src/key.cpp

   1 // Copyright (c) 2009-2012 The Bitcoin developers
   2 // Distributed under the MIT/X11 software license, see the accompanying
   3 // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
   4
   5 #include <map>
   6
   7 #include <openssl/ecdsa.h>
   8 #include <openssl/evp.h>
   9 #include <openssl/obj_mac.h>
  10
  11 #include "key.h"
  12 #include "base58.h"
  13
  14 // Generate a private key from just the secret parameter
  15 int EC_KEY_regenerate_key(EC_KEY *eckey, BIGNUM *priv_key)
  16 {
  17     int ok = 0;
  18     BN_CTX *ctx = NULL;
  19     EC_POINT *pub_key = NULL;
  20
  21     if (!eckey) return 0;
  22
  23     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  24
  25     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL)
  26         goto err;
  27
  28     pub_key = EC_POINT_new(group);
  29
  30     if (pub_key == NULL)
  31         goto err;
  32
  33     if (!EC_POINT_mul(group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx))
  34         goto err;
  35
  36     EC_KEY_set_private_key(eckey,priv_key);
  37     EC_KEY_set_public_key(eckey,pub_key);
  38
  39     ok = 1;
  40
  41 err:
  42
  43     if (pub_key)
  44         EC_POINT_free(pub_key);
  45     if (ctx != NULL)
  46         BN_CTX_free(ctx);
  47
  48     return(ok);
  49 }
  50
  51 // Perform ECDSA key recovery (see SEC1 4.1.6) for curves over (mod p)-fields
  52 // recid selects which key is recovered
  53 // if check is non-zero, additional checks are performed
  54 int ECDSA_SIG_recover_key_GFp(EC_KEY *eckey, ECDSA_SIG *ecsig, const unsigned char *msg, int msglen, int recid, int check)
  55 {
  56     if (!eckey) return 0;
  57
  58     int ret = 0;
  59     BN_CTX *ctx = NULL;
  60
  61     BIGNUM *x = NULL;
  62     BIGNUM *e = NULL;
  63     BIGNUM *order = NULL;
  64     BIGNUM *sor = NULL;
  65     BIGNUM *eor = NULL;
  66     BIGNUM *field = NULL;
  67     EC_POINT *R = NULL;
  68     EC_POINT *O = NULL;
  69     EC_POINT *Q = NULL;
  70     BIGNUM *rr = NULL;
  71     BIGNUM *zero = NULL;
  72     int n = 0;
  73     int i = recid / 2;
  74
  75     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(eckey);
  76     if ((ctx = BN_CTX_new()) == NULL) { ret = -1; goto err; }
  77     BN_CTX_start(ctx);
  78     order = BN_CTX_get(ctx);
  79     if (!EC_GROUP_get_order(group, order, ctx)) { ret = -2; goto err; }
  80     x = BN_CTX_get(ctx);
  81     if (!BN_copy(x, order)) { ret=-1; goto err; }
  82     if (!BN_mul_word(x, i)) { ret=-1; goto err; }
  83     if (!BN_add(x, x, ecsig->r)) { ret=-1; goto err; }
  84     field = BN_CTX_get(ctx);
  85     if (!EC_GROUP_get_curve_GFp(group, field, NULL, NULL, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  86     if (BN_cmp(x, field) >= 0) { ret=0; goto err; }
  87     if ((R = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  88     if (!EC_POINT_set_compressed_coordinates_GFp(group, R, x, recid % 2, ctx)) { ret=0; goto err; }
  89     if (check)
  90     {
  91         if ((O = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  92         if (!EC_POINT_mul(group, O, NULL, R, order, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  93         if (!EC_POINT_is_at_infinity(group, O)) { ret = 0; goto err; }
  94     }
  95     if ((Q = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  96     n = EC_GROUP_get_degree(group);
  97     e = BN_CTX_get(ctx);
  98     if (!BN_bin2bn(msg, msglen, e)) { ret=-1; goto err; }
  99     if (8*msglen > n) BN_rshift(e, e, 8-(n & 7));
 100     zero = BN_CTX_get(ctx);
 101     if (!BN_zero(zero)) { ret=-1; goto err; }
 102     if (!BN_mod_sub(e, zero, e, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 103     rr = BN_CTX_get(ctx);
 104     if (!BN_mod_inverse(rr, ecsig->r, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 105     sor = BN_CTX_get(ctx);
 106     if (!BN_mod_mul(sor, ecsig->s, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 107     eor = BN_CTX_get(ctx);
 108     if (!BN_mod_mul(eor, e, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 109     if (!EC_POINT_mul(group, Q, eor, R, sor, ctx)) { ret=-2; goto err; }
 110     if (!EC_KEY_set_public_key(eckey, Q)) { ret=-2; goto err; }
 111
 112     ret = 1;
 113
 114 err:
 115     if (ctx) {
 116         BN_CTX_end(ctx);
 117         BN_CTX_free(ctx);
 118     }
 119     if (R != NULL) EC_POINT_free(R);
 120     if (O != NULL) EC_POINT_free(O);
 121     if (Q != NULL) EC_POINT_free(Q);
 122     return ret;
 123 }
 124
 125 int CompareBigEndian(const unsigned char *c1, size_t c1len, const unsigned char *c2, size_t c2len) {
 126     while (c1len > c2len) {
 127         if (*c1)
 128             return 1;
 129         c1++;
 130         c1len--;
 131     }
 132     while (c2len > c1len) {
 133         if (*c2)
 134             return -1;
 135         c2++;
 136         c2len--;
 137     }
 138     while (c1len > 0) {
 139         if (*c1 > *c2)
 140             return 1;
 141         if (*c2 > *c1)
 142             return -1;
 143         c1++;
 144         c2++;
 145         c1len--;
 146     }
 147     return 0;
 148 }
 149
 150 // Order of secp256k1's generator minus 1.
 151 const unsigned char vchMaxModOrder[32] = {
 152     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 153     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,
 154     0xBA,0xAE,0xDC,0xE6,0xAF,0x48,0xA0,0x3B,
 155     0xBF,0xD2,0x5E,0x8C,0xD0,0x36,0x41,0x40
 156 };
 157
 158 // Half of the order of secp256k1's generator minus 1.
 159 const unsigned char vchMaxModHalfOrder[32] = {
 160     0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 161     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 162     0x5D,0x57,0x6E,0x73,0x57,0xA4,0x50,0x1D,
 163     0xDF,0xE9,0x2F,0x46,0x68,0x1B,0x20,0xA0
 164 };
 165
 166 const unsigned char *vchZero = NULL;
 167
 168 void CKey::SetCompressedPubKey(bool fCompressed)
 169 {
 170     EC_KEY_set_conv_form(pkey, fCompressed ? POINT_CONVERSION_COMPRESSED : POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED);
 171     fCompressedPubKey = fCompressed;
 172 }
 173
 174 void CKey::Reset()
 175 {
 176     fCompressedPubKey = fSet = false;
 177     if (pkey != NULL)
 178         EC_KEY_free(pkey);
 179     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 180     if (pkey == NULL)
 181         throw key_error("CKey::CKey() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 182 }
 183
 184 CKey::CKey()
 185 {
 186     pkey = NULL;
 187     Reset();
 188 }
 189
 190 CKey::CKey(const CKey& b)
 191 {
 192     pkey = EC_KEY_dup(b.pkey);
 193     if (pkey == NULL)
 194         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 195     fSet = b.fSet;
 196     fCompressedPubKey = b.fCompressedPubKey;
 197 }
 198
 199 CKey::CKey(const CSecret& b, bool fCompressed)
 200 {
 201     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 202     if (pkey == NULL)
 203         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 204     SetSecret(b, fCompressed);
 205 }
 206
 207 CKey& CKey::operator=(const CKey& b)
 208 {
 209     if (!EC_KEY_copy(pkey, b.pkey))
 210         throw key_error("CKey::operator=(const CKey&) : EC_KEY_copy failed");
 211     fSet = b.fSet;
 212     fCompressedPubKey = b.fCompressedPubKey;
 213     return (*this);
 214 }
 215
 216 CKey::~CKey()
 217 {
 218     if (pkey != NULL)
 219         EC_KEY_free(pkey);
 220 }
 221
 222 bool CKey::IsNull() const
 223 {
 224     return !fSet;
 225 }
 226
 227 bool CKey::IsCompressed() const
 228 {
 229     return fCompressedPubKey;
 230 }
 231
 232 bool CKey::CheckSignatureElement(const unsigned char *vch, int len, bool half) {
 233     return CompareBigEndian(vch, len, vchZero, 0) > 0 &&
 234         CompareBigEndian(vch, len, half ? vchMaxModHalfOrder : vchMaxModOrder, 32) <= 0;
 235 }
 236
 237 bool CPubKey::ReserealizeSignature(std::vector<unsigned char>& vchSig)
 238 {
 239     if (vchSig.empty())
 240         return false;
 241
 242     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 243     ECDSA_SIG *sig = d2i_ECDSA_SIG(NULL, (const unsigned char **)&pos, vchSig.size());
 244     if (sig == NULL)
 245         return false;
 246
 247     bool ret = false;
 248     int nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, NULL);
 249     if (nSize > 0) {
 250         vchSig.resize(nSize); // grow or shrink as needed
 251
 252         pos = &vchSig[0];
 253         i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 254
 255         ret = true;
 256     }
 257
 258     ECDSA_SIG_free(sig);
 259
 260     return ret;
 261 }
 262
 263 void CKey::MakeNewKey(bool fCompressed)
 264 {
 265     if (!EC_KEY_generate_key(pkey))
 266         throw key_error("CKey::MakeNewKey() : EC_KEY_generate_key failed");
 267     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 268     fSet = true;
 269 }
 270
 271 bool CKey::SetPrivKey(const CPrivKey& vchPrivKey)
 272 {
 273     const unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 274     if (d2i_ECPrivateKey(&pkey, &pbegin, vchPrivKey.size()))
 275     {
 276         // In testing, d2i_ECPrivateKey can return true
 277         // but fill in pkey with a key that fails
 278         // EC_KEY_check_key, so:
 279         if (EC_KEY_check_key(pkey))
 280         {
 281             fSet = true;
 282             return true;
 283         }
 284     }
 285     // If vchPrivKey data is bad d2i_ECPrivateKey() can
 286     // leave pkey in a state where calling EC_KEY_free()
 287     // crashes. To avoid that, set pkey to NULL and
 288     // leak the memory (a leak is better than a crash)
 289     pkey = NULL;
 290     Reset();
 291     return false;
 292 }
 293
 294 bool CKey::SetSecret(const CSecret& vchSecret, bool fCompressed)
 295 {
 296     EC_KEY_free(pkey);
 297     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 298     if (pkey == NULL)
 299         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 300
 301     if (vchSecret.size() != 32)
 302         throw key_error("CKey::SetSecret() : secret must be 32 bytes");
 303     BIGNUM *bn = BN_bin2bn(&vchSecret[0],32,BN_new());
 304     if (bn == NULL)
 305         throw key_error("CKey::SetSecret() : BN_bin2bn failed");
 306     if (!EC_KEY_regenerate_key(pkey,bn))
 307     {
 308         BN_clear_free(bn);
 309         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_regenerate_key failed");
 310     }
 311     BN_clear_free(bn);
 312     fSet = true;
 313     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 314     return true;
 315 }
 316
 317 CSecret CKey::GetSecret(bool &fCompressed) const
 318 {
 319     CSecret vchRet;
 320     vchRet.resize(32);
 321     const BIGNUM *bn = EC_KEY_get0_private_key(pkey);
 322     int nBytes = BN_num_bytes(bn);
 323     if (bn == NULL)
 324         throw key_error("CKey::GetSecret() : EC_KEY_get0_private_key failed");
 325     int n=BN_bn2bin(bn,&vchRet[32 - nBytes]);
 326     if (n != nBytes)
 327         throw key_error("CKey::GetSecret(): BN_bn2bin failed");
 328     fCompressed = fCompressedPubKey;
 329     return vchRet;
 330 }
 331
 332 bool CKey::WritePEM(BIO *streamObj, const SecureString &strPassKey) const // dumppem 4KJLA99FyqMMhjjDe7KnRXK4sjtv9cCtNS /tmp/test.pem 123
 333 {
 334     EVP_PKEY *evpKey = EVP_PKEY_new();
 335     if (!EVP_PKEY_assign_EC_KEY(evpKey, pkey))
 336         return error("CKey::WritePEM() : Error initializing EVP_PKEY instance.");
 337     if(!PEM_write_bio_PKCS8PrivateKey(streamObj, evpKey, EVP_aes_256_cbc(), (char *)&strPassKey[0], strPassKey.size(), NULL, NULL))
 338         return error("CKey::WritePEM() : Error writing private key data to stream object");
 339
 340     return true;
 341 }
 342
 343 CSecret CKey::GetSecret() const
 344 {
 345     bool fCompressed;
 346     return GetSecret(fCompressed);
 347 }
 348
 349 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 350 {
 351     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 352     if (!nSize)
 353         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 354     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 355     unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 356     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 357         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 358     return vchPrivKey;
 359 }
 360
 361 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 362 {
 363     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 364     if (!nSize)
 365         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 366     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 367     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 368     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 369         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 370     return CPubKey(vchPubKey);
 371 }
 372
 373 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 374 {
 375     vchSig.clear();
 376     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 377     if (sig==NULL)
 378         return false;
 379     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 380     CBigNum order, halforder;
 381     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 382     BN_rshift1(&halforder, &order);
 383     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 384     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 385         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 386     }
 387     unsigned int nSize = ECDSA_size(pkey);
 388     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 389     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 390     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 391     ECDSA_SIG_free(sig);
 392     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 393     // Testing our new signature
 394     if (ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 395         vchSig.clear();
 396         return false;
 397     }
 398     return true;
 399 }
 400
 401 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 402 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 403 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 404 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 405 bool CKey::SignCompact(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 406 {
 407     bool fOk = false;
 408     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 409     if (sig==NULL)
 410         return false;
 411     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 412     CBigNum order, halforder;
 413     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 414     BN_rshift1(&halforder, &order);
 415     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 416     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 417         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 418     }
 419     vchSig.clear();
 420     vchSig.resize(65,0);
 421     int nBitsR = BN_num_bits(sig->r);
 422     int nBitsS = BN_num_bits(sig->s);
 423     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 424     {
 425         int8_t nRecId = -1;
 426         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 427         {
 428             CKey keyRec;
 429             keyRec.fSet = true;
 430             keyRec.SetCompressedPubKey(fCompressedPubKey);
 431             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), i, 1) == 1)
 432                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 433                 {
 434                     nRecId = i;
 435                     break;
 436                 }
 437         }
 438
 439         if (nRecId == -1)
 440         {
 441             ECDSA_SIG_free(sig);
 442             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 443         }
 444
 445         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 446         BN_bn2bin(sig->r,&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 447         BN_bn2bin(sig->s,&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 448         fOk = true;
 449     }
 450     ECDSA_SIG_free(sig);
 451     return fOk;
 452 }
 453
 454 // reconstruct public key from a compact signature
 455 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 456 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 457 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 458 bool CPubKey::SetCompactSignature(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 459 {
 460     if (vchSig.size() != 65)
 461         return false;
 462     int nV = vchSig[0];
 463     if (nV<27 || nV>=35)
 464         return false;
 465     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_SIG_new();
 466     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig->r);
 467     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig->s);
 468
 469     EC_KEY* pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 470     if (nV >= 31)
 471     {
 472         nV -= 4;
 473         EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 474     }
 475
 476     do
 477     {
 478         if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), nV - 27, 0) != 1)
 479             break;
 480         ECDSA_SIG_free(sig);
 481
 482         int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 483         if (!nSize)
 484             break;
 485         std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 486         unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 487         if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 488             break;
 489         Set(vchPubKey.begin(), vchPubKey.end());
 490         return IsValid();
 491
 492     } while (false);
 493
 494     ECDSA_SIG_free(sig);
 495     Invalidate();
 496     return false;
 497 }
 498
 499 bool CPubKey::Verify(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig) const
 500 {
 501     if (vchSig.empty() || !IsValid())
 502         return false;
 503
 504     const unsigned char* pbegin = &vbytes[0];
 505     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 506     if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
 507         return false; // Unable to parse public key
 508
 509     // New versions of OpenSSL will reject non-canonical DER signatures. de/re-serialize first.
 510     unsigned char *norm_der = NULL;
 511     ECDSA_SIG *norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 512     const unsigned char* sigptr = &vchSig[0];
 513     assert(norm_sig);
 514     if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 515     {
 516         /* As of OpenSSL 1.0.0p d2i_ECDSA_SIG frees and nulls the pointer on
 517         * error. But OpenSSL's own use of this function redundantly frees the
 518         * result. As ECDSA_SIG_free(NULL) is a no-op, and in the absence of a
 519         * clear contract for the function behaving the same way is more
 520         * conservative.
 521         */
 522         ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 523         return false;
 524     }
 525     int derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der);
 526     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 527     if (derlen <= 0)
 528         return false;
 529
 530     // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 531     bool ret = ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 532     OPENSSL_free(norm_der);
 533     return ret;
 534 }
 535
 536 bool CPubKey::VerifyCompact(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 537 {
 538     CPubKey key;
 539     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 540         return false;
 541     return true;
 542 }
 543
 544 bool CKey::IsValid()
 545 {
 546     if (!fSet)
 547         return false;
 548
 549     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 550         return false;
 551
 552     bool fCompr;
 553     CSecret secret = GetSecret(fCompr);
 554     CKey key2;
 555     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 556
 557     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 558 }
 559
 560 CPoint::CPoint()
 561 {
 562     std::string err;
 563     group = NULL;
 564     point = NULL;
 565     ctx   = NULL;
 566
 567     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 568     if (!group) {
 569         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 570         goto finish;
 571     }
 572
 573     point = EC_POINT_new(group);
 574     if (!point) {
 575         err = "EC_POINT_new failed.";
 576         goto finish;
 577     }
 578
 579     ctx = BN_CTX_new();
 580     if (!ctx) {
 581         err = "BN_CTX_new failed.";
 582         goto finish;
 583     }
 584
 585     return;
 586
 587 finish:
 588     if (group) EC_GROUP_free(group);
 589     if (point) EC_POINT_free(point);
 590     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 591 }
 592
 593 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 594 {
 595     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 596         return true;
 597     return false;
 598 }
 599 CPoint::~CPoint()
 600 {
 601     if (point) EC_POINT_free(point);
 602     if (group) EC_GROUP_free(group);
 603     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 604 }
 605
 606 // Initialize from octets stream
 607 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 608 {
 609     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 610         return false;
 611     }
 612     return true;
 613 }
 614
 615 // Initialize from octets stream
 616 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &key)
 617 {
 618     std::vector<uint8_t> vchPubKey(key.begin(), key.end());
 619     return setBytes(vchPubKey);
 620 }
 621
 622 // Serialize to octets stream
 623 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 624 {
 625     size_t nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 626     vchBytes.resize(nSize);
 627     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 628         return false;
 629     }
 630     return true;
 631 }
 632
 633 // ECC multiplication by specified multiplier
 634 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 635 {
 636     if (!EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, &bnMultiplier, NULL)) {
 637         printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 638         return false;
 639     }
 640
 641     return true;
 642 }
 643
 644 // Calculate G*m + q
 645 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 646 {
 647     if (!EC_POINT_mul(group, point, &bnMultiplier, qPoint.point, BN_value_one(), NULL)) {
 648         printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 649         return false;
 650     }
 651
 652     return true;
 653 }
 654
 655 // CMalleablePubKey
 656
 657 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 658 {
 659     EC_KEY *eckey = NULL;
 660     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 661     if (eckey == NULL) {
 662         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 663     }
 664
 665     // Use standard key generation function to get r and R values.
 666     //
 667     // r will be presented by private key;
 668     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 669     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 670         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 671     }
 672
 673     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 674
 675     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 676     if (!nSize) {
 677         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 678     }
 679
 680     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 681     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 682
 683     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 684         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 685     }
 686
 687     // R = G*r
 688     R = CPubKey(vchPubKey);
 689
 690     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 691     CBigNum bnr;
 692     bnr = *(CBigNum*) EC_KEY_get0_private_key(eckey);
 693     EC_KEY_free(eckey);
 694
 695     CPoint point;
 696     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 697         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 698     }
 699
 700     // Calculate L*r
 701     point.ECMUL(bnr);
 702
 703     std::vector<unsigned char> vchLr;
 704     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 705         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 706     }
 707
 708     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 709     CBigNum bnHash;
 710     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 711
 712     CPoint pointH;
 713     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 714
 715     CPoint P;
 716     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 717     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 718
 719     if (P.IsInfinity()) {
 720         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 721     }
 722
 723     std::vector<unsigned char> vchResult;
 724     P.getBytes(vchResult);
 725
 726     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 727 }
 728
 729 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 730 {
 731     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 732     ssKey << *this;
 733     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 734
 735     return EncodeBase58Check(vch);
 736 }
 737
 738 bool CMalleablePubKey::setvch(const std::vector<unsigned char> &vchPubKeyPair)
 739 {
 740     CDataStream ssKey(vchPubKeyPair, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 741     ssKey >> *this;
 742
 743     return IsValid();
 744 }
 745
 746 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 747 {
 748     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 749     ssKey << *this;
 750     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 751
 752     return vch;
 753 }
 754
 755 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 756 {
 757     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 758     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 759         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 760     }
 761     if (vchTemp.size() != 68)
 762         return false;
 763
 764     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 765     ssKey >> *this;
 766
 767     return IsValid();
 768 }
 769
 770 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 771 {
 772     return pubKeyL == b.pubKeyL && pubKeyH == b.pubKeyH;
 773 }
 774
 775
 776 // CMalleableKey
 777
 778 void CMalleableKey::Reset()
 779 {
 780     vchSecretL.clear();
 781     vchSecretH.clear();
 782 }
 783
 784 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 785 {
 786     Reset();
 787
 788     CKey keyL, keyH;
 789     keyL.MakeNewKey();
 790     keyH.MakeNewKey();
 791
 792     vchSecretL = keyL.GetSecret();
 793     vchSecretH = keyH.GetSecret();
 794 }
 795
 796 CMalleableKey::CMalleableKey()
 797 {
 798     Reset();
 799 }
 800
 801 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 802 {
 803     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 804 }
 805
 806 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 807 {
 808     SetSecrets(L, H);
 809 }
 810
 811 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 812 {
 813 }
 814
 815 bool CMalleableKey::IsNull() const
 816 {
 817     return vchSecretL.size() != 32 || vchSecretH.size() != 32;
 818 }
 819
 820 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 821 {
 822     Reset();
 823
 824     CKey keyL(pvchSecretL);
 825     CKey keyH(pvchSecretH);
 826
 827     if (!keyL.IsValid() || !keyH.IsValid())
 828         return false;
 829
 830     vchSecretL = pvchSecretL;
 831     vchSecretH = pvchSecretH;
 832
 833     return true;
 834 }
 835
 836 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 837 {
 838     CKey L(vchSecretL), H(vchSecretH);
 839     return CMalleablePubKey(L.GetPubKey(), H.GetPubKey());
 840 }
 841
 842 // Check ownership
 843 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 844 {
 845     if (IsNull()) {
 846         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 847     }
 848
 849     if (!R.IsValid()) {
 850         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 851         return false;
 852     }
 853
 854     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 855         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 856         return false;
 857     }
 858
 859     CPoint point_R;
 860     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 861         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 862         return false;
 863     }
 864
 865     CKey H(vchSecretH);
 866     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 867
 868     CPoint point_H;
 869     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 870         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 871         return false;
 872     }
 873
 874     CPoint point_P;
 875     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 876         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 877         return false;
 878     }
 879
 880     // Infinity points are senseless
 881     if (point_P.IsInfinity()) {
 882         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 883         return false;
 884     }
 885
 886     CBigNum bnl;
 887     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 888
 889     point_R.ECMUL(bnl);
 890
 891     std::vector<unsigned char> vchRl;
 892     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 893         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 894         return false;
 895     }
 896
 897     // Calculate Hash(R*l)
 898     CBigNum bnHash;
 899     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 900
 901     CPoint point_Ps;
 902     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 903     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 904
 905     // Infinity points are senseless
 906     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 907         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 908         return false;
 909     }
 910
 911     // Check ownership
 912     if (point_Ps != point_P) {
 913         return false;
 914     }
 915
 916     return true;
 917 }
 918
 919 // Check ownership and restore private key
 920 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 921 {
 922     if (IsNull()) {
 923         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 924     }
 925
 926     if (!R.IsValid()) {
 927         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 928         return false;
 929     }
 930
 931     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 932         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 933         return false;
 934     }
 935
 936     CPoint point_R;
 937     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 938         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 939         return false;
 940     }
 941
 942     CKey H(vchSecretH);
 943     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 944
 945     CPoint point_H;
 946     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 947         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 948         return false;
 949     }
 950
 951     CPoint point_P;
 952     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 953         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 954         return false;
 955     }
 956
 957     // Infinity points are senseless
 958     if (point_P.IsInfinity()) {
 959         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 960         return false;
 961     }
 962
 963     CBigNum bnl;
 964     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 965
 966     point_R.ECMUL(bnl);
 967
 968     std::vector<unsigned char> vchRl;
 969     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 970         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 971         return false;
 972     }
 973
 974     // Calculate Hash(R*l)
 975     CBigNum bnHash;
 976     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 977
 978     CPoint point_Ps;
 979     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 980     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 981
 982     // Infinity points are senseless
 983     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 984         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 985         return false;
 986     }
 987
 988     // Check ownership
 989     if (point_Ps != point_P) {
 990         return false;
 991     }
 992
 993     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
 994     CBigNum bnh;
 995     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
 996
 997     // Calculate p = Hash(R*l) + h
 998     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
 999
1000     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
1001     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()));
1002
1003     return true;
1004 }
1005
1006 std::string CMalleableKey::ToString() const
1007 {
1008     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1009     ssKey << *this;
1010     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1011
1012     return EncodeBase58Check(vch);
1013 }
1014
1015 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
1016 {
1017     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1018     ssKey << *this;
1019     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1020
1021     return vch;
1022 }
1023
1024 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
1025 {
1026     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1027     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1028         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1029     }
1030     if (vchTemp.size() != 66)
1031         return false;
1032     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1033     ssKey >> *this;
1034
1035     return IsValid();
1036 }
1037
1038 // CMalleableKeyView
1039
1040 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1041 {
1042     SetString(strMalleableKey);
1043 }
1044
1045 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1046 {
1047     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1048         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1049
1050     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1051         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : H size must be 32 bytes");
1052
1053     vchSecretL = b.vchSecretL;
1054
1055     CKey H(b.vchSecretH);
1056     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1057 }
1058
1059 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1060 {
1061     vchSecretL = b.vchSecretL;
1062     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1063 }
1064
1065 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1066 {
1067     vchSecretL = b.vchSecretL;
1068
1069     CKey H(b.vchSecretH);
1070     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1071
1072     return (*this);
1073 }
1074
1075 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1076 {
1077 }
1078
1079 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1080 {
1081     CKey keyL(vchSecretL);
1082     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1083 }
1084
1085 // Check ownership
1086 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1087 {
1088     if (!IsValid()) {
1089         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Attempting to run on invalid view object.");
1090     }
1091
1092     if (!R.IsValid()) {
1093         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1094         return false;
1095     }
1096
1097     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1098         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1099         return false;
1100     }
1101
1102     CPoint point_R;
1103     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1104         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1105         return false;
1106     }
1107
1108     CPoint point_H;
1109     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1110         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1111         return false;
1112     }
1113
1114     CPoint point_P;
1115     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1116         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1117         return false;
1118     }
1119
1120     // Infinity points are senseless
1121     if (point_P.IsInfinity()) {
1122         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1123         return false;
1124     }
1125
1126     CBigNum bnl;
1127     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1128
1129     point_R.ECMUL(bnl);
1130
1131     std::vector<unsigned char> vchRl;
1132     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1133         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1134         return false;
1135     }
1136
1137     // Calculate Hash(R*l)
1138     CBigNum bnHash;
1139     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1140
1141     CPoint point_Ps;
1142     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1143     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1144
1145     // Infinity points are senseless
1146     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1147         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1148         return false;
1149     }
1150
1151     // Check ownership
1152     if (point_Ps != point_P) {
1153         return false;
1154     }
1155
1156     return true;
1157 }
1158
1159 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1160 {
1161     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1162     ssKey << *this;
1163     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1164
1165     return EncodeBase58Check(vch);
1166 }
1167
1168 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1169 {
1170     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1171     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1172         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1173     }
1174
1175     if (vchTemp.size() != 67)
1176         return false;
1177
1178     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1179     ssKey >> *this;
1180
1181     return IsValid();
1182 }
1183
1184 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1185 {
1186     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1187     ssKey << *this;
1188     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1189
1190     return vch;
1191 }
1192
1193
1194 bool CMalleableKeyView::IsValid() const
1195 {
1196     return vchSecretL.size() == 32 && GetMalleablePubKey().IsValid();
1197 }
1198
1199 //// Asymmetric encryption
1200
1201 void CPubKey::EncryptData(const std::vector<unsigned char>& data, std::vector<unsigned char>& encrypted)
1202 {
1203     ies_ctx_t *ctx;
1204     char error[1024] = "Unknown error";
1205     cryptogram_t *cryptogram;
1206
1207     const unsigned char* pbegin = &vbytes[0];
1208     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
1209     if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
1210         throw key_error("Unable to parse EC key");
1211
1212     ctx = create_context(pkey);
1213     if (!EC_KEY_get0_public_key(ctx->user_key))
1214         throw key_error("Given EC key is not public key");
1215
1216     cryptogram = ecies_encrypt(ctx, (unsigned char*)&data[0], data.size(), error);
1217     if (cryptogram == NULL) {
1218         delete ctx;
1219         ctx = NULL;
1220         throw key_error(std::string("Error in encryption: %s") + error);
1221     }
1222
1223     encrypted.resize(cryptogram_data_sum_length(cryptogram));
1224     unsigned char *key_data = cryptogram_key_data(cryptogram);
1225     memcpy(&encrypted[0], key_data, encrypted.size());
1226     cryptogram_free(cryptogram);
1227     delete ctx;
1228 }
1229
1230 void CKey::DecryptData(const std::vector<unsigned char>& encrypted, std::vector<unsigned char>& data)
1231 {
1232     ies_ctx_t *ctx;
1233     char error[1024] = "Unknown error";
1234     cryptogram_t *cryptogram;
1235     size_t length;
1236     unsigned char *decrypted;
1237
1238     ctx = create_context(pkey);
1239     if (!EC_KEY_get0_private_key(ctx->user_key))
1240         throw key_error("Given EC key is not private key");
1241
1242     size_t key_length = ctx->stored_key_length;
1243     size_t mac_length = EVP_MD_size(ctx->md);
1244     cryptogram = cryptogram_alloc(key_length, mac_length, encrypted.size() - key_length - mac_length);
1245
1246     memcpy(cryptogram_key_data(cryptogram), &encrypted[0], encrypted.size());
1247
1248     decrypted = ecies_decrypt(ctx, cryptogram, &length, error);
1249     cryptogram_free(cryptogram);
1250     delete ctx;
1251
1252     if (decrypted == NULL) {
1253         throw key_error(std::string("Error in decryption: %s") + error);
1254     }
1255
1256     data.resize(length);
1257     memcpy(&data[0], decrypted, length);
1258     free(decrypted);
1259 }