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