src/cypherpunks.ru/nncp/pkt.go

   1 /*
   2 NNCP -- Node to Node copy, utilities for store-and-forward data exchange
   3 Copyright (C) 2016-2017 Sergey Matveev <stargrave@stargrave.org>
   4
   5 This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   6 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7 the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8 (at your option) any later version.
   9
  10 This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13 GNU General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18
  19 package nncp
  20
  21 import (
  22         "bytes"
  23         "crypto/cipher"
  24         "crypto/rand"
  25         "crypto/subtle"
  26         "errors"
  27         "hash"
  28         "io"
  29
  30         "github.com/davecgh/go-xdr/xdr2"
  31         "golang.org/x/crypto/blake2b"
  32         "golang.org/x/crypto/curve25519"
  33         "golang.org/x/crypto/ed25519"
  34         "golang.org/x/crypto/hkdf"
  35         "golang.org/x/crypto/nacl/box"
  36         "golang.org/x/crypto/twofish"
  37 )
  38
  39 type PktType uint8
  40
  41 const (
  42         PktTypeFile PktType = iota
  43         PktTypeFreq PktType = iota
  44         PktTypeMail PktType = iota
  45         PktTypeTrns PktType = iota
  46
  47         MaxPathSize = 1<<8 - 1
  48
  49         DefaultNiceMail = 64
  50         DefaultNiceFreq = 196
  51         DefaultNiceFile = 196
  52 )
  53
  54 var (
  55         MagicNNCPPv1 [8]byte = [8]byte{'N', 'N', 'C', 'P', 'P', 0, 0, 1}
  56         MagicNNCPEv1 [8]byte = [8]byte{'N', 'N', 'C', 'P', 'E', 0, 0, 1}
  57         BadMagic     error   = errors.New("Unknown magic number")
  58         BadPktType   error   = errors.New("Unknown packet type")
  59
  60         PktOverhead    int64
  61         PktEncOverhead int64
  62 )
  63
  64 type Pkt struct {
  65         Magic   [8]byte
  66         Type    PktType
  67         PathLen uint8
  68         Path    *[MaxPathSize]byte
  69 }
  70
  71 type PktTbs struct {
  72         Magic     [8]byte
  73         Nice      uint8
  74         Recipient *NodeId
  75         Sender    *NodeId
  76         ExchPub   *[32]byte
  77 }
  78
  79 type PktEnc struct {
  80         Magic   [8]byte
  81         Nice    uint8
  82         Sender  *NodeId
  83         ExchPub *[32]byte
  84         Sign    *[ed25519.SignatureSize]byte
  85 }
  86
  87 func init() {
  88         pkt := Pkt{
  89                 Type: PktTypeFile,
  90                 Path: new([MaxPathSize]byte),
  91         }
  92         var buf bytes.Buffer
  93         n, err := xdr.Marshal(&buf, pkt)
  94         if err != nil {
  95                 panic(err)
  96         }
  97         PktOverhead = 8 + blake2b.Size256 + int64(n) + blake2b.Size256
  98         buf.Reset()
  99
 100         dummyId, err := NodeIdFromString("AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA")
 101         if err != nil {
 102                 panic(err)
 103         }
 104         pktEnc := PktEnc{
 105                 Magic:   MagicNNCPEv1,
 106                 Nice:    123,
 107                 Sender:  dummyId,
 108                 ExchPub: new([32]byte),
 109                 Sign:    new([ed25519.SignatureSize]byte),
 110         }
 111         n, err = xdr.Marshal(&buf, pktEnc)
 112         if err != nil {
 113                 panic(err)
 114         }
 115         PktEncOverhead = int64(n)
 116 }
 117
 118 func NewPkt(typ PktType, path string) (*Pkt, error) {
 119         pb := []byte(path)
 120         if len(pb) > MaxPathSize {
 121                 return nil, errors.New("Too long path")
 122         }
 123         pkt := Pkt{
 124                 Magic:   MagicNNCPPv1,
 125                 Type:    typ,
 126                 PathLen: uint8(len(pb)),
 127                 Path:    new([MaxPathSize]byte),
 128         }
 129         copy(pkt.Path[:], pb)
 130         return &pkt, nil
 131 }
 132
 133 func blake256() hash.Hash {
 134         h, err := blake2b.New256(nil)
 135         if err != nil {
 136                 panic(err)
 137         }
 138         return h
 139 }
 140
 141 func PktEncWrite(our *NodeOur, their *Node, pkt *Pkt, nice uint8, size int64, data io.Reader, out io.Writer) error {
 142         pubEph, prvEph, err := box.GenerateKey(rand.Reader)
 143         if err != nil {
 144                 return err
 145         }
 146         var pktBuf bytes.Buffer
 147         if _, err := xdr.Marshal(&pktBuf, pkt); err != nil {
 148                 return err
 149         }
 150         tbs := PktTbs{
 151                 Magic:     MagicNNCPEv1,
 152                 Nice:      nice,
 153                 Recipient: their.Id,
 154                 Sender:    our.Id,
 155                 ExchPub:   pubEph,
 156         }
 157         var tbsBuf bytes.Buffer
 158         if _, err = xdr.Marshal(&tbsBuf, &tbs); err != nil {
 159                 return err
 160         }
 161         signature := new([ed25519.SignatureSize]byte)
 162         copy(signature[:], ed25519.Sign(our.SignPrv, tbsBuf.Bytes()))
 163         pktEnc := PktEnc{
 164                 Magic:   MagicNNCPEv1,
 165                 Nice:    nice,
 166                 Sender:  our.Id,
 167                 ExchPub: pubEph,
 168                 Sign:    signature,
 169         }
 170         if _, err = xdr.Marshal(out, &pktEnc); err != nil {
 171                 return err
 172         }
 173         sharedKey := new([32]byte)
 174         curve25519.ScalarMult(sharedKey, prvEph, their.ExchPub)
 175         kdf := hkdf.New(blake256, sharedKey[:], nil, MagicNNCPEv1[:])
 176
 177         // Derive keys
 178         keyEnc4Size := make([]byte, 32)
 179         if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc4Size); err != nil {
 180                 return err
 181         }
 182         keyAuth4Size := make([]byte, 64)
 183         if _, err = io.ReadFull(kdf, keyAuth4Size); err != nil {
 184                 return err
 185         }
 186         keyEnc := make([]byte, 32)
 187         if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc); err != nil {
 188                 return err
 189         }
 190         keyAuth := make([]byte, 64)
 191         if _, err = io.ReadFull(kdf, keyAuth); err != nil {
 192                 return err
 193         }
 194
 195         // Initialize ciphers and MACs
 196         ciph4Size, err := twofish.NewCipher(keyEnc4Size)
 197         if err != nil {
 198                 return err
 199         }
 200         ctr4Size := cipher.NewCTR(ciph4Size, make([]byte, twofish.BlockSize))
 201         mac4Size, err := blake2b.New256(keyAuth4Size)
 202         if err != nil {
 203                 return err
 204         }
 205         ciph, err := twofish.NewCipher(keyEnc)
 206         if err != nil {
 207                 return err
 208         }
 209         ctr := cipher.NewCTR(ciph, make([]byte, twofish.BlockSize))
 210         mac, err := blake2b.New256(keyAuth)
 211         if err != nil {
 212                 return err
 213         }
 214
 215         mw := io.MultiWriter(out, mac4Size)
 216         ae := &cipher.StreamWriter{S: ctr4Size, W: mw}
 217         usize := uint64(size)
 218         if _, err = xdr.Marshal(ae, &usize); err != nil {
 219                 return err
 220         }
 221         out.Write(mac4Size.Sum(nil))
 222
 223         mw = io.MultiWriter(out, mac)
 224         ae = &cipher.StreamWriter{S: ctr, W: mw}
 225         ae.Write(pktBuf.Bytes())
 226         if _, err = io.CopyN(ae, data, int64(size)); err != nil {
 227                 return err
 228         }
 229         ae.Close()
 230         out.Write(mac.Sum(nil))
 231         return nil
 232 }
 233
 234 func TbsVerify(our *NodeOur, their *Node, pktEnc *PktEnc) (bool, error) {
 235         tbs := PktTbs{
 236                 Magic:     MagicNNCPEv1,
 237                 Nice:      pktEnc.Nice,
 238                 Recipient: our.Id,
 239                 Sender:    their.Id,
 240                 ExchPub:   pktEnc.ExchPub,
 241         }
 242         var tbsBuf bytes.Buffer
 243         if _, err := xdr.Marshal(&tbsBuf, &tbs); err != nil {
 244                 return false, err
 245         }
 246         return ed25519.Verify(their.SignPub, tbsBuf.Bytes(), pktEnc.Sign[:]), nil
 247 }
 248
 249 func PktEncRead(our *NodeOur, nodes map[NodeId]*Node, data io.Reader, out io.Writer) (*Node, error) {
 250         var pktEnc PktEnc
 251         _, err := xdr.Unmarshal(data, &pktEnc)
 252         if err != nil {
 253                 return nil, err
 254         }
 255         if pktEnc.Magic != MagicNNCPEv1 {
 256                 return nil, BadMagic
 257         }
 258         their, known := nodes[*pktEnc.Sender]
 259         if !known {
 260                 return nil, errors.New("Unknown sender")
 261         }
 262         verified, err := TbsVerify(our, their, &pktEnc)
 263         if err != nil {
 264                 return nil, err
 265         }
 266         if !verified {
 267                 return their, errors.New("Invalid signature")
 268         }
 269         sharedKey := new([32]byte)
 270         curve25519.ScalarMult(sharedKey, our.ExchPrv, pktEnc.ExchPub)
 271         kdf := hkdf.New(blake256, sharedKey[:], nil, MagicNNCPEv1[:])
 272
 273         // Derive keys
 274         keyEnc4Size := make([]byte, 32)
 275         if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc4Size); err != nil {
 276                 return their, err
 277         }
 278         keyAuth4Size := make([]byte, 64)
 279         if _, err = io.ReadFull(kdf, keyAuth4Size); err != nil {
 280                 return their, err
 281         }
 282         keyEnc := make([]byte, 32)
 283         if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc); err != nil {
 284                 return their, err
 285         }
 286         keyAuth := make([]byte, 64)
 287         if _, err = io.ReadFull(kdf, keyAuth); err != nil {
 288                 return their, err
 289         }
 290
 291         // Initialize ciphers and MACs
 292         ciph4Size, err := twofish.NewCipher(keyEnc4Size)
 293         if err != nil {
 294                 return their, err
 295         }
 296         ctr4Size := cipher.NewCTR(ciph4Size, make([]byte, twofish.BlockSize))
 297         mac4Size, err := blake2b.New256(keyAuth4Size)
 298         if err != nil {
 299                 return their, err
 300         }
 301         ciph, err := twofish.NewCipher(keyEnc)
 302         if err != nil {
 303                 return their, err
 304         }
 305         ctr := cipher.NewCTR(ciph, make([]byte, twofish.BlockSize))
 306         mac, err := blake2b.New256(keyAuth)
 307         if err != nil {
 308                 return their, err
 309         }
 310
 311         tr := io.TeeReader(data, mac4Size)
 312         ae := &cipher.StreamReader{S: ctr4Size, R: tr}
 313         var usize uint64
 314         if _, err = xdr.Unmarshal(ae, &usize); err != nil {
 315                 return their, err
 316         }
 317         tag := make([]byte, blake2b.Size256)
 318         if _, err = io.ReadFull(data, tag); err != nil {
 319                 return their, err
 320         }
 321         if subtle.ConstantTimeCompare(mac4Size.Sum(nil), tag) != 1 {
 322                 return their, errors.New("Unauthenticated payload")
 323         }
 324
 325         tr = io.TeeReader(data, mac)
 326         ae = &cipher.StreamReader{S: ctr, R: tr}
 327         if _, err = io.CopyN(out, ae, PktOverhead+int64(usize)-8-blake2b.Size256-blake2b.Size256); err != nil {
 328                 return their, err
 329         }
 330         if _, err = io.ReadFull(data, tag); err != nil {
 331                 return their, err
 332         }
 333         if subtle.ConstantTimeCompare(mac.Sum(nil), tag) != 1 {
 334                 return their, errors.New("Unauthenticated payload")
 335         }
 336         return their, nil
 337 }