s(%d, %s)' % (_clsname(me), me.default, me.set)
 552   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 553     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 554     if cyclep:
 555       pp.text('...')
 556     else:
 557       pp.pretty(me.default); pp.text(','); pp.breakable()
 558       ind1 = _pp_bgroup(pp, '{')
 559       _pp_commas(pp, pp.pretty, me.set)
 560       pp.end_group(ind1, '}')
 561     pp.end_group(ind, ')')
 562   def check(me, sz): return sz in me.set
 563   def best(me, sz):
 564     found = -1
 565     for i in me.set:
 566       if found < i <= sz: found = i
 567     if found < 0: raise ValueError, 'key too small'
 568     return found
 569 _augment(KeySZSet, _tmp)
 570
 571 ###--------------------------------------------------------------------------
 572 ### Key data objects.
 573
 574 class _tmp:
 575   def __repr__(me): return '%s(%r)' % (_clsname(me), me.name)
 576 _augment(KeyFile, _tmp)
 577
 578 class _tmp:
 579   def __repr__(me): return '%s(%r)' % (_clsname(me), me.fulltag)
 580 _augment(Key, _tmp)
 581
 582 class _tmp:
 583   def __repr__(me):
 584     return '%s({%s})' % (_clsname(me),
 585                          ', '.join(['%r: %r' % kv for kv in me.iteritems()]))
 586   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 587     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 588     if cyclep: pp.text('...')
 589     else: _pp_dict(pp, me.iteritems())
 590     pp.end_group(ind, ')')
 591 _augment(KeyAttributes, _tmp)
 592
 593 class _tmp:
 594   def __repr__(me):
 595     return '%s(%s, %r)' % (_clsname(me),
 596                            _repr_secret(me._guts(),
 597                                         not (me.flags & KF_NONSECRET)),
 598                            me.writeflags(me.flags))
 599   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 600     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 601     if cyclep:
 602       pp.text('...')
 603     else:
 604       _pp_secret(pp, me._guts(), not (me.flags & KF_NONSECRET))
 605       pp.text(','); pp.breakable()
 606       pp.pretty(me.writeflags(me.flags))
 607     pp.end_group(ind, ')')
 608 _augment(KeyData, _tmp)
 609
 610 class _tmp:
 611   def _guts(me): return me.bin
 612 _augment(KeyDataBinary, _tmp)
 613
 614 class _tmp:
 615   def _guts(me): return me.ct
 616 _augment(KeyDataEncrypted, _tmp)
 617
 618 class _tmp:
 619   def _guts(me): return me.mp
 620 _augment(KeyDataMP, _tmp)
 621
 622 class _tmp:
 623   def _guts(me): return me.str
 624 _augment(KeyDataString, _tmp)
 625
 626 class _tmp:
 627   def _guts(me): return me.ecpt
 628 _augment(KeyDataECPt, _tmp)
 629
 630 class _tmp:
 631   def __repr__(me):
 632     return '%s({%s})' % (_clsname(me),
 633                          ', '.join(['%r: %r' % kv for kv in me.iteritems()]))
 634   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 635     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me, '({ ')
 636     if cyclep: pp.text('...')
 637     else: _pp_dict(pp, me.iteritems())
 638     pp.end_group(ind, ' })')
 639 _augment(KeyDataStructured, _tmp)
 640
 641 ###--------------------------------------------------------------------------
 642 ### Abstract groups.
 643
 644 class _tmp:
 645   def __repr__(me):
 646     return '%s(p = %s, r = %s, g = %s)' % (_clsname(me), me.p, me.r, me.g)
 647   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 648     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 649     if cyclep:
 650       pp.text('...')
 651     else:
 652       _pp_kv(pp, 'p', me.p); pp.text(','); pp.breakable()
 653       _pp_kv(pp, 'r', me.r); pp.text(','); pp.breakable()
 654       _pp_kv(pp, 'g', me.g)
 655     pp.end_group(ind, ')')
 656 _augment(FGInfo, _tmp)
 657
 658 class _tmp:
 659   def group(me): return PrimeGroup(me)
 660 _augment(DHInfo, _tmp)
 661
 662 class _tmp:
 663   def group(me): return BinGroup(me)
 664 _augment(BinDHInfo, _tmp)
 665
 666 class _tmp:
 667   def __repr__(me):
 668     return '%s(%r)' % (_clsname(me), me.info)
 669   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 670     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 671     if cyclep: pp.text('...')
 672     else: pp.pretty(me.info)
 673     pp.end_group(ind, ')')
 674 _augment(Group, _tmp)
 675
 676 class _tmp:
 677   def __hash__(me):
 678     info = me.info
 679     h = 0xbce3cfe6
 680     h ^=   hash(info.p)
 681     h ^= 2*hash(info.r) & 0xffffffff
 682     h ^= 5*hash(info.g) & 0xffffffff
 683     return h
 684   def _get_geval(me, x): return MP(x)
 685 _augment(PrimeGroup, _tmp)
 686
 687 class _tmp:
 688   def __hash__(me):
 689     info = me.info
 690     h = 0x80695949
 691     h ^=   hash(info.p)
 692     h ^= 2*hash(info.r) & 0xffffffff
 693     h ^= 5*hash(info.g) & 0xffffffff
 694     return h
 695   def _get_geval(me, x): return GF(x)
 696 _augment(BinGroup, _tmp)
 697
 698 class _tmp:
 699   def __hash__(me): return 0x0ec23dab ^ hash(me.info)
 700   def _get_geval(me, x): return x.toec()
 701 _augment(ECGroup, _tmp)
 702
 703 class _tmp:
 704   def __repr__(me):
 705     return '%r(%r)' % (me.group, str(me))
 706   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 707     pp.pretty(type(me)._get_geval(me))
 708 _augment(GE, _tmp)
 709
 710 ###--------------------------------------------------------------------------
 711 ### RSA encoding techniques.
 712
 713 class PKCS1Crypt (object):
 714   def __init__(me, ep = '', rng = rand):
 715     me.ep = ep
 716     me.rng = rng
 717   def encode(me, msg, nbits):
 718     return _base._p1crypt_encode(msg, nbits, me.ep, me.rng)
 719   def decode(me, ct, nbits):
 720     return _base._p1crypt_decode(ct, nbits, me.ep, me.rng)
 721
 722 class PKCS1Sig (object):
 723   def __init__(me, ep = '', rng = rand):
 724     me.ep = ep
 725     me.rng = rng
 726   def encode(me, msg, nbits):
 727     return _base._p1sig_encode(msg, nbits, me.ep, me.rng)
 728   def decode(me, msg, sig, nbits):
 729     return _base._p1sig_decode(msg, sig, nbits, me.ep, me.rng)
 730
 731 class OAEP (object):
 732   def __init__(me, mgf = sha_mgf, hash = sha, ep = '', rng = rand):
 733     me.mgf = mgf
 734     me.hash = hash
 735     me.ep = ep
 736     me.rng = rng
 737   def encode(me, msg, nbits):
 738     return _base._oaep_encode(msg, nbits, me.mgf, me.hash, me.ep, me.rng)
 739   def decode(me, ct, nbits):
 740     return _base._oaep_decode(ct, nbits, me.mgf, me.hash, me.ep, me.rng)
 741
 742 class PSS (object):
 743   def __init__(me, mgf = sha_mgf, hash = sha, saltsz = None, rng = rand):
 744     me.mgf = mgf
 745     me.hash = hash
 746     if saltsz is None:
 747       saltsz = hash.hashsz
 748     me.saltsz = saltsz
 749     me.rng = rng
 750   def encode(me, msg, nbits):
 751     return _base._pss_encode(msg, nbits, me.mgf, me.hash, me.saltsz, me.rng)
 752   def decode(me, msg, sig, nbits):
 753     return _base._pss_decode(msg, sig, nbits,
 754                              me.mgf, me.hash, me.saltsz, me.rng)
 755
 756 class _tmp:
 757   def encrypt(me, msg, enc):
 758     return me.pubop(enc.encode(msg, me.n.nbits))
 759   def verify(me, msg, sig, enc):
 760     if msg is None: return enc.decode(msg, me.pubop(sig), me.n.nbits)
 761     try:
 762       x = enc.decode(msg, me.pubop(sig), me.n.nbits)
 763       return x is None or x == msg
 764     except ValueError:
 765       return False
 766   def __repr__(me):
 767     return '%s(n = %r, e = %r)' % (_clsname(me), me.n, me.e)
 768   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 769     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 770     if cyclep:
 771       pp.text('...')
 772     else:
 773       _pp_kv(pp, 'n', me.n); pp.text(','); pp.breakable()
 774       _pp_kv(pp, 'e', me.e)
 775     pp.end_group(ind, ')')
 776 _augment(RSAPub, _tmp)
 777
 778 class _tmp:
 779   def decrypt(me, ct, enc): return enc.decode(me.privop(ct), me.n.nbits)
 780   def sign(me, msg, enc): return me.privop(enc.encode(msg, me.n.nbits))
 781   def __repr__(me):
 782     return '%s(n = %r, e = %r, d = %s, ' \
 783       'p = %s, q = %s, dp = %s, dq = %s, q_inv = %s)' % \
 784       (_clsname(me), me.n, me.e,
 785        _repr_secret(me.d), _repr_secret(me.p), _repr_secret(me.q),
 786        _repr_secret(me.dp), _repr_secret(me.dq), _repr_secret(me.q_inv))
 787   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 788     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 789     if cyclep:
 790       pp.text('...')
 791     else:
 792       _pp_kv(pp, 'n', me.n); pp.text(','); pp.breakable()
 793       _pp_kv(pp, 'e', me.e); pp.text(','); pp.breakable()
 794       _pp_kv(pp, 'd', me.d, secretp = True); pp.text(','); pp.breakable()
 795       _pp_kv(pp, 'p', me.p, secretp = True); pp.text(','); pp.breakable()
 796       _pp_kv(pp, 'q', me.q, secretp = True); pp.text(','); pp.breakable()
 797       _pp_kv(pp, 'dp', me.dp, secretp = True); pp.text(','); pp.breakable()
 798       _pp_kv(pp, 'dq', me.dq, secretp = True); pp.text(','); pp.breakable()
 799       _pp_kv(pp, 'q_inv', me.q_inv, secretp = True)
 800     pp.end_group(ind, ')')
 801 _augment(RSAPriv, _tmp)
 802
 803 ###--------------------------------------------------------------------------
 804 ### DSA and related schemes.
 805
 806 class _tmp:
 807   def __repr__(me): return '%s(G = %r, p = %r, hash = %r)' % \
 808         (_clsname(me), me.G, me.p, me.hash)
 809   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 810     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 811     if cyclep:
 812       pp.text('...')
 813     else:
 814       _pp_kv(pp, 'G', me.G); pp.text(','); pp.breakable()
 815       _pp_kv(pp, 'p', me.p); pp.text(','); pp.breakable()
 816       _pp_kv(pp, 'hash', me.hash)
 817     pp.end_group(ind, ')')
 818 _augment(DSAPub, _tmp)
 819 _augment(KCDSAPub, _tmp)
 820
 821 class _tmp:
 822   def __repr__(me): return '%s(G = %r, u = %s, p = %r, hash = %r)' % \
 823       (_clsname(me), me.G, _repr_secret(me.u), me.p, me.hash)
 824   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 825     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 826     if cyclep:
 827       pp.text('...')
 828     else:
 829       _pp_kv(pp, 'G', me.G); pp.text(','); pp.breakable()
 830       _pp_kv(pp, 'u', me.u, True); pp.text(','); pp.breakable()
 831       _pp_kv(pp, 'p', me.p); pp.text(','); pp.breakable()
 832       _pp_kv(pp, 'hash', me.hash)
 833     pp.end_group(ind, ')')
 834 _augment(DSAPriv, _tmp)
 835 _augment(KCDSAPriv, _tmp)
 836
 837 ###--------------------------------------------------------------------------
 838 ### Bernstein's elliptic curve crypto and related schemes.
 839
 840 X25519_BASE = MP(9).storel(32)
 841 X448_BASE = MP(5).storel(56)
 842
 843 Z128 = ByteString.zero(16)
 844
 845 class _BasePub (object):
 846   def __init__(me, pub, *args, **kw):
 847     if not me._PUBSZ.check(len(pub)): raise ValueError, 'bad public key'
 848     super(_BasePub, me).__init__(*args, **kw)
 849     me.pub = pub
 850   def __repr__(me): return '%s(pub = %r)' % (_clsname(me), me.pub)
 851   def _pp(me, pp): _pp_kv(pp, 'pub', me.pub)
 852   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 853     ind = _pp_bgroup_tyname(pp, me)
 854     if cyclep: pp.text('...')
 855     else: me._pp(pp)
 856     pp.end_group(ind, ')')
 857
 858 class _BasePriv (object):
 859   def __init__(me, priv, pub = None, *args, **kw):
 860     if not me._KEYSZ.check(len(priv)): raise ValueError, 'bad private key'
 861     if pub is None: pub = me._pubkey(priv)
 862     super(_BasePriv, me).__init__(pub = pub, *args, **kw)
 863     me.priv = priv
 864   @classmethod
 865   def generate(cls, rng = rand):
 866     return cls(rng.block(cls._KEYSZ.default))
 867   def __repr__(me):
 868     return '%s(priv = %d, pub = %r)' % \
 869         (_clsname(me), _repr_secret(me.priv), me.pub)
 870   def _pp(me, pp):
 871     _pp_kv(pp, 'priv', me.priv, secretp = True); pp.text(','); pp.breakable()
 872     super(_BasePriv, me)._pp(pp)
 873
 874 class _XDHPub (_BasePub):  pass
 875
 876 class _XDHPriv (_BasePriv):
 877   def _pubkey(me, priv): return me._op(priv, me._BASE)
 878   def agree(me, you): return me._op(me.priv, you.pub)
 879   def boxkey(me, recip): return me._hashkey(me.agree(recip))
 880   def box(me, recip, n, m): return secret_box(me.boxkey(recip), n, m)
 881   def unbox(me, recip, n, c): return secret_unbox(me.boxkey(recip), n, c)
 882
 883 class X25519Pub (_XDHPub):
 884   _PUBSZ = KeySZSet(X25519_PUBSZ)
 885   _BASE = X25519_BASE
 886
 887 class X25519Priv (_XDHPriv, X25519Pub):
 888   _KEYSZ = KeySZSet(X25519_KEYSZ)
 889   def _op(me, k, X): return x25519(k, X)
 890   def _hashkey(me, z): return hsalsa20_prf(z, Z128)
 891
 892 class X448Pub (_XDHPub):
 893   _PUBSZ = KeySZSet(X448_PUBSZ)
 894   _BASE = X448_BASE
 895
 896 class X448Priv (_XDHPriv, X448Pub):
 897   _KEYSZ = KeySZSet(X448_KEYSZ)
 898   def _op(me, k, X): return x448(k, X)
 899   def _hashkey(me, z): return Shake256().hash(z).done(salsa20.keysz.default)
 900
 901 class _EdDSAPub (_BasePub):
 902   def beginhash(me): return me._HASH()
 903   def endhash(me, h): return h.done()
 904
 905 class _EdDSAPriv (_BasePriv, _EdDSAPub):
 906   pass
 907
 908 class Ed25519Pub (_EdDSAPub):
 909   _PUBSZ = KeySZSet(ED25519_PUBSZ)
 910   _HASH = sha512
 911   def verify(me, msg, sig, **kw):
 912     return ed25519_verify(me.pub, msg, sig, **kw)
 913
 914 class Ed25519Priv (_EdDSAPriv, Ed25519Pub):
 915   _KEYSZ = KeySZAny(ED25519_KEYSZ)
 916   def _pubkey(me, priv): return ed25519_pubkey(priv)
 917   def sign(me, msg, **kw):
 918     return ed25519_sign(me.priv, msg, pub = me.pub, **kw)
 919
 920 class Ed448Pub (_EdDSAPub):
 921   _PUBSZ = KeySZSet(ED448_PUBSZ)
 922   _HASH = shake256
 923   def verify(me, msg, sig, **kw):
 924     return ed448_verify(me.pub, msg, sig, **kw)
 925
 926 class Ed448Priv (_EdDSAPriv, Ed448Pub):
 927   _KEYSZ = KeySZAny(ED448_KEYSZ)
 928   def _pubkey(me, priv): return ed448_pubkey(priv)
 929   def sign(me, msg, **kw):
 930     return ed448_sign(me.priv, msg, pub = me.pub, **kw)
 931
 932 ###--------------------------------------------------------------------------
 933 ### Built-in named curves and prime groups.
 934
 935 class _groupmap (object):
 936   def __init__(me, map, nth):
 937     me.map = map
 938     me.nth = nth
 939     me._n = max(map.values()) + 1
 940     me.i = me._n*[None]
 941   def __repr__(me):
 942     return '{%s}' % ', '.join(['%r: %r' % kv for kv in me.iteritems()])
 943   def _repr_pretty_(me, pp, cyclep):
 944     ind = _pp_bgroup(pp, '{ ')
 945     if cyclep: pp.text('...')
 946     else: _pp_dict(pp, me.iteritems())
 947     pp.end_group(ind, ' }')
 948   def __len__(me):
 949     return me._n
 950   def __contains__(me, k):
 951     return k in me.map
 952   def __getitem__(me, k):
 953     i = me.map[k]
 954     if me.i[i] is None:
 955       me.i[i] = me.nth(i)
 956     return me.i[i]
 957   def __setitem__(me, k, v):
 958     raise TypeError, "immutable object"
 959   def __iter__(me):
 960     return iter(me.map)
 961   def iterkeys(me):
 962     return iter(me.map)
 963   def itervalues(me):
 964     for k in me:
 965       yield me[k]
 966   def iteritems(me):
 967     for k in me:
 968       yield k, me[k]
 969   def keys(me):
 970     return [k for k in me]
 971   def values(me):
 972     return [me[k] for k in me]
 973   def items(me):
 974     return [(k, me[k]) for k in me]
 975 eccurves = _groupmap(_base._eccurves, ECInfo._curven)
 976 primegroups = _groupmap(_base._pgroups, DHInfo._groupn)
 977 bingroups = _groupmap(_base._bingroups, BinDHInfo._groupn)
 978
 979 ###--------------------------------------------------------------------------
 980 ### Prime number generation.
 981
 982 class PrimeGenEventHandler (object):
 983   def pg_begin(me, ev):
 984     return me.pg_try(ev)
 985   def pg_done(me, ev):
 986     return PGEN_DONE
 987   def pg_abort(me, ev):
 988     return PGEN_TRY
 989   def pg_fail(me, ev):
 990     return PGEN_TRY
 991   def pg_pass(me, ev):
 992     return PGEN_TRY
 993
 994 class SophieGermainStepJump (object):
 995   def pg_begin(me, ev):
 996     me.lf = PrimeFilter(ev.x)
 997     me.hf = me.lf.muladd(2, 1)
 998     return me.cont(ev)
 999   def pg_try(me, ev):
1000     me.step()
1001     return me.cont(ev)
1002   def cont(me, ev):
1003     while me.lf.status == PGEN_FAIL or me.hf.status == PGEN_FAIL:
1004       me.step()
1005     if me.lf.status == PGEN_ABORT or me.hf.status == PGEN_ABORT:
1006       return PGEN_ABORT
1007     ev.x = me.lf.x
1008     if me.lf.status == PGEN_DONE and me.hf.status == PGEN_DONE:
1009       return PGEN_DONE
1010     return PGEN_TRY
1011   def pg_done(me, ev):
1012     del me.lf
1013     del me.hf
1014
1015 class SophieGermainStepper (SophieGermainStepJump):
1016   def __init__(me, step):
1017     me.lstep = step;
1018     me.hstep = 2 * step
1019   def step(me):
1020     me.lf.step(me.lstep)
1021     me.hf.step(me.hstep)
1022
1023 class SophieGermainJumper (SophieGermainStepJump):
1024   def __init__(me, jump):
1025     me.ljump = PrimeFilter(jump);
1026     me.hjump = me.ljump.muladd(2, 0)
1027   def step(me):
1028     me.lf.jump(me.ljump)
1029     me.hf.jump(me.hjump)
1030   def pg_done(me, ev):
1031     del me.ljump
1032     del me.hjump
1033     SophieGermainStepJump.pg_done(me, ev)
1034
1035 class SophieGermainTester (object):
1036   def __init__(me):
1037     pass
1038   def pg_begin(me, ev):
1039     me.lr = RabinMiller(ev.x)
1040     me.hr = RabinMiller(2 * ev.x + 1)
1041   def pg_try(me, ev):
1042     lst = me.lr.test(ev.rng.range(me.lr.x))
1043     if lst != PGEN_PASS and lst != PGEN_DONE:
1044       return lst
1045     rst = me.hr.test(ev.rng.range(me.hr.x))
1046     if rst != PGEN_PASS and rst != PGEN_DONE:
1047       return rst
1048     if lst == PGEN_DONE and rst == PGEN_DONE:
1049       return PGEN_DONE
1050     return PGEN_PASS
1051   def pg_done(me, ev):
1052     del me.lr
1053     del me.hr
1054
1055 class PrimitiveStepper (PrimeGenEventHandler):
1056   def __init__(me):
1057     pass
1058   def pg_try(me, ev):
1059     ev.x = me.i.next()
1060     return PGEN_TRY
1061   def pg_begin(me, ev):
1062     me.i = iter(smallprimes)
1063     return me.pg_try(ev)
1064
1065 class PrimitiveTester (PrimeGenEventHandler):
1066   def __init__(me, mod, hh = [], exp = None):
1067     me.mod = MPMont(mod)
1068     me.exp = exp
1069     me.hh = hh
1070   def pg_try(me, ev):
1071     x = ev.x
1072     if me.exp is not None:
1073       x = me.mod.exp(x, me.exp)
1074       if x == 1: return PGEN_FAIL
1075     for h in me.hh:
1076       if me.mod.exp(x, h) == 1: return PGEN_FAIL
1077     ev.x = x
1078     return PGEN_DONE
1079
1080 class SimulStepper (PrimeGenEventHandler):
1081   def __init__(me, mul = 2, add = 1, step = 2):
1082     me.step = step
1083     me.mul = mul
1084     me.add = add
1085   def _stepfn(me, step):
1086     if step <= 0:
1087       raise ValueError, 'step must be positive'
1088     if step <= MPW_MAX:
1089       return lambda f: f.step(step)
1090     j = PrimeFilter(step)
1091     return lambda f: f.jump(j)
1092   def pg_begin(me, ev):
1093     x = ev.x
1094     me.lf = PrimeFilter(x)
1095     me.hf = PrimeFilter(x * me.mul + me.add)
1096     me.lstep = me._stepfn(me.step)
1097     me.hstep = me._stepfn(me.step * me.mul)
1098     SimulStepper._cont(me, ev)
1099   def pg_try(me, ev):
1100     me._step()
1101     me._cont(ev)
1102   def _step(me):
1103     me.lstep(me.lf)
1104     me.hstep(me.hf)
1105   def _cont(me, ev):
1106     while me.lf.status == PGEN_FAIL or me.hf.status == PGEN_FAIL:
1107       me._step()
1108     if me.lf.status == PGEN_ABORT or me.hf.status == PGEN_ABORT:
1109       return PGEN_ABORT
1110     ev.x = me.lf.x
1111     if me.lf.status == PGEN_DONE and me.hf.status == PGEN_DONE:
1112       return PGEN_DONE
1113     return PGEN_TRY
1114   def pg_done(me, ev):
1115     del me.lf
1116     del me.hf
1117     del me.lstep
1118     del me.hstep
1119
1120 class SimulTester (PrimeGenEventHandler):
1121   def __init__(me, mul = 2, add = 1):
1122     me.mul = mul
1123     me.add = add
1124   def pg_begin(me, ev):
1125     x = ev.x
1126     me.lr = RabinMiller(x)
1127     me.hr = RabinMiller(x * me.mul + me.add)
1128   def pg_try(me, ev):
1129     lst = me.lr.test(ev.rng.range(me.lr.x))
1130     if lst != PGEN_PASS and lst != PGEN_DONE:
1131       return lst
1132     rst = me.hr.test(ev.rng.range(me.hr.x))
1133     if rst != PGEN_PASS and rst != PGEN_DONE:
1134       return rst
1135     if lst == PGEN_DONE and rst == PGEN_DONE:
1136       return PGEN_DONE
1137     return PGEN_PASS
1138   def pg_done(me, ev):
1139     del me.lr
1140     del me.hr
1141
1142 def sgprime(start, step = 2, name = 'p', event = pgen_nullev, nsteps = 0):
1143   start = MP(start)
1144   return pgen(start, name, SimulStepper(step = step), SimulTester(), event,
1145               nsteps, RabinMiller.iters(start.nbits))
1146
1147 def findprimitive(mod, hh = [], exp = None, name = 'g', event = pgen_nullev):
1148   return pgen(0, name, PrimitiveStepper(), PrimitiveTester(mod, hh, exp),
1149               event, 0, 1)
1150
1151 def kcdsaprime(pbits, qbits, rng = rand,
1152                event = pgen_nullev, name = 'p', nsteps = 0):
1153   hbits = pbits - qbits
1154   h = pgen(rng.mp(hbits, 1), name + ' [h]',
1155            PrimeGenStepper(2), PrimeGenTester(),
1156            event, nsteps, RabinMiller.iters(hbits))
1157   q = pgen(rng.mp(qbits, 1), name, SimulStepper(2 * h, 1, 2),
1158            SimulTester(2 * h, 1), event, nsteps, RabinMiller.iters(qbits))
1159   p = 2 * q * h + 1
1160   return p, q, h
1161
1162 #----- That's all, folks ----------------------------------------------------