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::operator=(const CKey& b)
 202 {
 203     if (!EC_KEY_copy(pkey, b.pkey))
 204         throw key_error("CKey::operator=(const CKey&) : EC_KEY_copy failed");
 205     fSet = b.fSet;
 206     fCompressedPubKey = b.fCompressedPubKey;
 207     return (*this);
 208 }
 209
 210 CKey::~CKey()
 211 {
 212     EC_KEY_free(pkey);
 213 }
 214
 215 bool CKey::IsNull() const
 216 {
 217     return !fSet;
 218 }
 219
 220 bool CKey::IsCompressed() const
 221 {
 222     return fCompressedPubKey;
 223 }
 224
 225 bool CKey::CheckSignatureElement(const unsigned char *vch, int len, bool half) {
 226     return CompareBigEndian(vch, len, vchZero, 0) > 0 &&
 227         CompareBigEndian(vch, len, half ? vchMaxModHalfOrder : vchMaxModOrder, 32) <= 0;
 228 }
 229
 230 bool CKey::ReserealizeSignature(std::vector<unsigned char>& vchSig)
 231 {
 232     if (vchSig.empty())
 233         return false;
 234
 235     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 236     ECDSA_SIG *sig = d2i_ECDSA_SIG(NULL, (const unsigned char **)&pos, vchSig.size());
 237     if (sig == NULL)
 238         return false;
 239
 240     bool ret = false;
 241     int nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, NULL);
 242     if (nSize > 0) {
 243         vchSig.resize(nSize); // grow or shrink as needed
 244
 245         pos = &vchSig[0];
 246         i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 247
 248         ret = true;
 249     }
 250
 251     ECDSA_SIG_free(sig);
 252
 253     return ret;
 254 }
 255
 256 void CKey::MakeNewKey(bool fCompressed)
 257 {
 258     if (!EC_KEY_generate_key(pkey))
 259         throw key_error("CKey::MakeNewKey() : EC_KEY_generate_key failed");
 260     if (fCompressed)
 261         SetCompressedPubKey();
 262     fSet = true;
 263 }
 264
 265 bool CKey::SetPrivKey(const CPrivKey& vchPrivKey)
 266 {
 267     const unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 268     if (d2i_ECPrivateKey(&pkey, &pbegin, vchPrivKey.size()))
 269     {
 270         // In testing, d2i_ECPrivateKey can return true
 271         // but fill in pkey with a key that fails
 272         // EC_KEY_check_key, so:
 273         if (EC_KEY_check_key(pkey))
 274         {
 275             fSet = true;
 276             return true;
 277         }
 278     }
 279     // If vchPrivKey data is bad d2i_ECPrivateKey() can
 280     // leave pkey in a state where calling EC_KEY_free()
 281     // crashes. To avoid that, set pkey to NULL and
 282     // leak the memory (a leak is better than a crash)
 283     pkey = NULL;
 284     Reset();
 285     return false;
 286 }
 287
 288 bool CKey::SetSecret(const CSecret& vchSecret, bool fCompressed)
 289 {
 290     EC_KEY_free(pkey);
 291     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 292     if (pkey == NULL)
 293         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 294     if (vchSecret.size() != 32)
 295         throw key_error("CKey::SetSecret() : secret must be 32 bytes");
 296     BIGNUM *bn = BN_bin2bn(&vchSecret[0],32,BN_new());
 297     if (bn == NULL)
 298         throw key_error("CKey::SetSecret() : BN_bin2bn failed");
 299     if (!EC_KEY_regenerate_key(pkey,bn))
 300     {
 301         BN_clear_free(bn);
 302         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_regenerate_key failed");
 303     }
 304     BN_clear_free(bn);
 305     fSet = true;
 306     if (fCompressed || fCompressedPubKey)
 307         SetCompressedPubKey();
 308     return true;
 309 }
 310
 311 CSecret CKey::GetSecret(bool &fCompressed) const
 312 {
 313     CSecret vchRet;
 314     vchRet.resize(32);
 315     const BIGNUM *bn = EC_KEY_get0_private_key(pkey);
 316     int nBytes = BN_num_bytes(bn);
 317     if (bn == NULL)
 318         throw key_error("CKey::GetSecret() : EC_KEY_get0_private_key failed");
 319     int n=BN_bn2bin(bn,&vchRet[32 - nBytes]);
 320     if (n != nBytes)
 321         throw key_error("CKey::GetSecret(): BN_bn2bin failed");
 322     fCompressed = fCompressedPubKey;
 323     return vchRet;
 324 }
 325
 326 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 327 {
 328     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 329     if (!nSize)
 330         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 331     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 332     unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 333     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 334         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 335     return vchPrivKey;
 336 }
 337
 338 bool CKey::SetPubKey(const CPubKey& vchPubKey)
 339 {
 340     const unsigned char* pbegin = &vchPubKey.vchPubKey[0];
 341     if (o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, vchPubKey.vchPubKey.size()))
 342     {
 343         fSet = true;
 344         if (vchPubKey.vchPubKey.size() == 33)
 345             SetCompressedPubKey();
 346         return true;
 347     }
 348     pkey = NULL;
 349     Reset();
 350     return false;
 351 }
 352
 353 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 354 {
 355     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 356     if (!nSize)
 357         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 358     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 359     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 360     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 361         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 362     return CPubKey(vchPubKey);
 363 }
 364
 365 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 366 {
 367     vchSig.clear();
 368     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 369     if (sig==NULL)
 370         return false;
 371     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 372     CBigNum order, halforder;
 373     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 374     BN_rshift1(&halforder, &order);
 375     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 376     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 377         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 378     }
 379     unsigned int nSize = ECDSA_size(pkey);
 380     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 381     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 382     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 383     ECDSA_SIG_free(sig);
 384     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 385     // Testing our new signature
 386     if (ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 387         vchSig.clear();
 388         return false;
 389     }
 390     return true;
 391 }
 392
 393 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 394 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 395 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 396 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 397 bool CKey::SignCompact(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 398 {
 399     bool fOk = false;
 400     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 401     if (sig==NULL)
 402         return false;
 403     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 404     CBigNum order, halforder;
 405     EC_GROUP_get_order(group, &order, NULL);
 406     BN_rshift1(&halforder, &order);
 407     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 408     if (BN_cmp(sig->s, &halforder) > 0) {
 409         BN_sub(sig->s, &order, sig->s);
 410     }
 411     vchSig.clear();
 412     vchSig.resize(65,0);
 413     int nBitsR = BN_num_bits(sig->r);
 414     int nBitsS = BN_num_bits(sig->s);
 415     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 416     {
 417         int8_t nRecId = -1;
 418         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 419         {
 420             CKey keyRec;
 421             keyRec.fSet = true;
 422             if (fCompressedPubKey)
 423                 keyRec.SetCompressedPubKey();
 424             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), i, 1) == 1)
 425                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 426                 {
 427                     nRecId = i;
 428                     break;
 429                 }
 430         }
 431
 432         if (nRecId == -1)
 433         {
 434             ECDSA_SIG_free(sig);
 435             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 436         }
 437
 438         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 439         BN_bn2bin(sig->r,&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 440         BN_bn2bin(sig->s,&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 441         fOk = true;
 442     }
 443     ECDSA_SIG_free(sig);
 444     return fOk;
 445 }
 446
 447 // reconstruct public key from a compact signature
 448 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 449 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 450 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 451 bool CKey::SetCompactSignature(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 452 {
 453     if (vchSig.size() != 65)
 454         return false;
 455     int nV = vchSig[0];
 456     if (nV<27 || nV>=35)
 457         return false;
 458     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_SIG_new();
 459     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig->r);
 460     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig->s);
 461
 462     EC_KEY_free(pkey);
 463     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 464     if (nV >= 31)
 465     {
 466         SetCompressedPubKey();
 467         nV -= 4;
 468     }
 469     if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), nV - 27, 0) == 1)
 470     {
 471         fSet = true;
 472         ECDSA_SIG_free(sig);
 473         return true;
 474     }
 475     ECDSA_SIG_free(sig);
 476     return false;
 477 }
 478
 479 bool CKey::Verify(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 480 {
 481     if (vchSig.empty())
 482         return false;
 483
 484     // New versions of OpenSSL will reject non-canonical DER signatures. de/re-serialize first.
 485     unsigned char *norm_der = NULL;
 486     ECDSA_SIG *norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 487     const unsigned char* sigptr = &vchSig[0];
 488     assert(norm_sig);
 489     if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 490     {
 491         /* As of OpenSSL 1.0.0p d2i_ECDSA_SIG frees and nulls the pointer on
 492         * error. But OpenSSL's own use of this function redundantly frees the
 493         * result. As ECDSA_SIG_free(NULL) is a no-op, and in the absence of a
 494         * clear contract for the function behaving the same way is more
 495         * conservative.
 496         */
 497         ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 498         return false;
 499     }
 500     int derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der);
 501     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 502     if (derlen <= 0)
 503         return false;
 504
 505     // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 506     bool ret = ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 507     OPENSSL_free(norm_der);
 508     return ret;
 509 }
 510
 511 bool CKey::VerifyCompact(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 512 {
 513     CKey key;
 514     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 515         return false;
 516     if (GetPubKey() != key.GetPubKey())
 517         return false;
 518
 519     return true;
 520 }
 521
 522 bool CKey::IsValid()
 523 {
 524     if (!fSet)
 525         return false;
 526
 527     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 528         return false;
 529
 530     bool fCompr;
 531     CSecret secret = GetSecret(fCompr);
 532     CKey key2;
 533     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 534     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 535 }
 536
 537 CPoint::CPoint()
 538 {
 539     std::string err;
 540     group = NULL;
 541     point = NULL;
 542     ctx   = NULL;
 543
 544     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 545     if (!group) {
 546         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 547         goto finish;
 548     }
 549
 550     point = EC_POINT_new(group);
 551     if (!point) {
 552         err = "EC_POINT_new failed.";
 553         goto finish;
 554     }
 555
 556     ctx = BN_CTX_new();
 557     if (!ctx) {
 558         err = "BN_CTX_new failed.";
 559         goto finish;
 560     }
 561
 562     return;
 563
 564 finish:
 565     if (group) EC_GROUP_free(group);
 566     if (point) EC_POINT_free(point);
 567     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 568 }
 569
 570 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 571 {
 572     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 573         return true;
 574     return false;
 575 }
 576 CPoint::~CPoint()
 577 {
 578     if (point) EC_POINT_free(point);
 579     if (group) EC_GROUP_free(group);
 580     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 581 }
 582
 583 // Initialize from octets stream
 584 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 585 {
 586     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 587         return false;
 588     }
 589     return true;
 590 }
 591
 592 // Initialize from octets stream
 593 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &vchPubKey)
 594 {
 595     return setBytes(vchPubKey.Raw());
 596 }
 597
 598 // Serialize to octets stream
 599 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 600 {
 601     unsigned int nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 602     vchBytes.resize(nSize);
 603     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 604         return false;
 605     }
 606     return true;
 607 }
 608
 609 // ECC multiplication by specified multiplier
 610 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 611 {
 612     if (!EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, &bnMultiplier, NULL)) {
 613         printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 614         return false;
 615     }
 616
 617     return true;
 618 }
 619
 620 // Calculate G*m + q
 621 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 622 {
 623     if (!EC_POINT_mul(group, point, &bnMultiplier, qPoint.point, BN_value_one(), NULL)) {
 624         printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 625         return false;
 626     }
 627
 628     return true;
 629 }
 630
 631 // CMalleablePubKey
 632
 633 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 634 {
 635     EC_KEY *eckey = NULL;
 636     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 637     if (eckey == NULL) {
 638         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 639     }
 640
 641     // Use standard key generation function to get r and R values.
 642     //
 643     // r will be presented by private key;
 644     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 645     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 646         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 647     }
 648
 649     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 650
 651     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 652     if (!nSize) {
 653         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 654     }
 655
 656     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 657     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 658
 659     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 660         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 661     }
 662
 663     // R = G*r
 664     R = CPubKey(vchPubKey);
 665
 666     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 667     CBigNum bnr;
 668     bnr = *(CBigNum*) EC_KEY_get0_private_key(eckey);
 669     EC_KEY_free(eckey);
 670
 671     CPoint point;
 672     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 673         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 674     }
 675
 676     // Calculate L*r
 677     point.ECMUL(bnr);
 678
 679     std::vector<unsigned char> vchLr;
 680     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 681         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 682     }
 683
 684     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 685     CBigNum bnHash;
 686     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 687
 688     CPoint pointH;
 689     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 690
 691     CPoint P;
 692     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 693     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 694
 695     if (P.IsInfinity()) {
 696         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 697     }
 698
 699     std::vector<unsigned char> vchResult;
 700     P.getBytes(vchResult);
 701
 702     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 703 }
 704
 705 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 706 {
 707     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 708     ssKey << *this;
 709     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 710
 711     return EncodeBase58Check(vch);
 712 }
 713
 714 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 715 {
 716     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 717     ssKey << *this;
 718     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 719
 720     return vch;
 721 }
 722
 723 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 724 {
 725     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 726     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 727         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 728     }
 729
 730     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 731     ssKey >> *this;
 732
 733     return IsValid();
 734 }
 735
 736 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 737 {
 738     return (nVersion == b.nVersion &&
 739             pubKeyL == b.pubKeyL &&
 740             pubKeyH == b.pubKeyH);
 741 }
 742
 743
 744 // CMalleableKey
 745
 746 void CMalleableKey::Reset()
 747 {
 748     vchSecretL.clear();
 749     vchSecretH.clear();
 750
 751     nVersion = 0;
 752 }
 753
 754 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 755 {
 756     CKey L, H;
 757     bool fCompressed = true;
 758
 759     L.MakeNewKey(true);
 760     H.MakeNewKey(true);
 761
 762     vchSecretL = L.GetSecret(fCompressed);
 763     vchSecretH = H.GetSecret(fCompressed);
 764
 765     nVersion = CURRENT_VERSION;
 766 }
 767
 768 CMalleableKey::CMalleableKey()
 769 {
 770     Reset();
 771 }
 772
 773 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 774 {
 775     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 776 }
 777
 778 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 779 {
 780     SetSecrets(L, H);
 781 }
 782
 783 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 784 {
 785 }
 786
 787 bool CMalleableKey::IsNull() const
 788 {
 789     return nVersion != CURRENT_VERSION;
 790 }
 791
 792 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 793 {
 794     Reset();
 795     CKey L, H;
 796
 797     if (pvchSecretL.size() != 32 || pvchSecretH.size() != 32 || !L.SetSecret(pvchSecretL, true) || !H.SetSecret(pvchSecretH, true))
 798     {
 799         nVersion = 0;
 800         return false;
 801     }
 802
 803     vchSecretL = pvchSecretL;
 804     vchSecretH = pvchSecretH;
 805     nVersion = CURRENT_VERSION;
 806
 807     return true;
 808 }
 809
 810 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 811 {
 812     CKey L, H;
 813     L.SetSecret(vchSecretL, true);
 814     H.SetSecret(vchSecretH, true);
 815
 816     std::vector<unsigned char> vchPubKeyL = L.GetPubKey().Raw();
 817     std::vector<unsigned char> vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
 818
 819     return CMalleablePubKey(vchPubKeyL, vchPubKeyH);
 820 }
 821
 822 // Check ownership
 823 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 824 {
 825     if (IsNull()) {
 826         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 827     }
 828
 829     if (!R.IsValid()) {
 830         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 831     }
 832
 833     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 834         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 835     }
 836
 837     CPoint point_R;
 838     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 839         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 840     }
 841
 842     CKey H;
 843     H.SetSecret(vchSecretH, true);
 844     std::vector<unsigned char> vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
 845
 846     CPoint point_H;
 847     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 848         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 849     }
 850
 851     CPoint point_P;
 852     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 853         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 854     }
 855
 856     // Infinity points are senseless
 857     if (point_P.IsInfinity()) {
 858         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 859     }
 860
 861     CBigNum bnl;
 862     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 863
 864     point_R.ECMUL(bnl);
 865
 866     std::vector<unsigned char> vchRl;
 867     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 868         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 869     }
 870
 871     // Calculate Hash(R*l)
 872     CBigNum bnHash;
 873     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 874
 875     CPoint point_Ps;
 876     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 877     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 878
 879     // Infinity points are senseless
 880     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 881         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 882     }
 883
 884     // Check ownership
 885     if (point_Ps != point_P) {
 886         return false;
 887     }
 888
 889     return true;
 890 }
 891
 892 // Check ownership and restore private key
 893 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 894 {
 895     if (IsNull()) {
 896         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 897     }
 898
 899     if (!R.IsValid()) {
 900         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 901     }
 902
 903     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 904         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 905     }
 906
 907     CPoint point_R;
 908     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 909         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 910     }
 911
 912     CKey H;
 913     H.SetSecret(vchSecretH, true);
 914     std::vector<unsigned char> vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
 915
 916     CPoint point_H;
 917     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 918         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 919     }
 920
 921     CPoint point_P;
 922     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 923         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 924     }
 925
 926     // Infinity points are senseless
 927     if (point_P.IsInfinity()) {
 928         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 929     }
 930
 931     CBigNum bnl;
 932     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 933
 934     point_R.ECMUL(bnl);
 935
 936     std::vector<unsigned char> vchRl;
 937     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 938         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 939     }
 940
 941     // Calculate Hash(R*l)
 942     CBigNum bnHash;
 943     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 944
 945     CPoint point_Ps;
 946     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 947     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 948
 949     // Infinity points are senseless
 950     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 951         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 952     }
 953
 954     // Check ownership
 955     if (point_Ps != point_P) {
 956         return false;
 957     }
 958
 959     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
 960     CBigNum bnh;
 961     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
 962
 963     // Calculate p = Hash(R*l) + h
 964     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
 965
 966     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
 967     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()), true);
 968
 969     return true;
 970 }
 971
 972 std::string CMalleableKey::ToString() const
 973 {
 974     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 975     ssKey << *this;
 976     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 977
 978     return EncodeBase58Check(vch);
 979 }
 980
 981 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
 982 {
 983     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 984     ssKey << *this;
 985     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 986
 987     return vch;
 988 }
 989
 990 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
 991 {
 992     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 993     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
 994         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 995     }
 996
 997     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 998     ssKey >> *this;
 999
1000     return IsValid();
1001 }
1002
1003 // CMalleableKeyView
1004
1005 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1006 {
1007     SetString(strMalleableKey);
1008 }
1009
1010 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1011 {
1012     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1013         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1014
1015     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1016         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1017
1018     vchSecretL = b.vchSecretL;
1019
1020     CKey H;
1021     H.SetSecret(b.vchSecretH, true);
1022
1023     vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
1024     nVersion = b.nVersion;
1025 }
1026
1027 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1028 {
1029     vchSecretL = b.vchSecretL;
1030     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1031     nVersion = CURRENT_VERSION;
1032 }
1033
1034 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1035 {
1036     vchSecretL = b.vchSecretL;
1037
1038     CKey H;
1039     H.SetSecret(b.vchSecretH, true);
1040     vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
1041     nVersion = b.nVersion;
1042
1043     return (*this);
1044 }
1045
1046 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1047 {
1048 }
1049
1050 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1051 {
1052     CKey keyL;
1053     keyL.SetSecret(vchSecretL, true);
1054     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1055 }
1056
1057 // Check ownership
1058 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1059 {
1060     if (!R.IsValid()) {
1061         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1062     }
1063
1064     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1065         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1066     }
1067
1068     CPoint point_R;
1069     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1070         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1071     }
1072
1073     CPoint point_H;
1074     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1075         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1076     }
1077
1078     CPoint point_P;
1079     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1080         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1081     }
1082
1083     // Infinity points are senseless
1084     if (point_P.IsInfinity()) {
1085         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1086     }
1087
1088     CBigNum bnl;
1089     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1090
1091     point_R.ECMUL(bnl);
1092
1093     std::vector<unsigned char> vchRl;
1094     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1095         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1096     }
1097
1098     // Calculate Hash(R*l)
1099     CBigNum bnHash;
1100     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1101
1102     CPoint point_Ps;
1103     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1104     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1105
1106     // Infinity points are senseless
1107     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1108         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1109     }
1110
1111     // Check ownership
1112     if (point_Ps != point_P) {
1113         return false;
1114     }
1115
1116     return true;
1117 }
1118
1119 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1120 {
1121     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1122     ssKey << *this;
1123     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1124
1125     return EncodeBase58Check(vch);
1126 }
1127
1128 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1129 {
1130     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1131     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1132         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1133     }
1134
1135     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1136     ssKey >> *this;
1137
1138     return IsValid();
1139 }
1140
1141 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1142 {
1143     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1144     ssKey << *this;
1145     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1146
1147     return vch;
1148 }
1149
1150
1151 bool CMalleableKeyView::IsNull() const
1152 {
1153     return nVersion != CURRENT_VERSION;
1154 }
1155
1156 //// Asymmetric encryption
1157
1158 void CPubKey::EncryptData(const std::vector<unsigned char>& data, std::vector<unsigned char>& encrypted)
1159 {
1160     CKey key;
1161     key.SetPubKey(*this);
1162
1163     key.EncryptData(data, encrypted);
1164 }
1165
1166 void CKey::EncryptData(const std::vector<unsigned char>& data, std::vector<unsigned char>& encrypted)
1167 {
1168     ies_ctx_t *ctx;
1169     char error[1024] = "Unknown error";
1170     cryptogram_t *cryptogram;
1171
1172     ctx = create_context(pkey);
1173     if (!EC_KEY_get0_public_key(ctx->user_key))
1174         throw key_error("Given EC key is not public key");
1175
1176     cryptogram = ecies_encrypt(ctx, (unsigned char*)&data[0], data.size(), error);
1177     if (cryptogram == NULL) {
1178         free(ctx);
1179         ctx = NULL;
1180         throw key_error(std::string("Error in encryption: %s") + error);
1181     }
1182
1183     encrypted.resize(cryptogram_data_sum_length(cryptogram));
1184     unsigned char *key_data = cryptogram_key_data(cryptogram);
1185     memcpy(&encrypted[0], key_data, encrypted.size());
1186     cryptogram_free(cryptogram);
1187     free(ctx);
1188 }
1189
1190 void CKey::DecryptData(const std::vector<unsigned char>& encrypted, std::vector<unsigned char>& data)
1191 {
1192     ies_ctx_t *ctx;
1193     char error[1024] = "Unknown error";
1194     cryptogram_t *cryptogram;
1195     size_t length;
1196     unsigned char *decrypted;
1197
1198     ctx = create_context(pkey);
1199     if (!EC_KEY_get0_private_key(ctx->user_key))
1200         throw key_error("Given EC key is not private key");
1201
1202     size_t key_length = ctx->stored_key_length;
1203     size_t mac_length = EVP_MD_size(ctx->md);
1204     cryptogram = cryptogram_alloc(key_length, mac_length, encrypted.size() - key_length - mac_length);
1205
1206     memcpy(cryptogram_key_data(cryptogram), &encrypted[0], encrypted.size());
1207
1208     decrypted = ecies_decrypt(ctx, cryptogram, &length, error);
1209     cryptogram_free(cryptogram);
1210     free(ctx);
1211
1212     if (decrypted == NULL) {
1213         throw key_error(std::string("Error in decryption: %s") + error);
1214     }
1215
1216     data.resize(length);
1217     memcpy(&data[0], decrypted, length);
1218     free(decrypted);
1219 }