keys.scala, etc.: Make merging public keys have a progress bar.
[tripe-android] / keys.scala
index f075159..544462e 100644 (file)
@@ -27,19 +27,40 @@ package uk.org.distorted.tripe; package object keys {
 
 /*----- Imports -----------------------------------------------------------*/
 
-import java.io.{Closeable, File, FileOutputStream, FileReader, IOException};
+import scala.collection.mutable.{ArrayBuffer, HashMap};
 
-import scala.collection.mutable.HashMap;
+import java.io.{Closeable, File, IOException};
+import java.lang.{Long => JLong};
+import java.net.{URL, URLConnection};
+import java.text.SimpleDateFormat;
+import java.util.Date;
+import java.util.zip.GZIPInputStream;
+
+import sys.{SystemError, hashsz, runCommand};
+import sys.Errno.EEXIST;
+import sys.FileImplicits._;
+import sys.FileInfo.{DIR, REG};
+
+import progress.{Eyecandy, SimpleModel, DataModel, DetailedModel};
+import Implicits.truish;
 
 /*----- Useful regular expressions ----------------------------------------*/
 
-val RX_COMMENT = """(?x) ^ \s* (?: \# .* )? $""".r;
-val RX_KEYVAL = """(?x) ^ \s*
+private final val RX_COMMENT = """(?x) ^ \s* (?: \# .* )? $""".r;
+private final val RX_KEYVAL = """(?x) ^ \s*
       ([-\w]+)
       (?:\s+(?!=)|\s*=\s*)
       (|\S|\S.*\S)
       \s* $""".r;
-val RX_DOLLARSUBST = """(?x) \$ \{ ([-\w]+) \}""".r;
+private final val RX_DOLLARSUBST = """(?x) \$ \{ ([-\w]+) \}""".r;
+
+private final val RX_PUBKEY = """(?x) ^ peer- (.*) \.pub $""".r;
+
+private final val RX_KEYINFO = """(?x) ^ ([^:]*) : \s* (\S.*) $""".r
+private final val RX_KEYATTR = """(?x) ^ \s*
+       ([^\s=] | [^\s=][^=]*[^\s=])
+       \s* = \s*
+       (\S.*) $""".r;
 
 /*----- Things that go wrong ----------------------------------------------*/
 
@@ -62,7 +83,7 @@ class DefaultFailed(val key: String) extends Exception;
 
 type Config = scala.collection.Map[String, String];
 
-val DEFAULTS: Seq[(String, Config => String)] =
+private val DEFAULTS: Seq[(String, Config => String)] =
   Seq("repos-base" -> { _ => "tripe-keys.tar.gz" },
       "sig-base" -> { _ => "tripe-keys.sig-<SEQ>" },
       "repos-url" -> { conf => conf("base-url") + conf("repos-base") },
@@ -85,7 +106,7 @@ val DEFAULTS: Seq[(String, Config => String)] =
        case "naclbox" => "poly1305/128"
        case _ =>
          val h = conf("hash");
-         JNI.hashsz(h) match {
+         hashsz(h) match {
            case -1 => throw new DefaultFailed("hash")
            case hsz => s"${h}-hmac/${4*hsz}"
          }
@@ -100,36 +121,79 @@ val DEFAULTS: Seq[(String, Config => String)] =
       "sig-fresh" -> { _ => "always" },
       "fingerprint-hash" -> { _("hash") });
 
-def readConfig(path: String): Config = {
-  var m = HashMap[String, String]();
-  withCleaner { clean =>
-    var in = new FileReader(path); clean { in.close(); }
+private def parseConfig(file: File): HashMap[String, String] = {
+
+  /* Build the new configuration in a temporary place. */
+  val m = HashMap[String, String]();
+
+  /* Read the config file into our map. */
+  file.withReader { in =>
     var lno = 1;
     for (line <- lines(in)) {
       line match {
-       case RX_COMMENT() => ();
-       case RX_KEYVAL(key, value) => m += key -> value;
+       case RX_COMMENT() => ok;
+       case RX_KEYVAL(key, value) => m(key) = value;
        case _ =>
-         throw new ConfigSyntaxError(path, lno, "failed to parse line");
+         throw new ConfigSyntaxError(file.getPath, lno,
+                                     "failed to parse line");
       }
       lno += 1;
     }
   }
 
+  /* Done. */
+  m
+}
+
+private def readConfig(file: File): Config = {
+  var m = parseConfig(file);
+
+  /* Fill in defaults where things have been missed out. */
   for ((key, dflt) <- DEFAULTS) {
     if (!(m contains key)) {
-      try { m += key -> dflt(m); }
+      try { m(key) = dflt(m); }
       catch {
        case e: DefaultFailed =>
-         throw new ConfigDefaultFailed(path, key, e.key, m(e.key));
+         throw new ConfigDefaultFailed(file.getPath, key,
+                                       e.key, m(e.key));
       }
     }
   }
+
+  /* And we're done. */
   m
 }
 
 /*----- Managing a key repository -----------------------------------------*/
 
+def downloadToFile(file: File, url: URL,
+                  maxlen: Long = Long.MaxValue,
+                  ic: Eyecandy) {
+  ic.job(new SimpleModel(s"connecting to `$url'", -1)) { jr =>
+    fetchURL(url, new URLFetchCallbacks {
+      val out = file.openForOutput();
+      private def toobig() {
+       throw new KeyConfigException(
+         s"remote file `$url' is suspiciously large");
+      }
+      var totlen: Long = 0;
+      override def preflight(conn: URLConnection) {
+       totlen = conn.getContentLength;
+       if (totlen > maxlen) toobig();
+       jr.change(new SimpleModel(s"downloading `$url'", totlen)
+                   with DataModel,
+                 0);
+      }
+      override def done(win: Boolean) { out.close(); }
+      def write(buf: Array[Byte], n: Int, len: Long) {
+       if (len + n > maxlen) toobig();
+       out.write(buf, 0, n);
+       jr.step(len + n);
+      }
+    })
+  }
+}
+
 /* Lifecycle notes
  *
  *   -> empty
@@ -163,59 +227,463 @@ def readConfig(path: String): Config = {
  * (delete old/)
  */
 
+class RepositoryStateException(val state: Repository.State.Value,
+                              msg: String)
+       extends Exception(msg);
+
+class KeyConfigException(msg: String) extends Exception(msg);
+
+private def launderFingerprint(fp: String): String =
+  fp filter { _.isLetterOrDigit };
+
+private def fingerprintsEqual(a: String, b: String) =
+  launderFingerprint(a) == launderFingerprint(b);
+
+private def keyFingerprint(kr: File, tag: String, hash: String): String = {
+  val (out, _) = runCommand("key", "-k", kr.getPath, "fingerprint",
+                           "-a", hash, "-f", "-secret", tag);
+  nextToken(out) match {
+    case Some((fp, _)) => fp
+    case _ =>
+      throw new IOException("unexpected output from `key fingerprint'");
+  }
+}
+
+private def checkIdent(id: String) {
+  if (id exists { ch => ch == ':' || ch == '.' || ch.isWhitespace })
+    throw new IllegalArgumentException(s"bad key tag `$id'");
+}
+
 object Repository {
   object State extends Enumeration {
     val Empty, Pending, Confirmed, Updating, Committing, Live = Value;
   }
+}
+
+def checkConfigSanity(file: File, ic: Eyecandy) {
+  ic.operation("checking new configuration") { _ =>
+
+    /* Make sure we can read and understand the file. */
+    val conf = readConfig(file);
+
+    /* Make sure there are entries which we can use to update.  This won't
+     * guarantee that we can reliably update, but it will help.
+     */
+    conf("repos-url"); conf("sig-url");
+    conf("fingerprint-hash"); conf("sig-fresh");
+    conf("master-sequence"); conf("hk-master");
+  }
+}
+
+private val keydatefmt = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss z");
+
+class PrivateKey private[keys](repo: Repository, dir: File) {
+  private[this] lazy val keyring = dir/"keyring";
+  private[this] lazy val meta = parseConfig(dir/"meta");
+  lazy val tag = meta("tag");
+  lazy val time = datefmt synchronized { datefmt.parse(meta("time")); };
+  lazy val fingerprint = keyFingerprint(keyring, tag,
+                                       repo.config("fingerprint-hash"));
+
+  def remove() { dir.rmTree(); }
+
+  private[this] lazy val (info, _attr) = {
+    val m = Map.newBuilder[String, String];
+    val a = Map.newBuilder[String, String];
+    val (out, _) = runCommand("key", "-k", keyring.getPath,
+                             "list", "-vv", tag);
+    val lines = out.lines;
+    while (lines.hasNext) lines.next match {
+      case "attributes:" =>
+       while (lines.hasNext) lines.next match {
+         case RX_KEYATTR(k, v) => a += k -> v;
+         case line => throw new IOException(
+           s"unexpected output from `key list': $line");
+       }
+      case RX_KEYINFO(k, v) =>
+       m += k -> v;
+      case line => throw new IOException(
+       s"unexpected output from `key list': $line");
+    }
+    (m.result, a.result)
+  }
 
+  lazy val expires = info("expiry") match {
+    case "forever" => None
+    case d => Some(keydatefmt synchronized { keydatefmt.parse(d) })
+  }
+  lazy val ty = info("type");
+  lazy val comment = info("comment");
+  lazy val keyid = {
+
+    /* Ugh.  Using `Int' throws an exception on words whose top bit is set
+     * because Java doesn't have proper unsigned integers.  There's
+     * `parseUnsignedInt' in Java 1.8, but that limits our Android targets.
+     * And Scala has put its own `Long' object in the way of Java's so we
+     * need this circumlocution.
+     */
+    (JLong.parseLong(info("keyid"), 16)&0xffffffff).toInt;
+  }
+  lazy val attr = _attr;
 }
 
 class Repository(val root: File) extends Closeable {
   import Repository.State.{Value => State, _};
 
-  val livedir = new File(root, "live");
-  val livereposdir = new File(livedir, "repos");
-  val newdir = new File(root, "new");
-  val olddir = new File(root, "old");
-  val pendingdir = new File(root, "pending");
-  val tmpdir = new File(root, "tmp");
-
-  val lock = {
-    if (!root.isDirectory && !root.mkdir()) ???;
-    val chan = new FileOutputStream(new File(root, "lk")).getChannel;
-    chan.tryLock() match {
-      case null =>
-       throw new IOException(s"repository `${root.getPath}' locked")
-      case lk => lk
-    }
-  }
-
-  def close() {
-    lock.release();
-    lock.channel.close();
-  }
-
-  def state: State =
-    if (livedir.isDirectory) {
-      if (!livereposdir.isDirectory) Confirmed
-      else if (newdir.isDirectory && olddir.isDirectory) Committing
-      else Live
-    } else {
-      if (newdir.isDirectory) Updating
-      else if (pendingdir.isDirectory) Pending
-      else Empty
-    }
-
-  def commitState(): State = state match {
-    case Updating => rmTree(newdir); state
-    case Committing =>
-      if (!newdir.renameTo(livedir) && !olddir.renameTo(livedir))
-       throw new IOException("failed to commit update");
-      state
-    case st => st;
-
-  def clean() {
-       
+  /* Important directories and files. */
+  private[this] val configdir = root/"config";
+  private[this] val livedir = configdir/"live";
+  private[this] val livereposdir = livedir/"repos";
+  private[this] val newdir = configdir/"new";
+  private[this] val olddir = configdir/"old";
+  private[this] val pendingdir = configdir/"pending";
+  private[this] val tmpdir = root/"tmp";
+  private[this] val keysdir = root/"keys";
+
+  /* Take out a lock in case of other instances. */
+  private[this] var open = false;
+  private[this] val lock = {
+     root.mkdirNew_!();
+    open = true;
+    (root/"lk").lock_!()
+  }
+  def close() { lock.close(); open = false; }
+  private[this] def checkLocked()
+    { if (!open) throw new IllegalStateException("repository is unlocked"); }
+
+  /* Maintain a cache of some repository state. */
+  private var _state: State = null;
+  private var _config: Config = null;
+  private def invalidate() {
+    _state = null;
+    _config = null;
+  }
+
+  def state: State = {
+    /* Determine the current repository state. */
+
+    if (_state == null)
+      _state = if (livedir.isdir_!) {
+       if (!livereposdir.isdir_!) Confirmed
+       else if (newdir.isdir_!) Updating
+       else Live
+      } else {
+       if (newdir.isdir_!) Committing
+       else if (pendingdir.isdir_!) Pending
+       else Empty
+      }
+
+    _state
+  }
+
+  def checkState(wanted: State*) {
+    /* Ensure we're in a particular state. */
+    checkLocked();
+    val st = state;
+    if (wanted.forall(_ != st)) {
+      throw new RepositoryStateException(st, s"Repository is $st, not " +
+                                        oxford("or",
+                                               wanted.map(_.toString)));
+    }
+  }
+
+  def cleanup(ic: Eyecandy) {
+
+    /* If we're part-way through an update then back out or press forward. */
+    state match {
+
+      case Updating =>
+       /* We have a new tree allegedly ready, but the current one is still
+        * in place.  It seems safer to zap the new one here, but we could go
+        * either way.
+        */
+
+       ic.operation("rolling back failed update")
+         { _ => newdir.rmTree(); }
+       invalidate();            // should move back to `Live' or `Confirmed'
+
+      case Committing =>
+       /* We have a new tree ready, and an old one moved aside.  We're going
+        * to have to move one of them.  Let's try committing the new tree.
+        */
+
+       ic.operation("committing interrupted update")
+         { _ => newdir.rename_!(livedir); }
+       invalidate();                   // should move on to `Live'
+
+      case _ =>
+       /* Other states are stable. */
+       ok;
+    }
+
+    /* Now work through the things in our area of the filesystem and zap the
+     * ones which don't belong.  In particular, this will always erase
+     * `tmpdir'.
+     */
+    ic.operation("cleaning up configuration area") { or =>
+      val st = state;
+      root foreachFile { f => f.getName match {
+       case "lk" | "keys" => ok;
+       case "config" => configdir foreachFile { f => (f.getName, st) match {
+         case ("live", Live | Confirmed) => ok;
+         case ("pending", Pending) => ok;
+         case (_, Updating | Committing) =>
+           unreachable(s"unexpectedly still in `$st' state");
+         case _ => or.step(s"delete `$f'"); f.rmTree();
+       } }
+       case _ => or.step(s"delete `$f'"); f.rmTree();
+      } }
+    }
+  }
+
+  def destroy(ic: Eyecandy) {
+    /* Clear out the entire repository.  Everything.  It's all gone. */
+    ic.operation("clearing configuration")
+      { _ => root foreachFile { f => if (f.getName != "lk") f.rmTree(); } }
+  }
+
+  def clearTmp() {
+    /* Arrange to have an empty `tmpdir'. */
+    tmpdir.rmTree();
+    tmpdir.mkdir_!();
+  }
+
+  def config: Config = {
+    /* Return the repository configuration. */
+
+    checkLocked();
+    if (_config == null) {
+
+      /* Firstly, decide where to find the configuration file. */
+      checkState(Pending, Confirmed, Live);
+      val dir = state match {
+       case Live | Confirmed => livedir
+       case Pending => pendingdir
+       case _ => ???
+      }
+
+      /* And then read the configuration. */
+      _config = readConfig(dir/"tripe-keys.conf");
+    }
+
+    _config
+  }
+
+  def fetchConfig(url: URL, ic: Eyecandy) {
+    /* Fetch an initial configuration file from a given URL. */
+
+    checkState(Empty);
+    clearTmp();
+
+    val conffile = tmpdir/"tripe-keys.conf";
+    downloadToFile(conffile, url, 16*1024, ic);
+    checkConfigSanity(conffile, ic);
+    configdir.mkdirNew_!();
+    ic.operation("committing configuration")
+      { _ => tmpdir.rename_!(pendingdir); }
+    invalidate();                      // should move to `Pending'
+    cleanup(ic);
+  }
+
+  def confirm(ic: Eyecandy) {
+    /* The user has approved the master key fingerprint in the `Pending'
+     * configuration.  Advance to `Confirmed'.
+     */
+
+    checkState(Pending);
+    ic.operation("confirming configuration")
+      { _ => pendingdir.rename_!(livedir); }
+    invalidate();                      // should move to `Confirmed'
+  }
+
+  def update(ic: Eyecandy) {
+    /* Update the repository from the master.
+     *
+     * Fetch a (possibly new) archive; unpack it; verify the master key
+     * against the known fingerprint; and check the signature on the bundle.
+     */
+
+    cleanup(ic);
+    checkState(Confirmed, Live);
+    val conf = config;
+    clearTmp();
+
+    /* First thing is to download the tarball and signature. */
+    val tarfile = tmpdir/"tripe-keys.tar.gz";
+    downloadToFile(tarfile, new URL(conf("repos-url")), 256*1024, ic);
+    val sigfile = tmpdir/"tripe-keys.sig";
+    val seq = conf("master-sequence");
+    downloadToFile(sigfile,
+                  new URL(conf("sig-url").replaceAllLiterally("<SEQ>",
+                                                              seq)),
+                  4*1024, ic);
+
+    /* Unpack the tarball.  Carefully. */
+    val unpkdir = tmpdir/"unpk";
+    ic.operation("unpacking archive") { or =>
+      unpkdir.mkdir_!();
+      withCleaner { clean =>
+       val tar = new TarFile(new GZIPInputStream(tarfile.open()));
+       clean { tar.close(); }
+       for (e <- tar) {
+
+         /* Check the filename to make sure it's not evil. */
+         if (e.name(0) == '/' || e.name.split('/').exists { _ == ".." }) {
+           throw new KeyConfigException(
+             s"invalid path `${e.name}' in tarball");
+         }
+
+         /* Report on progress. */
+         or.step(s"entry `${e.name}'");
+
+         /* Find out where this file points. */
+         val f = unpkdir/e.name;
+
+         /* Unpack it. */
+         e.typ match {
+           case DIR =>
+             /* A directory.  Create it if it doesn't exist already. */
+
+             f.mkdirNew_!();
+
+           case REG =>
+             /* A regular file.  Write stuff to it. */
+
+             e.withStream { in =>
+               f.withOutput { out =>
+                 for ((b, n) <- blocks(in)) out.write(b, 0, n);
+               }
+             }
+
+           case ty =>
+             /* Something else.  Be paranoid and reject it. */
+
+             throw new KeyConfigException(
+               s"entry `${e.name}' has unexpected object type $ty");
+         }
+       }
+      }
+    }
+
+    /* There ought to be a file in here called `repos/master.pub'. */
+    val reposdir = unpkdir/"repos";
+    val masterfile = reposdir/"master.pub";
+
+    if (!reposdir.isdir_!)
+      throw new KeyConfigException("missing `repos/' directory");
+    if (!masterfile.isreg_!)
+      throw new KeyConfigException("missing `repos/master.pub' file");
+    val mastertag = s"master-$seq";
+
+    /* Fetch the master key's fingerprint. */
+    ic.operation("checking master key fingerprint") { _ =>
+      val foundfp = keyFingerprint(masterfile, mastertag,
+                                  conf("fingerprint-hash"));
+      val wantfp = conf("hk-master");
+      if (!fingerprintsEqual(wantfp, foundfp)) {
+       throw new KeyConfigException(
+         s"master key #$seq has wrong fingerprint: " +
+         s"expected $wantfp but found $foundfp");
+      }
+    }
+
+    /* Check the archive signature. */
+    ic.operation("verifying archive signature") { or =>
+      runCommand("catsign", "-k", masterfile.getPath, "verify", "-aqC",
+                "-k", mastertag, "-t", conf("sig-fresh"),
+                sigfile.getPath, tarfile.getPath);
+    }
+
+    /* Confirm that the configuration in the new archive is sane. */
+    checkConfigSanity(unpkdir/"tripe-keys.conf", ic);
+
+    /* Build the public keyring. */
+    ic.job(new SimpleModel("counting public keys", -1)) { jr =>
+
+      /* Delete the accumulated keyring. */
+      val pubkeys = unpkdir/"keyring.pub";
+      pubkeys.remove_!();
+
+      /* Figure out which files we need to hack. */
+      var kv = ArrayBuffer[File]();
+      reposdir.foreachFile { file => file.getName match {
+       case RX_PUBKEY(peer) if file.isreg_! => kv += file;
+       case _ => ok;
+      } }
+      kv = kv.sorted;
+      val m = new DetailedModel("collecting public keys", kv.length);
+      var i: Long = 0;
+
+      /* Work through the key files. */
+      for (k <- kv) {
+       m.detail = k.getName;
+       if (!i) jr.change(m, i);
+       else jr.step(i);
+       runCommand("key", "-k", pubkeys.getPath, "merge", k.getPath);
+       i += 1;
+      }
+
+      /* Clean up finally. */
+      (unpkdir/"keyring.pub.old").remove_!();
+    }
+
+    /* Now we just have to juggle the files about. */
+    ic.operation("committing new configuration") { _ =>
+      unpkdir.rename_!(newdir);
+      livedir.rename_!(olddir);
+      newdir.rename_!(livedir);
+    }
+
+    /* All done. */
+    invalidate();                      // should move to `Live'
+    cleanup(ic);
+  }
+
+  def generateKey(tag: String, label: String, ic: Eyecandy) {
+    checkIdent(tag);
+    if (label.exists { _ == '/' })
+      throw new IllegalArgumentException(s"invalid label string `$label'");
+    if ((keysdir/label).isdir_!)
+      throw new IllegalArgumentException(s"key `$label' already exists");
+
+    cleanup(ic);
+    checkState(Live);
+    val conf = config;
+    clearTmp();
+
+    val now = datefmt synchronized { datefmt.format(new Date) };
+    val kr = tmpdir/"keyring";
+    val pub = tmpdir/s"peer-$tag.pub";
+    val param = livereposdir/"param";
+
+    keysdir.mkdirNew_!();
+
+    ic.operation("fetching key-generation parameters") { _ =>
+      runCommand("key", "-k", kr.getPath, "merge", param.getPath);
+    }
+    ic.operation("generating new key") { _ =>
+      runCommand("key", "-k", kr.getPath, "add",
+                "-a", conf("kx-genalg"), "-p", "param",
+                "-e", conf("kx-expire"), "-t", tag, "tripe");
+    }
+    ic.operation("extracting public key") { _ =>
+      runCommand("key", "-k", kr.getPath, "extract",
+                "-f", "-secret", pub.getPath, tag);
+                                        }
+    ic.operation("writing metadata") { _ =>
+      tmpdir/"meta" withWriter { w =>
+       w.write(s"tag = $tag\n");
+       w.write(s"time = $now\n");
+      }
+    }
+    ic.operation("installing new key") { _ =>
+      tmpdir.rename_!(keysdir/label);
+    }
+  }
+
+  def key(label: String): PrivateKey = new PrivateKey(this, keysdir/label);
+  def keyLabels: Seq[String] = (keysdir.files_! map { _.getName }).toStream;
+  def keys: Seq[PrivateKey] = keyLabels map { k => key(k) };
 }
 
 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/