src/key.cpp

   1 // Copyright (c) 2009-2012 The Bitcoin developers
   2 // Distributed under the MIT/X11 software license, see the accompanying
   3 // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
   4
   5 #include <map>
   6
   7 #include <openssl/ecdsa.h>
   8 #include <openssl/evp.h>
   9
  10 #include "key.h"
  11 #include "base58.h"
  12
  13 // Generate a private key from just the secret parameter
  14 int EC_KEY_regenerate_key(EC_KEY *eckey, BIGNUM *priv_key)
  15 {
  16     int ok = 0;
  17     BN_CTX *ctx = NULL;
  18     EC_POINT *pub_key = NULL;
  19
  20     if (!eckey) return 0;
  21
  22     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  23
  24     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  25         goto err;
  26
  27     pub_key = EC_POINT_new(group);
  28
  29     if (pub_key == NULL)
  30         goto err;
  31
  32     if (!EC_POINT_mul(group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
  33         goto err;
  34
  35     EC_KEY_set_private_key(eckey,priv_key);
  36     EC_KEY_set_public_key(eckey,pub_key);
  37
  38     ok = 1;
  39
  40 err:
  41
  42     if (pub_key)
  43         EC_POINT_free(pub_key);
  44     if (ctx != NULL)
  45         BN_CTX_free(ctx);
  46
  47     return(ok);
  48 }
  49
  50 // Perform ECDSA key recovery (see SEC1 4.1.6) for curves over (mod p)-fields
  51 // recid selects which key is recovered
  52 // if check is non-zero, additional checks are performed
  53 int ECDSA_SIG_recover_key_GFp(EC_KEY *eckey, ECDSA_SIG *ecsig, const unsigned char *msg, int msglen, int recid, int check)
  54 {
  55     if (!eckey) return 0;
  56
  57     int ret = 0;
  58     BN_CTX *ctx = NULL;
  59
  60     BIGNUM *x = NULL;
  61     BIGNUM *e = NULL;
  62     BIGNUM *order = NULL;
  63     BIGNUM *sor = NULL;
  64     BIGNUM *eor = NULL;
  65     BIGNUM *field = NULL;
  66     EC_POINT *R = NULL;
  67     EC_POINT *O = NULL;
  68     EC_POINT *Q = NULL;
  69     BIGNUM *rr = NULL;
  70     BIGNUM *zero = NULL;
  71     int n = 0;
  72     int i = recid / 2;
  73
  74     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  75     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL) { ret = -1; goto err; }
  76     BN_CTX_start(ctx);
  77     order = BN_CTX_get(ctx);
  78     if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx)) { ret = -2; goto err; }
  79     x = BN_CTX_get(ctx);
  80     if (!BN_copy(x, order)) { ret=-1; goto err; }
  81     if (!BN_mul_word(x, i)) { ret=-1; goto err; }
  82
  83     // Get internal R and S pointers
  84     const BIGNUM *ecsig_r, *ecsig_s;
  85     ECDSA_SIG_get0(ecsig, &ecsig_r, &ecsig_s);
  86
  87     if (!BN_add(x, x, ecsig_r)) { ret=-1; goto err; }
  88     field = BN_CTX_get(ctx);
  89     if (!EC_GROUP_get_curve_GFp(group, field, NULL, NULL, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  90     if (BN_cmp(x, field) >= 0) { ret=0; goto err; }
  91     if ((R = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  92     if (!EC_POINT_set_compressed_coordinates_GFp(group, R, x, recid % 2, ctx)) { ret=0; goto err; }
  93     if (check)
  94     {
  95         if ((O = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  96         if (!EC_POINT_mul(group, O, NULL, R, order, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  97         if (!EC_POINT_is_at_infinity(group, O)) { ret = 0; goto err; }
  98     }
  99     if ((Q = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
 100     n = EC_GROUP_get_degree(group);
 101     e = BN_CTX_get(ctx);
 102     if (!BN_bin2bn(msg, msglen, e)) { ret=-1; goto err; }
 103     if (8*msglen > n) BN_rshift(e, e, 8-(n & 7));
 104     zero = BN_CTX_get(ctx);
 105     BN_zero(zero);
 106     if (!BN_mod_sub(e, zero, e, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 107     rr = BN_CTX_get(ctx);
 108     if (!BN_mod_inverse(rr, ecsig_r, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 109     sor = BN_CTX_get(ctx);
 110     if (!BN_mod_mul(sor, ecsig_s, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 111     eor = BN_CTX_get(ctx);
 112     if (!BN_mod_mul(eor, e, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 113     if (!EC_POINT_mul(group, Q, eor, R, sor, ctx)) { ret=-2; goto err; }
 114     if (!EC_KEY_set_public_key(eckey, Q)) { ret=-2; goto err; }
 115
 116     ret = 1;
 117
 118 err:
 119     if (ctx) {
 120         BN_CTX_end(ctx);
 121         BN_CTX_free(ctx);
 122     }
 123     if (R != NULL) EC_POINT_free(R);
 124     if (O != NULL) EC_POINT_free(O);
 125     if (Q != NULL) EC_POINT_free(Q);
 126     return ret;
 127 }
 128
 129 int CompareBigEndian(const unsigned char *c1, size_t c1len, const unsigned char *c2, size_t c2len) {
 130     while (c1len > c2len) {
 131         if (*c1)
 132             return 1;
 133         c1++;
 134         c1len--;
 135     }
 136     while (c2len > c1len) {
 137         if (*c2)
 138             return -1;
 139         c2++;
 140         c2len--;
 141     }
 142     while (c1len > 0) {
 143         if (*c1 > *c2)
 144             return 1;
 145         if (*c2 > *c1)
 146             return -1;
 147         c1++;
 148         c2++;
 149         c1len--;
 150     }
 151     return 0;
 152 }
 153
 154 // Order of secp256k1's generator minus 1.
 155 const unsigned char vchMaxModOrder[32] = {
 156     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 157     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,
 158     0xBA,0xAE,0xDC,0xE6,0xAF,0x48,0xA0,0x3B,
 159     0xBF,0xD2,0x5E,0x8C,0xD0,0x36,0x41,0x40
 160 };
 161
 162 // Half of the order of secp256k1's generator minus 1.
 163 const unsigned char vchMaxModHalfOrder[32] = {
 164     0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 165     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 166     0x5D,0x57,0x6E,0x73,0x57,0xA4,0x50,0x1D,
 167     0xDF,0xE9,0x2F,0x46,0x68,0x1B,0x20,0xA0
 168 };
 169
 170 const unsigned char *vchZero = NULL;
 171
 172 void CKey::SetCompressedPubKey(bool fCompressed)
 173 {
 174     EC_KEY_set_conv_form(pkey, fCompressed ? POINT_CONVERSION_COMPRESSED : POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED);
 175 }
 176
 177 void CKey::Reset()
 178 {
 179     fSet = false;
 180     if (pkey != NULL)
 181         EC_KEY_free(pkey);
 182     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 183     if (pkey == NULL)
 184         throw key_error("CKey::CKey() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 185 }
 186
 187 CKey::CKey()
 188 {
 189     pkey = NULL;
 190     Reset();
 191 }
 192
 193 CKey::CKey(const CKey& b)
 194 {
 195     pkey = EC_KEY_dup(b.pkey);
 196     if (pkey == NULL)
 197         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 198     fSet = b.fSet;
 199 }
 200
 201 CKey::CKey(const CSecret& b, bool fCompressed)
 202 {
 203     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 204     if (pkey == NULL)
 205         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 206     SetSecret(b, fCompressed);
 207 }
 208
 209 CKey& CKey::operator=(const CKey& b)
 210 {
 211     if (!EC_KEY_copy(pkey, b.pkey))
 212         throw key_error("CKey::operator=(const CKey&) : EC_KEY_copy failed");
 213     fSet = b.fSet;
 214     return (*this);
 215 }
 216
 217 CKey::~CKey()
 218 {
 219     if (pkey != NULL)
 220         EC_KEY_free(pkey);
 221 }
 222
 223 bool CKey::IsNull() const
 224 {
 225     return !fSet;
 226 }
 227
 228 bool CKey::IsCompressed() const
 229 {
 230     return (EC_KEY_get_conv_form(pkey) == POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 231 }
 232
 233 bool CKey::CheckSignatureElement(const unsigned char *vch, int len, bool half) {
 234     return CompareBigEndian(vch, len, vchZero, 0) > 0 &&
 235         CompareBigEndian(vch, len, half ? vchMaxModHalfOrder : vchMaxModOrder, 32) <= 0;
 236 }
 237
 238 bool CPubKey::ReserealizeSignature(std::vector<unsigned char>& vchSig)
 239 {
 240     if (vchSig.empty())
 241         return false;
 242
 243     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 244     ECDSA_SIG *sig = d2i_ECDSA_SIG(NULL, (const unsigned char **)&pos, vchSig.size());
 245     if (sig == NULL)
 246         return false;
 247
 248     bool ret = false;
 249     int nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, NULL);
 250     if (nSize > 0) {
 251         vchSig.resize(nSize); // grow or shrink as needed
 252
 253         pos = &vchSig[0];
 254         i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 255
 256         ret = true;
 257     }
 258
 259     ECDSA_SIG_free(sig);
 260
 261     return ret;
 262 }
 263
 264 void CKey::MakeNewKey(bool fCompressed)
 265 {
 266     if (!EC_KEY_generate_key(pkey))
 267         throw key_error("CKey::MakeNewKey() : EC_KEY_generate_key failed");
 268     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 269     fSet = true;
 270 }
 271
 272 bool CKey::SetPrivKey(const CPrivKey& vchPrivKey)
 273 {
 274     const unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 275     if (d2i_ECPrivateKey(&pkey, &pbegin, vchPrivKey.size()))
 276     {
 277         // In testing, d2i_ECPrivateKey can return true
 278         // but fill in pkey with a key that fails
 279         // EC_KEY_check_key, so:
 280         if (EC_KEY_check_key(pkey))
 281         {
 282             fSet = true;
 283             return true;
 284         }
 285     }
 286     // If vchPrivKey data is bad d2i_ECPrivateKey() can
 287     // leave pkey in a state where calling EC_KEY_free()
 288     // crashes. To avoid that, set pkey to NULL and
 289     // leak the memory (a leak is better than a crash)
 290     pkey = NULL;
 291     Reset();
 292     return false;
 293 }
 294
 295 bool CKey::SetSecret(const CSecret& vchSecret, bool fCompressed)
 296 {
 297     EC_KEY_free(pkey);
 298     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 299     if (pkey == NULL)
 300         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 301
 302     if (vchSecret.size() != 32)
 303         throw key_error("CKey::SetSecret() : secret must be 32 bytes");
 304     BIGNUM *bn = BN_bin2bn(&vchSecret[0],32,BN_new());
 305     if (bn == NULL)
 306         throw key_error("CKey::SetSecret() : BN_bin2bn failed");
 307     if (!EC_KEY_regenerate_key(pkey,bn))
 308     {
 309         BN_clear_free(bn);
 310         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_regenerate_key failed");
 311     }
 312     BN_clear_free(bn);
 313     fSet = true;
 314     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 315     return true;
 316 }
 317
 318 CSecret CKey::GetSecret(bool &fCompressed) const
 319 {
 320     CSecret vchRet;
 321     vchRet.resize(32);
 322     const BIGNUM *bn = EC_KEY_get0_private_key(pkey);
 323     int nBytes = BN_num_bytes(bn);
 324     if (bn == NULL)
 325         throw key_error("CKey::GetSecret() : EC_KEY_get0_private_key failed");
 326     int n=BN_bn2bin(bn,&vchRet[32 - nBytes]);
 327     if (n != nBytes)
 328         throw key_error("CKey::GetSecret(): BN_bn2bin failed");
 329     fCompressed = IsCompressed();
 330     return vchRet;
 331 }
 332
 333 CSecret CKey::GetSecret() const
 334 {
 335     bool fCompressed;
 336     return GetSecret(fCompressed);
 337 }
 338
 339 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 340 {
 341     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 342     if (!nSize)
 343         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 344     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 345     unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 346     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 347         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 348     return vchPrivKey;
 349 }
 350
 351 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 352 {
 353     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 354     if (!nSize)
 355         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 356     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 357     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 358     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 359         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 360     return CPubKey(vchPubKey);
 361 }
 362
 363 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 364 {
 365     vchSig.clear();
 366     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 367     if (sig==NULL)
 368         return false;
 369     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 370
 371     BIGNUM* order = BN_new(), *halforder = BN_new();
 372     EC_GROUP_get_order(group, order, NULL);
 373     BN_rshift1(halforder, order);
 374
 375     // Get internal R and S pointers
 376     const BIGNUM *current_s = ECDSA_SIG_get0_s(sig);
 377
 378     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 379     if (BN_cmp(current_s, halforder) > 0) {
 380         BIGNUM *updated_s = BN_new();
 381         BN_copy(updated_s, current_s);
 382         BN_sub(updated_s, order, updated_s);
 383         ECDSA_SIG_set0(sig, NULL, updated_s);
 384     }
 385
 386     BN_free(order);
 387     BN_free(halforder);
 388
 389     unsigned int nSize = ECDSA_size(pkey);
 390     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 391     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 392     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 393     ECDSA_SIG_free(sig);
 394     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 395     // Testing our new signature
 396     if (ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 397         vchSig.clear();
 398         return false;
 399     }
 400     return true;
 401 }
 402
 403 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 404 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 405 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 406 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 407 bool CKey::SignCompact(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 408 {
 409     bool fOk = false;
 410     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 411     if (sig==NULL)
 412         return false;
 413     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 414     BIGNUM* order = BN_new(), *halforder = BN_new();
 415     EC_GROUP_get_order(group, order, NULL);
 416     BN_rshift1(halforder, order);
 417
 418     // Get internal R and S pointers
 419     const BIGNUM *current_s = ECDSA_SIG_get0_s(sig);
 420
 421     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 422     if (BN_cmp(current_s, halforder) > 0) {
 423         BIGNUM *updated_s = BN_new();
 424         BN_copy(updated_s, current_s);
 425         BN_sub(updated_s, order, updated_s);
 426         ECDSA_SIG_set0(sig, NULL, updated_s);
 427     }
 428
 429     BN_free(order);
 430     BN_free(halforder);
 431
 432     vchSig.clear();
 433     vchSig.resize(65,0);
 434     int nBitsR = BN_num_bits(ECDSA_SIG_get0_r(sig));
 435     int nBitsS = BN_num_bits(ECDSA_SIG_get0_s(sig));
 436     bool fCompressedPubKey = IsCompressed();
 437     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 438     {
 439         int8_t nRecId = -1;
 440         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 441         {
 442             CKey keyRec;
 443             keyRec.fSet = true;
 444             keyRec.SetCompressedPubKey(fCompressedPubKey);
 445             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), i, 1) == 1)
 446                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 447                 {
 448                     nRecId = i;
 449                     break;
 450                 }
 451         }
 452
 453         if (nRecId == -1)
 454         {
 455             ECDSA_SIG_free(sig);
 456             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 457         }
 458
 459         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 460         BN_bn2bin(ECDSA_SIG_get0_r(sig),&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 461         BN_bn2bin(ECDSA_SIG_get0_s(sig),&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 462         fOk = true;
 463     }
 464
 465     ECDSA_SIG_free(sig);
 466     return fOk;
 467 }
 468
 469 // reconstruct public key from a compact signature
 470 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 471 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 472 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 473 bool CPubKey::SetCompactSignature(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 474 {
 475     if (vchSig.size() != 65)
 476         return false;
 477     int nV = vchSig[0];
 478     if (nV<27 || nV>=35)
 479         return false;
 480     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_SIG_new();
 481     BIGNUM *sig_r = BN_new(), *sig_s = BN_new();
 482     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig_r);
 483     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig_s);
 484     ECDSA_SIG_set0(sig, sig_r, sig_s);
 485     bool fSuccessful = false;
 486     EC_KEY* pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 487     if (nV >= 31)
 488     {
 489         nV -= 4;
 490         EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 491     }
 492     do
 493     {
 494         if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), nV - 27, 0) != 1)
 495             break;
 496         int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 497         if (!nSize)
 498             break;
 499         std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 500         unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 501         if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 502             break;
 503         Set(vchPubKey.begin(), vchPubKey.end());
 504         fSuccessful = IsValid();
 505
 506     } while (false);
 507     ECDSA_SIG_free(sig);
 508     EC_KEY_free(pkey);
 509     if (!fSuccessful)
 510         Invalidate();
 511     return fSuccessful;
 512 }
 513
 514 bool CPubKey::Verify(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig) const
 515 {
 516     if (vchSig.empty() || !IsValid())
 517         return false;
 518
 519     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 520     ECDSA_SIG *norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 521
 522     assert(norm_sig);
 523     assert(pkey);
 524
 525     bool ret = false;
 526     do
 527     {
 528         int derlen;
 529         uint8_t *norm_der = NULL;
 530         const uint8_t* pbegin = &vbytes[0];
 531         const uint8_t* sigptr = &vchSig[0];
 532
 533         // Trying to parse public key
 534         if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
 535             break;
 536         // New versions of OpenSSL are rejecting a non-canonical DER signatures, de/re-serialize first.
 537         if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 538             break;
 539         if ((derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der)) <= 0)
 540             break;
 541
 542         // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 543         ret = ECDSA_verify(0, (const unsigned char*)&hash, sizeof(hash), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 544         OPENSSL_free(norm_der);
 545     } while(false);
 546
 547     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 548     EC_KEY_free(pkey);
 549
 550     return ret;
 551 }
 552
 553 bool CPubKey::VerifyCompact(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 554 {
 555     CPubKey key;
 556     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 557         return false;
 558     return true;
 559 }
 560
 561 bool CKey::IsValid()
 562 {
 563     if (!fSet)
 564         return false;
 565
 566     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 567         return false;
 568
 569     bool fCompr;
 570     CSecret secret = GetSecret(fCompr);
 571     CKey key2;
 572     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 573
 574     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 575 }
 576
 577 CPoint::CPoint()
 578 {
 579     std::string err;
 580     group = NULL;
 581     point = NULL;
 582     ctx   = NULL;
 583
 584     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 585     if (!group) {
 586         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 587         goto finish;
 588     }
 589
 590     point = EC_POINT_new(group);
 591     if (!point) {
 592         err = "EC_POINT_new failed.";
 593         goto finish;
 594     }
 595
 596     ctx = BN_CTX_new();
 597     if (!ctx) {
 598         err = "BN_CTX_new failed.";
 599         goto finish;
 600     }
 601
 602     return;
 603
 604 finish:
 605     if (group) EC_GROUP_free(group);
 606     if (point) EC_POINT_free(point);
 607     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 608 }
 609
 610 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 611 {
 612     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 613         return true;
 614     return false;
 615 }
 616 CPoint::~CPoint()
 617 {
 618     if (point) EC_POINT_free(point);
 619     if (group) EC_GROUP_free(group);
 620     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 621 }
 622
 623 // Initialize from octets stream
 624 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 625 {
 626     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 627         return false;
 628     }
 629     return true;
 630 }
 631
 632 // Initialize from octets stream
 633 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &key)
 634 {
 635     std::vector<uint8_t> vchPubKey(key.begin(), key.end());
 636     return setBytes(vchPubKey);
 637 }
 638
 639 // Serialize to octets stream
 640 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 641 {
 642     size_t nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 643     vchBytes.resize(nSize);
 644     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 645         return false;
 646     }
 647     return true;
 648 }
 649
 650 // ECC multiplication by specified multiplier
 651 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 652 {
 653     BIGNUM* bnMul = bnMultiplier.get();
 654     bool ok = EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, bnMul, NULL);
 655     if (!ok) printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 656     BN_free(bnMul);
 657     return ok;
 658 }
 659
 660 // Calculate G*m + q
 661 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 662 {
 663     BIGNUM* bnMul = bnMultiplier.get();
 664     bool ok = EC_POINT_mul(group, point, bnMul, qPoint.point, BN_value_one(), NULL);
 665     if (!ok) printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 666     BN_free(bnMul);
 667     return ok;
 668 }
 669
 670 // CMalleablePubKey
 671
 672 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 673 {
 674     EC_KEY *eckey = NULL;
 675     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 676     if (eckey == NULL) {
 677         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 678     }
 679
 680     // Use standard key generation function to get r and R values.
 681     //
 682     // r will be presented by private key;
 683     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 684     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 685         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 686     }
 687
 688     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 689
 690     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 691     if (!nSize) {
 692         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 693     }
 694
 695     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 696     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 697
 698     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 699         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 700     }
 701
 702     // R = G*r
 703     R = CPubKey(vchPubKey);
 704
 705     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 706     CBigNum bnr(EC_KEY_get0_private_key(eckey));
 707     EC_KEY_free(eckey);
 708
 709     CPoint point;
 710     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 711         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 712     }
 713
 714     // Calculate L*r
 715     point.ECMUL(bnr);
 716
 717     std::vector<unsigned char> vchLr;
 718     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 719         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 720     }
 721
 722     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 723     CBigNum bnHash;
 724     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 725
 726     CPoint pointH;
 727     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 728
 729     CPoint P;
 730     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 731     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 732
 733     if (P.IsInfinity()) {
 734         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 735     }
 736
 737     std::vector<unsigned char> vchResult;
 738     P.getBytes(vchResult);
 739
 740     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 741 }
 742
 743 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 744 {
 745     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 746     ssKey << *this;
 747     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 748
 749     return EncodeBase58Check(vch);
 750 }
 751
 752 bool CMalleablePubKey::setvch(const std::vector<unsigned char> &vchPubKeyPair)
 753 {
 754     CDataStream ssKey(vchPubKeyPair, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 755     ssKey >> *this;
 756
 757     return IsValid();
 758 }
 759
 760 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 761 {
 762     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 763     ssKey << *this;
 764     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 765
 766     return vch;
 767 }
 768
 769 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 770 {
 771     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 772     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 773         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 774     }
 775     if (vchTemp.size() != 68)
 776         return false;
 777
 778     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 779     ssKey >> *this;
 780
 781     return IsValid();
 782 }
 783
 784 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 785 {
 786     return pubKeyL == b.pubKeyL && pubKeyH == b.pubKeyH;
 787 }
 788
 789
 790 // CMalleableKey
 791
 792 void CMalleableKey::Reset()
 793 {
 794     vchSecretL.clear();
 795     vchSecretH.clear();
 796 }
 797
 798 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 799 {
 800     Reset();
 801
 802     CKey keyL, keyH;
 803     keyL.MakeNewKey();
 804     keyH.MakeNewKey();
 805
 806     vchSecretL = keyL.GetSecret();
 807     vchSecretH = keyH.GetSecret();
 808 }
 809
 810 CMalleableKey::CMalleableKey()
 811 {
 812     Reset();
 813 }
 814
 815 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 816 {
 817     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 818 }
 819
 820 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 821 {
 822     SetSecrets(L, H);
 823 }
 824
 825 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 826 {
 827 }
 828
 829 bool CMalleableKey::IsNull() const
 830 {
 831     return vchSecretL.size() != 32 || vchSecretH.size() != 32;
 832 }
 833
 834 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 835 {
 836     Reset();
 837
 838     CKey keyL(pvchSecretL);
 839     CKey keyH(pvchSecretH);
 840
 841     if (!keyL.IsValid() || !keyH.IsValid())
 842         return false;
 843
 844     vchSecretL = pvchSecretL;
 845     vchSecretH = pvchSecretH;
 846
 847     return true;
 848 }
 849
 850 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 851 {
 852     CKey L(vchSecretL), H(vchSecretH);
 853     return CMalleablePubKey(L.GetPubKey(), H.GetPubKey());
 854 }
 855
 856 // Check ownership
 857 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 858 {
 859     if (IsNull()) {
 860         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 861     }
 862
 863     if (!R.IsValid()) {
 864         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 865         return false;
 866     }
 867
 868     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 869         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 870         return false;
 871     }
 872
 873     CPoint point_R;
 874     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 875         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 876         return false;
 877     }
 878
 879     CKey H(vchSecretH);
 880     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 881
 882     CPoint point_H;
 883     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 884         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 885         return false;
 886     }
 887
 888     CPoint point_P;
 889     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 890         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 891         return false;
 892     }
 893
 894     // Infinity points are senseless
 895     if (point_P.IsInfinity()) {
 896         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 897         return false;
 898     }
 899
 900     CBigNum bnl;
 901     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 902
 903     point_R.ECMUL(bnl);
 904
 905     std::vector<unsigned char> vchRl;
 906     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 907         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 908         return false;
 909     }
 910
 911     // Calculate Hash(R*l)
 912     CBigNum bnHash;
 913     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 914
 915     CPoint point_Ps;
 916     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 917     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 918
 919     // Infinity points are senseless
 920     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 921         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 922         return false;
 923     }
 924
 925     // Check ownership
 926     if (point_Ps != point_P) {
 927         return false;
 928     }
 929
 930     return true;
 931 }
 932
 933 // Check ownership and restore private key
 934 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 935 {
 936     if (IsNull()) {
 937         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 938     }
 939
 940     if (!R.IsValid()) {
 941         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 942         return false;
 943     }
 944
 945     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 946         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 947         return false;
 948     }
 949
 950     CPoint point_R;
 951     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 952         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 953         return false;
 954     }
 955
 956     CKey H(vchSecretH);
 957     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 958
 959     CPoint point_H;
 960     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 961         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 962         return false;
 963     }
 964
 965     CPoint point_P;
 966     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 967         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 968         return false;
 969     }
 970
 971     // Infinity points are senseless
 972     if (point_P.IsInfinity()) {
 973         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 974         return false;
 975     }
 976
 977     CBigNum bnl;
 978     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 979
 980     point_R.ECMUL(bnl);
 981
 982     std::vector<unsigned char> vchRl;
 983     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 984         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 985         return false;
 986     }
 987
 988     // Calculate Hash(R*l)
 989     CBigNum bnHash;
 990     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 991
 992     CPoint point_Ps;
 993     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 994     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 995
 996     // Infinity points are senseless
 997     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 998         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 999         return false;
1000     }
1001
1002     // Check ownership
1003     if (point_Ps != point_P) {
1004         return false;
1005     }
1006
1007     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
1008     CBigNum bnh;
1009     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
1010
1011     // Calculate p = Hash(R*l) + h
1012     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
1013
1014     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
1015     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()));
1016
1017     return true;
1018 }
1019
1020 std::string CMalleableKey::ToString() const
1021 {
1022     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1023     ssKey << *this;
1024     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1025
1026     return EncodeBase58Check(vch);
1027 }
1028
1029 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
1030 {
1031     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1032     ssKey << *this;
1033     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1034
1035     return vch;
1036 }
1037
1038 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
1039 {
1040     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1041     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1042         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1043     }
1044     if (vchTemp.size() != 66)
1045         return false;
1046     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1047     ssKey >> *this;
1048
1049     return IsValid();
1050 }
1051
1052 // CMalleableKeyView
1053
1054 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1055 {
1056     SetString(strMalleableKey);
1057 }
1058
1059 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1060 {
1061     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1062         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1063
1064     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1065         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : H size must be 32 bytes");
1066
1067     vchSecretL = b.vchSecretL;
1068
1069     CKey H(b.vchSecretH);
1070     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1071 }
1072
1073 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1074 {
1075     vchSecretL = b.vchSecretL;
1076     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1077 }
1078
1079 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1080 {
1081     vchSecretL = b.vchSecretL;
1082
1083     CKey H(b.vchSecretH);
1084     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1085
1086     return (*this);
1087 }
1088
1089 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1090 {
1091 }
1092
1093 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1094 {
1095     CKey keyL(vchSecretL);
1096     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1097 }
1098
1099 // Check ownership
1100 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1101 {
1102     if (!IsValid()) {
1103         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Attempting to run on invalid view object.");
1104     }
1105
1106     if (!R.IsValid()) {
1107         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1108         return false;
1109     }
1110
1111     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1112         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1113         return false;
1114     }
1115
1116     CPoint point_R;
1117     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1118         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1119         return false;
1120     }
1121
1122     CPoint point_H;
1123     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1124         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1125         return false;
1126     }
1127
1128     CPoint point_P;
1129     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1130         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1131         return false;
1132     }
1133
1134     // Infinity points are senseless
1135     if (point_P.IsInfinity()) {
1136         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1137         return false;
1138     }
1139
1140     CBigNum bnl;
1141     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1142
1143     point_R.ECMUL(bnl);
1144
1145     std::vector<unsigned char> vchRl;
1146     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1147         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1148         return false;
1149     }
1150
1151     // Calculate Hash(R*l)
1152     CBigNum bnHash;
1153     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1154
1155     CPoint point_Ps;
1156     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1157     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1158
1159     // Infinity points are senseless
1160     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1161         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1162         return false;
1163     }
1164
1165     // Check ownership
1166     if (point_Ps != point_P) {
1167         return false;
1168     }
1169
1170     return true;
1171 }
1172
1173 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1174 {
1175     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1176     ssKey << *this;
1177     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1178
1179     return EncodeBase58Check(vch);
1180 }
1181
1182 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1183 {
1184     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1185     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1186         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1187     }
1188
1189     if (vchTemp.size() != 67)
1190         return false;
1191
1192     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1193     ssKey >> *this;
1194
1195     return IsValid();
1196 }
1197
1198 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1199 {
1200     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1201     ssKey << *this;
1202     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1203
1204     return vch;
1205 }
1206
1207
1208 bool CMalleableKeyView::IsValid() const
1209 {
1210     return vchSecretL.size() == 32 && GetMalleablePubKey().IsValid();
1211 }