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 #include <openssl/obj_mac.h>
  10
  11 #include "key.h"
  12 #include "base58.h"
  13
  14 // Generate a private key from just the secret parameter
  15 int EC_KEY_regenerate_key(EC_KEY *eckey, BIGNUM *priv_key)
  16 {
  17     int ok = 0;
  18     BN_CTX *ctx = NULL;
  19     EC_POINT *pub_key = NULL;
  20
  21     if (!eckey) return 0;
  22
  23     auto group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  24
  25     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  26         goto err;
  27
  28     pub_key = EC_POINT_new(group);
  29
  30     if (pub_key == NULL)
  31         goto err;
  32
  33     if (!EC_POINT_mul(group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
  34         goto err;
  35
  36     EC_KEY_set_private_key(eckey,priv_key);
  37     EC_KEY_set_public_key(eckey,pub_key);
  38
  39     ok = 1;
  40
  41 err:
  42
  43     if (pub_key)
  44         EC_POINT_free(pub_key);
  45     if (ctx != NULL)
  46         BN_CTX_free(ctx);
  47
  48     return(ok);
  49 }
  50
  51 // Perform ECDSA key recovery (see SEC1 4.1.6) for curves over (mod p)-fields
  52 // recid selects which key is recovered
  53 // if check is non-zero, additional checks are performed
  54 int ECDSA_SIG_recover_key_GFp(EC_KEY *eckey, ECDSA_SIG *ecsig, const unsigned char *msg, int msglen, int recid, int check)
  55 {
  56     if (!eckey) return 0;
  57
  58     int ret = 0;
  59     BN_CTX *ctx = NULL;
  60
  61     BIGNUM *x = NULL;
  62     BIGNUM *e = NULL;
  63     BIGNUM *order = NULL;
  64     BIGNUM *sor = NULL;
  65     BIGNUM *eor = NULL;
  66     BIGNUM *field = NULL;
  67     EC_POINT *R = NULL;
  68     EC_POINT *O = NULL;
  69     EC_POINT *Q = NULL;
  70     BIGNUM *rr = NULL;
  71     BIGNUM *zero = NULL;
  72     int n = 0;
  73     int i = recid / 2;
  74
  75     auto group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  76     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL) { ret = -1; goto err; }
  77     BN_CTX_start(ctx);
  78     order = BN_CTX_get(ctx);
  79     if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx)) { ret = -2; goto err; }
  80     x = BN_CTX_get(ctx);
  81     if (!BN_copy(x, order)) { ret=-1; goto err; }
  82     if (!BN_mul_word(x, i)) { ret=-1; goto err; }
  83     if (!BN_add(x, x, ecsig->r)) { ret=-1; goto err; }
  84     field = BN_CTX_get(ctx);
  85     if (!EC_GROUP_get_curve_GFp(group, field, NULL, NULL, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  86     if (BN_cmp(x, field) >= 0) { ret=0; goto err; }
  87     if ((R = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  88     if (!EC_POINT_set_compressed_coordinates_GFp(group, R, x, recid % 2, ctx)) { ret=0; goto err; }
  89     if (check)
  90     {
  91         if ((O = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  92         if (!EC_POINT_mul(group, O, NULL, R, order, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  93         if (!EC_POINT_is_at_infinity(group, O)) { ret = 0; goto err; }
  94     }
  95     if ((Q = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  96     n = EC_GROUP_get_degree(group);
  97     e = BN_CTX_get(ctx);
  98     if (!BN_bin2bn(msg, msglen, e)) { ret=-1; goto err; }
  99     if (8*msglen > n) BN_rshift(e, e, 8-(n & 7));
 100     zero = BN_CTX_get(ctx);
 101     if (!BN_zero(zero)) { ret=-1; goto err; }
 102     if (!BN_mod_sub(e, zero, e, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 103     rr = BN_CTX_get(ctx);
 104     if (!BN_mod_inverse(rr, ecsig->r, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 105     sor = BN_CTX_get(ctx);
 106     if (!BN_mod_mul(sor, ecsig->s, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 107     eor = BN_CTX_get(ctx);
 108     if (!BN_mod_mul(eor, e, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 109     if (!EC_POINT_mul(group, Q, eor, R, sor, ctx)) { ret=-2; goto err; }
 110     if (!EC_KEY_set_public_key(eckey, Q)) { ret=-2; goto err; }
 111
 112     ret = 1;
 113
 114 err:
 115     if (ctx) {
 116         BN_CTX_end(ctx);
 117         BN_CTX_free(ctx);
 118     }
 119     if (R != NULL) EC_POINT_free(R);
 120     if (O != NULL) EC_POINT_free(O);
 121     if (Q != NULL) EC_POINT_free(Q);
 122     return ret;
 123 }
 124
 125 int CompareBigEndian(const unsigned char *c1, size_t c1len, const unsigned char *c2, size_t c2len) {
 126     while (c1len > c2len) {
 127         if (*c1)
 128             return 1;
 129         c1++;
 130         c1len--;
 131     }
 132     while (c2len > c1len) {
 133         if (*c2)
 134             return -1;
 135         c2++;
 136         c2len--;
 137     }
 138     while (c1len > 0) {
 139         if (*c1 > *c2)
 140             return 1;
 141         if (*c2 > *c1)
 142             return -1;
 143         c1++;
 144         c2++;
 145         c1len--;
 146     }
 147     return 0;
 148 }
 149
 150 // Order of secp256k1's generator minus 1.
 151 const unsigned char vchMaxModOrder[32] = {
 152     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 153     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,
 154     0xBA,0xAE,0xDC,0xE6,0xAF,0x48,0xA0,0x3B,
 155     0xBF,0xD2,0x5E,0x8C,0xD0,0x36,0x41,0x40
 156 };
 157
 158 // Half of the order of secp256k1's generator minus 1.
 159 const unsigned char vchMaxModHalfOrder[32] = {
 160     0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 161     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 162     0x5D,0x57,0x6E,0x73,0x57,0xA4,0x50,0x1D,
 163     0xDF,0xE9,0x2F,0x46,0x68,0x1B,0x20,0xA0
 164 };
 165
 166 const unsigned char *vchZero = NULL;
 167
 168 CScriptID::CScriptID(const CScript& in) : uint160(Hash160(in.begin(), in.end()))
 169 {
 170 }
 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     auto pos = &vchSig[0];
 244     auto 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     auto 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     auto 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     auto 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 bool CKey::WritePEM(BIO *streamObj, const SecureString &strPassKey) const // dumppem 4KJLA99FyqMMhjjDe7KnRXK4sjtv9cCtNS /tmp/test.pem 123
 334 {
 335     auto evpKey = EVP_PKEY_new();
 336     if (!EVP_PKEY_assign_EC_KEY(evpKey, pkey))
 337         return error("CKey::WritePEM() : Error initializing EVP_PKEY instance.");
 338     if(!PEM_write_bio_PKCS8PrivateKey(streamObj, evpKey, EVP_aes_256_cbc(), (char *)&strPassKey[0], strPassKey.size(), NULL, NULL))
 339         return error("CKey::WritePEM() : Error writing private key data to stream object");
 340
 341     return true;
 342 }
 343
 344 CSecret CKey::GetSecret() const
 345 {
 346     bool fCompressed;
 347     return GetSecret(fCompressed);
 348 }
 349
 350 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 351 {
 352     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 353     if (!nSize)
 354         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 355     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 356     auto pbegin = &vchPrivKey[0];
 357     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 358         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 359     return vchPrivKey;
 360 }
 361
 362 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 363 {
 364     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 365     if (!nSize)
 366         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 367     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 368     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 369     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 370         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 371     return CPubKey(vchPubKey);
 372 }
 373
 374 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 375 {
 376     vchSig.clear();
 377     auto sig = ECDSA_do_sign(hash.begin(), hash.size(), pkey);
 378     if (sig==NULL)
 379         return false;
 380     auto group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 381     CBigNum order, halforder;
 382     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 383     BN_rshift1(&halforder, &order);
 384     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 385     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 386         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 387     }
 388     size_t nSize = ECDSA_size(pkey);
 389     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 390     auto pos = &vchSig[0];
 391     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 392     ECDSA_SIG_free(sig);
 393     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 394     // Testing our new signature
 395     if (ECDSA_verify(0, hash.begin(), hash.size(), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 396         vchSig.clear();
 397         return false;
 398     }
 399     return true;
 400 }
 401
 402 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 403 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 404 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 405 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 406 bool CKey::SignCompact(const uint256 &hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 407 {
 408     bool fOk = false;
 409     auto sig = ECDSA_do_sign(hash.begin(), hash.size(), pkey);
 410     if (sig==NULL)
 411         return false;
 412     auto group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 413     CBigNum order, halforder;
 414     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 415     BN_rshift1(&halforder, &order);
 416     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 417     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 418         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 419     }
 420     vchSig.clear();
 421     vchSig.resize(65,0);
 422     int nBitsR = BN_num_bits(sig->r);
 423     int nBitsS = BN_num_bits(sig->s);
 424     bool fCompressedPubKey = IsCompressed();
 425     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 426     {
 427         int8_t nRecId = -1;
 428         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 429         {
 430             CKey keyRec;
 431             keyRec.fSet = true;
 432             keyRec.SetCompressedPubKey(fCompressedPubKey);
 433             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, hash.begin(), hash.size(), i, 1) == 1)
 434                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 435                 {
 436                     nRecId = i;
 437                     break;
 438                 }
 439         }
 440
 441         if (nRecId == -1)
 442         {
 443             ECDSA_SIG_free(sig);
 444             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 445         }
 446
 447         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 448         BN_bn2bin(sig->r,&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 449         BN_bn2bin(sig->s,&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 450         fOk = true;
 451     }
 452     ECDSA_SIG_free(sig);
 453     return fOk;
 454 }
 455
 456 // reconstruct public key from a compact signature
 457 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 458 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 459 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 460 bool CPubKey::SetCompactSignature(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 461 {
 462     if (vchSig.size() != 65)
 463         return false;
 464     int nV = vchSig[0];
 465     if (nV<27 || nV>=35)
 466         return false;
 467     bool fSuccessful = false;
 468     auto sig = ECDSA_SIG_new();
 469     auto pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 470     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig->r);
 471     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig->s);
 472     if (nV >= 31)
 473     {
 474         nV -= 4;
 475         EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 476     }
 477     do
 478     {
 479         if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, hash.begin(), hash.size(), nV - 27, 0) != 1)
 480             break;
 481         int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 482         if (!nSize)
 483             break;
 484         std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 485         auto pbegin = &vchPubKey[0];
 486         if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 487             break;
 488         Set(vchPubKey.begin(), vchPubKey.end());
 489         fSuccessful = IsValid();
 490
 491     } while (false);
 492     ECDSA_SIG_free(sig);
 493     EC_KEY_free(pkey);
 494     if (!fSuccessful)
 495         Invalidate();
 496     return fSuccessful;
 497 }
 498
 499 bool CPubKey::Verify(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig) const
 500 {
 501     if (vchSig.empty() || !IsValid())
 502         return false;
 503
 504     auto pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 505     auto norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 506
 507     assert(norm_sig);
 508     assert(pkey);
 509
 510     bool ret = false;
 511     do
 512     {
 513         int derlen;
 514         uint8_t *norm_der = NULL;
 515         auto pbegin = &vbytes[0];
 516         auto sigptr = &vchSig[0];
 517
 518         // Trying to parse public key
 519         if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
 520             break;
 521         // New versions of OpenSSL are rejecting a non-canonical DER signatures, de/re-serialize first.
 522         if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 523             break;
 524         if ((derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der)) <= 0)
 525             break;
 526
 527         // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 528         ret = ECDSA_verify(0, hash.begin(), hash.size(), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 529         OPENSSL_free(norm_der);
 530     } while(false);
 531
 532     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 533     EC_KEY_free(pkey);
 534
 535     return ret;
 536 }
 537
 538 bool CPubKey::VerifyCompact(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 539 {
 540     CPubKey key;
 541     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 542         return false;
 543     return true;
 544 }
 545
 546 bool CKey::IsValid()
 547 {
 548     if (!fSet)
 549         return false;
 550
 551     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 552         return false;
 553
 554     bool fCompr;
 555     auto secret = GetSecret(fCompr);
 556     CKey key2;
 557     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 558
 559     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 560 }
 561
 562 CPoint::CPoint()
 563 {
 564     std::string err;
 565     group = NULL;
 566     point = NULL;
 567     ctx   = NULL;
 568
 569     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 570     if (!group) {
 571         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 572         goto finish;
 573     }
 574
 575     point = EC_POINT_new(group);
 576     if (!point) {
 577         err = "EC_POINT_new failed.";
 578         goto finish;
 579     }
 580
 581     ctx = BN_CTX_new();
 582     if (!ctx) {
 583         err = "BN_CTX_new failed.";
 584         goto finish;
 585     }
 586
 587     return;
 588
 589 finish:
 590     if (group) EC_GROUP_free(group);
 591     if (point) EC_POINT_free(point);
 592     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 593 }
 594
 595 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 596 {
 597     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 598         return true;
 599     return false;
 600 }
 601 CPoint::~CPoint()
 602 {
 603     if (point) EC_POINT_free(point);
 604     if (group) EC_GROUP_free(group);
 605     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 606 }
 607
 608 // Initialize from octets stream
 609 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 610 {
 611     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 612         return false;
 613     }
 614     return true;
 615 }
 616
 617 // Initialize from octets stream
 618 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &key)
 619 {
 620     std::vector<uint8_t> vchPubKey(key.begin(), key.end());
 621     return setBytes(vchPubKey);
 622 }
 623
 624 // Serialize to octets stream
 625 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 626 {
 627     size_t nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 628     vchBytes.resize(nSize);
 629     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 630         return false;
 631     }
 632     return true;
 633 }
 634
 635 // ECC multiplication by specified multiplier
 636 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 637 {
 638     if (!EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, &bnMultiplier, NULL)) {
 639         printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 640         return false;
 641     }
 642
 643     return true;
 644 }
 645
 646 // Calculate G*m + q
 647 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 648 {
 649     if (!EC_POINT_mul(group, point, &bnMultiplier, qPoint.point, BN_value_one(), NULL)) {
 650         printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 651         return false;
 652     }
 653
 654     return true;
 655 }
 656
 657 // CMalleablePubKey
 658
 659 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 660 {
 661     EC_KEY *eckey = NULL;
 662     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 663     if (eckey == NULL) {
 664         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 665     }
 666
 667     // Use standard key generation function to get r and R values.
 668     //
 669     // r will be presented by private key;
 670     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 671     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 672         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 673     }
 674
 675     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 676
 677     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 678     if (!nSize) {
 679         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 680     }
 681
 682     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 683     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 684
 685     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 686         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 687     }
 688
 689     // R = G*r
 690     R = CPubKey(vchPubKey);
 691
 692     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 693     CBigNum bnr;
 694     bnr = *(CBigNum*) EC_KEY_get0_private_key(eckey);
 695     EC_KEY_free(eckey);
 696
 697     CPoint point;
 698     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 699         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 700     }
 701
 702     // Calculate L*r
 703     point.ECMUL(bnr);
 704
 705     std::vector<unsigned char> vchLr;
 706     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 707         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 708     }
 709
 710     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 711     CBigNum bnHash;
 712     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 713
 714     CPoint pointH;
 715     if (!pointH.setPubKey(pubKeyH)) {
 716         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode H value");
 717     }
 718
 719     CPoint P;
 720     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 721     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 722
 723     if (P.IsInfinity()) {
 724         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 725     }
 726
 727     std::vector<unsigned char> vchResult;
 728     if (!P.getBytes(vchResult)) {
 729         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert P value");
 730     }
 731
 732     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 733 }
 734
 735 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 736 {
 737     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 738     ssKey << *this;
 739     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 740
 741     return EncodeBase58Check(vch);
 742 }
 743
 744 bool CMalleablePubKey::setvch(const std::vector<unsigned char> &vchPubKeyPair)
 745 {
 746     CDataStream ssKey(vchPubKeyPair, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 747     ssKey >> *this;
 748
 749     return IsValid();
 750 }
 751
 752 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 753 {
 754     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 755     ssKey << *this;
 756     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 757
 758     return vch;
 759 }
 760
 761 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 762 {
 763     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 764     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 765         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 766     }
 767     if (vchTemp.size() != 68)
 768         return false;
 769
 770     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 771     ssKey >> *this;
 772
 773     return IsValid();
 774 }
 775
 776 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 777 {
 778     return pubKeyL == b.pubKeyL && pubKeyH == b.pubKeyH;
 779 }
 780
 781
 782 // CMalleableKey
 783
 784 void CMalleableKey::Reset()
 785 {
 786     vchSecretL.clear();
 787     vchSecretH.clear();
 788 }
 789
 790 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 791 {
 792     Reset();
 793
 794     CKey keyL, keyH;
 795     keyL.MakeNewKey();
 796     keyH.MakeNewKey();
 797
 798     vchSecretL = keyL.GetSecret();
 799     vchSecretH = keyH.GetSecret();
 800 }
 801
 802 CMalleableKey::CMalleableKey()
 803 {
 804     Reset();
 805 }
 806
 807 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 808 {
 809     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 810 }
 811
 812 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 813 {
 814     SetSecrets(L, H);
 815 }
 816
 817 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 818 {
 819 }
 820
 821 bool CMalleableKey::IsNull() const
 822 {
 823     return vchSecretL.size() != 32 || vchSecretH.size() != 32;
 824 }
 825
 826 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 827 {
 828     Reset();
 829
 830     CKey keyL(pvchSecretL);
 831     CKey keyH(pvchSecretH);
 832
 833     if (!keyL.IsValid() || !keyH.IsValid())
 834         return false;
 835
 836     vchSecretL = pvchSecretL;
 837     vchSecretH = pvchSecretH;
 838
 839     return true;
 840 }
 841
 842 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 843 {
 844     CKey L(vchSecretL), H(vchSecretH);
 845     return CMalleablePubKey(L.GetPubKey(), H.GetPubKey());
 846 }
 847
 848 // Check ownership
 849 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 850 {
 851     if (IsNull()) {
 852         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 853     }
 854
 855     if (!R.IsValid()) {
 856         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 857         return false;
 858     }
 859
 860     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 861         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 862         return false;
 863     }
 864
 865     CPoint point_R;
 866     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 867         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 868         return false;
 869     }
 870
 871     CKey H(vchSecretH);
 872     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 873
 874     CPoint point_H;
 875     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 876         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 877         return false;
 878     }
 879
 880     CPoint point_P;
 881     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 882         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 883         return false;
 884     }
 885
 886     // Infinity points are senseless
 887     if (point_P.IsInfinity()) {
 888         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 889         return false;
 890     }
 891
 892     CBigNum bnl;
 893     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 894
 895     point_R.ECMUL(bnl);
 896
 897     std::vector<unsigned char> vchRl;
 898     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 899         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 900         return false;
 901     }
 902
 903     // Calculate Hash(R*l)
 904     CBigNum bnHash;
 905     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 906
 907     CPoint point_Ps;
 908     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 909     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 910
 911     // Infinity points are senseless
 912     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 913         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 914         return false;
 915     }
 916
 917     // Check ownership
 918     if (point_Ps != point_P) {
 919         return false;
 920     }
 921
 922     return true;
 923 }
 924
 925 // Check ownership and restore private key
 926 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 927 {
 928     if (IsNull()) {
 929         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 930     }
 931
 932     if (!R.IsValid()) {
 933         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 934         return false;
 935     }
 936
 937     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 938         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 939         return false;
 940     }
 941
 942     CPoint point_R;
 943     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 944         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 945         return false;
 946     }
 947
 948     CKey H(vchSecretH);
 949     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 950
 951     CPoint point_H;
 952     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 953         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 954         return false;
 955     }
 956
 957     CPoint point_P;
 958     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 959         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 960         return false;
 961     }
 962
 963     // Infinity points are senseless
 964     if (point_P.IsInfinity()) {
 965         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 966         return false;
 967     }
 968
 969     CBigNum bnl;
 970     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 971
 972     point_R.ECMUL(bnl);
 973
 974     std::vector<unsigned char> vchRl;
 975     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 976         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 977         return false;
 978     }
 979
 980     // Calculate Hash(R*l)
 981     CBigNum bnHash;
 982     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 983
 984     CPoint point_Ps;
 985     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 986     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 987
 988     // Infinity points are senseless
 989     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 990         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 991         return false;
 992     }
 993
 994     // Check ownership
 995     if (point_Ps != point_P) {
 996         return false;
 997     }
 998
 999     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
1000     CBigNum bnh;
1001     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
1002
1003     // Calculate p = Hash(R*l) + h
1004     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
1005
1006     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
1007     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()));
1008
1009     return true;
1010 }
1011
1012 std::string CMalleableKey::ToString() const
1013 {
1014     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1015     ssKey << *this;
1016     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1017
1018     return EncodeBase58Check(vch);
1019 }
1020
1021 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
1022 {
1023     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1024     ssKey << *this;
1025     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1026
1027     return vch;
1028 }
1029
1030 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
1031 {
1032     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1033     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1034         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1035     }
1036     if (vchTemp.size() != 66)
1037         return false;
1038     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1039     ssKey >> *this;
1040
1041     return IsValid();
1042 }
1043
1044 // CMalleableKeyView
1045
1046 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1047 {
1048     SetString(strMalleableKey);
1049 }
1050
1051 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1052 {
1053     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1054         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1055
1056     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1057         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : H size must be 32 bytes");
1058
1059     vchSecretL = b.vchSecretL;
1060
1061     CKey H(b.vchSecretH);
1062     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1063 }
1064
1065 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1066 {
1067     vchSecretL = b.vchSecretL;
1068     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1069 }
1070
1071 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1072 {
1073     vchSecretL = b.vchSecretL;
1074
1075     CKey H(b.vchSecretH);
1076     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1077
1078     return (*this);
1079 }
1080
1081 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1082 {
1083 }
1084
1085 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1086 {
1087     CKey keyL(vchSecretL);
1088     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1089 }
1090
1091 // Check ownership
1092 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1093 {
1094     if (!IsValid()) {
1095         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Attempting to run on invalid view object.");
1096     }
1097
1098     if (!R.IsValid()) {
1099         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1100         return false;
1101     }
1102
1103     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1104         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1105         return false;
1106     }
1107
1108     CPoint point_R;
1109     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1110         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1111         return false;
1112     }
1113
1114     CPoint point_H;
1115     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1116         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1117         return false;
1118     }
1119
1120     CPoint point_P;
1121     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1122         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1123         return false;
1124     }
1125
1126     // Infinity points are senseless
1127     if (point_P.IsInfinity()) {
1128         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1129         return false;
1130     }
1131
1132     CBigNum bnl;
1133     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1134
1135     point_R.ECMUL(bnl);
1136
1137     std::vector<unsigned char> vchRl;
1138     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1139         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1140         return false;
1141     }
1142
1143     // Calculate Hash(R*l)
1144     CBigNum bnHash;
1145     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1146
1147     CPoint point_Ps;
1148     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1149     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1150
1151     // Infinity points are senseless
1152     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1153         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1154         return false;
1155     }
1156
1157     // Check ownership
1158     if (point_Ps != point_P) {
1159         return false;
1160     }
1161
1162     return true;
1163 }
1164
1165 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1166 {
1167     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1168     ssKey << *this;
1169     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1170
1171     return EncodeBase58Check(vch);
1172 }
1173
1174 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1175 {
1176     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1177     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1178         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1179     }
1180
1181     if (vchTemp.size() != 67)
1182         return false;
1183
1184     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1185     ssKey >> *this;
1186
1187     return IsValid();
1188 }
1189
1190 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1191 {
1192     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1193     ssKey << *this;
1194     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1195
1196     return vch;
1197 }
1198
1199
1200 bool CMalleableKeyView::IsValid() const
1201 {
1202     return vchSecretL.size() == 32 && GetMalleablePubKey().IsValid();
1203 }
1204
1205 //// Asymmetric encryption
1206
1207 void CPubKey::EncryptData(const std::vector<unsigned char>& data, std::vector<unsigned char>& encrypted)
1208 {
1209     ies_ctx_t *ctx;
1210     char error[1024] = "Unknown error";
1211     cryptogram_t *cryptogram;
1212
1213     const unsigned char* pbegin = &vbytes[0];
1214     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
1215     if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
1216         throw key_error("Unable to parse EC key");
1217
1218     ctx = create_context(pkey);
1219     if (!EC_KEY_get0_public_key(ctx->user_key))
1220         throw key_error("Given EC key is not public key");
1221
1222     cryptogram = ecies_encrypt(ctx, (unsigned char*)&data[0], data.size(), error);
1223     if (cryptogram == NULL) {
1224         delete ctx;
1225         ctx = NULL;
1226         throw key_error(std::string("Error in encryption: %s") + error);
1227     }
1228
1229     encrypted.resize(cryptogram_data_sum_length(cryptogram));
1230     unsigned char *key_data = cryptogram_key_data(cryptogram);
1231     memcpy(&encrypted[0], key_data, encrypted.size());
1232     cryptogram_free(cryptogram);
1233     delete ctx;
1234 }
1235
1236 void CKey::DecryptData(const std::vector<unsigned char>& encrypted, std::vector<unsigned char>& data)
1237 {
1238     ies_ctx_t *ctx;
1239     char error[1024] = "Unknown error";
1240     cryptogram_t *cryptogram;
1241     size_t length;
1242     unsigned char *decrypted;
1243
1244     ctx = create_context(pkey);
1245     if (!EC_KEY_get0_private_key(ctx->user_key))
1246         throw key_error("Given EC key is not private key");
1247
1248     size_t key_length = ctx->stored_key_length;
1249     size_t mac_length = EVP_MD_size(ctx->md);
1250     cryptogram = cryptogram_alloc(key_length, mac_length, encrypted.size() - key_length - mac_length);
1251
1252     memcpy(cryptogram_key_data(cryptogram), &encrypted[0], encrypted.size());
1253
1254     decrypted = ecies_decrypt(ctx, cryptogram, &length, error);
1255     cryptogram_free(cryptogram);
1256     delete ctx;
1257
1258     if (decrypted == NULL) {
1259         throw key_error(std::string("Error in decryption: %s") + error);
1260     }
1261
1262     data.resize(length);
1263     memcpy(&data[0], decrypted, length);
1264     free(decrypted);
1265 }