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