src/key.cpp

   1 // Copyright (c) 2009-2012 The Bitcoin developers
   2 // Distributed under the MIT/X11 software license, see the accompanying
   3 // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
   4
   5 #include <map>
   6
   7 #include <openssl/ecdsa.h>
   8 #include <openssl/evp.h>
   9
  10 #include "key.h"
  11 #include "base58.h"
  12
  13 // Generate a private key from just the secret parameter
  14 int EC_KEY_regenerate_key(EC_KEY *eckey, BIGNUM *priv_key)
  15 {
  16     int ok = 0;
  17     BN_CTX *ctx = NULL;
  18     EC_POINT *pub_key = NULL;
  19
  20     if (!eckey) return 0;
  21
  22     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  23
  24     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  25         goto err;
  26
  27     pub_key = EC_POINT_new(group);
  28
  29     if (pub_key == NULL)
  30         goto err;
  31
  32     if (!EC_POINT_mul(group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
  33         goto err;
  34
  35     EC_KEY_set_private_key(eckey,priv_key);
  36     EC_KEY_set_public_key(eckey,pub_key);
  37
  38     ok = 1;
  39
  40 err:
  41
  42     if (pub_key)
  43         EC_POINT_free(pub_key);
  44     if (ctx != NULL)
  45         BN_CTX_free(ctx);
  46
  47     return(ok);
  48 }
  49
  50 // Perform ECDSA key recovery (see SEC1 4.1.6) for curves over (mod p)-fields
  51 // recid selects which key is recovered
  52 // if check is non-zero, additional checks are performed
  53 int ECDSA_SIG_recover_key_GFp(EC_KEY *eckey, ECDSA_SIG *ecsig, const unsigned char *msg, int msglen, int recid, int check)
  54 {
  55     if (!eckey) return 0;
  56
  57     int ret = 0;
  58     BN_CTX *ctx = NULL;
  59
  60     BIGNUM *x = NULL;
  61     BIGNUM *e = NULL;
  62     BIGNUM *order = NULL;
  63     BIGNUM *sor = NULL;
  64     BIGNUM *eor = NULL;
  65     BIGNUM *field = NULL;
  66     EC_POINT *R = NULL;
  67     EC_POINT *O = NULL;
  68     EC_POINT *Q = NULL;
  69     BIGNUM *rr = NULL;
  70     BIGNUM *zero = NULL;
  71     int n = 0;
  72     int i = recid / 2;
  73
  74     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  75     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL) { ret = -1; goto err; }
  76     BN_CTX_start(ctx);
  77     order = BN_CTX_get(ctx);
  78     if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx)) { ret = -2; goto err; }
  79     x = BN_CTX_get(ctx);
  80     if (!BN_copy(x, order)) { ret=-1; goto err; }
  81     if (!BN_mul_word(x, i)) { ret=-1; goto err; }
  82
  83     // Get internal R and S pointers
  84     const BIGNUM *ecsig_r, *ecsig_s;
  85     ECDSA_SIG_get0(ecsig, &ecsig_r, &ecsig_s);
  86
  87     if (!BN_add(x, x, ecsig_r)) { ret=-1; goto err; }
  88     field = BN_CTX_get(ctx);
  89     if (!EC_GROUP_get_curve_GFp(group, field, NULL, NULL, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  90     if (BN_cmp(x, field) >= 0) { ret=0; goto err; }
  91     if ((R = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  92     if (!EC_POINT_set_compressed_coordinates_GFp(group, R, x, recid % 2, ctx)) { ret=0; goto err; }
  93     if (check)
  94     {
  95         if ((O = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  96         if (!EC_POINT_mul(group, O, NULL, R, order, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  97         if (!EC_POINT_is_at_infinity(group, O)) { ret = 0; goto err; }
  98     }
  99     if ((Q = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
 100     n = EC_GROUP_get_degree(group);
 101     e = BN_CTX_get(ctx);
 102     if (!BN_bin2bn(msg, msglen, e)) { ret=-1; goto err; }
 103     if (8*msglen > n) BN_rshift(e, e, 8-(n & 7));
 104     zero = BN_CTX_get(ctx);
 105     if (!BN_set_word(zero, 0)) { ret=-1; goto err; }
 106     if (!BN_mod_sub(e, zero, e, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 107     rr = BN_CTX_get(ctx);
 108     if (!BN_mod_inverse(rr, ecsig_r, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 109     sor = BN_CTX_get(ctx);
 110     if (!BN_mod_mul(sor, ecsig_s, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 111     eor = BN_CTX_get(ctx);
 112     if (!BN_mod_mul(eor, e, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 113     if (!EC_POINT_mul(group, Q, eor, R, sor, ctx)) { ret=-2; goto err; }
 114     if (!EC_KEY_set_public_key(eckey, Q)) { ret=-2; goto err; }
 115
 116     ret = 1;
 117
 118 err:
 119     if (ctx) {
 120         BN_CTX_end(ctx);
 121         BN_CTX_free(ctx);
 122     }
 123     if (R != NULL) EC_POINT_free(R);
 124     if (O != NULL) EC_POINT_free(O);
 125     if (Q != NULL) EC_POINT_free(Q);
 126     return ret;
 127 }
 128
 129 int CompareBigEndian(const unsigned char *c1, size_t c1len, const unsigned char *c2, size_t c2len) {
 130     while (c1len > c2len) {
 131         if (*c1)
 132             return 1;
 133         c1++;
 134         c1len--;
 135     }
 136     while (c2len > c1len) {
 137         if (*c2)
 138             return -1;
 139         c2++;
 140         c2len--;
 141     }
 142     while (c1len > 0) {
 143         if (*c1 > *c2)
 144             return 1;
 145         if (*c2 > *c1)
 146             return -1;
 147         c1++;
 148         c2++;
 149         c1len--;
 150     }
 151     return 0;
 152 }
 153
 154 // Order of secp256k1's generator minus 1.
 155 const unsigned char vchMaxModOrder[32] = {
 156     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 157     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,
 158     0xBA,0xAE,0xDC,0xE6,0xAF,0x48,0xA0,0x3B,
 159     0xBF,0xD2,0x5E,0x8C,0xD0,0x36,0x41,0x40
 160 };
 161
 162 // Half of the order of secp256k1's generator minus 1.
 163 const unsigned char vchMaxModHalfOrder[32] = {
 164     0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 165     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 166     0x5D,0x57,0x6E,0x73,0x57,0xA4,0x50,0x1D,
 167     0xDF,0xE9,0x2F,0x46,0x68,0x1B,0x20,0xA0
 168 };
 169
 170 const unsigned char *vchZero = NULL;
 171
 172 void CKey::SetCompressedPubKey(bool fCompressed)
 173 {
 174     EC_KEY_set_conv_form(pkey, fCompressed ? POINT_CONVERSION_COMPRESSED : POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED);
 175 }
 176
 177 void CKey::Reset()
 178 {
 179     fSet = false;
 180     if (pkey != NULL)
 181         EC_KEY_free(pkey);
 182     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 183     if (pkey == NULL)
 184         throw key_error("CKey::CKey() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 185 }
 186
 187 CKey::CKey()
 188 {
 189     pkey = NULL;
 190     Reset();
 191 }
 192
 193 CKey::CKey(const CKey& b)
 194 {
 195     pkey = EC_KEY_dup(b.pkey);
 196     if (pkey == NULL)
 197         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 198     fSet = b.fSet;
 199 }
 200
 201 CKey::CKey(const CSecret& b, bool fCompressed)
 202 {
 203     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 204     if (pkey == NULL)
 205         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 206     SetSecret(b, fCompressed);
 207 }
 208
 209 CKey& CKey::operator=(const CKey& b)
 210 {
 211     if (!EC_KEY_copy(pkey, b.pkey))
 212         throw key_error("CKey::operator=(const CKey&) : EC_KEY_copy failed");
 213     fSet = b.fSet;
 214     return (*this);
 215 }
 216
 217 CKey::~CKey()
 218 {
 219     if (pkey != NULL)
 220         EC_KEY_free(pkey);
 221 }
 222
 223 bool CKey::IsNull() const
 224 {
 225     return !fSet;
 226 }
 227
 228 bool CKey::IsCompressed() const
 229 {
 230     return (EC_KEY_get_conv_form(pkey) == POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 231 }
 232
 233 bool CKey::CheckSignatureElement(const unsigned char *vch, int len, bool half) {
 234     return CompareBigEndian(vch, len, vchZero, 0) > 0 &&
 235         CompareBigEndian(vch, len, half ? vchMaxModHalfOrder : vchMaxModOrder, 32) <= 0;
 236 }
 237
 238 bool CPubKey::ReserealizeSignature(std::vector<unsigned char>& vchSig)
 239 {
 240     if (vchSig.empty())
 241         return false;
 242
 243     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 244     ECDSA_SIG *sig = d2i_ECDSA_SIG(NULL, (const unsigned char **)&pos, vchSig.size());
 245     if (sig == NULL)
 246         return false;
 247
 248     bool ret = false;
 249     int nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, NULL);
 250     if (nSize > 0) {
 251         vchSig.resize(nSize); // grow or shrink as needed
 252
 253         pos = &vchSig[0];
 254         i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 255
 256         ret = true;
 257     }
 258
 259     ECDSA_SIG_free(sig);
 260
 261     return ret;
 262 }
 263
 264 void CKey::MakeNewKey(bool fCompressed)
 265 {
 266     if (!EC_KEY_generate_key(pkey))
 267         throw key_error("CKey::MakeNewKey() : EC_KEY_generate_key failed");
 268     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 269     fSet = true;
 270 }
 271
 272 bool CKey::SetPrivKey(const CPrivKey& vchPrivKey)
 273 {
 274     const unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 275     if (d2i_ECPrivateKey(&pkey, &pbegin, vchPrivKey.size()))
 276     {
 277         // In testing, d2i_ECPrivateKey can return true
 278         // but fill in pkey with a key that fails
 279         // EC_KEY_check_key, so:
 280         if (EC_KEY_check_key(pkey))
 281         {
 282             fSet = true;
 283             return true;
 284         }
 285     }
 286     // If vchPrivKey data is bad d2i_ECPrivateKey() can
 287     // leave pkey in a state where calling EC_KEY_free()
 288     // crashes. To avoid that, set pkey to NULL and
 289     // leak the memory (a leak is better than a crash)
 290     pkey = NULL;
 291     Reset();
 292     return false;
 293 }
 294
 295 bool CKey::SetSecret(const CSecret& vchSecret, bool fCompressed)
 296 {
 297     EC_KEY_free(pkey);
 298     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 299     if (pkey == NULL)
 300         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 301
 302     if (vchSecret.size() != 32)
 303         throw key_error("CKey::SetSecret() : secret must be 32 bytes");
 304     BIGNUM *bn = BN_bin2bn(&vchSecret[0],32,BN_new());
 305     if (bn == NULL)
 306         throw key_error("CKey::SetSecret() : BN_bin2bn failed");
 307     if (!EC_KEY_regenerate_key(pkey,bn))
 308     {
 309         BN_clear_free(bn);
 310         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_regenerate_key failed");
 311     }
 312     BN_clear_free(bn);
 313     fSet = true;
 314     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 315     return true;
 316 }
 317
 318 CSecret CKey::GetSecret(bool &fCompressed) const
 319 {
 320     CSecret vchRet;
 321     vchRet.resize(32);
 322     const BIGNUM *bn = EC_KEY_get0_private_key(pkey);
 323     int nBytes = BN_num_bytes(bn);
 324     if (bn == NULL)
 325         throw key_error("CKey::GetSecret() : EC_KEY_get0_private_key failed");
 326     int n=BN_bn2bin(bn,&vchRet[32 - nBytes]);
 327     if (n != nBytes)
 328         throw key_error("CKey::GetSecret(): BN_bn2bin failed");
 329     fCompressed = IsCompressed();
 330     return vchRet;
 331 }
 332
 333 CSecret CKey::GetSecret() const
 334 {
 335     bool fCompressed;
 336     return GetSecret(fCompressed);
 337 }
 338
 339 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 340 {
 341     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 342     if (!nSize)
 343         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 344     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 345     unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 346     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 347         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 348     return vchPrivKey;
 349 }
 350
 351 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 352 {
 353     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 354     if (!nSize)
 355         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 356     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 357     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 358     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 359         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 360     return CPubKey(vchPubKey);
 361 }
 362
 363 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 364 {
 365     vchSig.clear();
 366     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign(hash.begin(), sizeof(hash), pkey);
 367     if (sig==nullptr)
 368         return false;
 369     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 370
 371     BIGNUM* order = BN_new(), *halforder = BN_new();
 372     EC_GROUP_get_order(group, order, nullptr);
 373     BN_rshift1(halforder, order);
 374
 375     // Get internal R and S pointers
 376     const BIGNUM *current_s = ECDSA_SIG_get0_s(sig);
 377     BIGNUM *current_r = BN_dup(ECDSA_SIG_get0_r(sig));
 378
 379     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 380     if (BN_cmp(current_s, halforder) > 0) {
 381         BIGNUM *updated_s = BN_new();
 382         BN_copy(updated_s, current_s);
 383         BN_sub(updated_s, order, updated_s);
 384         ECDSA_SIG_set0(sig, current_r, updated_s);
 385     }
 386
 387     BN_free(order);
 388     BN_free(halforder);
 389
 390     unsigned int nSize = ECDSA_size(pkey);
 391     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 392     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 393     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 394     ECDSA_SIG_free(sig);
 395     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 396     // Testing our new signature
 397     if (ECDSA_verify(0, hash.begin(), sizeof(hash), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 398         vchSig.clear();
 399         return false;
 400     }
 401     return true;
 402 }
 403
 404 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 405 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 406 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 407 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 408 bool CKey::SignCompact(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 409 {
 410     bool fOk = false;
 411     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign(hash.begin(), sizeof(hash), pkey);
 412     if (sig==nullptr)
 413         return false;
 414     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 415     BIGNUM* order = BN_new(), *halforder = BN_new();
 416     EC_GROUP_get_order(group, order, nullptr);
 417     BN_rshift1(halforder, order);
 418
 419     // Get internal R and S pointers
 420     const BIGNUM *current_s = ECDSA_SIG_get0_s(sig);
 421     BIGNUM *current_r = BN_dup(ECDSA_SIG_get0_r(sig));
 422
 423     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 424     if (BN_cmp(current_s, halforder) > 0) {
 425         BIGNUM *updated_s = BN_new();
 426         BN_copy(updated_s, current_s);
 427         BN_sub(updated_s, order, updated_s);
 428         ECDSA_SIG_set0(sig, current_r, updated_s);
 429     }
 430
 431     BN_free(order);
 432     BN_free(halforder);
 433
 434     vchSig.clear();
 435     vchSig.resize(65,0);
 436     int nBitsR = BN_num_bits(ECDSA_SIG_get0_r(sig));
 437     int nBitsS = BN_num_bits(ECDSA_SIG_get0_s(sig));
 438     bool fCompressedPubKey = IsCompressed();
 439     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 440     {
 441         int8_t nRecId = -1;
 442         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 443         {
 444             CKey keyRec;
 445             keyRec.fSet = true;
 446             keyRec.SetCompressedPubKey(fCompressedPubKey);
 447             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, hash.begin(), sizeof(hash), i, 1) == 1)
 448                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 449                 {
 450                     nRecId = i;
 451                     break;
 452                 }
 453         }
 454
 455         if (nRecId == -1)
 456         {
 457             ECDSA_SIG_free(sig);
 458             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 459         }
 460
 461         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 462         BN_bn2bin(ECDSA_SIG_get0_r(sig),&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 463         BN_bn2bin(ECDSA_SIG_get0_s(sig),&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 464         fOk = true;
 465     }
 466
 467     ECDSA_SIG_free(sig);
 468     return fOk;
 469 }
 470
 471 // reconstruct public key from a compact signature
 472 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 473 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 474 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 475 bool CPubKey::SetCompactSignature(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 476 {
 477     if (vchSig.size() != 65)
 478         return false;
 479     int nV = vchSig[0];
 480     if (nV<27 || nV>=35)
 481         return false;
 482     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_SIG_new();
 483     BIGNUM *sig_r = BN_new(), *sig_s = BN_new();
 484     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig_r);
 485     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig_s);
 486     ECDSA_SIG_set0(sig, sig_r, sig_s);
 487     bool fSuccessful = false;
 488     EC_KEY* pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 489     if (nV >= 31)
 490     {
 491         nV -= 4;
 492         EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 493     }
 494     do
 495     {
 496         if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), nV - 27, 0) != 1)
 497             break;
 498         int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 499         if (!nSize)
 500             break;
 501         std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 502         unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 503         if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 504             break;
 505         Set(vchPubKey.begin(), vchPubKey.end());
 506         fSuccessful = IsValid();
 507
 508     } while (false);
 509     ECDSA_SIG_free(sig);
 510     EC_KEY_free(pkey);
 511     if (!fSuccessful)
 512         Invalidate();
 513     return fSuccessful;
 514 }
 515
 516 bool CPubKey::Verify(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig) const
 517 {
 518     if (vchSig.empty() || !IsValid())
 519         return false;
 520
 521     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 522     ECDSA_SIG *norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 523
 524     assert(norm_sig);
 525     assert(pkey);
 526
 527     bool ret = false;
 528     do
 529     {
 530         int derlen;
 531         uint8_t *norm_der = NULL;
 532         const uint8_t* pbegin = &vbytes[0];
 533         const uint8_t* sigptr = &vchSig[0];
 534
 535         // Trying to parse public key
 536         if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
 537             break;
 538         // New versions of OpenSSL are rejecting a non-canonical DER signatures, de/re-serialize first.
 539         if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 540             break;
 541         if ((derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der)) <= 0)
 542             break;
 543
 544         // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 545         ret = ECDSA_verify(0, (const unsigned char*)&hash, sizeof(hash), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 546         OPENSSL_free(norm_der);
 547     } while(false);
 548
 549     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 550     EC_KEY_free(pkey);
 551
 552     return ret;
 553 }
 554
 555 bool CPubKey::VerifyCompact(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 556 {
 557     CPubKey key;
 558     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 559         return false;
 560     return true;
 561 }
 562
 563 bool CKey::IsValid()
 564 {
 565     if (!fSet)
 566         return false;
 567
 568     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 569         return false;
 570
 571     bool fCompr;
 572     CSecret secret = GetSecret(fCompr);
 573     CKey key2;
 574     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 575
 576     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 577 }
 578
 579 CPoint::CPoint()
 580 {
 581     std::string err;
 582     group = NULL;
 583     point = NULL;
 584     ctx   = NULL;
 585
 586     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 587     if (!group) {
 588         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 589         goto finish;
 590     }
 591
 592     point = EC_POINT_new(group);
 593     if (!point) {
 594         err = "EC_POINT_new failed.";
 595         goto finish;
 596     }
 597
 598     ctx = BN_CTX_new();
 599     if (!ctx) {
 600         err = "BN_CTX_new failed.";
 601         goto finish;
 602     }
 603
 604     return;
 605
 606 finish:
 607     if (group) EC_GROUP_free(group);
 608     if (point) EC_POINT_free(point);
 609     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 610 }
 611
 612 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 613 {
 614     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 615         return true;
 616     return false;
 617 }
 618 CPoint::~CPoint()
 619 {
 620     if (point) EC_POINT_free(point);
 621     if (group) EC_GROUP_free(group);
 622     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 623 }
 624
 625 // Initialize from octets stream
 626 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 627 {
 628     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 629         return false;
 630     }
 631     return true;
 632 }
 633
 634 // Initialize from octets stream
 635 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &key)
 636 {
 637     std::vector<uint8_t> vchPubKey(key.begin(), key.end());
 638     return setBytes(vchPubKey);
 639 }
 640
 641 // Serialize to octets stream
 642 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 643 {
 644     size_t nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 645     vchBytes.resize(nSize);
 646     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 647         return false;
 648     }
 649     return true;
 650 }
 651
 652 // ECC multiplication by specified multiplier
 653 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 654 {
 655     BIGNUM* bnMul = bnMultiplier.get();
 656     bool ok = EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, bnMul, NULL);
 657     if (!ok) printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 658     BN_free(bnMul);
 659     return ok;
 660 }
 661
 662 // Calculate G*m + q
 663 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 664 {
 665     BIGNUM* bnMul = bnMultiplier.get();
 666     bool ok = EC_POINT_mul(group, point, bnMul, qPoint.point, BN_value_one(), NULL);
 667     if (!ok) printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 668     BN_free(bnMul);
 669     return ok;
 670 }
 671
 672 // CMalleablePubKey
 673
 674 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 675 {
 676     EC_KEY *eckey = NULL;
 677     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 678     if (eckey == NULL) {
 679         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 680     }
 681
 682     // Use standard key generation function to get r and R values.
 683     //
 684     // r will be presented by private key;
 685     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 686     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 687         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 688     }
 689
 690     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 691
 692     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 693     if (!nSize) {
 694         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 695     }
 696
 697     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 698     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 699
 700     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 701         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 702     }
 703
 704     // R = G*r
 705     R = CPubKey(vchPubKey);
 706
 707     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 708     CBigNum bnr(EC_KEY_get0_private_key(eckey));
 709     EC_KEY_free(eckey);
 710
 711     CPoint point;
 712     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 713         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 714     }
 715
 716     // Calculate L*r
 717     point.ECMUL(bnr);
 718
 719     std::vector<unsigned char> vchLr;
 720     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 721         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 722     }
 723
 724     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 725     CBigNum bnHash;
 726     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 727
 728     CPoint pointH;
 729     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 730
 731     CPoint P;
 732     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 733     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 734
 735     if (P.IsInfinity()) {
 736         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 737     }
 738
 739     std::vector<unsigned char> vchResult;
 740     P.getBytes(vchResult);
 741
 742     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 743 }
 744
 745 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 746 {
 747     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 748     ssKey << *this;
 749     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 750
 751     return EncodeBase58Check(vch);
 752 }
 753
 754 bool CMalleablePubKey::setvch(const std::vector<unsigned char> &vchPubKeyPair)
 755 {
 756     CDataStream ssKey(vchPubKeyPair, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 757     ssKey >> *this;
 758
 759     return IsValid();
 760 }
 761
 762 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 763 {
 764     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 765     ssKey << *this;
 766     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 767
 768     return vch;
 769 }
 770
 771 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 772 {
 773     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 774     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 775         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 776     }
 777     if (vchTemp.size() != 68)
 778         return false;
 779
 780     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 781     ssKey >> *this;
 782
 783     return IsValid();
 784 }
 785
 786 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 787 {
 788     return pubKeyL == b.pubKeyL && pubKeyH == b.pubKeyH;
 789 }
 790
 791
 792 // CMalleableKey
 793
 794 void CMalleableKey::Reset()
 795 {
 796     vchSecretL.clear();
 797     vchSecretH.clear();
 798 }
 799
 800 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 801 {
 802     Reset();
 803
 804     CKey keyL, keyH;
 805     keyL.MakeNewKey();
 806     keyH.MakeNewKey();
 807
 808     vchSecretL = keyL.GetSecret();
 809     vchSecretH = keyH.GetSecret();
 810 }
 811
 812 CMalleableKey::CMalleableKey()
 813 {
 814     Reset();
 815 }
 816
 817 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 818 {
 819     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 820 }
 821
 822 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 823 {
 824     SetSecrets(L, H);
 825 }
 826
 827 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 828 {
 829 }
 830
 831 bool CMalleableKey::IsNull() const
 832 {
 833     return vchSecretL.size() != 32 || vchSecretH.size() != 32;
 834 }
 835
 836 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 837 {
 838     Reset();
 839
 840     CKey keyL(pvchSecretL);
 841     CKey keyH(pvchSecretH);
 842
 843     if (!keyL.IsValid() || !keyH.IsValid())
 844         return false;
 845
 846     vchSecretL = pvchSecretL;
 847     vchSecretH = pvchSecretH;
 848
 849     return true;
 850 }
 851
 852 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 853 {
 854     CKey L(vchSecretL), H(vchSecretH);
 855     return CMalleablePubKey(L.GetPubKey(), H.GetPubKey());
 856 }
 857
 858 // Check ownership
 859 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 860 {
 861     if (IsNull()) {
 862         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 863     }
 864
 865     if (!R.IsValid()) {
 866         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 867         return false;
 868     }
 869
 870     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 871         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 872         return false;
 873     }
 874
 875     CPoint point_R;
 876     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 877         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 878         return false;
 879     }
 880
 881     CKey H(vchSecretH);
 882     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 883
 884     CPoint point_H;
 885     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 886         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 887         return false;
 888     }
 889
 890     CPoint point_P;
 891     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 892         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 893         return false;
 894     }
 895
 896     // Infinity points are senseless
 897     if (point_P.IsInfinity()) {
 898         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 899         return false;
 900     }
 901
 902     CBigNum bnl;
 903     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 904
 905     point_R.ECMUL(bnl);
 906
 907     std::vector<unsigned char> vchRl;
 908     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 909         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 910         return false;
 911     }
 912
 913     // Calculate Hash(R*l)
 914     CBigNum bnHash;
 915     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 916
 917     CPoint point_Ps;
 918     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 919     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 920
 921     // Infinity points are senseless
 922     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 923         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 924         return false;
 925     }
 926
 927     // Check ownership
 928     if (point_Ps != point_P) {
 929         return false;
 930     }
 931
 932     return true;
 933 }
 934
 935 // Check ownership and restore private key
 936 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 937 {
 938     if (IsNull()) {
 939         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 940     }
 941
 942     if (!R.IsValid()) {
 943         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 944         return false;
 945     }
 946
 947     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 948         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 949         return false;
 950     }
 951
 952     CPoint point_R;
 953     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 954         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 955         return false;
 956     }
 957
 958     CKey H(vchSecretH);
 959     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 960
 961     CPoint point_H;
 962     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 963         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 964         return false;
 965     }
 966
 967     CPoint point_P;
 968     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 969         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 970         return false;
 971     }
 972
 973     // Infinity points are senseless
 974     if (point_P.IsInfinity()) {
 975         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 976         return false;
 977     }
 978
 979     CBigNum bnl;
 980     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 981
 982     point_R.ECMUL(bnl);
 983
 984     std::vector<unsigned char> vchRl;
 985     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 986         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 987         return false;
 988     }
 989
 990     // Calculate Hash(R*l)
 991     CBigNum bnHash;
 992     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 993
 994     CPoint point_Ps;
 995     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 996     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 997
 998     // Infinity points are senseless
 999     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1000         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1001         return false;
1002     }
1003
1004     // Check ownership
1005     if (point_Ps != point_P) {
1006         return false;
1007     }
1008
1009     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
1010     CBigNum bnh;
1011     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
1012
1013     // Calculate p = Hash(R*l) + h
1014     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
1015
1016     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
1017     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()));
1018
1019     return true;
1020 }
1021
1022 std::string CMalleableKey::ToString() const
1023 {
1024     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1025     ssKey << *this;
1026     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1027
1028     return EncodeBase58Check(vch);
1029 }
1030
1031 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
1032 {
1033     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1034     ssKey << *this;
1035     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1036
1037     return vch;
1038 }
1039
1040 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
1041 {
1042     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1043     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1044         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1045     }
1046     if (vchTemp.size() != 66)
1047         return false;
1048     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1049     ssKey >> *this;
1050
1051     return IsValid();
1052 }
1053
1054 // CMalleableKeyView
1055
1056 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1057 {
1058     SetString(strMalleableKey);
1059 }
1060
1061 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1062 {
1063     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1064         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1065
1066     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1067         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : H size must be 32 bytes");
1068
1069     vchSecretL = b.vchSecretL;
1070
1071     CKey H(b.vchSecretH);
1072     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1073 }
1074
1075 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1076 {
1077     vchSecretL = b.vchSecretL;
1078     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1079 }
1080
1081 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1082 {
1083     vchSecretL = b.vchSecretL;
1084
1085     CKey H(b.vchSecretH);
1086     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1087
1088     return (*this);
1089 }
1090
1091 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1092 {
1093 }
1094
1095 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1096 {
1097     CKey keyL(vchSecretL);
1098     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1099 }
1100
1101 // Check ownership
1102 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1103 {
1104     if (!IsValid()) {
1105         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Attempting to run on invalid view object.");
1106     }
1107
1108     if (!R.IsValid()) {
1109         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1110         return false;
1111     }
1112
1113     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1114         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1115         return false;
1116     }
1117
1118     CPoint point_R;
1119     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1120         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1121         return false;
1122     }
1123
1124     CPoint point_H;
1125     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1126         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1127         return false;
1128     }
1129
1130     CPoint point_P;
1131     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1132         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1133         return false;
1134     }
1135
1136     // Infinity points are senseless
1137     if (point_P.IsInfinity()) {
1138         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1139         return false;
1140     }
1141
1142     CBigNum bnl;
1143     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1144
1145     point_R.ECMUL(bnl);
1146
1147     std::vector<unsigned char> vchRl;
1148     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1149         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1150         return false;
1151     }
1152
1153     // Calculate Hash(R*l)
1154     CBigNum bnHash;
1155     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1156
1157     CPoint point_Ps;
1158     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1159     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1160
1161     // Infinity points are senseless
1162     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1163         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1164         return false;
1165     }
1166
1167     // Check ownership
1168     if (point_Ps != point_P) {
1169         return false;
1170     }
1171
1172     return true;
1173 }
1174
1175 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1176 {
1177     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1178     ssKey << *this;
1179     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1180
1181     return EncodeBase58Check(vch);
1182 }
1183
1184 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1185 {
1186     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1187     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1188         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1189     }
1190
1191     if (vchTemp.size() != 67)
1192         return false;
1193
1194     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1195     ssKey >> *this;
1196
1197     return IsValid();
1198 }
1199
1200 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1201 {
1202     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1203     ssKey << *this;
1204     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1205
1206     return vch;
1207 }
1208
1209
1210 bool CMalleableKeyView::IsValid() const
1211 {
1212     return vchSecretL.size() == 32 && GetMalleablePubKey().IsValid();
1213 }