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()
 169 {
 170     EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 171     fCompressedPubKey = true;
 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     if (fCompressed)
 268         SetCompressedPubKey();
 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     if (fCompressed)
 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 bool CKey::WritePEM(BIO *streamObj, const SecureString &strPassKey) const // dumppem 4KJLA99FyqMMhjjDe7KnRXK4sjtv9cCtNS /tmp/test.pem 123
 335 {
 336     EVP_PKEY *evpKey = EVP_PKEY_new();
 337     if (!EVP_PKEY_assign_EC_KEY(evpKey, pkey))
 338         return error("CKey::WritePEM() : Error initializing EVP_PKEY instance.");
 339     if(!PEM_write_bio_PKCS8PrivateKey(streamObj, evpKey, EVP_aes_256_cbc(), (char *)&strPassKey[0], strPassKey.size(), NULL, NULL))
 340         return error("CKey::WritePEM() : Error writing private key data to stream object");
 341
 342     return true;
 343 }
 344
 345 CSecret CKey::GetSecret() const
 346 {
 347     bool fCompressed;
 348     return GetSecret(fCompressed);
 349 }
 350
 351 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 352 {
 353     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 354     if (!nSize)
 355         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 356     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 357     unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 358     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 359         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 360     return vchPrivKey;
 361 }
 362
 363 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 364 {
 365     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 366     if (!nSize)
 367         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 368     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 369     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 370     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 371         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 372     return CPubKey(vchPubKey);
 373 }
 374
 375 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 376 {
 377     vchSig.clear();
 378     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 379     if (sig==NULL)
 380         return false;
 381     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 382     CBigNum order, halforder;
 383     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 384     BN_rshift1(&halforder, &order);
 385     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 386     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 387         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 388     }
 389     unsigned int nSize = ECDSA_size(pkey);
 390     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 391     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 392     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 393     ECDSA_SIG_free(sig);
 394     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 395     // Testing our new signature
 396     if (ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 397         vchSig.clear();
 398         return false;
 399     }
 400     return true;
 401 }
 402
 403 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 404 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 405 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 406 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 407 bool CKey::SignCompact(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 408 {
 409     bool fOk = false;
 410     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 411     if (sig==NULL)
 412         return false;
 413     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 414     CBigNum order, halforder;
 415     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 416     BN_rshift1(&halforder, &order);
 417     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 418     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 419         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 420     }
 421     vchSig.clear();
 422     vchSig.resize(65,0);
 423     int nBitsR = BN_num_bits(sig->r);
 424     int nBitsS = BN_num_bits(sig->s);
 425     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 426     {
 427         int8_t nRecId = -1;
 428         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 429         {
 430             CKey keyRec;
 431             keyRec.fSet = true;
 432             if (fCompressedPubKey)
 433                 keyRec.SetCompressedPubKey();
 434             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), i, 1) == 1)
 435                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 436                 {
 437                     nRecId = i;
 438                     break;
 439                 }
 440         }
 441
 442         if (nRecId == -1)
 443         {
 444             ECDSA_SIG_free(sig);
 445             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 446         }
 447
 448         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 449         BN_bn2bin(sig->r,&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 450         BN_bn2bin(sig->s,&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 451         fOk = true;
 452     }
 453     ECDSA_SIG_free(sig);
 454     return fOk;
 455 }
 456
 457 // reconstruct public key from a compact signature
 458 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 459 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 460 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 461 bool CPubKey::SetCompactSignature(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 462 {
 463     if (vchSig.size() != 65)
 464         return false;
 465     int nV = vchSig[0];
 466     if (nV<27 || nV>=35)
 467         return false;
 468     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_SIG_new();
 469     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig->r);
 470     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig->s);
 471
 472     EC_KEY* pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 473     if (nV >= 31)
 474     {
 475         nV -= 4;
 476         EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 477     }
 478
 479     do
 480     {
 481         if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), nV - 27, 0) != 1)
 482             break;
 483         ECDSA_SIG_free(sig);
 484
 485         int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 486         if (!nSize)
 487             break;
 488         std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 489         unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 490         if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 491             break;
 492         Set(vchPubKey.begin(), vchPubKey.end());
 493         return IsValid();
 494
 495     } while (false);
 496
 497     ECDSA_SIG_free(sig);
 498     Invalidate();
 499     return false;
 500 }
 501
 502 bool CPubKey::Verify(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig) const
 503 {
 504     if (vchSig.empty() || !IsValid())
 505         return false;
 506
 507     const unsigned char* pbegin = &vbytes[0];
 508     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 509     if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
 510         return false; // Unable to parse public key
 511
 512     // New versions of OpenSSL will reject non-canonical DER signatures. de/re-serialize first.
 513     unsigned char *norm_der = NULL;
 514     ECDSA_SIG *norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 515     const unsigned char* sigptr = &vchSig[0];
 516     assert(norm_sig);
 517     if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 518     {
 519         /* As of OpenSSL 1.0.0p d2i_ECDSA_SIG frees and nulls the pointer on
 520         * error. But OpenSSL's own use of this function redundantly frees the
 521         * result. As ECDSA_SIG_free(NULL) is a no-op, and in the absence of a
 522         * clear contract for the function behaving the same way is more
 523         * conservative.
 524         */
 525         ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 526         return false;
 527     }
 528     int derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der);
 529     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 530     if (derlen <= 0)
 531         return false;
 532
 533     // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 534     bool ret = ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 535     OPENSSL_free(norm_der);
 536     return ret;
 537 }
 538
 539 bool CPubKey::VerifyCompact(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 540 {
 541     CPubKey key;
 542     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 543         return false;
 544     return true;
 545 }
 546
 547 bool CKey::IsValid()
 548 {
 549     if (!fSet)
 550         return false;
 551
 552     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 553         return false;
 554
 555     bool fCompr;
 556     CSecret secret = GetSecret(fCompr);
 557     CKey key2;
 558     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 559
 560     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 561 }
 562
 563 CPoint::CPoint()
 564 {
 565     std::string err;
 566     group = NULL;
 567     point = NULL;
 568     ctx   = NULL;
 569
 570     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 571     if (!group) {
 572         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 573         goto finish;
 574     }
 575
 576     point = EC_POINT_new(group);
 577     if (!point) {
 578         err = "EC_POINT_new failed.";
 579         goto finish;
 580     }
 581
 582     ctx = BN_CTX_new();
 583     if (!ctx) {
 584         err = "BN_CTX_new failed.";
 585         goto finish;
 586     }
 587
 588     return;
 589
 590 finish:
 591     if (group) EC_GROUP_free(group);
 592     if (point) EC_POINT_free(point);
 593     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 594 }
 595
 596 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 597 {
 598     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 599         return true;
 600     return false;
 601 }
 602 CPoint::~CPoint()
 603 {
 604     if (point) EC_POINT_free(point);
 605     if (group) EC_GROUP_free(group);
 606     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 607 }
 608
 609 // Initialize from octets stream
 610 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 611 {
 612     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 613         return false;
 614     }
 615     return true;
 616 }
 617
 618 // Initialize from octets stream
 619 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &key)
 620 {
 621     std::vector<uint8_t> vchPubKey(key.begin(), key.end());
 622     return setBytes(vchPubKey);
 623 }
 624
 625 // Serialize to octets stream
 626 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 627 {
 628     size_t nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 629     vchBytes.resize(nSize);
 630     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 631         return false;
 632     }
 633     return true;
 634 }
 635
 636 // ECC multiplication by specified multiplier
 637 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 638 {
 639     if (!EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, &bnMultiplier, NULL)) {
 640         printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 641         return false;
 642     }
 643
 644     return true;
 645 }
 646
 647 // Calculate G*m + q
 648 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 649 {
 650     if (!EC_POINT_mul(group, point, &bnMultiplier, qPoint.point, BN_value_one(), NULL)) {
 651         printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 652         return false;
 653     }
 654
 655     return true;
 656 }
 657
 658 // CMalleablePubKey
 659
 660 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 661 {
 662     EC_KEY *eckey = NULL;
 663     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 664     if (eckey == NULL) {
 665         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 666     }
 667
 668     // Use standard key generation function to get r and R values.
 669     //
 670     // r will be presented by private key;
 671     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 672     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 673         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 674     }
 675
 676     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 677
 678     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 679     if (!nSize) {
 680         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 681     }
 682
 683     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 684     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 685
 686     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 687         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 688     }
 689
 690     // R = G*r
 691     R = CPubKey(vchPubKey);
 692
 693     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 694     CBigNum bnr;
 695     bnr = *(CBigNum*) EC_KEY_get0_private_key(eckey);
 696     EC_KEY_free(eckey);
 697
 698     CPoint point;
 699     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 700         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 701     }
 702
 703     // Calculate L*r
 704     point.ECMUL(bnr);
 705
 706     std::vector<unsigned char> vchLr;
 707     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 708         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 709     }
 710
 711     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 712     CBigNum bnHash;
 713     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 714
 715     CPoint pointH;
 716     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 717
 718     CPoint P;
 719     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 720     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 721
 722     if (P.IsInfinity()) {
 723         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 724     }
 725
 726     std::vector<unsigned char> vchResult;
 727     P.getBytes(vchResult);
 728
 729     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 730 }
 731
 732 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 733 {
 734     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 735     ssKey << *this;
 736     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 737
 738     return EncodeBase58Check(vch);
 739 }
 740
 741 bool CMalleablePubKey::setvch(const std::vector<unsigned char> &vchPubKeyPair)
 742 {
 743     CDataStream ssKey(vchPubKeyPair, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 744     ssKey >> *this;
 745
 746     return IsValid();
 747 }
 748
 749 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 750 {
 751     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 752     ssKey << *this;
 753     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 754
 755     return vch;
 756 }
 757
 758 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 759 {
 760     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 761     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 762         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 763     }
 764     if (vchTemp.size() != 68)
 765         return false;
 766
 767     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 768     ssKey >> *this;
 769
 770     return IsValid();
 771 }
 772
 773 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 774 {
 775     return pubKeyL == b.pubKeyL && pubKeyH == b.pubKeyH;
 776 }
 777
 778
 779 // CMalleableKey
 780
 781 void CMalleableKey::Reset()
 782 {
 783     vchSecretL.clear();
 784     vchSecretH.clear();
 785 }
 786
 787 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 788 {
 789     Reset();
 790
 791     CKey keyL, keyH;
 792     keyL.MakeNewKey();
 793     keyH.MakeNewKey();
 794
 795     vchSecretL = keyL.GetSecret();
 796     vchSecretH = keyH.GetSecret();
 797 }
 798
 799 CMalleableKey::CMalleableKey()
 800 {
 801     Reset();
 802 }
 803
 804 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 805 {
 806     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 807 }
 808
 809 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 810 {
 811     SetSecrets(L, H);
 812 }
 813
 814 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 815 {
 816 }
 817
 818 bool CMalleableKey::IsNull() const
 819 {
 820     return vchSecretL.size() != 32 || vchSecretH.size() != 32;
 821 }
 822
 823 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 824 {
 825     Reset();
 826
 827     CKey keyL(pvchSecretL);
 828     CKey keyH(pvchSecretH);
 829
 830     if (!keyL.IsValid() || !keyH.IsValid())
 831         return false;
 832
 833     vchSecretL = pvchSecretL;
 834     vchSecretH = pvchSecretH;
 835
 836     return true;
 837 }
 838
 839 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 840 {
 841     CKey L(vchSecretL), H(vchSecretH);
 842     return CMalleablePubKey(L.GetPubKey(), H.GetPubKey());
 843 }
 844
 845 // Check ownership
 846 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 847 {
 848     if (IsNull()) {
 849         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 850     }
 851
 852     if (!R.IsValid()) {
 853         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 854         return false;
 855     }
 856
 857     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 858         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 859         return false;
 860     }
 861
 862     CPoint point_R;
 863     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 864         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 865         return false;
 866     }
 867
 868     CKey H(vchSecretH);
 869     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 870
 871     CPoint point_H;
 872     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 873         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 874         return false;
 875     }
 876
 877     CPoint point_P;
 878     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 879         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 880         return false;
 881     }
 882
 883     // Infinity points are senseless
 884     if (point_P.IsInfinity()) {
 885         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 886         return false;
 887     }
 888
 889     CBigNum bnl;
 890     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 891
 892     point_R.ECMUL(bnl);
 893
 894     std::vector<unsigned char> vchRl;
 895     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 896         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 897         return false;
 898     }
 899
 900     // Calculate Hash(R*l)
 901     CBigNum bnHash;
 902     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 903
 904     CPoint point_Ps;
 905     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 906     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 907
 908     // Infinity points are senseless
 909     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 910         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 911         return false;
 912     }
 913
 914     // Check ownership
 915     if (point_Ps != point_P) {
 916         return false;
 917     }
 918
 919     return true;
 920 }
 921
 922 // Check ownership and restore private key
 923 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 924 {
 925     if (IsNull()) {
 926         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 927     }
 928
 929     if (!R.IsValid()) {
 930         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 931         return false;
 932     }
 933
 934     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 935         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 936         return false;
 937     }
 938
 939     CPoint point_R;
 940     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 941         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 942         return false;
 943     }
 944
 945     CKey H(vchSecretH);
 946     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 947
 948     CPoint point_H;
 949     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 950         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 951         return false;
 952     }
 953
 954     CPoint point_P;
 955     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 956         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 957         return false;
 958     }
 959
 960     // Infinity points are senseless
 961     if (point_P.IsInfinity()) {
 962         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 963         return false;
 964     }
 965
 966     CBigNum bnl;
 967     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 968
 969     point_R.ECMUL(bnl);
 970
 971     std::vector<unsigned char> vchRl;
 972     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 973         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 974         return false;
 975     }
 976
 977     // Calculate Hash(R*l)
 978     CBigNum bnHash;
 979     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 980
 981     CPoint point_Ps;
 982     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 983     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 984
 985     // Infinity points are senseless
 986     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 987         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 988         return false;
 989     }
 990
 991     // Check ownership
 992     if (point_Ps != point_P) {
 993         return false;
 994     }
 995
 996     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
 997     CBigNum bnh;
 998     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
 999
1000     // Calculate p = Hash(R*l) + h
1001     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
1002
1003     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
1004     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()));
1005
1006     return true;
1007 }
1008
1009 std::string CMalleableKey::ToString() const
1010 {
1011     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1012     ssKey << *this;
1013     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1014
1015     return EncodeBase58Check(vch);
1016 }
1017
1018 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
1019 {
1020     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1021     ssKey << *this;
1022     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1023
1024     return vch;
1025 }
1026
1027 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
1028 {
1029     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1030     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1031         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1032     }
1033     if (vchTemp.size() != 66)
1034         return false;
1035     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1036     ssKey >> *this;
1037
1038     return IsValid();
1039 }
1040
1041 // CMalleableKeyView
1042
1043 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1044 {
1045     SetString(strMalleableKey);
1046 }
1047
1048 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1049 {
1050     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1051         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1052
1053     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1054         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : H size must be 32 bytes");
1055
1056     vchSecretL = b.vchSecretL;
1057
1058     CKey H(b.vchSecretH);
1059     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1060 }
1061
1062 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1063 {
1064     vchSecretL = b.vchSecretL;
1065     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1066 }
1067
1068 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1069 {
1070     vchSecretL = b.vchSecretL;
1071
1072     CKey H(b.vchSecretH);
1073     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1074
1075     return (*this);
1076 }
1077
1078 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1079 {
1080 }
1081
1082 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1083 {
1084     CKey keyL(vchSecretL);
1085     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1086 }
1087
1088 // Check ownership
1089 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1090 {
1091     if (!IsValid()) {
1092         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Attempting to run on invalid view object.");
1093     }
1094
1095     if (!R.IsValid()) {
1096         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1097         return false;
1098     }
1099
1100     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1101         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1102         return false;
1103     }
1104
1105     CPoint point_R;
1106     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1107         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1108         return false;
1109     }
1110
1111     CPoint point_H;
1112     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1113         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1114         return false;
1115     }
1116
1117     CPoint point_P;
1118     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1119         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1120         return false;
1121     }
1122
1123     // Infinity points are senseless
1124     if (point_P.IsInfinity()) {
1125         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1126         return false;
1127     }
1128
1129     CBigNum bnl;
1130     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1131
1132     point_R.ECMUL(bnl);
1133
1134     std::vector<unsigned char> vchRl;
1135     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1136         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1137         return false;
1138     }
1139
1140     // Calculate Hash(R*l)
1141     CBigNum bnHash;
1142     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1143
1144     CPoint point_Ps;
1145     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1146     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1147
1148     // Infinity points are senseless
1149     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1150         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1151         return false;
1152     }
1153
1154     // Check ownership
1155     if (point_Ps != point_P) {
1156         return false;
1157     }
1158
1159     return true;
1160 }
1161
1162 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1163 {
1164     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1165     ssKey << *this;
1166     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1167
1168     return EncodeBase58Check(vch);
1169 }
1170
1171 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1172 {
1173     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1174     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1175         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1176     }
1177
1178     if (vchTemp.size() != 67)
1179         return false;
1180
1181     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1182     ssKey >> *this;
1183
1184     return IsValid();
1185 }
1186
1187 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1188 {
1189     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1190     ssKey << *this;
1191     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1192
1193     return vch;
1194 }
1195
1196
1197 bool CMalleableKeyView::IsValid() const
1198 {
1199     return vchSecretL.size() == 32 && GetMalleablePubKey().IsValid();
1200 }
1201
1202 //// Asymmetric encryption
1203
1204 void CPubKey::EncryptData(const std::vector<unsigned char>& data, std::vector<unsigned char>& encrypted)
1205 {
1206     ies_ctx_t *ctx;
1207     char error[1024] = "Unknown error";
1208     cryptogram_t *cryptogram;
1209
1210     const unsigned char* pbegin = &vbytes[0];
1211     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
1212     if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
1213         throw key_error("Unable to parse EC key");
1214
1215     ctx = create_context(pkey);
1216     if (!EC_KEY_get0_public_key(ctx->user_key))
1217         throw key_error("Given EC key is not public key");
1218
1219     cryptogram = ecies_encrypt(ctx, (unsigned char*)&data[0], data.size(), error);
1220     if (cryptogram == NULL) {
1221         delete ctx;
1222         ctx = NULL;
1223         throw key_error(std::string("Error in encryption: %s") + error);
1224     }
1225
1226     encrypted.resize(cryptogram_data_sum_length(cryptogram));
1227     unsigned char *key_data = cryptogram_key_data(cryptogram);
1228     memcpy(&encrypted[0], key_data, encrypted.size());
1229     cryptogram_free(cryptogram);
1230     delete ctx;
1231 }
1232
1233 void CKey::DecryptData(const std::vector<unsigned char>& encrypted, std::vector<unsigned char>& data)
1234 {
1235     ies_ctx_t *ctx;
1236     char error[1024] = "Unknown error";
1237     cryptogram_t *cryptogram;
1238     size_t length;
1239     unsigned char *decrypted;
1240
1241     ctx = create_context(pkey);
1242     if (!EC_KEY_get0_private_key(ctx->user_key))
1243         throw key_error("Given EC key is not private key");
1244
1245     size_t key_length = ctx->stored_key_length;
1246     size_t mac_length = EVP_MD_size(ctx->md);
1247     cryptogram = cryptogram_alloc(key_length, mac_length, encrypted.size() - key_length - mac_length);
1248
1249     memcpy(cryptogram_key_data(cryptogram), &encrypted[0], encrypted.size());
1250
1251     decrypted = ecies_decrypt(ctx, cryptogram, &length, error);
1252     cryptogram_free(cryptogram);
1253     delete ctx;
1254
1255     if (decrypted == NULL) {
1256         throw key_error(std::string("Error in decryption: %s") + error);
1257     }
1258
1259     data.resize(length);
1260     memcpy(&data[0], decrypted, length);
1261     free(decrypted);
1262 }