]> Cypherpunks.ru repositories - nncp.git/blobdiff - src/cypherpunks.ru/nncp/pkt.go
Replace Twofish/HKDF with ChaCha20/BLAKE2X for speed and simplicity
[nncp.git] / src / cypherpunks.ru / nncp / pkt.go
index c8ee5607b6aa55f427d5523779b2845b7fde5ea1..c24dad39cca7ed510fe4cad1fe857f805804c69b 100644 (file)
@@ -20,25 +20,26 @@ package nncp
 
 import (
        "bytes"
-       "crypto/cipher"
        "crypto/rand"
        "crypto/subtle"
+       "encoding/binary"
        "errors"
-       "hash"
        "io"
 
+       "chacha20"
        "github.com/davecgh/go-xdr/xdr2"
        "golang.org/x/crypto/blake2b"
        "golang.org/x/crypto/curve25519"
        "golang.org/x/crypto/ed25519"
-       "golang.org/x/crypto/hkdf"
        "golang.org/x/crypto/nacl/box"
-       "golang.org/x/crypto/twofish"
 )
 
 type PktType uint8
 
 const (
+       EncBlkSize = 128 * (1 << 10)
+       KDFXOFSize = 2*(32+64) + 32
+
        PktTypeFile PktType = iota
        PktTypeFreq PktType = iota
        PktTypeMail PktType = iota
@@ -47,13 +48,15 @@ const (
        MaxPathSize = 1<<8 - 1
 
        DefaultNiceMail = 64
-       DefaultNiceFreq = 196
+       DefaultNiceFreq = 64
        DefaultNiceFile = 196
+
+       NNCPBundlePrefix = "NNCP"
 )
 
 var (
-       MagicNNCPPv1 [8]byte = [8]byte{'N', 'N', 'C', 'P', 'P', 1, 0, 0}
-       MagicNNCPEv1 [8]byte = [8]byte{'N', 'N', 'C', 'P', 'E', 1, 0, 0}
+       MagicNNCPPv1 [8]byte = [8]byte{'N', 'N', 'C', 'P', 'P', 0, 0, 1}
+       MagicNNCPEv3 [8]byte = [8]byte{'N', 'N', 'C', 'P', 'E', 0, 0, 3}
        BadMagic     error   = errors.New("Unknown magic number")
        BadPktType   error   = errors.New("Unknown packet type")
 
@@ -71,19 +74,18 @@ type Pkt struct {
 type PktTbs struct {
        Magic     [8]byte
        Nice      uint8
-       Recipient *NodeId
        Sender    *NodeId
+       Recipient *NodeId
        ExchPub   *[32]byte
-       Size      uint64
 }
 
 type PktEnc struct {
-       Magic   [8]byte
-       Nice    uint8
-       Sender  *NodeId
-       ExchPub *[32]byte
-       Sign    *[ed25519.SignatureSize]byte
-       Size    uint64
+       Magic     [8]byte
+       Nice      uint8
+       Sender    *NodeId
+       Recipient *NodeId
+       ExchPub   *[32]byte
+       Sign      *[ed25519.SignatureSize]byte
 }
 
 func init() {
@@ -96,7 +98,7 @@ func init() {
        if err != nil {
                panic(err)
        }
-       PktOverhead = int64(n) + blake2b.Size256
+       PktOverhead = 8 + blake2b.Size256 + int64(n) + blake2b.Size256
        buf.Reset()
 
        dummyId, err := NodeIdFromString("AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA")
@@ -104,12 +106,12 @@ func init() {
                panic(err)
        }
        pktEnc := PktEnc{
-               Magic:   MagicNNCPEv1,
-               Nice:    123,
-               Sender:  dummyId,
-               ExchPub: new([32]byte),
-               Sign:    new([ed25519.SignatureSize]byte),
-               Size:    123,
+               Magic:     MagicNNCPEv3,
+               Nice:      123,
+               Sender:    dummyId,
+               Recipient: dummyId,
+               ExchPub:   new([32]byte),
+               Sign:      new([ed25519.SignatureSize]byte),
        }
        n, err = xdr.Marshal(&buf, pktEnc)
        if err != nil {
@@ -133,15 +135,45 @@ func NewPkt(typ PktType, path string) (*Pkt, error) {
        return &pkt, nil
 }
 
-func blake256() hash.Hash {
-       h, err := blake2b.New256(nil)
-       if err != nil {
-               panic(err)
+type DevZero struct{}
+
+func (d DevZero) Read(b []byte) (n int, err error) {
+       for n = 0; n < len(b); n++ {
+               b[n] = 0
        }
-       return h
+       return
 }
 
-func PktEncWrite(our *NodeOur, their *Node, pkt *Pkt, nice uint8, size int64, data io.Reader, out io.Writer) error {
+func ae(keyEnc *[32]byte, r io.Reader, w io.Writer) (int, error) {
+       var blkCtr uint64
+       ciphNonce := new([16]byte)
+       ciphCtr := ciphNonce[8:]
+       buf := make([]byte, EncBlkSize)
+       var n int
+       var written int
+       var err error
+       for {
+               n, err = io.ReadFull(r, buf)
+               if err != nil {
+                       if err == io.EOF {
+                               break
+                       }
+                       if err != io.ErrUnexpectedEOF {
+                               return written + n, err
+                       }
+               }
+               written += n
+               blkCtr++
+               binary.BigEndian.PutUint64(ciphCtr, blkCtr)
+               chacha20.XORKeyStream(buf[:n], buf[:n], ciphNonce, keyEnc)
+               if _, err = w.Write(buf[:n]); err != nil {
+                       return written, err
+               }
+       }
+       return written, nil
+}
+
+func PktEncWrite(our *NodeOur, their *Node, pkt *Pkt, nice uint8, size, padSize int64, data io.Reader, out io.Writer) error {
        pubEph, prvEph, err := box.GenerateKey(rand.Reader)
        if err != nil {
                return err
@@ -151,12 +183,11 @@ func PktEncWrite(our *NodeOur, their *Node, pkt *Pkt, nice uint8, size int64, da
                return err
        }
        tbs := PktTbs{
-               Magic:     MagicNNCPEv1,
+               Magic:     MagicNNCPEv3,
                Nice:      nice,
-               Recipient: their.Id,
                Sender:    our.Id,
+               Recipient: their.Id,
                ExchPub:   pubEph,
-               Size:      uint64(size + PktOverhead),
        }
        var tbsBuf bytes.Buffer
        if _, err = xdr.Marshal(&tbsBuf, &tbs); err != nil {
@@ -165,55 +196,99 @@ func PktEncWrite(our *NodeOur, their *Node, pkt *Pkt, nice uint8, size int64, da
        signature := new([ed25519.SignatureSize]byte)
        copy(signature[:], ed25519.Sign(our.SignPrv, tbsBuf.Bytes()))
        pktEnc := PktEnc{
-               Magic:   MagicNNCPEv1,
-               Nice:    nice,
-               Sender:  our.Id,
-               ExchPub: pubEph,
-               Sign:    signature,
-               Size:    tbs.Size,
+               Magic:     MagicNNCPEv3,
+               Nice:      nice,
+               Sender:    our.Id,
+               Recipient: their.Id,
+               ExchPub:   pubEph,
+               Sign:      signature,
        }
        if _, err = xdr.Marshal(out, &pktEnc); err != nil {
                return err
        }
        sharedKey := new([32]byte)
        curve25519.ScalarMult(sharedKey, prvEph, their.ExchPub)
-       kdf := hkdf.New(blake256, sharedKey[:], nil, MagicNNCPEv1[:])
-       keyEnc := make([]byte, 32)
-       if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc); err != nil {
+       kdf, err := blake2b.NewXOF(KDFXOFSize, sharedKey[:])
+       if err != nil {
+               return err
+       }
+       if _, err = kdf.Write(MagicNNCPEv3[:]); err != nil {
+               return err
+       }
+
+       keyEnc := new([32]byte)
+       if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc[:]); err != nil {
                return err
        }
        keyAuth := make([]byte, 64)
        if _, err = io.ReadFull(kdf, keyAuth); err != nil {
                return err
        }
-       ciph, err := twofish.NewCipher(keyEnc)
+       mac, err := blake2b.New256(keyAuth)
        if err != nil {
                return err
        }
-       ctr := cipher.NewCTR(ciph, make([]byte, twofish.BlockSize))
-       mac, err := blake2b.New256(keyAuth)
+
+       sizeBuf := make([]byte, 8)
+       binary.BigEndian.PutUint64(sizeBuf, uint64(size))
+       chacha20.XORKeyStream(sizeBuf, sizeBuf, new([16]byte), keyEnc)
+       if _, err = out.Write(sizeBuf); err != nil {
+               return err
+       }
+       if _, err = mac.Write(sizeBuf); err != nil {
+               return err
+       }
+       if _, err = out.Write(mac.Sum(nil)); err != nil {
+               return err
+       }
+
+       if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc[:]); err != nil {
+               return err
+       }
+       if _, err = io.ReadFull(kdf, keyAuth); err != nil {
+               return err
+       }
+       mac, err = blake2b.New256(keyAuth)
        if err != nil {
                return err
        }
+       lr := io.LimitedReader{data, size}
+       mr := io.MultiReader(&pktBuf, &lr)
        mw := io.MultiWriter(out, mac)
-       ae := &cipher.StreamWriter{S: ctr, W: mw}
-       ae.Write(pktBuf.Bytes())
-       if _, err = io.CopyN(ae, data, int64(size)); err != nil {
+       fullSize := pktBuf.Len() + int(size)
+       written, err := ae(keyEnc, mr, mw)
+       if err != nil {
+               return err
+       }
+       if written != fullSize {
+               return io.ErrUnexpectedEOF
+       }
+       if _, err = out.Write(mac.Sum(nil)); err != nil {
                return err
        }
-       ae.Close()
-       out.Write(mac.Sum(nil))
+       if padSize > 0 {
+               if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc[:]); err != nil {
+                       return err
+               }
+               lr = io.LimitedReader{DevZero{}, padSize}
+               written, err = ae(keyEnc, &lr, out)
+               if err != nil {
+                       return err
+               }
+               if written != int(padSize) {
+                       return io.ErrUnexpectedEOF
+               }
+       }
        return nil
 }
 
 func TbsVerify(our *NodeOur, their *Node, pktEnc *PktEnc) (bool, error) {
        tbs := PktTbs{
-               Magic:     MagicNNCPEv1,
+               Magic:     MagicNNCPEv3,
                Nice:      pktEnc.Nice,
-               Recipient: our.Id,
                Sender:    their.Id,
+               Recipient: our.Id,
                ExchPub:   pktEnc.ExchPub,
-               Size:      pktEnc.Size,
        }
        var tbsBuf bytes.Buffer
        if _, err := xdr.Marshal(&tbsBuf, &tbs); err != nil {
@@ -222,57 +297,95 @@ func TbsVerify(our *NodeOur, their *Node, pktEnc *PktEnc) (bool, error) {
        return ed25519.Verify(their.SignPub, tbsBuf.Bytes(), pktEnc.Sign[:]), nil
 }
 
-func PktEncRead(our *NodeOur, nodes map[NodeId]*Node, data io.Reader, out io.Writer) (*Node, error) {
+func PktEncRead(our *NodeOur, nodes map[NodeId]*Node, data io.Reader, out io.Writer) (*Node, int64, error) {
        var pktEnc PktEnc
        _, err := xdr.Unmarshal(data, &pktEnc)
        if err != nil {
-               return nil, err
+               return nil, 0, err
        }
-       if pktEnc.Magic != MagicNNCPEv1 {
-               return nil, BadMagic
+       if pktEnc.Magic != MagicNNCPEv3 {
+               return nil, 0, BadMagic
        }
        their, known := nodes[*pktEnc.Sender]
        if !known {
-               return nil, errors.New("Unknown sender")
+               return nil, 0, errors.New("Unknown sender")
+       }
+       if *pktEnc.Recipient != *our.Id {
+               return nil, 0, errors.New("Invalid recipient")
        }
        verified, err := TbsVerify(our, their, &pktEnc)
        if err != nil {
-               return nil, err
+               return nil, 0, err
        }
        if !verified {
-               return their, errors.New("Invalid signature")
+               return their, 0, errors.New("Invalid signature")
        }
        sharedKey := new([32]byte)
        curve25519.ScalarMult(sharedKey, our.ExchPrv, pktEnc.ExchPub)
-       kdf := hkdf.New(blake256, sharedKey[:], nil, MagicNNCPEv1[:])
-       keyEnc := make([]byte, 32)
-       if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc); err != nil {
-               return their, err
+       kdf, err := blake2b.NewXOF(KDFXOFSize, sharedKey[:])
+       if err != nil {
+               return their, 0, err
+       }
+       if _, err = kdf.Write(MagicNNCPEv3[:]); err != nil {
+               return their, 0, err
+       }
+
+       keyEnc := new([32]byte)
+       if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc[:]); err != nil {
+               return their, 0, err
        }
        keyAuth := make([]byte, 64)
        if _, err = io.ReadFull(kdf, keyAuth); err != nil {
-               return their, err
+               return their, 0, err
        }
-       ciph, err := twofish.NewCipher(keyEnc)
-       if err != nil {
-               return their, err
-       }
-       ctr := cipher.NewCTR(ciph, make([]byte, twofish.BlockSize))
        mac, err := blake2b.New256(keyAuth)
        if err != nil {
-               return their, err
+               return their, 0, err
        }
-       trA := io.TeeReader(data, mac)
-       ae := &cipher.StreamReader{S: ctr, R: trA}
-       if _, err = io.CopyN(out, ae, int64(pktEnc.Size)-blake2b.Size256); err != nil {
-               return their, err
+
+       sizeBuf := make([]byte, 8)
+       if _, err = io.ReadFull(data, sizeBuf); err != nil {
+               return their, 0, err
+       }
+       if _, err = mac.Write(sizeBuf); err != nil {
+               return their, 0, err
        }
        tag := make([]byte, blake2b.Size256)
        if _, err = io.ReadFull(data, tag); err != nil {
-               return their, err
+               return their, 0, err
+       }
+       if subtle.ConstantTimeCompare(mac.Sum(nil), tag) != 1 {
+               return their, 0, errors.New("Unauthenticated size")
+       }
+       chacha20.XORKeyStream(sizeBuf, sizeBuf, new([16]byte), keyEnc)
+       size := int64(binary.BigEndian.Uint64(sizeBuf))
+
+       if _, err = io.ReadFull(kdf, keyEnc[:]); err != nil {
+               return their, size, err
+       }
+       if _, err = io.ReadFull(kdf, keyAuth); err != nil {
+               return their, size, err
+       }
+       mac, err = blake2b.New256(keyAuth)
+       if err != nil {
+               return their, 0, err
+       }
+
+       fullSize := PktOverhead + size - 8 - 2*blake2b.Size256
+       lr := io.LimitedReader{data, fullSize}
+       tr := io.TeeReader(&lr, mac)
+       written, err := ae(keyEnc, tr, out)
+       if err != nil {
+               return their, int64(written), err
+       }
+       if written != int(fullSize) {
+               return their, int64(written), io.ErrUnexpectedEOF
+       }
+       if _, err = io.ReadFull(data, tag); err != nil {
+               return their, size, err
        }
        if subtle.ConstantTimeCompare(mac.Sum(nil), tag) != 1 {
-               return their, errors.New("Unauthenticated payload")
+               return their, size, errors.New("Unauthenticated payload")
        }
-       return their, nil
+       return their, size, nil
 }