/**
 * SignSchnorr01.java
 */
import java.math.BigInteger;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.MessageDigest;

public class SignSchnorr01 {

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		WL(SignSchnorr01.class.getName() + ": implémentation de la Signature de C.P. Schnorr");

		SecureRandom rng = new SecureRandom();

		// La clé publique est (p, q, a, v), la clé privée est s.
		// 1024 - 160
		BigInteger p = new BigInteger("117822791132212360282319042495098062018900067431188858134335306441718433396022535700377650424200391288200595237888914161611075533199086425686586392363618740409306609526644410395845522930968359416803342139094547219284128018587148978659289451574290844773820459847528736213553282176885653081965700143263037869023");
		BigInteger q = new BigInteger("1305324072425053147510044539688912262438899454117");
		BigInteger a = new BigInteger("85681060152664308838468721674150014027878629530985885400990136320680366451555760229697595346325545254108144099136025271407513873997434121911773702496519385597582414160239927061687532081590778951636737211614798338007184810425777455424436921570373692293491327786185216159049210700437805071779016788426952369978");

		// =====================================
		//
		// Check initials parameters
		//
		// TODO: Assert that : q|p-1 ?
		//

		// Assert that : q >= 2^140, p >= 2^512
		if (q.bitLength() < 140 || p.bitLength() < 512) {
			fatalError("Invalid size for parameters");
		}
		// Assert that : a^q = 1 (mod p), a != 1
		if (a.equals(BigInteger.ZERO) || a.equals(BigInteger.ONE) || !a.modPow(q, p).equals(BigInteger.ONE)) {
			fatalError("Invalid parameter 'a'");
		}

		// =====================================
		//
		// Generate user keys
		//	s the secret key
		//	v the public key
		//

		BigInteger s, v;

		// a private key s which is a random number in {1,2,...,q }
		do {
			s = new BigInteger(q.bitLength(), rng).mod(q);
		} while (s == BigInteger.ZERO);

		// The corresponding public key is the number v = a^-s (mod p)
		v = a.modPow(s.negate(), p);

		// =====================================
		//
		// Sign a message
		//
		// TODO: Assert that e € { 0,...,(2^t)-1 }
		//

		String message = "Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit.";
		BigInteger r, x, e, y;

		// Pick a random number € {1,...,q}
		do {
			r = new BigInteger(q.bitLength(), rng);
			r = r.mod(q);
		} while (r == BigInteger.ZERO);

		// Compute x := a^r (mod p)
		x = a.modPow(r, p);

		MessageDigest h = MessageDigest.getInstance("SHA1");
		h.update(x.toByteArray());
		h.update(message.getBytes());

		// Compute e := h(x,m) € { 0,...,(2^t)-1 }
		e = new BigInteger(h.digest());

		// Compute y := r + se (mod q)
		y = r.add(s.multiply(e)).mod(q);

		// =====================================
		//
		// Verify the signature
		//
		BigInteger ve, ay, xi, ei;

		// Compute xi = a^y * v^e (mod p)
		ay = a.modPow(y, p);
		ve = v.modPow(e, p);
		xi = ay.multiply(ve).mod(p);

		// check e = h(xi,m)

		MessageDigest hi = MessageDigest.getInstance("SHA1");
		hi.update(xi.toByteArray());
		hi.update(message.getBytes());

		ei = new BigInteger(hi.digest());

		if (ei.equals(e)) {
			WL("Signature match");
		} else {
			WL("Signature does not match");
		}
	}

	static void WL(String s) {
		System.out.println(s);
	}

	static void W(String s) {
		System.out.print(s);
	}

	static void fatalError(String s) {
		System.out.println(s);
		Runtime.getRuntime().exit(-1);
	}
}