src/key.cpp

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