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