xref: /freebsd-src/crypto/openssh/xmss_fast.c (revision 19261079b74319502c6ffa1249920079f0f69a72)
1*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /* $OpenBSD: xmss_fast.c,v 1.3 2018/03/22 07:06:11 markus Exp $ */
2*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /*
3*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav xmss_fast.c version 20160722
4*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav Andreas Hülsing
5*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav Joost Rijneveld
6*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav Public domain.
7*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav */
8*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
9*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include "includes.h"
10*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #ifdef WITH_XMSS
11*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
12*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include <stdlib.h>
13*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include <string.h>
14*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #ifdef HAVE_STDINT_H
15*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav # include <stdint.h>
16*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #endif
17*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
18*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include "xmss_fast.h"
19*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include "crypto_api.h"
20*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include "xmss_wots.h"
21*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include "xmss_hash.h"
22*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
23*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include "xmss_commons.h"
24*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include "xmss_hash_address.h"
25*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav // For testing
26*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #include "stdio.h"
27*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
28*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
29*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
30*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
31*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Used for pseudorandom keygeneration,
32*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * generates the seed for the WOTS keypair at address addr
33*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  *
34*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * takes n byte sk_seed and returns n byte seed using 32 byte address addr.
35*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
get_seed(unsigned char * seed,const unsigned char * sk_seed,int n,uint32_t addr[8])36*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static void get_seed(unsigned char *seed, const unsigned char *sk_seed, int n, uint32_t addr[8])
37*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
38*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char bytes[32];
39*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Make sure that chain addr, hash addr, and key bit are 0!
40*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setChainADRS(addr,0);
41*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setHashADRS(addr,0);
42*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setKeyAndMask(addr,0);
43*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Generate pseudorandom value
44*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   addr_to_byte(bytes, addr);
45*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   prf(seed, bytes, sk_seed, n);
46*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
47*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
48*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
49*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Initialize xmss params struct
50*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * parameter names are the same as in the draft
51*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * parameter k is K as used in the BDS algorithm
52*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmss_set_params(xmss_params * params,int n,int h,int w,int k)53*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav int xmss_set_params(xmss_params *params, int n, int h, int w, int k)
54*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
55*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (k >= h || k < 2 || (h - k) % 2) {
56*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     fprintf(stderr, "For BDS traversal, H - K must be even, with H > K >= 2!\n");
57*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     return 1;
58*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
59*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->h = h;
60*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->n = n;
61*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->k = k;
62*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   wots_params wots_par;
63*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   wots_set_params(&wots_par, n, w);
64*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->wots_par = wots_par;
65*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
66*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
67*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
68*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
69*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Initialize BDS state struct
70*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * parameter names are the same as used in the description of the BDS traversal
71*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmss_set_bds_state(bds_state * state,unsigned char * stack,int stackoffset,unsigned char * stacklevels,unsigned char * auth,unsigned char * keep,treehash_inst * treehash,unsigned char * retain,int next_leaf)72*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav void xmss_set_bds_state(bds_state *state, unsigned char *stack, int stackoffset, unsigned char *stacklevels, unsigned char *auth, unsigned char *keep, treehash_inst *treehash, unsigned char *retain, int next_leaf)
73*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
74*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->stack = stack;
75*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->stackoffset = stackoffset;
76*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->stacklevels = stacklevels;
77*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->auth = auth;
78*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->keep = keep;
79*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->treehash = treehash;
80*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->retain = retain;
81*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->next_leaf = next_leaf;
82*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
83*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
84*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
85*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Initialize xmssmt_params struct
86*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * parameter names are the same as in the draft
87*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  *
88*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Especially h is the total tree height, i.e. the XMSS trees have height h/d
89*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmssmt_set_params(xmssmt_params * params,int n,int h,int d,int w,int k)90*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav int xmssmt_set_params(xmssmt_params *params, int n, int h, int d, int w, int k)
91*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
92*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (h % d) {
93*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     fprintf(stderr, "d must divide h without remainder!\n");
94*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     return 1;
95*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
96*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->h = h;
97*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->d = d;
98*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->n = n;
99*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->index_len = (h + 7) / 8;
100*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   xmss_params xmss_par;
101*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (xmss_set_params(&xmss_par, n, (h/d), w, k)) {
102*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     return 1;
103*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
104*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   params->xmss_par = xmss_par;
105*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
106*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
107*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
108*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
109*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Computes a leaf from a WOTS public key using an L-tree.
110*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
l_tree(unsigned char * leaf,unsigned char * wots_pk,const xmss_params * params,const unsigned char * pub_seed,uint32_t addr[8])111*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static void l_tree(unsigned char *leaf, unsigned char *wots_pk, const xmss_params *params, const unsigned char *pub_seed, uint32_t addr[8])
112*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
113*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int l = params->wots_par.len;
114*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
115*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t i = 0;
116*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t height = 0;
117*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t bound;
118*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
119*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //ADRS.setTreeHeight(0);
120*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setTreeHeight(addr, height);
121*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
122*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   while (l > 1) {
123*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      bound = l >> 1; //floor(l / 2);
124*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      for (i = 0; i < bound; i++) {
125*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        //ADRS.setTreeIndex(i);
126*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        setTreeIndex(addr, i);
127*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        //wots_pk[i] = RAND_HASH(pk[2i], pk[2i + 1], SEED, ADRS);
128*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        hash_h(wots_pk+i*n, wots_pk+i*2*n, pub_seed, addr, n);
129*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      }
130*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      //if ( l % 2 == 1 ) {
131*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      if (l & 1) {
132*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        //pk[floor(l / 2) + 1] = pk[l];
133*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        memcpy(wots_pk+(l>>1)*n, wots_pk+(l-1)*n, n);
134*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        //l = ceil(l / 2);
135*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        l=(l>>1)+1;
136*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      }
137*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      else {
138*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        //l = ceil(l / 2);
139*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav        l=(l>>1);
140*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      }
141*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      //ADRS.setTreeHeight(ADRS.getTreeHeight() + 1);
142*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      height++;
143*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav      setTreeHeight(addr, height);
144*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav    }
145*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav    //return pk[0];
146*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav    memcpy(leaf, wots_pk, n);
147*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
148*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
149*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
150*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Computes the leaf at a given address. First generates the WOTS key pair, then computes leaf using l_tree. As this happens position independent, we only require that addr encodes the right ltree-address.
151*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
gen_leaf_wots(unsigned char * leaf,const unsigned char * sk_seed,const xmss_params * params,const unsigned char * pub_seed,uint32_t ltree_addr[8],uint32_t ots_addr[8])152*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static void gen_leaf_wots(unsigned char *leaf, const unsigned char *sk_seed, const xmss_params *params, const unsigned char *pub_seed, uint32_t ltree_addr[8], uint32_t ots_addr[8])
153*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
154*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char seed[params->n];
155*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char pk[params->wots_par.keysize];
156*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
157*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   get_seed(seed, sk_seed, params->n, ots_addr);
158*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   wots_pkgen(pk, seed, &(params->wots_par), pub_seed, ots_addr);
159*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
160*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   l_tree(leaf, pk, params, pub_seed, ltree_addr);
161*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
162*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
treehash_minheight_on_stack(bds_state * state,const xmss_params * params,const treehash_inst * treehash)163*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static int treehash_minheight_on_stack(bds_state* state, const xmss_params *params, const treehash_inst *treehash) {
164*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int r = params->h, i;
165*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < treehash->stackusage; i++) {
166*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (state->stacklevels[state->stackoffset - i - 1] < r) {
167*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       r = state->stacklevels[state->stackoffset - i - 1];
168*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
169*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
170*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return r;
171*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
172*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
173*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
174*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Merkle's TreeHash algorithm. The address only needs to initialize the first 78 bits of addr. Everything else will be set by treehash.
175*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Currently only used for key generation.
176*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  *
177*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
treehash_setup(unsigned char * node,int height,int index,bds_state * state,const unsigned char * sk_seed,const xmss_params * params,const unsigned char * pub_seed,const uint32_t addr[8])178*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static void treehash_setup(unsigned char *node, int height, int index, bds_state *state, const unsigned char *sk_seed, const xmss_params *params, const unsigned char *pub_seed, const uint32_t addr[8])
179*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
180*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int idx = index;
181*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
182*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int h = params->h;
183*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int k = params->k;
184*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // use three different addresses because at this point we use all three formats in parallel
185*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ots_addr[8];
186*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ltree_addr[8];
187*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t  node_addr[8];
188*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // only copy layer and tree address parts
189*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ots_addr, addr, 12);
190*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // type = ots
191*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ots_addr, 0);
192*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ltree_addr, addr, 12);
193*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ltree_addr, 1);
194*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(node_addr, addr, 12);
195*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(node_addr, 2);
196*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
197*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t lastnode, i;
198*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char stack[(height+1)*n];
199*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int stacklevels[height+1];
200*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int stackoffset=0;
201*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int nodeh;
202*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
203*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   lastnode = idx+(1<<height);
204*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
205*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < h-k; i++) {
206*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     state->treehash[i].h = i;
207*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     state->treehash[i].completed = 1;
208*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     state->treehash[i].stackusage = 0;
209*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
210*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
211*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   i = 0;
212*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (; idx < lastnode; idx++) {
213*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setLtreeADRS(ltree_addr, idx);
214*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setOTSADRS(ots_addr, idx);
215*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     gen_leaf_wots(stack+stackoffset*n, sk_seed, params, pub_seed, ltree_addr, ots_addr);
216*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     stacklevels[stackoffset] = 0;
217*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     stackoffset++;
218*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (h - k > 0 && i == 3) {
219*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       memcpy(state->treehash[0].node, stack+stackoffset*n, n);
220*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
221*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     while (stackoffset>1 && stacklevels[stackoffset-1] == stacklevels[stackoffset-2])
222*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     {
223*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       nodeh = stacklevels[stackoffset-1];
224*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       if (i >> nodeh == 1) {
225*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         memcpy(state->auth + nodeh*n, stack+(stackoffset-1)*n, n);
226*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
227*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       else {
228*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         if (nodeh < h - k && i >> nodeh == 3) {
229*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav           memcpy(state->treehash[nodeh].node, stack+(stackoffset-1)*n, n);
230*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         }
231*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         else if (nodeh >= h - k) {
232*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav           memcpy(state->retain + ((1 << (h - 1 - nodeh)) + nodeh - h + (((i >> nodeh) - 3) >> 1)) * n, stack+(stackoffset-1)*n, n);
233*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         }
234*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
235*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       setTreeHeight(node_addr, stacklevels[stackoffset-1]);
236*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       setTreeIndex(node_addr, (idx >> (stacklevels[stackoffset-1]+1)));
237*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       hash_h(stack+(stackoffset-2)*n, stack+(stackoffset-2)*n, pub_seed,
238*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav           node_addr, n);
239*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       stacklevels[stackoffset-2]++;
240*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       stackoffset--;
241*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
242*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     i++;
243*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
244*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
245*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < n; i++)
246*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     node[i] = stack[i];
247*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
248*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
treehash_update(treehash_inst * treehash,bds_state * state,const unsigned char * sk_seed,const xmss_params * params,const unsigned char * pub_seed,const uint32_t addr[8])249*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static void treehash_update(treehash_inst *treehash, bds_state *state, const unsigned char *sk_seed, const xmss_params *params, const unsigned char *pub_seed, const uint32_t addr[8]) {
250*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   int n = params->n;
251*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
252*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ots_addr[8];
253*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ltree_addr[8];
254*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t  node_addr[8];
255*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // only copy layer and tree address parts
256*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ots_addr, addr, 12);
257*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // type = ots
258*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ots_addr, 0);
259*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ltree_addr, addr, 12);
260*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ltree_addr, 1);
261*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(node_addr, addr, 12);
262*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(node_addr, 2);
263*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
264*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setLtreeADRS(ltree_addr, treehash->next_idx);
265*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setOTSADRS(ots_addr, treehash->next_idx);
266*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
267*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char nodebuffer[2 * n];
268*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int nodeheight = 0;
269*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   gen_leaf_wots(nodebuffer, sk_seed, params, pub_seed, ltree_addr, ots_addr);
270*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   while (treehash->stackusage > 0 && state->stacklevels[state->stackoffset-1] == nodeheight) {
271*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(nodebuffer + n, nodebuffer, n);
272*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(nodebuffer, state->stack + (state->stackoffset-1)*n, n);
273*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeHeight(node_addr, nodeheight);
274*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeIndex(node_addr, (treehash->next_idx >> (nodeheight+1)));
275*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     hash_h(nodebuffer, nodebuffer, pub_seed, node_addr, n);
276*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     nodeheight++;
277*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     treehash->stackusage--;
278*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     state->stackoffset--;
279*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
280*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (nodeheight == treehash->h) { // this also implies stackusage == 0
281*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(treehash->node, nodebuffer, n);
282*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     treehash->completed = 1;
283*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
284*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   else {
285*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(state->stack + state->stackoffset*n, nodebuffer, n);
286*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     treehash->stackusage++;
287*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     state->stacklevels[state->stackoffset] = nodeheight;
288*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     state->stackoffset++;
289*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     treehash->next_idx++;
290*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
291*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
292*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
293*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
294*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Computes a root node given a leaf and an authapth
295*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
validate_authpath(unsigned char * root,const unsigned char * leaf,unsigned long leafidx,const unsigned char * authpath,const xmss_params * params,const unsigned char * pub_seed,uint32_t addr[8])296*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static void validate_authpath(unsigned char *root, const unsigned char *leaf, unsigned long leafidx, const unsigned char *authpath, const xmss_params *params, const unsigned char *pub_seed, uint32_t addr[8])
297*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
298*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
299*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
300*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t i, j;
301*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char buffer[2*n];
302*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
303*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // If leafidx is odd (last bit = 1), current path element is a right child and authpath has to go to the left.
304*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Otherwise, it is the other way around
305*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (leafidx & 1) {
306*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     for (j = 0; j < n; j++)
307*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       buffer[n+j] = leaf[j];
308*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     for (j = 0; j < n; j++)
309*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       buffer[j] = authpath[j];
310*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
311*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   else {
312*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     for (j = 0; j < n; j++)
313*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       buffer[j] = leaf[j];
314*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     for (j = 0; j < n; j++)
315*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       buffer[n+j] = authpath[j];
316*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
317*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   authpath += n;
318*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
319*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i=0; i < params->h-1; i++) {
320*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeHeight(addr, i);
321*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     leafidx >>= 1;
322*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeIndex(addr, leafidx);
323*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (leafidx&1) {
324*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       hash_h(buffer+n, buffer, pub_seed, addr, n);
325*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       for (j = 0; j < n; j++)
326*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         buffer[j] = authpath[j];
327*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
328*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     else {
329*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       hash_h(buffer, buffer, pub_seed, addr, n);
330*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       for (j = 0; j < n; j++)
331*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         buffer[j+n] = authpath[j];
332*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
333*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     authpath += n;
334*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
335*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setTreeHeight(addr, (params->h-1));
336*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   leafidx >>= 1;
337*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setTreeIndex(addr, leafidx);
338*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   hash_h(root, buffer, pub_seed, addr, n);
339*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
340*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
341*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
342*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Performs one treehash update on the instance that needs it the most.
343*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Returns 1 if such an instance was not found
344*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  **/
bds_treehash_update(bds_state * state,unsigned int updates,const unsigned char * sk_seed,const xmss_params * params,unsigned char * pub_seed,const uint32_t addr[8])345*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static char bds_treehash_update(bds_state *state, unsigned int updates, const unsigned char *sk_seed, const xmss_params *params, unsigned char *pub_seed, const uint32_t addr[8]) {
346*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t i, j;
347*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int level, l_min, low;
348*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int h = params->h;
349*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int k = params->k;
350*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int used = 0;
351*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
352*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (j = 0; j < updates; j++) {
353*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     l_min = h;
354*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     level = h - k;
355*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     for (i = 0; i < h - k; i++) {
356*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       if (state->treehash[i].completed) {
357*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         low = h;
358*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
359*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       else if (state->treehash[i].stackusage == 0) {
360*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         low = i;
361*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
362*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       else {
363*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         low = treehash_minheight_on_stack(state, params, &(state->treehash[i]));
364*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
365*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       if (low < l_min) {
366*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         level = i;
367*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         l_min = low;
368*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
369*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
370*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (level == h - k) {
371*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       break;
372*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
373*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     treehash_update(&(state->treehash[level]), state, sk_seed, params, pub_seed, addr);
374*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     used++;
375*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
376*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return updates - used;
377*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
378*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
379*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
380*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Updates the state (typically NEXT_i) by adding a leaf and updating the stack
381*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Returns 1 if all leaf nodes have already been processed
382*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  **/
bds_state_update(bds_state * state,const unsigned char * sk_seed,const xmss_params * params,unsigned char * pub_seed,const uint32_t addr[8])383*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static char bds_state_update(bds_state *state, const unsigned char *sk_seed, const xmss_params *params, unsigned char *pub_seed, const uint32_t addr[8]) {
384*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ltree_addr[8];
385*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t node_addr[8];
386*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ots_addr[8];
387*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
388*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   int n = params->n;
389*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   int h = params->h;
390*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   int k = params->k;
391*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
392*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   int nodeh;
393*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   int idx = state->next_leaf;
394*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (idx == 1 << h) {
395*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     return 1;
396*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
397*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
398*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // only copy layer and tree address parts
399*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ots_addr, addr, 12);
400*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // type = ots
401*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ots_addr, 0);
402*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ltree_addr, addr, 12);
403*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ltree_addr, 1);
404*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(node_addr, addr, 12);
405*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(node_addr, 2);
406*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
407*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setOTSADRS(ots_addr, idx);
408*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setLtreeADRS(ltree_addr, idx);
409*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
410*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   gen_leaf_wots(state->stack+state->stackoffset*n, sk_seed, params, pub_seed, ltree_addr, ots_addr);
411*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
412*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->stacklevels[state->stackoffset] = 0;
413*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->stackoffset++;
414*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (h - k > 0 && idx == 3) {
415*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(state->treehash[0].node, state->stack+state->stackoffset*n, n);
416*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
417*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   while (state->stackoffset>1 && state->stacklevels[state->stackoffset-1] == state->stacklevels[state->stackoffset-2]) {
418*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     nodeh = state->stacklevels[state->stackoffset-1];
419*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (idx >> nodeh == 1) {
420*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       memcpy(state->auth + nodeh*n, state->stack+(state->stackoffset-1)*n, n);
421*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
422*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     else {
423*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       if (nodeh < h - k && idx >> nodeh == 3) {
424*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         memcpy(state->treehash[nodeh].node, state->stack+(state->stackoffset-1)*n, n);
425*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
426*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       else if (nodeh >= h - k) {
427*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         memcpy(state->retain + ((1 << (h - 1 - nodeh)) + nodeh - h + (((idx >> nodeh) - 3) >> 1)) * n, state->stack+(state->stackoffset-1)*n, n);
428*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
429*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
430*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeHeight(node_addr, state->stacklevels[state->stackoffset-1]);
431*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeIndex(node_addr, (idx >> (state->stacklevels[state->stackoffset-1]+1)));
432*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     hash_h(state->stack+(state->stackoffset-2)*n, state->stack+(state->stackoffset-2)*n, pub_seed, node_addr, n);
433*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
434*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     state->stacklevels[state->stackoffset-2]++;
435*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     state->stackoffset--;
436*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
437*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   state->next_leaf++;
438*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
439*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
440*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
441*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
442*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Returns the auth path for node leaf_idx and computes the auth path for the
443*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * next leaf node, using the algorithm described by Buchmann, Dahmen and Szydlo
444*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * in "Post Quantum Cryptography", Springer 2009.
445*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
bds_round(bds_state * state,const unsigned long leaf_idx,const unsigned char * sk_seed,const xmss_params * params,unsigned char * pub_seed,uint32_t addr[8])446*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav static void bds_round(bds_state *state, const unsigned long leaf_idx, const unsigned char *sk_seed, const xmss_params *params, unsigned char *pub_seed, uint32_t addr[8])
447*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
448*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int i;
449*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
450*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int h = params->h;
451*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int k = params->k;
452*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
453*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int tau = h;
454*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int startidx;
455*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int offset, rowidx;
456*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char buf[2 * n];
457*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
458*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ots_addr[8];
459*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ltree_addr[8];
460*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t  node_addr[8];
461*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // only copy layer and tree address parts
462*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ots_addr, addr, 12);
463*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // type = ots
464*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ots_addr, 0);
465*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ltree_addr, addr, 12);
466*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ltree_addr, 1);
467*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(node_addr, addr, 12);
468*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(node_addr, 2);
469*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
470*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < h; i++) {
471*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (! ((leaf_idx >> i) & 1)) {
472*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       tau = i;
473*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       break;
474*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
475*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
476*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
477*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (tau > 0) {
478*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(buf,     state->auth + (tau-1) * n, n);
479*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // we need to do this before refreshing state->keep to prevent overwriting
480*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(buf + n, state->keep + ((tau-1) >> 1) * n, n);
481*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
482*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (!((leaf_idx >> (tau + 1)) & 1) && (tau < h - 1)) {
483*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(state->keep + (tau >> 1)*n, state->auth + tau*n, n);
484*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
485*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (tau == 0) {
486*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setLtreeADRS(ltree_addr, leaf_idx);
487*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setOTSADRS(ots_addr, leaf_idx);
488*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     gen_leaf_wots(state->auth, sk_seed, params, pub_seed, ltree_addr, ots_addr);
489*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
490*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   else {
491*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeHeight(node_addr, (tau-1));
492*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeIndex(node_addr, leaf_idx >> tau);
493*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     hash_h(state->auth + tau * n, buf, pub_seed, node_addr, n);
494*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     for (i = 0; i < tau; i++) {
495*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       if (i < h - k) {
496*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         memcpy(state->auth + i * n, state->treehash[i].node, n);
497*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
498*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       else {
499*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         offset = (1 << (h - 1 - i)) + i - h;
500*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         rowidx = ((leaf_idx >> i) - 1) >> 1;
501*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         memcpy(state->auth + i * n, state->retain + (offset + rowidx) * n, n);
502*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
503*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
504*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
505*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     for (i = 0; i < ((tau < h - k) ? tau : (h - k)); i++) {
506*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       startidx = leaf_idx + 1 + 3 * (1 << i);
507*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       if (startidx < 1U << h) {
508*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         state->treehash[i].h = i;
509*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         state->treehash[i].next_idx = startidx;
510*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         state->treehash[i].completed = 0;
511*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         state->treehash[i].stackusage = 0;
512*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
513*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
514*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
515*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
516*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
517*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /*
518*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Generates a XMSS key pair for a given parameter set.
519*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Format sk: [(32bit) idx || SK_SEED || SK_PRF || PUB_SEED || root]
520*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Format pk: [root || PUB_SEED] omitting algo oid.
521*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmss_keypair(unsigned char * pk,unsigned char * sk,bds_state * state,xmss_params * params)522*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav int xmss_keypair(unsigned char *pk, unsigned char *sk, bds_state *state, xmss_params *params)
523*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
524*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
525*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Set idx = 0
526*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sk[0] = 0;
527*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sk[1] = 0;
528*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sk[2] = 0;
529*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sk[3] = 0;
530*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Init SK_SEED (n byte), SK_PRF (n byte), and PUB_SEED (n byte)
531*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   randombytes(sk+4, 3*n);
532*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Copy PUB_SEED to public key
533*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(pk+n, sk+4+2*n, n);
534*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
535*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
536*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
537*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute root
538*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   treehash_setup(pk, params->h, 0, state, sk+4, params, sk+4+2*n, addr);
539*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // copy root to sk
540*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sk+4+3*n, pk, n);
541*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
542*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
543*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
544*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
545*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Signs a message.
546*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Returns
547*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * 1. an array containing the signature followed by the message AND
548*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * 2. an updated secret key!
549*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  *
550*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmss_sign(unsigned char * sk,bds_state * state,unsigned char * sig_msg,unsigned long long * sig_msg_len,const unsigned char * msg,unsigned long long msglen,const xmss_params * params)551*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav int xmss_sign(unsigned char *sk, bds_state *state, unsigned char *sig_msg, unsigned long long *sig_msg_len, const unsigned char *msg, unsigned long long msglen, const xmss_params *params)
552*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
553*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int h = params->h;
554*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
555*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int k = params->k;
556*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint16_t i = 0;
557*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
558*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Extract SK
559*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned long idx = ((unsigned long)sk[0] << 24) | ((unsigned long)sk[1] << 16) | ((unsigned long)sk[2] << 8) | sk[3];
560*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char sk_seed[n];
561*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sk_seed, sk+4, n);
562*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char sk_prf[n];
563*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sk_prf, sk+4+n, n);
564*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char pub_seed[n];
565*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(pub_seed, sk+4+2*n, n);
566*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
567*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // index as 32 bytes string
568*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char idx_bytes_32[32];
569*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   to_byte(idx_bytes_32, idx, 32);
570*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
571*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char hash_key[3*n];
572*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
573*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Update SK
574*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sk[0] = ((idx + 1) >> 24) & 255;
575*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sk[1] = ((idx + 1) >> 16) & 255;
576*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sk[2] = ((idx + 1) >> 8) & 255;
577*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sk[3] = (idx + 1) & 255;
578*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // -- Secret key for this non-forward-secure version is now updated.
579*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // -- A productive implementation should use a file handle instead and write the updated secret key at this point!
580*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
581*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Init working params
582*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char R[n];
583*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char msg_h[n];
584*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char ots_seed[n];
585*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ots_addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
586*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
587*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // ---------------------------------
588*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Message Hashing
589*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // ---------------------------------
590*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
591*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Message Hash:
592*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // First compute pseudorandom value
593*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   prf(R, idx_bytes_32, sk_prf, n);
594*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Generate hash key (R || root || idx)
595*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(hash_key, R, n);
596*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(hash_key+n, sk+4+3*n, n);
597*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   to_byte(hash_key+2*n, idx, n);
598*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Then use it for message digest
599*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   h_msg(msg_h, msg, msglen, hash_key, 3*n, n);
600*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
601*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Start collecting signature
602*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len = 0;
603*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
604*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Copy index to signature
605*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg[0] = (idx >> 24) & 255;
606*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg[1] = (idx >> 16) & 255;
607*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg[2] = (idx >> 8) & 255;
608*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg[3] = idx & 255;
609*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
610*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += 4;
611*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += 4;
612*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
613*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Copy R to signature
614*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < n; i++)
615*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg[i] = R[i];
616*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
617*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += n;
618*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += n;
619*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
620*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // ----------------------------------
621*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Now we start to "really sign"
622*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // ----------------------------------
623*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
624*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Prepare Address
625*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ots_addr, 0);
626*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setOTSADRS(ots_addr, idx);
627*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
628*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute seed for OTS key pair
629*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   get_seed(ots_seed, sk_seed, n, ots_addr);
630*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
631*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute WOTS signature
632*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   wots_sign(sig_msg, msg_h, ots_seed, &(params->wots_par), pub_seed, ots_addr);
633*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
634*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += params->wots_par.keysize;
635*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += params->wots_par.keysize;
636*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
637*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // the auth path was already computed during the previous round
638*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sig_msg, state->auth, h*n);
639*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
640*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if (idx < (1U << h) - 1) {
641*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     bds_round(state, idx, sk_seed, params, pub_seed, ots_addr);
642*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     bds_treehash_update(state, (h - k) >> 1, sk_seed, params, pub_seed, ots_addr);
643*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
644*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
645*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /* TODO: save key/bds state here! */
646*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
647*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += params->h*n;
648*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += params->h*n;
649*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
650*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //Whipe secret elements?
651*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //zerobytes(tsk, CRYPTO_SECRETKEYBYTES);
652*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
653*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
654*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sig_msg, msg, msglen);
655*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += msglen;
656*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
657*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
658*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
659*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
660*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
661*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Verifies a given message signature pair under a given public key.
662*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmss_sign_open(unsigned char * msg,unsigned long long * msglen,const unsigned char * sig_msg,unsigned long long sig_msg_len,const unsigned char * pk,const xmss_params * params)663*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav int xmss_sign_open(unsigned char *msg, unsigned long long *msglen, const unsigned char *sig_msg, unsigned long long sig_msg_len, const unsigned char *pk, const xmss_params *params)
664*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
665*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
666*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
667*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned long long i, m_len;
668*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned long idx=0;
669*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char wots_pk[params->wots_par.keysize];
670*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char pkhash[n];
671*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char root[n];
672*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char msg_h[n];
673*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char hash_key[3*n];
674*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
675*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char pub_seed[n];
676*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(pub_seed, pk+n, n);
677*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
678*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Init addresses
679*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ots_addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
680*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ltree_addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
681*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t node_addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
682*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
683*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ots_addr, 0);
684*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ltree_addr, 1);
685*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(node_addr, 2);
686*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
687*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Extract index
688*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   idx = ((unsigned long)sig_msg[0] << 24) | ((unsigned long)sig_msg[1] << 16) | ((unsigned long)sig_msg[2] << 8) | sig_msg[3];
689*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   printf("verify:: idx = %lu\n", idx);
690*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
691*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Generate hash key (R || root || idx)
692*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(hash_key, sig_msg+4,n);
693*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(hash_key+n, pk, n);
694*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   to_byte(hash_key+2*n, idx, n);
695*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
696*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += (n+4);
697*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg_len -= (n+4);
698*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
699*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // hash message
700*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned long long tmp_sig_len = params->wots_par.keysize+params->h*n;
701*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   m_len = sig_msg_len - tmp_sig_len;
702*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   h_msg(msg_h, sig_msg + tmp_sig_len, m_len, hash_key, 3*n, n);
703*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
704*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //-----------------------
705*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Verify signature
706*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //-----------------------
707*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
708*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Prepare Address
709*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setOTSADRS(ots_addr, idx);
710*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Check WOTS signature
711*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   wots_pkFromSig(wots_pk, sig_msg, msg_h, &(params->wots_par), pub_seed, ots_addr);
712*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
713*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += params->wots_par.keysize;
714*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg_len -= params->wots_par.keysize;
715*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
716*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute Ltree
717*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setLtreeADRS(ltree_addr, idx);
718*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   l_tree(pkhash, wots_pk, params, pub_seed, ltree_addr);
719*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
720*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute root
721*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   validate_authpath(root, pkhash, idx, sig_msg, params, pub_seed, node_addr);
722*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
723*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += params->h*n;
724*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg_len -= params->h*n;
725*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
726*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < n; i++)
727*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (root[i] != pk[i])
728*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       goto fail;
729*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
730*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *msglen = sig_msg_len;
731*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < *msglen; i++)
732*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     msg[i] = sig_msg[i];
733*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
734*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
735*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
736*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
737*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav fail:
738*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *msglen = sig_msg_len;
739*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < *msglen; i++)
740*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     msg[i] = 0;
741*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *msglen = -1;
742*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return -1;
743*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
744*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
745*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /*
746*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Generates a XMSSMT key pair for a given parameter set.
747*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Format sk: [(ceil(h/8) bit) idx || SK_SEED || SK_PRF || PUB_SEED || root]
748*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Format pk: [root || PUB_SEED] omitting algo oid.
749*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmssmt_keypair(unsigned char * pk,unsigned char * sk,bds_state * states,unsigned char * wots_sigs,xmssmt_params * params)750*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav int xmssmt_keypair(unsigned char *pk, unsigned char *sk, bds_state *states, unsigned char *wots_sigs, xmssmt_params *params)
751*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
752*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
753*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int i;
754*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char ots_seed[params->n];
755*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Set idx = 0
756*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < params->index_len; i++) {
757*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sk[i] = 0;
758*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
759*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Init SK_SEED (n byte), SK_PRF (n byte), and PUB_SEED (n byte)
760*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   randombytes(sk+params->index_len, 3*n);
761*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Copy PUB_SEED to public key
762*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(pk+n, sk+params->index_len+2*n, n);
763*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
764*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Set address to point on the single tree on layer d-1
765*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
766*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setLayerADRS(addr, (params->d-1));
767*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Set up state and compute wots signatures for all but topmost tree root
768*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < params->d - 1; i++) {
769*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // Compute seed for OTS key pair
770*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     treehash_setup(pk, params->xmss_par.h, 0, states + i, sk+params->index_len, &(params->xmss_par), pk+n, addr);
771*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setLayerADRS(addr, (i+1));
772*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     get_seed(ots_seed, sk+params->index_len, n, addr);
773*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     wots_sign(wots_sigs + i*params->xmss_par.wots_par.keysize, pk, ots_seed, &(params->xmss_par.wots_par), pk+n, addr);
774*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
775*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   treehash_setup(pk, params->xmss_par.h, 0, states + i, sk+params->index_len, &(params->xmss_par), pk+n, addr);
776*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sk+params->index_len+3*n, pk, n);
777*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
778*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
779*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
780*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
781*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Signs a message.
782*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Returns
783*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * 1. an array containing the signature followed by the message AND
784*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * 2. an updated secret key!
785*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  *
786*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmssmt_sign(unsigned char * sk,bds_state * states,unsigned char * wots_sigs,unsigned char * sig_msg,unsigned long long * sig_msg_len,const unsigned char * msg,unsigned long long msglen,const xmssmt_params * params)787*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav int xmssmt_sign(unsigned char *sk, bds_state *states, unsigned char *wots_sigs, unsigned char *sig_msg, unsigned long long *sig_msg_len, const unsigned char *msg, unsigned long long msglen, const xmssmt_params *params)
788*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
789*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
790*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
791*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int tree_h = params->xmss_par.h;
792*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int h = params->h;
793*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int k = params->xmss_par.k;
794*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int idx_len = params->index_len;
795*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint64_t idx_tree;
796*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t idx_leaf;
797*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint64_t i, j;
798*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   int needswap_upto = -1;
799*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int updates;
800*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
801*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char sk_seed[n];
802*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char sk_prf[n];
803*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char pub_seed[n];
804*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Init working params
805*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char R[n];
806*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char msg_h[n];
807*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char hash_key[3*n];
808*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char ots_seed[n];
809*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
810*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ots_addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
811*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char idx_bytes_32[32];
812*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   bds_state tmp;
813*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
814*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Extract SK
815*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned long long idx = 0;
816*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < idx_len; i++) {
817*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     idx |= ((unsigned long long)sk[i]) << 8*(idx_len - 1 - i);
818*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
819*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
820*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sk_seed, sk+idx_len, n);
821*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sk_prf, sk+idx_len+n, n);
822*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(pub_seed, sk+idx_len+2*n, n);
823*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
824*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Update SK
825*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < idx_len; i++) {
826*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sk[i] = ((idx + 1) >> 8*(idx_len - 1 - i)) & 255;
827*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
828*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // -- Secret key for this non-forward-secure version is now updated.
829*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // -- A productive implementation should use a file handle instead and write the updated secret key at this point!
830*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
831*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
832*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // ---------------------------------
833*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Message Hashing
834*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // ---------------------------------
835*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
836*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Message Hash:
837*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // First compute pseudorandom value
838*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   to_byte(idx_bytes_32, idx, 32);
839*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   prf(R, idx_bytes_32, sk_prf, n);
840*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Generate hash key (R || root || idx)
841*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(hash_key, R, n);
842*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(hash_key+n, sk+idx_len+3*n, n);
843*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   to_byte(hash_key+2*n, idx, n);
844*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
845*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Then use it for message digest
846*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   h_msg(msg_h, msg, msglen, hash_key, 3*n, n);
847*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
848*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Start collecting signature
849*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len = 0;
850*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
851*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Copy index to signature
852*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < idx_len; i++) {
853*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg[i] = (idx >> 8*(idx_len - 1 - i)) & 255;
854*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
855*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
856*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += idx_len;
857*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += idx_len;
858*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
859*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Copy R to signature
860*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < n; i++)
861*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg[i] = R[i];
862*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
863*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += n;
864*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += n;
865*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
866*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // ----------------------------------
867*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Now we start to "really sign"
868*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // ----------------------------------
869*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
870*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Handle lowest layer separately as it is slightly different...
871*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
872*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Prepare Address
873*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ots_addr, 0);
874*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   idx_tree = idx >> tree_h;
875*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   idx_leaf = (idx & ((1 << tree_h)-1));
876*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setLayerADRS(ots_addr, 0);
877*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setTreeADRS(ots_addr, idx_tree);
878*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setOTSADRS(ots_addr, idx_leaf);
879*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
880*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute seed for OTS key pair
881*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   get_seed(ots_seed, sk_seed, n, ots_addr);
882*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
883*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute WOTS signature
884*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   wots_sign(sig_msg, msg_h, ots_seed, &(params->xmss_par.wots_par), pub_seed, ots_addr);
885*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
886*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += params->xmss_par.wots_par.keysize;
887*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += params->xmss_par.wots_par.keysize;
888*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
889*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sig_msg, states[0].auth, tree_h*n);
890*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += tree_h*n;
891*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += tree_h*n;
892*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
893*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // prepare signature of remaining layers
894*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 1; i < params->d; i++) {
895*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // put WOTS signature in place
896*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(sig_msg, wots_sigs + (i-1)*params->xmss_par.wots_par.keysize, params->xmss_par.wots_par.keysize);
897*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
898*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg += params->xmss_par.wots_par.keysize;
899*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     *sig_msg_len += params->xmss_par.wots_par.keysize;
900*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
901*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // put AUTH nodes in place
902*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(sig_msg, states[i].auth, tree_h*n);
903*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg += tree_h*n;
904*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     *sig_msg_len += tree_h*n;
905*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
906*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
907*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   updates = (tree_h - k) >> 1;
908*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
909*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setTreeADRS(addr, (idx_tree + 1));
910*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // mandatory update for NEXT_0 (does not count towards h-k/2) if NEXT_0 exists
911*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   if ((1 + idx_tree) * (1 << tree_h) + idx_leaf < (1ULL << h)) {
912*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     bds_state_update(&states[params->d], sk_seed, &(params->xmss_par), pub_seed, addr);
913*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
914*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
915*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < params->d; i++) {
916*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // check if we're not at the end of a tree
917*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (! (((idx + 1) & ((1ULL << ((i+1)*tree_h)) - 1)) == 0)) {
918*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       idx_leaf = (idx >> (tree_h * i)) & ((1 << tree_h)-1);
919*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       idx_tree = (idx >> (tree_h * (i+1)));
920*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       setLayerADRS(addr, i);
921*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       setTreeADRS(addr, idx_tree);
922*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       if (i == (unsigned int) (needswap_upto + 1)) {
923*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         bds_round(&states[i], idx_leaf, sk_seed, &(params->xmss_par), pub_seed, addr);
924*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
925*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       updates = bds_treehash_update(&states[i], updates, sk_seed, &(params->xmss_par), pub_seed, addr);
926*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       setTreeADRS(addr, (idx_tree + 1));
927*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       // if a NEXT-tree exists for this level;
928*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       if ((1 + idx_tree) * (1 << tree_h) + idx_leaf < (1ULL << (h - tree_h * i))) {
929*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         if (i > 0 && updates > 0 && states[params->d + i].next_leaf < (1ULL << h)) {
930*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav           bds_state_update(&states[params->d + i], sk_seed, &(params->xmss_par), pub_seed, addr);
931*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav           updates--;
932*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         }
933*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
934*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
935*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     else if (idx < (1ULL << h) - 1) {
936*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       memcpy(&tmp, states+params->d + i, sizeof(bds_state));
937*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       memcpy(states+params->d + i, states + i, sizeof(bds_state));
938*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       memcpy(states + i, &tmp, sizeof(bds_state));
939*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
940*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       setLayerADRS(ots_addr, (i+1));
941*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       setTreeADRS(ots_addr, ((idx + 1) >> ((i+2) * tree_h)));
942*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       setOTSADRS(ots_addr, (((idx >> ((i+1) * tree_h)) + 1) & ((1 << tree_h)-1)));
943*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
944*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       get_seed(ots_seed, sk+params->index_len, n, ots_addr);
945*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       wots_sign(wots_sigs + i*params->xmss_par.wots_par.keysize, states[i].stack, ots_seed, &(params->xmss_par.wots_par), pub_seed, ots_addr);
946*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
947*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       states[params->d + i].stackoffset = 0;
948*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       states[params->d + i].next_leaf = 0;
949*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
950*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       updates--; // WOTS-signing counts as one update
951*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       needswap_upto = i;
952*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       for (j = 0; j < tree_h-k; j++) {
953*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav         states[i].treehash[j].completed = 1;
954*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       }
955*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     }
956*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
957*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
958*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //Whipe secret elements?
959*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //zerobytes(tsk, CRYPTO_SECRETKEYBYTES);
960*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
961*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(sig_msg, msg, msglen);
962*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *sig_msg_len += msglen;
963*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
964*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
965*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
966*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
967*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav /**
968*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  * Verifies a given message signature pair under a given public key.
969*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav  */
xmssmt_sign_open(unsigned char * msg,unsigned long long * msglen,const unsigned char * sig_msg,unsigned long long sig_msg_len,const unsigned char * pk,const xmssmt_params * params)970*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav int xmssmt_sign_open(unsigned char *msg, unsigned long long *msglen, const unsigned char *sig_msg, unsigned long long sig_msg_len, const unsigned char *pk, const xmssmt_params *params)
971*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav {
972*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int n = params->n;
973*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
974*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int tree_h = params->xmss_par.h;
975*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned int idx_len = params->index_len;
976*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint64_t idx_tree;
977*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t idx_leaf;
978*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
979*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned long long i, m_len;
980*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned long long idx=0;
981*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char wots_pk[params->xmss_par.wots_par.keysize];
982*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char pkhash[n];
983*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char root[n];
984*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char msg_h[n];
985*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char hash_key[3*n];
986*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
987*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned char pub_seed[n];
988*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(pub_seed, pk+n, n);
989*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
990*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Init addresses
991*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ots_addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
992*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t ltree_addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
993*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   uint32_t node_addr[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
994*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
995*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Extract index
996*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < idx_len; i++) {
997*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     idx |= ((unsigned long long)sig_msg[i]) << (8*(idx_len - 1 - i));
998*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
999*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   printf("verify:: idx = %llu\n", idx);
1000*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += idx_len;
1001*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg_len -= idx_len;
1002*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1003*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Generate hash key (R || root || idx)
1004*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(hash_key, sig_msg,n);
1005*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(hash_key+n, pk, n);
1006*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   to_byte(hash_key+2*n, idx, n);
1007*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1008*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += n;
1009*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg_len -= n;
1010*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1011*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1012*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // hash message (recall, R is now on pole position at sig_msg
1013*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   unsigned long long tmp_sig_len = (params->d * params->xmss_par.wots_par.keysize) + (params->h * n);
1014*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   m_len = sig_msg_len - tmp_sig_len;
1015*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   h_msg(msg_h, sig_msg + tmp_sig_len, m_len, hash_key, 3*n, n);
1016*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1017*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1018*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //-----------------------
1019*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Verify signature
1020*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   //-----------------------
1021*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1022*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Prepare Address
1023*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   idx_tree = idx >> tree_h;
1024*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   idx_leaf = (idx & ((1 << tree_h)-1));
1025*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setLayerADRS(ots_addr, 0);
1026*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setTreeADRS(ots_addr, idx_tree);
1027*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ots_addr, 0);
1028*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1029*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(ltree_addr, ots_addr, 12);
1030*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(ltree_addr, 1);
1031*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1032*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   memcpy(node_addr, ltree_addr, 12);
1033*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setType(node_addr, 2);
1034*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1035*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setOTSADRS(ots_addr, idx_leaf);
1036*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1037*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Check WOTS signature
1038*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   wots_pkFromSig(wots_pk, sig_msg, msg_h, &(params->xmss_par.wots_par), pub_seed, ots_addr);
1039*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1040*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += params->xmss_par.wots_par.keysize;
1041*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg_len -= params->xmss_par.wots_par.keysize;
1042*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1043*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute Ltree
1044*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   setLtreeADRS(ltree_addr, idx_leaf);
1045*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   l_tree(pkhash, wots_pk, &(params->xmss_par), pub_seed, ltree_addr);
1046*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1047*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   // Compute root
1048*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   validate_authpath(root, pkhash, idx_leaf, sig_msg, &(params->xmss_par), pub_seed, node_addr);
1049*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1050*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg += tree_h*n;
1051*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   sig_msg_len -= tree_h*n;
1052*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1053*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 1; i < params->d; i++) {
1054*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // Prepare Address
1055*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     idx_leaf = (idx_tree & ((1 << tree_h)-1));
1056*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     idx_tree = idx_tree >> tree_h;
1057*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1058*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setLayerADRS(ots_addr, i);
1059*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setTreeADRS(ots_addr, idx_tree);
1060*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setType(ots_addr, 0);
1061*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1062*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(ltree_addr, ots_addr, 12);
1063*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setType(ltree_addr, 1);
1064*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1065*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     memcpy(node_addr, ltree_addr, 12);
1066*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setType(node_addr, 2);
1067*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1068*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setOTSADRS(ots_addr, idx_leaf);
1069*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1070*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // Check WOTS signature
1071*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     wots_pkFromSig(wots_pk, sig_msg, root, &(params->xmss_par.wots_par), pub_seed, ots_addr);
1072*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1073*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg += params->xmss_par.wots_par.keysize;
1074*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg_len -= params->xmss_par.wots_par.keysize;
1075*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1076*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // Compute Ltree
1077*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     setLtreeADRS(ltree_addr, idx_leaf);
1078*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     l_tree(pkhash, wots_pk, &(params->xmss_par), pub_seed, ltree_addr);
1079*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1080*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     // Compute root
1081*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     validate_authpath(root, pkhash, idx_leaf, sig_msg, &(params->xmss_par), pub_seed, node_addr);
1082*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1083*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg += tree_h*n;
1084*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     sig_msg_len -= tree_h*n;
1085*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1086*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   }
1087*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1088*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < n; i++)
1089*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     if (root[i] != pk[i])
1090*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav       goto fail;
1091*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1092*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *msglen = sig_msg_len;
1093*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < *msglen; i++)
1094*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     msg[i] = sig_msg[i];
1095*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1096*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return 0;
1097*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1098*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav 
1099*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav fail:
1100*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *msglen = sig_msg_len;
1101*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   for (i = 0; i < *msglen; i++)
1102*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav     msg[i] = 0;
1103*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   *msglen = -1;
1104*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav   return -1;
1105*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav }
1106*47dd1d1bSDag-Erling Smørgrav #endif /* WITH_XMSS */
1107