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     const EC_GROUP *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     const EC_GROUP *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 void CKey::SetCompressedPubKey(bool fCompressed)
 169 {
 170     EC_KEY_set_conv_form(pkey, fCompressed ? POINT_CONVERSION_COMPRESSED : POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED);
 171 }
 172
 173 void CKey::Reset()
 174 {
 175     fSet = false;
 176     if (pkey != NULL)
 177         EC_KEY_free(pkey);
 178     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 179     if (pkey == NULL)
 180         throw key_error("CKey::CKey() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 181 }
 182
 183 CKey::CKey()
 184 {
 185     pkey = NULL;
 186     Reset();
 187 }
 188
 189 CKey::CKey(const CKey& b)
 190 {
 191     pkey = EC_KEY_dup(b.pkey);
 192     if (pkey == NULL)
 193         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 194     fSet = b.fSet;
 195 }
 196
 197 CKey::CKey(const CSecret& b, bool fCompressed)
 198 {
 199     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 200     if (pkey == NULL)
 201         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 202     SetSecret(b, fCompressed);
 203 }
 204
 205 CKey& CKey::operator=(const CKey& b)
 206 {
 207     if (!EC_KEY_copy(pkey, b.pkey))
 208         throw key_error("CKey::operator=(const CKey&) : EC_KEY_copy failed");
 209     fSet = b.fSet;
 210     return (*this);
 211 }
 212
 213 CKey::~CKey()
 214 {
 215     if (pkey != NULL)
 216         EC_KEY_free(pkey);
 217 }
 218
 219 bool CKey::IsNull() const
 220 {
 221     return !fSet;
 222 }
 223
 224 bool CKey::IsCompressed() const
 225 {
 226     return (EC_KEY_get_conv_form(pkey) == POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 227 }
 228
 229 bool CKey::CheckSignatureElement(const unsigned char *vch, int len, bool half) {
 230     return CompareBigEndian(vch, len, vchZero, 0) > 0 &&
 231         CompareBigEndian(vch, len, half ? vchMaxModHalfOrder : vchMaxModOrder, 32) <= 0;
 232 }
 233
 234 bool CPubKey::ReserealizeSignature(std::vector<unsigned char>& vchSig)
 235 {
 236     if (vchSig.empty())
 237         return false;
 238
 239     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 240     ECDSA_SIG *sig = d2i_ECDSA_SIG(NULL, (const unsigned char **)&pos, vchSig.size());
 241     if (sig == NULL)
 242         return false;
 243
 244     bool ret = false;
 245     int nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, NULL);
 246     if (nSize > 0) {
 247         vchSig.resize(nSize); // grow or shrink as needed
 248
 249         pos = &vchSig[0];
 250         i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 251
 252         ret = true;
 253     }
 254
 255     ECDSA_SIG_free(sig);
 256
 257     return ret;
 258 }
 259
 260 void CKey::MakeNewKey(bool fCompressed)
 261 {
 262     if (!EC_KEY_generate_key(pkey))
 263         throw key_error("CKey::MakeNewKey() : EC_KEY_generate_key failed");
 264     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 265     fSet = true;
 266 }
 267
 268 bool CKey::SetPrivKey(const CPrivKey& vchPrivKey)
 269 {
 270     const unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 271     if (d2i_ECPrivateKey(&pkey, &pbegin, vchPrivKey.size()))
 272     {
 273         // In testing, d2i_ECPrivateKey can return true
 274         // but fill in pkey with a key that fails
 275         // EC_KEY_check_key, so:
 276         if (EC_KEY_check_key(pkey))
 277         {
 278             fSet = true;
 279             return true;
 280         }
 281     }
 282     // If vchPrivKey data is bad d2i_ECPrivateKey() can
 283     // leave pkey in a state where calling EC_KEY_free()
 284     // crashes. To avoid that, set pkey to NULL and
 285     // leak the memory (a leak is better than a crash)
 286     pkey = NULL;
 287     Reset();
 288     return false;
 289 }
 290
 291 bool CKey::SetSecret(const CSecret& vchSecret, bool fCompressed)
 292 {
 293     EC_KEY_free(pkey);
 294     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 295     if (pkey == NULL)
 296         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 297
 298     if (vchSecret.size() != 32)
 299         throw key_error("CKey::SetSecret() : secret must be 32 bytes");
 300     BIGNUM *bn = BN_bin2bn(&vchSecret[0],32,BN_new());
 301     if (bn == NULL)
 302         throw key_error("CKey::SetSecret() : BN_bin2bn failed");
 303     if (!EC_KEY_regenerate_key(pkey,bn))
 304     {
 305         BN_clear_free(bn);
 306         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_regenerate_key failed");
 307     }
 308     BN_clear_free(bn);
 309     fSet = true;
 310     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 311     return true;
 312 }
 313
 314 CSecret CKey::GetSecret(bool &fCompressed) const
 315 {
 316     CSecret vchRet;
 317     vchRet.resize(32);
 318     const BIGNUM *bn = EC_KEY_get0_private_key(pkey);
 319     int nBytes = BN_num_bytes(bn);
 320     if (bn == NULL)
 321         throw key_error("CKey::GetSecret() : EC_KEY_get0_private_key failed");
 322     int n=BN_bn2bin(bn,&vchRet[32 - nBytes]);
 323     if (n != nBytes)
 324         throw key_error("CKey::GetSecret(): BN_bn2bin failed");
 325     fCompressed = IsCompressed();
 326     return vchRet;
 327 }
 328
 329 bool CKey::WritePEM(BIO *streamObj, const SecureString &strPassKey) const // dumppem 4KJLA99FyqMMhjjDe7KnRXK4sjtv9cCtNS /tmp/test.pem 123
 330 {
 331     EVP_PKEY *evpKey = EVP_PKEY_new();
 332     if (!EVP_PKEY_assign_EC_KEY(evpKey, pkey))
 333         return error("CKey::WritePEM() : Error initializing EVP_PKEY instance.");
 334     if(!PEM_write_bio_PKCS8PrivateKey(streamObj, evpKey, EVP_aes_256_cbc(), (char *)&strPassKey[0], strPassKey.size(), NULL, NULL))
 335         return error("CKey::WritePEM() : Error writing private key data to stream object");
 336
 337     return true;
 338 }
 339
 340 CSecret CKey::GetSecret() const
 341 {
 342     bool fCompressed;
 343     return GetSecret(fCompressed);
 344 }
 345
 346 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 347 {
 348     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 349     if (!nSize)
 350         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 351     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 352     unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 353     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 354         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 355     return vchPrivKey;
 356 }
 357
 358 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 359 {
 360     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 361     if (!nSize)
 362         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 363     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 364     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 365     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 366         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 367     return CPubKey(vchPubKey);
 368 }
 369
 370 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 371 {
 372     vchSig.clear();
 373     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 374     if (sig==NULL)
 375         return false;
 376     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 377     CBigNum order, halforder;
 378     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 379     BN_rshift1(&halforder, &order);
 380     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 381     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 382         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 383     }
 384     unsigned int nSize = ECDSA_size(pkey);
 385     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 386     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 387     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 388     ECDSA_SIG_free(sig);
 389     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 390     // Testing our new signature
 391     if (ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 392         vchSig.clear();
 393         return false;
 394     }
 395     return true;
 396 }
 397
 398 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 399 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 400 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 401 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 402 bool CKey::SignCompact(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 403 {
 404     bool fOk = false;
 405     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 406     if (sig==NULL)
 407         return false;
 408     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 409     CBigNum order, halforder;
 410     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 411     BN_rshift1(&halforder, &order);
 412     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 413     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 414         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 415     }
 416     vchSig.clear();
 417     vchSig.resize(65,0);
 418     int nBitsR = BN_num_bits(sig->r);
 419     int nBitsS = BN_num_bits(sig->s);
 420     bool fCompressedPubKey = IsCompressed();
 421     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 422     {
 423         int8_t nRecId = -1;
 424         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 425         {
 426             CKey keyRec;
 427             keyRec.fSet = true;
 428             keyRec.SetCompressedPubKey(fCompressedPubKey);
 429             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), i, 1) == 1)
 430                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 431                 {
 432                     nRecId = i;
 433                     break;
 434                 }
 435         }
 436
 437         if (nRecId == -1)
 438         {
 439             ECDSA_SIG_free(sig);
 440             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 441         }
 442
 443         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 444         BN_bn2bin(sig->r,&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 445         BN_bn2bin(sig->s,&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 446         fOk = true;
 447     }
 448     ECDSA_SIG_free(sig);
 449     return fOk;
 450 }
 451
 452 // reconstruct public key from a compact signature
 453 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 454 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 455 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 456 bool CPubKey::SetCompactSignature(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 457 {
 458     if (vchSig.size() != 65)
 459         return false;
 460     int nV = vchSig[0];
 461     if (nV<27 || nV>=35)
 462         return false;
 463     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_SIG_new();
 464     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig->r);
 465     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig->s);
 466
 467     EC_KEY* pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 468     if (nV >= 31)
 469     {
 470         nV -= 4;
 471         EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 472     }
 473
 474     do
 475     {
 476         if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), nV - 27, 0) != 1)
 477             break;
 478         ECDSA_SIG_free(sig);
 479
 480         int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 481         if (!nSize)
 482             break;
 483         std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 484         unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 485         if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 486             break;
 487         Set(vchPubKey.begin(), vchPubKey.end());
 488         return IsValid();
 489
 490     } while (false);
 491
 492     ECDSA_SIG_free(sig);
 493     Invalidate();
 494     return false;
 495 }
 496
 497 bool CPubKey::Verify(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig) const
 498 {
 499     if (vchSig.empty() || !IsValid())
 500         return false;
 501
 502     const unsigned char* pbegin = &vbytes[0];
 503     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 504     if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
 505         return false; // Unable to parse public key
 506
 507     // New versions of OpenSSL will reject non-canonical DER signatures. de/re-serialize first.
 508     unsigned char *norm_der = NULL;
 509     ECDSA_SIG *norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 510     const unsigned char* sigptr = &vchSig[0];
 511     assert(norm_sig);
 512     if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 513     {
 514         /* As of OpenSSL 1.0.0p d2i_ECDSA_SIG frees and nulls the pointer on
 515         * error. But OpenSSL's own use of this function redundantly frees the
 516         * result. As ECDSA_SIG_free(NULL) is a no-op, and in the absence of a
 517         * clear contract for the function behaving the same way is more
 518         * conservative.
 519         */
 520         ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 521         return false;
 522     }
 523     int derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der);
 524     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 525     if (derlen <= 0)
 526         return false;
 527
 528     // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 529     bool ret = ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 530     OPENSSL_free(norm_der);
 531     return ret;
 532 }
 533
 534 bool CPubKey::VerifyCompact(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 535 {
 536     CPubKey key;
 537     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 538         return false;
 539     return true;
 540 }
 541
 542 bool CKey::IsValid()
 543 {
 544     if (!fSet)
 545         return false;
 546
 547     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 548         return false;
 549
 550     bool fCompr;
 551     CSecret secret = GetSecret(fCompr);
 552     CKey key2;
 553     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 554
 555     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 556 }
 557
 558 CPoint::CPoint()
 559 {
 560     std::string err;
 561     group = NULL;
 562     point = NULL;
 563     ctx   = NULL;
 564
 565     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 566     if (!group) {
 567         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 568         goto finish;
 569     }
 570
 571     point = EC_POINT_new(group);
 572     if (!point) {
 573         err = "EC_POINT_new failed.";
 574         goto finish;
 575     }
 576
 577     ctx = BN_CTX_new();
 578     if (!ctx) {
 579         err = "BN_CTX_new failed.";
 580         goto finish;
 581     }
 582
 583     return;
 584
 585 finish:
 586     if (group) EC_GROUP_free(group);
 587     if (point) EC_POINT_free(point);
 588     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 589 }
 590
 591 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 592 {
 593     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 594         return true;
 595     return false;
 596 }
 597 CPoint::~CPoint()
 598 {
 599     if (point) EC_POINT_free(point);
 600     if (group) EC_GROUP_free(group);
 601     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 602 }
 603
 604 // Initialize from octets stream
 605 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 606 {
 607     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 608         return false;
 609     }
 610     return true;
 611 }
 612
 613 // Initialize from octets stream
 614 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &key)
 615 {
 616     std::vector<uint8_t> vchPubKey(key.begin(), key.end());
 617     return setBytes(vchPubKey);
 618 }
 619
 620 // Serialize to octets stream
 621 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 622 {
 623     size_t nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 624     vchBytes.resize(nSize);
 625     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 626         return false;
 627     }
 628     return true;
 629 }
 630
 631 // ECC multiplication by specified multiplier
 632 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 633 {
 634     if (!EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, &bnMultiplier, NULL)) {
 635         printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 636         return false;
 637     }
 638
 639     return true;
 640 }
 641
 642 // Calculate G*m + q
 643 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 644 {
 645     if (!EC_POINT_mul(group, point, &bnMultiplier, qPoint.point, BN_value_one(), NULL)) {
 646         printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 647         return false;
 648     }
 649
 650     return true;
 651 }
 652
 653 // CMalleablePubKey
 654
 655 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 656 {
 657     EC_KEY *eckey = NULL;
 658     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 659     if (eckey == NULL) {
 660         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 661     }
 662
 663     // Use standard key generation function to get r and R values.
 664     //
 665     // r will be presented by private key;
 666     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 667     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 668         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 669     }
 670
 671     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 672
 673     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 674     if (!nSize) {
 675         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 676     }
 677
 678     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 679     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 680
 681     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 682         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 683     }
 684
 685     // R = G*r
 686     R = CPubKey(vchPubKey);
 687
 688     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 689     CBigNum bnr;
 690     bnr = *(CBigNum*) EC_KEY_get0_private_key(eckey);
 691     EC_KEY_free(eckey);
 692
 693     CPoint point;
 694     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 695         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 696     }
 697
 698     // Calculate L*r
 699     point.ECMUL(bnr);
 700
 701     std::vector<unsigned char> vchLr;
 702     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 703         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 704     }
 705
 706     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 707     CBigNum bnHash;
 708     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 709
 710     CPoint pointH;
 711     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 712
 713     CPoint P;
 714     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 715     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 716
 717     if (P.IsInfinity()) {
 718         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 719     }
 720
 721     std::vector<unsigned char> vchResult;
 722     P.getBytes(vchResult);
 723
 724     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 725 }
 726
 727 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 728 {
 729     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 730     ssKey << *this;
 731     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 732
 733     return EncodeBase58Check(vch);
 734 }
 735
 736 bool CMalleablePubKey::setvch(const std::vector<unsigned char> &vchPubKeyPair)
 737 {
 738     CDataStream ssKey(vchPubKeyPair, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 739     ssKey >> *this;
 740
 741     return IsValid();
 742 }
 743
 744 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 745 {
 746     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 747     ssKey << *this;
 748     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 749
 750     return vch;
 751 }
 752
 753 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 754 {
 755     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 756     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 757         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 758     }
 759     if (vchTemp.size() != 68)
 760         return false;
 761
 762     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 763     ssKey >> *this;
 764
 765     return IsValid();
 766 }
 767
 768 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 769 {
 770     return pubKeyL == b.pubKeyL && pubKeyH == b.pubKeyH;
 771 }
 772
 773
 774 // CMalleableKey
 775
 776 void CMalleableKey::Reset()
 777 {
 778     vchSecretL.clear();
 779     vchSecretH.clear();
 780 }
 781
 782 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 783 {
 784     Reset();
 785
 786     CKey keyL, keyH;
 787     keyL.MakeNewKey();
 788     keyH.MakeNewKey();
 789
 790     vchSecretL = keyL.GetSecret();
 791     vchSecretH = keyH.GetSecret();
 792 }
 793
 794 CMalleableKey::CMalleableKey()
 795 {
 796     Reset();
 797 }
 798
 799 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 800 {
 801     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 802 }
 803
 804 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 805 {
 806     SetSecrets(L, H);
 807 }
 808
 809 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 810 {
 811 }
 812
 813 bool CMalleableKey::IsNull() const
 814 {
 815     return vchSecretL.size() != 32 || vchSecretH.size() != 32;
 816 }
 817
 818 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 819 {
 820     Reset();
 821
 822     CKey keyL(pvchSecretL);
 823     CKey keyH(pvchSecretH);
 824
 825     if (!keyL.IsValid() || !keyH.IsValid())
 826         return false;
 827
 828     vchSecretL = pvchSecretL;
 829     vchSecretH = pvchSecretH;
 830
 831     return true;
 832 }
 833
 834 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 835 {
 836     CKey L(vchSecretL), H(vchSecretH);
 837     return CMalleablePubKey(L.GetPubKey(), H.GetPubKey());
 838 }
 839
 840 // Check ownership
 841 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 842 {
 843     if (IsNull()) {
 844         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 845     }
 846
 847     if (!R.IsValid()) {
 848         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 849         return false;
 850     }
 851
 852     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 853         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 854         return false;
 855     }
 856
 857     CPoint point_R;
 858     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 859         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 860         return false;
 861     }
 862
 863     CKey H(vchSecretH);
 864     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 865
 866     CPoint point_H;
 867     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 868         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 869         return false;
 870     }
 871
 872     CPoint point_P;
 873     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 874         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 875         return false;
 876     }
 877
 878     // Infinity points are senseless
 879     if (point_P.IsInfinity()) {
 880         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 881         return false;
 882     }
 883
 884     CBigNum bnl;
 885     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 886
 887     point_R.ECMUL(bnl);
 888
 889     std::vector<unsigned char> vchRl;
 890     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 891         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 892         return false;
 893     }
 894
 895     // Calculate Hash(R*l)
 896     CBigNum bnHash;
 897     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 898
 899     CPoint point_Ps;
 900     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 901     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 902
 903     // Infinity points are senseless
 904     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 905         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 906         return false;
 907     }
 908
 909     // Check ownership
 910     if (point_Ps != point_P) {
 911         return false;
 912     }
 913
 914     return true;
 915 }
 916
 917 // Check ownership and restore private key
 918 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 919 {
 920     if (IsNull()) {
 921         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 922     }
 923
 924     if (!R.IsValid()) {
 925         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 926         return false;
 927     }
 928
 929     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 930         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 931         return false;
 932     }
 933
 934     CPoint point_R;
 935     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 936         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 937         return false;
 938     }
 939
 940     CKey H(vchSecretH);
 941     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 942
 943     CPoint point_H;
 944     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 945         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 946         return false;
 947     }
 948
 949     CPoint point_P;
 950     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 951         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 952         return false;
 953     }
 954
 955     // Infinity points are senseless
 956     if (point_P.IsInfinity()) {
 957         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 958         return false;
 959     }
 960
 961     CBigNum bnl;
 962     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 963
 964     point_R.ECMUL(bnl);
 965
 966     std::vector<unsigned char> vchRl;
 967     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 968         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 969         return false;
 970     }
 971
 972     // Calculate Hash(R*l)
 973     CBigNum bnHash;
 974     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 975
 976     CPoint point_Ps;
 977     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 978     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 979
 980     // Infinity points are senseless
 981     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 982         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 983         return false;
 984     }
 985
 986     // Check ownership
 987     if (point_Ps != point_P) {
 988         return false;
 989     }
 990
 991     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
 992     CBigNum bnh;
 993     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
 994
 995     // Calculate p = Hash(R*l) + h
 996     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
 997
 998     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
 999     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()));
1000
1001     return true;
1002 }
1003
1004 std::string CMalleableKey::ToString() const
1005 {
1006     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1007     ssKey << *this;
1008     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1009
1010     return EncodeBase58Check(vch);
1011 }
1012
1013 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
1014 {
1015     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1016     ssKey << *this;
1017     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1018
1019     return vch;
1020 }
1021
1022 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
1023 {
1024     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1025     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1026         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1027     }
1028     if (vchTemp.size() != 66)
1029         return false;
1030     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1031     ssKey >> *this;
1032
1033     return IsValid();
1034 }
1035
1036 // CMalleableKeyView
1037
1038 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1039 {
1040     SetString(strMalleableKey);
1041 }
1042
1043 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1044 {
1045     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1046         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1047
1048     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1049         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : H size must be 32 bytes");
1050
1051     vchSecretL = b.vchSecretL;
1052
1053     CKey H(b.vchSecretH);
1054     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1055 }
1056
1057 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1058 {
1059     vchSecretL = b.vchSecretL;
1060     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1061 }
1062
1063 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1064 {
1065     vchSecretL = b.vchSecretL;
1066
1067     CKey H(b.vchSecretH);
1068     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1069
1070     return (*this);
1071 }
1072
1073 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1074 {
1075 }
1076
1077 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1078 {
1079     CKey keyL(vchSecretL);
1080     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1081 }
1082
1083 // Check ownership
1084 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1085 {
1086     if (!IsValid()) {
1087         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Attempting to run on invalid view object.");
1088     }
1089
1090     if (!R.IsValid()) {
1091         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1092         return false;
1093     }
1094
1095     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1096         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1097         return false;
1098     }
1099
1100     CPoint point_R;
1101     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1102         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1103         return false;
1104     }
1105
1106     CPoint point_H;
1107     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1108         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1109         return false;
1110     }
1111
1112     CPoint point_P;
1113     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1114         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1115         return false;
1116     }
1117
1118     // Infinity points are senseless
1119     if (point_P.IsInfinity()) {
1120         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1121         return false;
1122     }
1123
1124     CBigNum bnl;
1125     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1126
1127     point_R.ECMUL(bnl);
1128
1129     std::vector<unsigned char> vchRl;
1130     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1131         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1132         return false;
1133     }
1134
1135     // Calculate Hash(R*l)
1136     CBigNum bnHash;
1137     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1138
1139     CPoint point_Ps;
1140     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1141     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1142
1143     // Infinity points are senseless
1144     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1145         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1146         return false;
1147     }
1148
1149     // Check ownership
1150     if (point_Ps != point_P) {
1151         return false;
1152     }
1153
1154     return true;
1155 }
1156
1157 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1158 {
1159     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1160     ssKey << *this;
1161     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1162
1163     return EncodeBase58Check(vch);
1164 }
1165
1166 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1167 {
1168     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1169     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1170         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1171     }
1172
1173     if (vchTemp.size() != 67)
1174         return false;
1175
1176     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1177     ssKey >> *this;
1178
1179     return IsValid();
1180 }
1181
1182 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1183 {
1184     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1185     ssKey << *this;
1186     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1187
1188     return vch;
1189 }
1190
1191
1192 bool CMalleableKeyView::IsValid() const
1193 {
1194     return vchSecretL.size() == 32 && GetMalleablePubKey().IsValid();
1195 }
1196
1197 //// Asymmetric encryption
1198
1199 void CPubKey::EncryptData(const std::vector<unsigned char>& data, std::vector<unsigned char>& encrypted)
1200 {
1201     ies_ctx_t *ctx;
1202     char error[1024] = "Unknown error";
1203     cryptogram_t *cryptogram;
1204
1205     const unsigned char* pbegin = &vbytes[0];
1206     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
1207     if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
1208         throw key_error("Unable to parse EC key");
1209
1210     ctx = create_context(pkey);
1211     if (!EC_KEY_get0_public_key(ctx->user_key))
1212         throw key_error("Given EC key is not public key");
1213
1214     cryptogram = ecies_encrypt(ctx, (unsigned char*)&data[0], data.size(), error);
1215     if (cryptogram == NULL) {
1216         delete ctx;
1217         ctx = NULL;
1218         throw key_error(std::string("Error in encryption: %s") + error);
1219     }
1220
1221     encrypted.resize(cryptogram_data_sum_length(cryptogram));
1222     unsigned char *key_data = cryptogram_key_data(cryptogram);
1223     memcpy(&encrypted[0], key_data, encrypted.size());
1224     cryptogram_free(cryptogram);
1225     delete ctx;
1226 }
1227
1228 void CKey::DecryptData(const std::vector<unsigned char>& encrypted, std::vector<unsigned char>& data)
1229 {
1230     ies_ctx_t *ctx;
1231     char error[1024] = "Unknown error";
1232     cryptogram_t *cryptogram;
1233     size_t length;
1234     unsigned char *decrypted;
1235
1236     ctx = create_context(pkey);
1237     if (!EC_KEY_get0_private_key(ctx->user_key))
1238         throw key_error("Given EC key is not private key");
1239
1240     size_t key_length = ctx->stored_key_length;
1241     size_t mac_length = EVP_MD_size(ctx->md);
1242     cryptogram = cryptogram_alloc(key_length, mac_length, encrypted.size() - key_length - mac_length);
1243
1244     memcpy(cryptogram_key_data(cryptogram), &encrypted[0], encrypted.size());
1245
1246     decrypted = ecies_decrypt(ctx, cryptogram, &length, error);
1247     cryptogram_free(cryptogram);
1248     delete ctx;
1249
1250     if (decrypted == NULL) {
1251         throw key_error(std::string("Error in decryption: %s") + error);
1252     }
1253
1254     data.resize(length);
1255     memcpy(&data[0], decrypted, length);
1256     free(decrypted);
1257 }