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     if (!eckey) return 0;
  17
  18     int ok = 0;
  19     BN_CTX *ctx = nullptr;
  20     EC_POINT *pub_key = nullptr;
  21
  22     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  23
  24     if ((ctx = BN_CTX_new()) == nullptr)
  25         goto err;
  26
  27     pub_key = EC_POINT_new(group);
  28
  29     if (pub_key == nullptr)
  30         goto err;
  31
  32     if (!EC_POINT_mul(group, pub_key, priv_key, nullptr, nullptr, ctx))
  33         goto err;
  34
  35     if (!EC_KEY_set_private_key(eckey,priv_key))
  36         goto err;
  37     if (!EC_KEY_set_public_key(eckey,pub_key))
  38         goto err;
  39
  40     ok = 1;
  41
  42 err:
  43
  44     if (pub_key)
  45         EC_POINT_free(pub_key);
  46     if (ctx != nullptr)
  47         BN_CTX_free(ctx);
  48
  49     return(ok);
  50 }
  51
  52 // Perform ECDSA key recovery (see SEC1 4.1.6) for curves over (mod p)-fields
  53 // recid selects which key is recovered
  54 // if check is non-zero, additional checks are performed
  55 int ECDSA_SIG_recover_key_GFp(EC_KEY *eckey, ECDSA_SIG *ecsig, const unsigned char *msg, int msglen, int recid, int check)
  56 {
  57     if (!eckey) return 0;
  58
  59     int ret = 0;
  60     BN_CTX *ctx = NULL;
  61
  62     BIGNUM *x = NULL;
  63     BIGNUM *e = NULL;
  64     BIGNUM *order = NULL;
  65     BIGNUM *sor = NULL;
  66     BIGNUM *eor = NULL;
  67     BIGNUM *field = NULL;
  68     EC_POINT *R = NULL;
  69     EC_POINT *O = NULL;
  70     EC_POINT *Q = NULL;
  71     BIGNUM *rr = NULL;
  72     BIGNUM *zero = NULL;
  73     int n = 0;
  74     int i = recid / 2;
  75
  76     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  77     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL) { ret = -1; goto err; }
  78     BN_CTX_start(ctx);
  79     order = BN_CTX_get(ctx);
  80     if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx)) { ret = -2; goto err; }
  81     x = BN_CTX_get(ctx);
  82     if (!BN_copy(x, order)) { ret=-1; goto err; }
  83     if (!BN_mul_word(x, i)) { ret=-1; goto err; }
  84
  85     // Get internal R and S pointers
  86     const BIGNUM *ecsig_r, *ecsig_s;
  87     ECDSA_SIG_get0(ecsig, &ecsig_r, &ecsig_s);
  88
  89     if (!BN_add(x, x, ecsig_r)) { ret=-1; goto err; }
  90     field = BN_CTX_get(ctx);
  91     if (!EC_GROUP_get_curve_GFp(group, field, NULL, NULL, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  92     if (BN_cmp(x, field) >= 0) { ret=0; goto err; }
  93     if ((R = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  94     if (!EC_POINT_set_compressed_coordinates_GFp(group, R, x, recid % 2, ctx)) { ret=0; goto err; }
  95     if (check)
  96     {
  97         if ((O = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  98         if (!EC_POINT_mul(group, O, NULL, R, order, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  99         if (!EC_POINT_is_at_infinity(group, O)) { ret = 0; goto err; }
 100     }
 101     if ((Q = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
 102     n = EC_GROUP_get_degree(group);
 103     e = BN_CTX_get(ctx);
 104     if (!BN_bin2bn(msg, msglen, e)) { ret=-1; goto err; }
 105     if (8*msglen > n) BN_rshift(e, e, 8-(n & 7));
 106     zero = BN_CTX_get(ctx);
 107     if (!BN_set_word(zero, 0)) { ret=-1; goto err; }
 108     if (!BN_mod_sub(e, zero, e, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 109     rr = BN_CTX_get(ctx);
 110     if (!BN_mod_inverse(rr, ecsig_r, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 111     sor = BN_CTX_get(ctx);
 112     if (!BN_mod_mul(sor, ecsig_s, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 113     eor = BN_CTX_get(ctx);
 114     if (!BN_mod_mul(eor, e, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 115     if (!EC_POINT_mul(group, Q, eor, R, sor, ctx)) { ret=-2; goto err; }
 116     if (!EC_KEY_set_public_key(eckey, Q)) { ret=-2; goto err; }
 117
 118     ret = 1;
 119
 120 err:
 121     if (ctx) {
 122         BN_CTX_end(ctx);
 123         BN_CTX_free(ctx);
 124     }
 125     if (R != NULL) EC_POINT_free(R);
 126     if (O != NULL) EC_POINT_free(O);
 127     if (Q != NULL) EC_POINT_free(Q);
 128     return ret;
 129 }
 130
 131 int CompareBigEndian(const unsigned char *c1, size_t c1len, const unsigned char *c2, size_t c2len) {
 132     while (c1len > c2len) {
 133         if (*c1)
 134             return 1;
 135         c1++;
 136         c1len--;
 137     }
 138     while (c2len > c1len) {
 139         if (*c2)
 140             return -1;
 141         c2++;
 142         c2len--;
 143     }
 144     while (c1len > 0) {
 145         if (*c1 > *c2)
 146             return 1;
 147         if (*c2 > *c1)
 148             return -1;
 149         c1++;
 150         c2++;
 151         c1len--;
 152     }
 153     return 0;
 154 }
 155
 156 // Order of secp256k1's generator minus 1.
 157 const unsigned char vchMaxModOrder[32] = {
 158     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 159     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,
 160     0xBA,0xAE,0xDC,0xE6,0xAF,0x48,0xA0,0x3B,
 161     0xBF,0xD2,0x5E,0x8C,0xD0,0x36,0x41,0x40
 162 };
 163
 164 // Half of the order of secp256k1's generator minus 1.
 165 const unsigned char vchMaxModHalfOrder[32] = {
 166     0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 167     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 168     0x5D,0x57,0x6E,0x73,0x57,0xA4,0x50,0x1D,
 169     0xDF,0xE9,0x2F,0x46,0x68,0x1B,0x20,0xA0
 170 };
 171
 172 const unsigned char *vchZero = NULL;
 173
 174 void CKey::SetCompressedPubKey(bool fCompressed)
 175 {
 176     EC_KEY_set_conv_form(pkey, fCompressed ? POINT_CONVERSION_COMPRESSED : POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED);
 177 }
 178
 179 void CKey::Reset()
 180 {
 181     fSet = false;
 182     if (pkey != NULL)
 183         EC_KEY_free(pkey);
 184     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 185     if (pkey == NULL)
 186         throw key_error("CKey::CKey() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 187 }
 188
 189 CKey::CKey()
 190 {
 191     pkey = NULL;
 192     Reset();
 193 }
 194
 195 CKey::CKey(const CKey& b)
 196 {
 197     pkey = EC_KEY_dup(b.pkey);
 198     if (pkey == NULL)
 199         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 200     fSet = b.fSet;
 201 }
 202
 203 CKey::CKey(const CSecret& b, bool fCompressed)
 204 {
 205     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 206     if (pkey == NULL)
 207         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 208     SetSecret(b, fCompressed);
 209 }
 210
 211 CKey& CKey::operator=(const CKey& b)
 212 {
 213     if (!EC_KEY_copy(pkey, b.pkey))
 214         throw key_error("CKey::operator=(const CKey&) : EC_KEY_copy failed");
 215     fSet = b.fSet;
 216     return (*this);
 217 }
 218
 219 CKey::~CKey()
 220 {
 221     if (pkey != NULL)
 222         EC_KEY_free(pkey);
 223 }
 224
 225 bool CKey::IsNull() const
 226 {
 227     return !fSet;
 228 }
 229
 230 bool CKey::IsCompressed() const
 231 {
 232     return (EC_KEY_get_conv_form(pkey) == POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 233 }
 234
 235 bool CKey::CheckSignatureElement(const unsigned char *vch, int len, bool half) {
 236     return CompareBigEndian(vch, len, vchZero, 0) > 0 &&
 237         CompareBigEndian(vch, len, half ? vchMaxModHalfOrder : vchMaxModOrder, 32) <= 0;
 238 }
 239
 240 bool CPubKey::ReserealizeSignature(std::vector<unsigned char>& vchSig)
 241 {
 242     if (vchSig.empty())
 243         return false;
 244
 245     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 246     ECDSA_SIG *sig = d2i_ECDSA_SIG(NULL, (const unsigned char **)&pos, vchSig.size());
 247     if (sig == NULL)
 248         return false;
 249
 250     bool ret = false;
 251     int nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, NULL);
 252     if (nSize > 0) {
 253         vchSig.resize(nSize); // grow or shrink as needed
 254
 255         pos = &vchSig[0];
 256         i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 257
 258         ret = true;
 259     }
 260
 261     ECDSA_SIG_free(sig);
 262
 263     return ret;
 264 }
 265
 266 void CKey::MakeNewKey(bool fCompressed)
 267 {
 268     if (!EC_KEY_generate_key(pkey))
 269         throw key_error("CKey::MakeNewKey() : EC_KEY_generate_key failed");
 270     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 271     fSet = true;
 272 }
 273
 274 bool CKey::SetPrivKey(const CPrivKey& vchPrivKey)
 275 {
 276     const unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 277     if (d2i_ECPrivateKey(&pkey, &pbegin, vchPrivKey.size()))
 278     {
 279         // In testing, d2i_ECPrivateKey can return true
 280         // but fill in pkey with a key that fails
 281         // EC_KEY_check_key, so:
 282         if (EC_KEY_check_key(pkey))
 283         {
 284             fSet = true;
 285             return true;
 286         }
 287     }
 288     // If vchPrivKey data is bad d2i_ECPrivateKey() can
 289     // leave pkey in a state where calling EC_KEY_free()
 290     // crashes. To avoid that, set pkey to NULL and
 291     // leak the memory (a leak is better than a crash)
 292     pkey = NULL;
 293     Reset();
 294     return false;
 295 }
 296
 297 bool CKey::SetSecret(const CSecret& vchSecret, bool fCompressed)
 298 {
 299     EC_KEY_free(pkey);
 300     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 301     if (pkey == NULL)
 302         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 303
 304     if (vchSecret.size() != 32)
 305         throw key_error("CKey::SetSecret() : secret must be 32 bytes");
 306     BIGNUM *bn = BN_bin2bn(&vchSecret[0],32,BN_new());
 307     if (bn == NULL)
 308         throw key_error("CKey::SetSecret() : BN_bin2bn failed");
 309     if (!EC_KEY_regenerate_key(pkey,bn))
 310     {
 311         BN_clear_free(bn);
 312         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_regenerate_key failed");
 313     }
 314     BN_clear_free(bn);
 315     fSet = true;
 316     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 317     return true;
 318 }
 319
 320 CSecret CKey::GetSecret(bool &fCompressed) const
 321 {
 322     CSecret vchRet;
 323     vchRet.resize(32);
 324     const BIGNUM *bn = EC_KEY_get0_private_key(pkey);
 325     int nBytes = BN_num_bytes(bn);
 326     if (bn == NULL)
 327         throw key_error("CKey::GetSecret() : EC_KEY_get0_private_key failed");
 328     int n=BN_bn2bin(bn,&vchRet[32 - nBytes]);
 329     if (n != nBytes)
 330         throw key_error("CKey::GetSecret(): BN_bn2bin failed");
 331     fCompressed = IsCompressed();
 332     return vchRet;
 333 }
 334
 335 CSecret CKey::GetSecret() const
 336 {
 337     bool fCompressed;
 338     return GetSecret(fCompressed);
 339 }
 340
 341 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 342 {
 343     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 344     if (!nSize)
 345         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 346     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 347     unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 348     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 349         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 350     return vchPrivKey;
 351 }
 352
 353 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 354 {
 355     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 356     if (!nSize)
 357         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 358     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 359     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 360     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 361         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 362     return CPubKey(vchPubKey);
 363 }
 364
 365 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 366 {
 367     vchSig.clear();
 368     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign(hash.begin(), sizeof(hash), pkey);
 369     if (sig==nullptr)
 370         return false;
 371     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 372
 373     BIGNUM* order = BN_new(), *halforder = BN_new();
 374     EC_GROUP_get_order(group, order, nullptr);
 375     BN_rshift1(halforder, order);
 376
 377     // Get internal R and S pointers
 378     const BIGNUM *current_s = ECDSA_SIG_get0_s(sig);
 379     BIGNUM *current_r = BN_dup(ECDSA_SIG_get0_r(sig));
 380
 381     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 382     if (BN_cmp(current_s, halforder) > 0) {
 383         BIGNUM *updated_s = BN_new();
 384         BN_copy(updated_s, current_s);
 385         BN_sub(updated_s, order, updated_s);
 386         ECDSA_SIG_set0(sig, current_r, updated_s);
 387     }
 388
 389     BN_free(order);
 390     BN_free(halforder);
 391
 392     unsigned int nSize = ECDSA_size(pkey);
 393     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 394     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 395     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 396     ECDSA_SIG_free(sig);
 397     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 398     // Testing our new signature
 399     if (ECDSA_verify(0, hash.begin(), sizeof(hash), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 400         vchSig.clear();
 401         return false;
 402     }
 403     return true;
 404 }
 405
 406 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 407 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 408 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 409 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 410 bool CKey::SignCompact(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 411 {
 412     bool fOk = false;
 413     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign(hash.begin(), sizeof(hash), pkey);
 414     if (sig==nullptr)
 415         return false;
 416     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 417     BIGNUM* order = BN_new(), *halforder = BN_new();
 418     EC_GROUP_get_order(group, order, nullptr);
 419     BN_rshift1(halforder, order);
 420
 421     // Get internal R and S pointers
 422     const BIGNUM *current_s = ECDSA_SIG_get0_s(sig);
 423     BIGNUM *current_r = BN_dup(ECDSA_SIG_get0_r(sig));
 424
 425     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 426     if (BN_cmp(current_s, halforder) > 0) {
 427         BIGNUM *updated_s = BN_new();
 428         BN_copy(updated_s, current_s);
 429         BN_sub(updated_s, order, updated_s);
 430         ECDSA_SIG_set0(sig, current_r, updated_s);
 431     }
 432
 433     BN_free(order);
 434     BN_free(halforder);
 435
 436     vchSig.clear();
 437     vchSig.resize(65,0);
 438     int nBitsR = BN_num_bits(ECDSA_SIG_get0_r(sig));
 439     int nBitsS = BN_num_bits(ECDSA_SIG_get0_s(sig));
 440     bool fCompressedPubKey = IsCompressed();
 441     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 442     {
 443         int8_t nRecId = -1;
 444         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 445         {
 446             CKey keyRec;
 447             keyRec.fSet = true;
 448             keyRec.SetCompressedPubKey(fCompressedPubKey);
 449             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, hash.begin(), sizeof(hash), i, 1) == 1)
 450                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 451                 {
 452                     nRecId = i;
 453                     break;
 454                 }
 455         }
 456
 457         if (nRecId == -1)
 458         {
 459             ECDSA_SIG_free(sig);
 460             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 461         }
 462
 463         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 464         BN_bn2bin(ECDSA_SIG_get0_r(sig),&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 465         BN_bn2bin(ECDSA_SIG_get0_s(sig),&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 466         fOk = true;
 467     }
 468
 469     ECDSA_SIG_free(sig);
 470     return fOk;
 471 }
 472
 473 // reconstruct public key from a compact signature
 474 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 475 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 476 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 477 bool CPubKey::SetCompactSignature(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 478 {
 479     if (vchSig.size() != 65)
 480         return false;
 481     int nV = vchSig[0];
 482     if (nV<27 || nV>=35)
 483         return false;
 484     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_SIG_new();
 485     BIGNUM *sig_r = BN_new(), *sig_s = BN_new();
 486     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig_r);
 487     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig_s);
 488     ECDSA_SIG_set0(sig, sig_r, sig_s);
 489     bool fSuccessful = false;
 490     EC_KEY* pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 491     if (nV >= 31)
 492     {
 493         nV -= 4;
 494         EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 495     }
 496     do
 497     {
 498         if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), nV - 27, 0) != 1)
 499             break;
 500         int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 501         if (!nSize)
 502             break;
 503         std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 504         unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 505         if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 506             break;
 507         Set(vchPubKey.begin(), vchPubKey.end());
 508         fSuccessful = IsValid();
 509
 510     } while (false);
 511     ECDSA_SIG_free(sig);
 512     EC_KEY_free(pkey);
 513     if (!fSuccessful)
 514         Invalidate();
 515     return fSuccessful;
 516 }
 517
 518 bool CPubKey::Verify(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig) const
 519 {
 520     if (vchSig.empty() || !IsValid())
 521         return false;
 522
 523     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 524     ECDSA_SIG *norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 525
 526     assert(norm_sig);
 527     assert(pkey);
 528
 529     bool ret = false;
 530     do
 531     {
 532         int derlen;
 533         uint8_t *norm_der = NULL;
 534         const uint8_t* pbegin = &vbytes[0];
 535         const uint8_t* sigptr = &vchSig[0];
 536
 537         // Trying to parse public key
 538         if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
 539             break;
 540         // New versions of OpenSSL are rejecting a non-canonical DER signatures, de/re-serialize first.
 541         if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 542             break;
 543         if ((derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der)) <= 0)
 544             break;
 545
 546         // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 547         ret = ECDSA_verify(0, (const unsigned char*)&hash, sizeof(hash), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 548         OPENSSL_free(norm_der);
 549     } while(false);
 550
 551     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 552     EC_KEY_free(pkey);
 553
 554     return ret;
 555 }
 556
 557 bool CPubKey::VerifyCompact(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 558 {
 559     CPubKey key;
 560     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 561         return false;
 562     return true;
 563 }
 564
 565 bool CKey::IsValid()
 566 {
 567     if (!fSet)
 568         return false;
 569
 570     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 571         return false;
 572
 573     bool fCompr;
 574     CSecret secret = GetSecret(fCompr);
 575     CKey key2;
 576     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 577
 578     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 579 }
 580
 581 CPoint::CPoint()
 582 {
 583     std::string err;
 584     group = NULL;
 585     point = NULL;
 586     ctx   = NULL;
 587
 588     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 589     if (!group) {
 590         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 591         goto finish;
 592     }
 593
 594     point = EC_POINT_new(group);
 595     if (!point) {
 596         err = "EC_POINT_new failed.";
 597         goto finish;
 598     }
 599
 600     ctx = BN_CTX_new();
 601     if (!ctx) {
 602         err = "BN_CTX_new failed.";
 603         goto finish;
 604     }
 605
 606     return;
 607
 608 finish:
 609     if (group) EC_GROUP_free(group);
 610     if (point) EC_POINT_free(point);
 611     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 612 }
 613
 614 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 615 {
 616     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 617         return true;
 618     return false;
 619 }
 620 CPoint::~CPoint()
 621 {
 622     if (point) EC_POINT_free(point);
 623     if (group) EC_GROUP_free(group);
 624     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 625 }
 626
 627 // Initialize from octets stream
 628 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 629 {
 630     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 631         return false;
 632     }
 633     return true;
 634 }
 635
 636 // Initialize from octets stream
 637 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &key)
 638 {
 639     std::vector<uint8_t> vchPubKey(key.begin(), key.end());
 640     return setBytes(vchPubKey);
 641 }
 642
 643 // Serialize to octets stream
 644 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 645 {
 646     size_t nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 647     vchBytes.resize(nSize);
 648     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 649         return false;
 650     }
 651     return true;
 652 }
 653
 654 // ECC multiplication by specified multiplier
 655 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 656 {
 657     BIGNUM* bnMul = bnMultiplier.get();
 658     bool ok = EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, bnMul, NULL);
 659     if (!ok) printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 660     BN_free(bnMul);
 661     return ok;
 662 }
 663
 664 // Calculate G*m + q
 665 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 666 {
 667     BIGNUM* bnMul = bnMultiplier.get();
 668     bool ok = EC_POINT_mul(group, point, bnMul, qPoint.point, BN_value_one(), NULL);
 669     if (!ok) printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 670     BN_free(bnMul);
 671     return ok;
 672 }
 673
 674 // CMalleablePubKey
 675
 676 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 677 {
 678     EC_KEY *eckey = NULL;
 679     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 680     if (eckey == NULL) {
 681         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 682     }
 683
 684     // Use standard key generation function to get r and R values.
 685     //
 686     // r will be presented by private key;
 687     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 688     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 689         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 690     }
 691
 692     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 693
 694     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 695     if (!nSize) {
 696         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 697     }
 698
 699     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 700     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 701
 702     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 703         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 704     }
 705
 706     // R = G*r
 707     R = CPubKey(vchPubKey);
 708
 709     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 710     CBigNum bnr(EC_KEY_get0_private_key(eckey));
 711     EC_KEY_free(eckey);
 712
 713     CPoint point;
 714     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 715         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 716     }
 717
 718     // Calculate L*r
 719     point.ECMUL(bnr);
 720
 721     std::vector<unsigned char> vchLr;
 722     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 723         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 724     }
 725
 726     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 727     CBigNum bnHash;
 728     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 729
 730     CPoint pointH;
 731     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 732
 733     CPoint P;
 734     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 735     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 736
 737     if (P.IsInfinity()) {
 738         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 739     }
 740
 741     std::vector<unsigned char> vchResult;
 742     P.getBytes(vchResult);
 743
 744     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 745 }
 746
 747 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 748 {
 749     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 750     ssKey << *this;
 751     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 752
 753     return EncodeBase58Check(vch);
 754 }
 755
 756 bool CMalleablePubKey::setvch(const std::vector<unsigned char> &vchPubKeyPair)
 757 {
 758     CDataStream ssKey(vchPubKeyPair, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 759     ssKey >> *this;
 760
 761     return IsValid();
 762 }
 763
 764 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 765 {
 766     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 767     ssKey << *this;
 768     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 769
 770     return vch;
 771 }
 772
 773 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 774 {
 775     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 776     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 777         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 778     }
 779     if (vchTemp.size() != 68)
 780         return false;
 781
 782     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 783     ssKey >> *this;
 784
 785     return IsValid();
 786 }
 787
 788 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 789 {
 790     return pubKeyL == b.pubKeyL && pubKeyH == b.pubKeyH;
 791 }
 792
 793
 794 // CMalleableKey
 795
 796 void CMalleableKey::Reset()
 797 {
 798     vchSecretL.clear();
 799     vchSecretH.clear();
 800 }
 801
 802 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 803 {
 804     Reset();
 805
 806     CKey keyL, keyH;
 807     keyL.MakeNewKey();
 808     keyH.MakeNewKey();
 809
 810     vchSecretL = keyL.GetSecret();
 811     vchSecretH = keyH.GetSecret();
 812 }
 813
 814 CMalleableKey::CMalleableKey()
 815 {
 816     Reset();
 817 }
 818
 819 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 820 {
 821     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 822 }
 823
 824 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 825 {
 826     SetSecrets(L, H);
 827 }
 828
 829 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 830 {
 831 }
 832
 833 bool CMalleableKey::IsNull() const
 834 {
 835     return vchSecretL.size() != 32 || vchSecretH.size() != 32;
 836 }
 837
 838 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 839 {
 840     Reset();
 841
 842     CKey keyL(pvchSecretL);
 843     CKey keyH(pvchSecretH);
 844
 845     if (!keyL.IsValid() || !keyH.IsValid())
 846         return false;
 847
 848     vchSecretL = pvchSecretL;
 849     vchSecretH = pvchSecretH;
 850
 851     return true;
 852 }
 853
 854 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 855 {
 856     CKey L(vchSecretL), H(vchSecretH);
 857     return CMalleablePubKey(L.GetPubKey(), H.GetPubKey());
 858 }
 859
 860 // Check ownership
 861 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 862 {
 863     if (IsNull()) {
 864         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 865     }
 866
 867     if (!R.IsValid()) {
 868         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 869         return false;
 870     }
 871
 872     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 873         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 874         return false;
 875     }
 876
 877     CPoint point_R;
 878     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 879         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 880         return false;
 881     }
 882
 883     CKey H(vchSecretH);
 884     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 885
 886     CPoint point_H;
 887     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 888         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 889         return false;
 890     }
 891
 892     CPoint point_P;
 893     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 894         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 895         return false;
 896     }
 897
 898     // Infinity points are senseless
 899     if (point_P.IsInfinity()) {
 900         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 901         return false;
 902     }
 903
 904     CBigNum bnl;
 905     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 906
 907     point_R.ECMUL(bnl);
 908
 909     std::vector<unsigned char> vchRl;
 910     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 911         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 912         return false;
 913     }
 914
 915     // Calculate Hash(R*l)
 916     CBigNum bnHash;
 917     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 918
 919     CPoint point_Ps;
 920     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 921     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 922
 923     // Infinity points are senseless
 924     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 925         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 926         return false;
 927     }
 928
 929     // Check ownership
 930     if (point_Ps != point_P) {
 931         return false;
 932     }
 933
 934     return true;
 935 }
 936
 937 // Check ownership and restore private key
 938 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 939 {
 940     if (IsNull()) {
 941         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 942     }
 943
 944     if (!R.IsValid()) {
 945         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 946         return false;
 947     }
 948
 949     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 950         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 951         return false;
 952     }
 953
 954     CPoint point_R;
 955     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 956         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 957         return false;
 958     }
 959
 960     CKey H(vchSecretH);
 961     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 962
 963     CPoint point_H;
 964     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 965         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 966         return false;
 967     }
 968
 969     CPoint point_P;
 970     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 971         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 972         return false;
 973     }
 974
 975     // Infinity points are senseless
 976     if (point_P.IsInfinity()) {
 977         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 978         return false;
 979     }
 980
 981     CBigNum bnl;
 982     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 983
 984     point_R.ECMUL(bnl);
 985
 986     std::vector<unsigned char> vchRl;
 987     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 988         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 989         return false;
 990     }
 991
 992     // Calculate Hash(R*l)
 993     CBigNum bnHash;
 994     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 995
 996     CPoint point_Ps;
 997     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 998     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 999
1000     // Infinity points are senseless
1001     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1002         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1003         return false;
1004     }
1005
1006     // Check ownership
1007     if (point_Ps != point_P) {
1008         return false;
1009     }
1010
1011     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
1012     CBigNum bnh;
1013     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
1014
1015     // Calculate p = Hash(R*l) + h
1016     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
1017
1018     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
1019     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()));
1020
1021     return true;
1022 }
1023
1024 std::string CMalleableKey::ToString() const
1025 {
1026     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1027     ssKey << *this;
1028     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1029
1030     return EncodeBase58Check(vch);
1031 }
1032
1033 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
1034 {
1035     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1036     ssKey << *this;
1037     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1038
1039     return vch;
1040 }
1041
1042 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
1043 {
1044     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1045     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1046         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1047     }
1048     if (vchTemp.size() != 66)
1049         return false;
1050     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1051     ssKey >> *this;
1052
1053     return IsValid();
1054 }
1055
1056 // CMalleableKeyView
1057
1058 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1059 {
1060     SetString(strMalleableKey);
1061 }
1062
1063 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1064 {
1065     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1066         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1067
1068     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1069         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : H size must be 32 bytes");
1070
1071     vchSecretL = b.vchSecretL;
1072
1073     CKey H(b.vchSecretH);
1074     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1075 }
1076
1077 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1078 {
1079     vchSecretL = b.vchSecretL;
1080     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1081 }
1082
1083 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1084 {
1085     vchSecretL = b.vchSecretL;
1086
1087     CKey H(b.vchSecretH);
1088     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1089
1090     return (*this);
1091 }
1092
1093 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1094 {
1095 }
1096
1097 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1098 {
1099     CKey keyL(vchSecretL);
1100     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1101 }
1102
1103 // Check ownership
1104 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1105 {
1106     if (!IsValid()) {
1107         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Attempting to run on invalid view object.");
1108     }
1109
1110     if (!R.IsValid()) {
1111         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1112         return false;
1113     }
1114
1115     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1116         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1117         return false;
1118     }
1119
1120     CPoint point_R;
1121     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1122         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1123         return false;
1124     }
1125
1126     CPoint point_H;
1127     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1128         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1129         return false;
1130     }
1131
1132     CPoint point_P;
1133     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1134         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1135         return false;
1136     }
1137
1138     // Infinity points are senseless
1139     if (point_P.IsInfinity()) {
1140         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1141         return false;
1142     }
1143
1144     CBigNum bnl;
1145     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1146
1147     point_R.ECMUL(bnl);
1148
1149     std::vector<unsigned char> vchRl;
1150     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1151         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1152         return false;
1153     }
1154
1155     // Calculate Hash(R*l)
1156     CBigNum bnHash;
1157     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1158
1159     CPoint point_Ps;
1160     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1161     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1162
1163     // Infinity points are senseless
1164     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1165         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1166         return false;
1167     }
1168
1169     // Check ownership
1170     if (point_Ps != point_P) {
1171         return false;
1172     }
1173
1174     return true;
1175 }
1176
1177 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1178 {
1179     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1180     ssKey << *this;
1181     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1182
1183     return EncodeBase58Check(vch);
1184 }
1185
1186 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1187 {
1188     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1189     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1190         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1191     }
1192
1193     if (vchTemp.size() != 67)
1194         return false;
1195
1196     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1197     ssKey >> *this;
1198
1199     return IsValid();
1200 }
1201
1202 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1203 {
1204     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1205     ssKey << *this;
1206     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1207
1208     return vch;
1209 }
1210
1211
1212 bool CMalleableKeyView::IsValid() const
1213 {
1214     return vchSecretL.size() == 32 && GetMalleablePubKey().IsValid();
1215 }