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
  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
  83     // Get internal R and S pointers
  84     const BIGNUM *ecsig_r, *ecsig_s;
  85     ECDSA_SIG_get0(ecsig, &ecsig_r, &ecsig_s);
  86
  87     if (!BN_add(x, x, ecsig_r)) { ret=-1; goto err; }
  88     field = BN_CTX_get(ctx);
  89     if (!EC_GROUP_get_curve_GFp(group, field, NULL, NULL, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  90     if (BN_cmp(x, field) >= 0) { ret=0; goto err; }
  91     if ((R = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  92     if (!EC_POINT_set_compressed_coordinates_GFp(group, R, x, recid % 2, ctx)) { ret=0; goto err; }
  93     if (check)
  94     {
  95         if ((O = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
  96         if (!EC_POINT_mul(group, O, NULL, R, order, ctx)) { ret=-2; goto err; }
  97         if (!EC_POINT_is_at_infinity(group, O)) { ret = 0; goto err; }
  98     }
  99     if ((Q = EC_POINT_new(group)) == NULL) { ret = -2; goto err; }
 100     n = EC_GROUP_get_degree(group);
 101     e = BN_CTX_get(ctx);
 102     if (!BN_bin2bn(msg, msglen, e)) { ret=-1; goto err; }
 103     if (8*msglen > n) BN_rshift(e, e, 8-(n & 7));
 104     zero = BN_CTX_get(ctx);
 105     BN_zero(zero);
 106     if (!BN_mod_sub(e, zero, e, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 107     rr = BN_CTX_get(ctx);
 108     if (!BN_mod_inverse(rr, ecsig_r, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 109     sor = BN_CTX_get(ctx);
 110     if (!BN_mod_mul(sor, ecsig_s, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 111     eor = BN_CTX_get(ctx);
 112     if (!BN_mod_mul(eor, e, rr, order, ctx)) { ret=-1; goto err; }
 113     if (!EC_POINT_mul(group, Q, eor, R, sor, ctx)) { ret=-2; goto err; }
 114     if (!EC_KEY_set_public_key(eckey, Q)) { ret=-2; goto err; }
 115
 116     ret = 1;
 117
 118 err:
 119     if (ctx) {
 120         BN_CTX_end(ctx);
 121         BN_CTX_free(ctx);
 122     }
 123     if (R != NULL) EC_POINT_free(R);
 124     if (O != NULL) EC_POINT_free(O);
 125     if (Q != NULL) EC_POINT_free(Q);
 126     return ret;
 127 }
 128
 129 int CompareBigEndian(const unsigned char *c1, size_t c1len, const unsigned char *c2, size_t c2len) {
 130     while (c1len > c2len) {
 131         if (*c1)
 132             return 1;
 133         c1++;
 134         c1len--;
 135     }
 136     while (c2len > c1len) {
 137         if (*c2)
 138             return -1;
 139         c2++;
 140         c2len--;
 141     }
 142     while (c1len > 0) {
 143         if (*c1 > *c2)
 144             return 1;
 145         if (*c2 > *c1)
 146             return -1;
 147         c1++;
 148         c2++;
 149         c1len--;
 150     }
 151     return 0;
 152 }
 153
 154 // Order of secp256k1's generator minus 1.
 155 const unsigned char vchMaxModOrder[32] = {
 156     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 157     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,
 158     0xBA,0xAE,0xDC,0xE6,0xAF,0x48,0xA0,0x3B,
 159     0xBF,0xD2,0x5E,0x8C,0xD0,0x36,0x41,0x40
 160 };
 161
 162 // Half of the order of secp256k1's generator minus 1.
 163 const unsigned char vchMaxModHalfOrder[32] = {
 164     0x7F,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 165     0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
 166     0x5D,0x57,0x6E,0x73,0x57,0xA4,0x50,0x1D,
 167     0xDF,0xE9,0x2F,0x46,0x68,0x1B,0x20,0xA0
 168 };
 169
 170 const unsigned char *vchZero = NULL;
 171
 172 void CKey::SetCompressedPubKey(bool fCompressed)
 173 {
 174     EC_KEY_set_conv_form(pkey, fCompressed ? POINT_CONVERSION_COMPRESSED : POINT_CONVERSION_UNCOMPRESSED);
 175 }
 176
 177 void CKey::Reset()
 178 {
 179     fSet = false;
 180     if (pkey != NULL)
 181         EC_KEY_free(pkey);
 182     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 183     if (pkey == NULL)
 184         throw key_error("CKey::CKey() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 185 }
 186
 187 CKey::CKey()
 188 {
 189     pkey = NULL;
 190     Reset();
 191 }
 192
 193 CKey::CKey(const CKey& b)
 194 {
 195     pkey = EC_KEY_dup(b.pkey);
 196     if (pkey == NULL)
 197         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 198     fSet = b.fSet;
 199 }
 200
 201 CKey::CKey(const CSecret& b, bool fCompressed)
 202 {
 203     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 204     if (pkey == NULL)
 205         throw key_error("CKey::CKey(const CKey&) : EC_KEY_dup failed");
 206     SetSecret(b, fCompressed);
 207 }
 208
 209 CKey& CKey::operator=(const CKey& b)
 210 {
 211     if (!EC_KEY_copy(pkey, b.pkey))
 212         throw key_error("CKey::operator=(const CKey&) : EC_KEY_copy failed");
 213     fSet = b.fSet;
 214     return (*this);
 215 }
 216
 217 CKey::~CKey()
 218 {
 219     if (pkey != NULL)
 220         EC_KEY_free(pkey);
 221 }
 222
 223 bool CKey::IsNull() const
 224 {
 225     return !fSet;
 226 }
 227
 228 bool CKey::IsCompressed() const
 229 {
 230     return (EC_KEY_get_conv_form(pkey) == POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 231 }
 232
 233 bool CKey::CheckSignatureElement(const unsigned char *vch, int len, bool half) {
 234     return CompareBigEndian(vch, len, vchZero, 0) > 0 &&
 235         CompareBigEndian(vch, len, half ? vchMaxModHalfOrder : vchMaxModOrder, 32) <= 0;
 236 }
 237
 238 bool CPubKey::ReserealizeSignature(std::vector<unsigned char>& vchSig)
 239 {
 240     if (vchSig.empty())
 241         return false;
 242
 243     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 244     ECDSA_SIG *sig = d2i_ECDSA_SIG(NULL, (const unsigned char **)&pos, vchSig.size());
 245     if (sig == NULL)
 246         return false;
 247
 248     bool ret = false;
 249     int nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, NULL);
 250     if (nSize > 0) {
 251         vchSig.resize(nSize); // grow or shrink as needed
 252
 253         pos = &vchSig[0];
 254         i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 255
 256         ret = true;
 257     }
 258
 259     ECDSA_SIG_free(sig);
 260
 261     return ret;
 262 }
 263
 264 void CKey::MakeNewKey(bool fCompressed)
 265 {
 266     if (!EC_KEY_generate_key(pkey))
 267         throw key_error("CKey::MakeNewKey() : EC_KEY_generate_key failed");
 268     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 269     fSet = true;
 270 }
 271
 272 bool CKey::SetPrivKey(const CPrivKey& vchPrivKey)
 273 {
 274     const unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 275     if (d2i_ECPrivateKey(&pkey, &pbegin, vchPrivKey.size()))
 276     {
 277         // In testing, d2i_ECPrivateKey can return true
 278         // but fill in pkey with a key that fails
 279         // EC_KEY_check_key, so:
 280         if (EC_KEY_check_key(pkey))
 281         {
 282             fSet = true;
 283             return true;
 284         }
 285     }
 286     // If vchPrivKey data is bad d2i_ECPrivateKey() can
 287     // leave pkey in a state where calling EC_KEY_free()
 288     // crashes. To avoid that, set pkey to NULL and
 289     // leak the memory (a leak is better than a crash)
 290     pkey = NULL;
 291     Reset();
 292     return false;
 293 }
 294
 295 bool CKey::SetSecret(const CSecret& vchSecret, bool fCompressed)
 296 {
 297     EC_KEY_free(pkey);
 298     pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 299     if (pkey == NULL)
 300         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 301
 302     if (vchSecret.size() != 32)
 303         throw key_error("CKey::SetSecret() : secret must be 32 bytes");
 304     BIGNUM *bn = BN_bin2bn(&vchSecret[0],32,BN_new());
 305     if (bn == NULL)
 306         throw key_error("CKey::SetSecret() : BN_bin2bn failed");
 307     if (!EC_KEY_regenerate_key(pkey,bn))
 308     {
 309         BN_clear_free(bn);
 310         throw key_error("CKey::SetSecret() : EC_KEY_regenerate_key failed");
 311     }
 312     BN_clear_free(bn);
 313     fSet = true;
 314     SetCompressedPubKey(fCompressed);
 315     return true;
 316 }
 317
 318 CSecret CKey::GetSecret(bool &fCompressed) const
 319 {
 320     CSecret vchRet;
 321     vchRet.resize(32);
 322     const BIGNUM *bn = EC_KEY_get0_private_key(pkey);
 323     int nBytes = BN_num_bytes(bn);
 324     if (bn == NULL)
 325         throw key_error("CKey::GetSecret() : EC_KEY_get0_private_key failed");
 326     int n=BN_bn2bin(bn,&vchRet[32 - nBytes]);
 327     if (n != nBytes)
 328         throw key_error("CKey::GetSecret(): BN_bn2bin failed");
 329     fCompressed = IsCompressed();
 330     return vchRet;
 331 }
 332
 333 CSecret CKey::GetSecret() const
 334 {
 335     bool fCompressed;
 336     return GetSecret(fCompressed);
 337 }
 338
 339 CPrivKey CKey::GetPrivKey() const
 340 {
 341     int nSize = i2d_ECPrivateKey(pkey, NULL);
 342     if (!nSize)
 343         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey failed");
 344     CPrivKey vchPrivKey(nSize, 0);
 345     unsigned char* pbegin = &vchPrivKey[0];
 346     if (i2d_ECPrivateKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 347         throw key_error("CKey::GetPrivKey() : i2d_ECPrivateKey returned unexpected size");
 348     return vchPrivKey;
 349 }
 350
 351 CPubKey CKey::GetPubKey() const
 352 {
 353     int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 354     if (!nSize)
 355         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey failed");
 356     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 357     unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 358     if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 359         throw key_error("CKey::GetPubKey() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 360     return CPubKey(vchPubKey);
 361 }
 362
 363 bool CKey::Sign(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 364 {
 365     vchSig.clear();
 366     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 367     if (sig==NULL)
 368         return false;
 369     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 370     CBigNum order, halforder;
 371     EC_GROUP_get_order(group, order.get(), NULL);
 372     BN_rshift1(halforder.get(), order.get());
 373
 374     // Get internal R and S pointers
 375     const BIGNUM *current_s = ECDSA_SIG_get0_s(sig);
 376
 377     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 378     if (BN_cmp(current_s, halforder.get()) > 0) {
 379         BIGNUM *updated_s = BN_new();
 380         BN_copy(updated_s, current_s);
 381         BN_sub(updated_s, order.get(), updated_s);
 382         ECDSA_SIG_set0(sig, NULL, updated_s);
 383     }
 384
 385     unsigned int nSize = ECDSA_size(pkey);
 386     vchSig.resize(nSize); // Make sure it is big enough
 387     unsigned char *pos = &vchSig[0];
 388     nSize = i2d_ECDSA_SIG(sig, &pos);
 389     ECDSA_SIG_free(sig);
 390     vchSig.resize(nSize); // Shrink to fit actual size
 391     // Testing our new signature
 392     if (ECDSA_verify(0, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), &vchSig[0], vchSig.size(), pkey) != 1) {
 393         vchSig.clear();
 394         return false;
 395     }
 396     return true;
 397 }
 398
 399 // create a compact signature (65 bytes), which allows reconstructing the used public key
 400 // The format is one header byte, followed by two times 32 bytes for the serialized r and s values.
 401 // The header byte: 0x1B = first key with even y, 0x1C = first key with odd y,
 402 //                  0x1D = second key with even y, 0x1E = second key with odd y
 403 bool CKey::SignCompact(uint256 hash, std::vector<unsigned char>& vchSig)
 404 {
 405     bool fOk = false;
 406     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_do_sign((unsigned char*)&hash, sizeof(hash), pkey);
 407     if (sig==NULL)
 408         return false;
 409     const EC_GROUP *group = EC_KEY_get0_group(pkey);
 410     CBigNum order, halforder;
 411     EC_GROUP_get_order(group, order.get(), NULL);
 412     BN_rshift1(halforder.get(), order.get());
 413
 414     // Get internal R and S pointers
 415     const BIGNUM *current_s = ECDSA_SIG_get0_s(sig);
 416
 417     // enforce low S values, by negating the value (modulo the order) if above order/2.
 418     if (BN_cmp(current_s, halforder.get()) > 0) {
 419         BIGNUM *updated_s = BN_new();
 420         BN_copy(updated_s, current_s);
 421         BN_sub(updated_s, order.get(), updated_s);
 422         ECDSA_SIG_set0(sig, NULL, updated_s);
 423     }
 424
 425     vchSig.clear();
 426     vchSig.resize(65,0);
 427     int nBitsR = BN_num_bits(ECDSA_SIG_get0_r(sig));
 428     int nBitsS = BN_num_bits(ECDSA_SIG_get0_s(sig));
 429     bool fCompressedPubKey = IsCompressed();
 430     if (nBitsR <= 256 && nBitsS <= 256)
 431     {
 432         int8_t nRecId = -1;
 433         for (int8_t i=0; i<4; i++)
 434         {
 435             CKey keyRec;
 436             keyRec.fSet = true;
 437             keyRec.SetCompressedPubKey(fCompressedPubKey);
 438             if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(keyRec.pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), i, 1) == 1)
 439                 if (keyRec.GetPubKey() == this->GetPubKey())
 440                 {
 441                     nRecId = i;
 442                     break;
 443                 }
 444         }
 445
 446         if (nRecId == -1)
 447         {
 448             ECDSA_SIG_free(sig);
 449             throw key_error("CKey::SignCompact() : unable to construct recoverable key");
 450         }
 451
 452         vchSig[0] = nRecId+27+(fCompressedPubKey ? 4 : 0);
 453         BN_bn2bin(ECDSA_SIG_get0_r(sig),&vchSig[33-(nBitsR+7)/8]);
 454         BN_bn2bin(ECDSA_SIG_get0_s(sig),&vchSig[65-(nBitsS+7)/8]);
 455         fOk = true;
 456     }
 457     ECDSA_SIG_free(sig);
 458     return fOk;
 459 }
 460
 461 // reconstruct public key from a compact signature
 462 // This is only slightly more CPU intensive than just verifying it.
 463 // If this function succeeds, the recovered public key is guaranteed to be valid
 464 // (the signature is a valid signature of the given data for that key)
 465 bool CPubKey::SetCompactSignature(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 466 {
 467     if (vchSig.size() != 65)
 468         return false;
 469     int nV = vchSig[0];
 470     if (nV<27 || nV>=35)
 471         return false;
 472     ECDSA_SIG *sig = ECDSA_SIG_new();
 473     BIGNUM *sig_r, *sig_s;
 474     BN_bin2bn(&vchSig[1],32,sig_r);
 475     BN_bin2bn(&vchSig[33],32,sig_s);
 476     ECDSA_SIG_set0(sig, sig_r, sig_s);
 477     bool fSuccessful = false;
 478     EC_KEY* pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 479     if (nV >= 31)
 480     {
 481         nV -= 4;
 482         EC_KEY_set_conv_form(pkey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 483     }
 484     do
 485     {
 486         if (ECDSA_SIG_recover_key_GFp(pkey, sig, (unsigned char*)&hash, sizeof(hash), nV - 27, 0) != 1)
 487             break;
 488         int nSize = i2o_ECPublicKey(pkey, NULL);
 489         if (!nSize)
 490             break;
 491         std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 492         unsigned char* pbegin = &vchPubKey[0];
 493         if (i2o_ECPublicKey(pkey, &pbegin) != nSize)
 494             break;
 495         Set(vchPubKey.begin(), vchPubKey.end());
 496         fSuccessful = IsValid();
 497
 498     } while (false);
 499     ECDSA_SIG_free(sig);
 500     EC_KEY_free(pkey);
 501     if (!fSuccessful)
 502         Invalidate();
 503     return fSuccessful;
 504 }
 505
 506 bool CPubKey::Verify(const uint256 &hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig) const
 507 {
 508     if (vchSig.empty() || !IsValid())
 509         return false;
 510
 511     EC_KEY *pkey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 512     ECDSA_SIG *norm_sig = ECDSA_SIG_new();
 513
 514     assert(norm_sig);
 515     assert(pkey);
 516
 517     bool ret = false;
 518     do
 519     {
 520         int derlen;
 521         uint8_t *norm_der = NULL;
 522         const uint8_t* pbegin = &vbytes[0];
 523         const uint8_t* sigptr = &vchSig[0];
 524
 525         // Trying to parse public key
 526         if (!o2i_ECPublicKey(&pkey, &pbegin, size()))
 527             break;
 528         // New versions of OpenSSL are rejecting a non-canonical DER signatures, de/re-serialize first.
 529         if (d2i_ECDSA_SIG(&norm_sig, &sigptr, vchSig.size()) == NULL)
 530             break;
 531         if ((derlen = i2d_ECDSA_SIG(norm_sig, &norm_der)) <= 0)
 532             break;
 533
 534         // -1 = error, 0 = bad sig, 1 = good
 535         ret = ECDSA_verify(0, (const unsigned char*)&hash, sizeof(hash), norm_der, derlen, pkey) == 1;
 536         OPENSSL_free(norm_der);
 537     } while(false);
 538
 539     ECDSA_SIG_free(norm_sig);
 540     EC_KEY_free(pkey);
 541
 542     return ret;
 543 }
 544
 545 bool CPubKey::VerifyCompact(uint256 hash, const std::vector<unsigned char>& vchSig)
 546 {
 547     CPubKey key;
 548     if (!key.SetCompactSignature(hash, vchSig))
 549         return false;
 550     return true;
 551 }
 552
 553 bool CKey::IsValid()
 554 {
 555     if (!fSet)
 556         return false;
 557
 558     if (!EC_KEY_check_key(pkey))
 559         return false;
 560
 561     bool fCompr;
 562     CSecret secret = GetSecret(fCompr);
 563     CKey key2;
 564     key2.SetSecret(secret, fCompr);
 565
 566     return GetPubKey() == key2.GetPubKey();
 567 }
 568
 569 CPoint::CPoint()
 570 {
 571     std::string err;
 572     group = NULL;
 573     point = NULL;
 574     ctx   = NULL;
 575
 576     group = EC_GROUP_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 577     if (!group) {
 578         err = "EC_KEY_new_by_curve_name failed.";
 579         goto finish;
 580     }
 581
 582     point = EC_POINT_new(group);
 583     if (!point) {
 584         err = "EC_POINT_new failed.";
 585         goto finish;
 586     }
 587
 588     ctx = BN_CTX_new();
 589     if (!ctx) {
 590         err = "BN_CTX_new failed.";
 591         goto finish;
 592     }
 593
 594     return;
 595
 596 finish:
 597     if (group) EC_GROUP_free(group);
 598     if (point) EC_POINT_free(point);
 599     throw std::runtime_error(std::string("CPoint::CPoint() :  - ") + err);
 600 }
 601
 602 bool CPoint::operator!=(const CPoint &a)
 603 {
 604     if (EC_POINT_cmp(group, point, a.point, ctx) != 0)
 605         return true;
 606     return false;
 607 }
 608 CPoint::~CPoint()
 609 {
 610     if (point) EC_POINT_free(point);
 611     if (group) EC_GROUP_free(group);
 612     if (ctx)   BN_CTX_free(ctx);
 613 }
 614
 615 // Initialize from octets stream
 616 bool CPoint::setBytes(const std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 617 {
 618     if (!EC_POINT_oct2point(group, point, &vchBytes[0], vchBytes.size(), ctx)) {
 619         return false;
 620     }
 621     return true;
 622 }
 623
 624 // Initialize from octets stream
 625 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &key)
 626 {
 627     std::vector<uint8_t> vchPubKey(key.begin(), key.end());
 628     return setBytes(vchPubKey);
 629 }
 630
 631 // Serialize to octets stream
 632 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 633 {
 634     size_t nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 635     vchBytes.resize(nSize);
 636     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 637         return false;
 638     }
 639     return true;
 640 }
 641
 642 // ECC multiplication by specified multiplier
 643 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 644 {
 645     if (!EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, bnMultiplier.get(), NULL)) {
 646         printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 647         return false;
 648     }
 649
 650     return true;
 651 }
 652
 653 // Calculate G*m + q
 654 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 655 {
 656     if (!EC_POINT_mul(group, point, bnMultiplier.get(), qPoint.point, BN_value_one(), NULL)) {
 657         printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 658         return false;
 659     }
 660
 661     return true;
 662 }
 663
 664 // CMalleablePubKey
 665
 666 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 667 {
 668     EC_KEY *eckey = NULL;
 669     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 670     if (eckey == NULL) {
 671         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 672     }
 673
 674     // Use standard key generation function to get r and R values.
 675     //
 676     // r will be presented by private key;
 677     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 678     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 679         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 680     }
 681
 682     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 683
 684     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 685     if (!nSize) {
 686         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 687     }
 688
 689     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 690     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 691
 692     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 693         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 694     }
 695
 696     // R = G*r
 697     R = CPubKey(vchPubKey);
 698
 699     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 700     CBigNum bnr;
 701     bnr = *(CBigNum*) EC_KEY_get0_private_key(eckey);
 702     EC_KEY_free(eckey);
 703
 704     CPoint point;
 705     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 706         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 707     }
 708
 709     // Calculate L*r
 710     point.ECMUL(bnr);
 711
 712     std::vector<unsigned char> vchLr;
 713     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 714         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 715     }
 716
 717     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 718     CBigNum bnHash;
 719     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 720
 721     CPoint pointH;
 722     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 723
 724     CPoint P;
 725     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 726     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 727
 728     if (P.IsInfinity()) {
 729         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 730     }
 731
 732     std::vector<unsigned char> vchResult;
 733     P.getBytes(vchResult);
 734
 735     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 736 }
 737
 738 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 739 {
 740     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 741     ssKey << *this;
 742     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 743
 744     return EncodeBase58Check(vch);
 745 }
 746
 747 bool CMalleablePubKey::setvch(const std::vector<unsigned char> &vchPubKeyPair)
 748 {
 749     CDataStream ssKey(vchPubKeyPair, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 750     ssKey >> *this;
 751
 752     return IsValid();
 753 }
 754
 755 std::vector<unsigned char> CMalleablePubKey::Raw() const
 756 {
 757     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 758     ssKey << *this;
 759     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 760
 761     return vch;
 762 }
 763
 764 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 765 {
 766     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 767     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 768         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 769     }
 770     if (vchTemp.size() != 68)
 771         return false;
 772
 773     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 774     ssKey >> *this;
 775
 776     return IsValid();
 777 }
 778
 779 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 780 {
 781     return pubKeyL == b.pubKeyL && pubKeyH == b.pubKeyH;
 782 }
 783
 784
 785 // CMalleableKey
 786
 787 void CMalleableKey::Reset()
 788 {
 789     vchSecretL.clear();
 790     vchSecretH.clear();
 791 }
 792
 793 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 794 {
 795     Reset();
 796
 797     CKey keyL, keyH;
 798     keyL.MakeNewKey();
 799     keyH.MakeNewKey();
 800
 801     vchSecretL = keyL.GetSecret();
 802     vchSecretH = keyH.GetSecret();
 803 }
 804
 805 CMalleableKey::CMalleableKey()
 806 {
 807     Reset();
 808 }
 809
 810 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 811 {
 812     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 813 }
 814
 815 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 816 {
 817     SetSecrets(L, H);
 818 }
 819
 820 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 821 {
 822 }
 823
 824 bool CMalleableKey::IsNull() const
 825 {
 826     return vchSecretL.size() != 32 || vchSecretH.size() != 32;
 827 }
 828
 829 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 830 {
 831     Reset();
 832
 833     CKey keyL(pvchSecretL);
 834     CKey keyH(pvchSecretH);
 835
 836     if (!keyL.IsValid() || !keyH.IsValid())
 837         return false;
 838
 839     vchSecretL = pvchSecretL;
 840     vchSecretH = pvchSecretH;
 841
 842     return true;
 843 }
 844
 845 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 846 {
 847     CKey L(vchSecretL), H(vchSecretH);
 848     return CMalleablePubKey(L.GetPubKey(), H.GetPubKey());
 849 }
 850
 851 // Check ownership
 852 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 853 {
 854     if (IsNull()) {
 855         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 856     }
 857
 858     if (!R.IsValid()) {
 859         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 860         return false;
 861     }
 862
 863     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 864         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 865         return false;
 866     }
 867
 868     CPoint point_R;
 869     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 870         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 871         return false;
 872     }
 873
 874     CKey H(vchSecretH);
 875     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 876
 877     CPoint point_H;
 878     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 879         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 880         return false;
 881     }
 882
 883     CPoint point_P;
 884     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 885         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 886         return false;
 887     }
 888
 889     // Infinity points are senseless
 890     if (point_P.IsInfinity()) {
 891         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 892         return false;
 893     }
 894
 895     CBigNum bnl;
 896     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 897
 898     point_R.ECMUL(bnl);
 899
 900     std::vector<unsigned char> vchRl;
 901     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 902         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 903         return false;
 904     }
 905
 906     // Calculate Hash(R*l)
 907     CBigNum bnHash;
 908     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 909
 910     CPoint point_Ps;
 911     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 912     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 913
 914     // Infinity points are senseless
 915     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 916         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 917         return false;
 918     }
 919
 920     // Check ownership
 921     if (point_Ps != point_P) {
 922         return false;
 923     }
 924
 925     return true;
 926 }
 927
 928 // Check ownership and restore private key
 929 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 930 {
 931     if (IsNull()) {
 932         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 933     }
 934
 935     if (!R.IsValid()) {
 936         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 937         return false;
 938     }
 939
 940     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 941         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 942         return false;
 943     }
 944
 945     CPoint point_R;
 946     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 947         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 948         return false;
 949     }
 950
 951     CKey H(vchSecretH);
 952     CPubKey vchPubKeyH = H.GetPubKey();
 953
 954     CPoint point_H;
 955     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 956         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 957         return false;
 958     }
 959
 960     CPoint point_P;
 961     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 962         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 963         return false;
 964     }
 965
 966     // Infinity points are senseless
 967     if (point_P.IsInfinity()) {
 968         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 969         return false;
 970     }
 971
 972     CBigNum bnl;
 973     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 974
 975     point_R.ECMUL(bnl);
 976
 977     std::vector<unsigned char> vchRl;
 978     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 979         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 980         return false;
 981     }
 982
 983     // Calculate Hash(R*l)
 984     CBigNum bnHash;
 985     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 986
 987     CPoint point_Ps;
 988     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 989     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 990
 991     // Infinity points are senseless
 992     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 993         printf("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 994         return false;
 995     }
 996
 997     // Check ownership
 998     if (point_Ps != point_P) {
 999         return false;
1000     }
1001
1002     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
1003     CBigNum bnh;
1004     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
1005
1006     // Calculate p = Hash(R*l) + h
1007     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
1008
1009     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
1010     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()));
1011
1012     return true;
1013 }
1014
1015 std::string CMalleableKey::ToString() const
1016 {
1017     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1018     ssKey << *this;
1019     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1020
1021     return EncodeBase58Check(vch);
1022 }
1023
1024 std::vector<unsigned char> CMalleableKey::Raw() const
1025 {
1026     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1027     ssKey << *this;
1028     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1029
1030     return vch;
1031 }
1032
1033 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
1034 {
1035     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1036     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1037         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1038     }
1039     if (vchTemp.size() != 66)
1040         return false;
1041     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1042     ssKey >> *this;
1043
1044     return IsValid();
1045 }
1046
1047 // CMalleableKeyView
1048
1049 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const std::string &strMalleableKey)
1050 {
1051     SetString(strMalleableKey);
1052 }
1053
1054 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1055 {
1056     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1057         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1058
1059     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1060         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : H size must be 32 bytes");
1061
1062     vchSecretL = b.vchSecretL;
1063
1064     CKey H(b.vchSecretH);
1065     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1066 }
1067
1068 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1069 {
1070     vchSecretL = b.vchSecretL;
1071     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1072 }
1073
1074 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1075 {
1076     vchSecretL = b.vchSecretL;
1077
1078     CKey H(b.vchSecretH);
1079     vchPubKeyH = H.GetPubKey();
1080
1081     return (*this);
1082 }
1083
1084 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1085 {
1086 }
1087
1088 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1089 {
1090     CKey keyL(vchSecretL);
1091     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1092 }
1093
1094 // Check ownership
1095 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1096 {
1097     if (!IsValid()) {
1098         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Attempting to run on invalid view object.");
1099     }
1100
1101     if (!R.IsValid()) {
1102         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1103         return false;
1104     }
1105
1106     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1107         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1108         return false;
1109     }
1110
1111     CPoint point_R;
1112     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1113         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1114         return false;
1115     }
1116
1117     CPoint point_H;
1118     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1119         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1120         return false;
1121     }
1122
1123     CPoint point_P;
1124     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1125         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1126         return false;
1127     }
1128
1129     // Infinity points are senseless
1130     if (point_P.IsInfinity()) {
1131         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1132         return false;
1133     }
1134
1135     CBigNum bnl;
1136     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1137
1138     point_R.ECMUL(bnl);
1139
1140     std::vector<unsigned char> vchRl;
1141     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1142         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1143         return false;
1144     }
1145
1146     // Calculate Hash(R*l)
1147     CBigNum bnHash;
1148     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1149
1150     CPoint point_Ps;
1151     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1152     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1153
1154     // Infinity points are senseless
1155     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1156         printf("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1157         return false;
1158     }
1159
1160     // Check ownership
1161     if (point_Ps != point_P) {
1162         return false;
1163     }
1164
1165     return true;
1166 }
1167
1168 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1169 {
1170     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1171     ssKey << *this;
1172     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1173
1174     return EncodeBase58Check(vch);
1175 }
1176
1177 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1178 {
1179     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1180     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1181         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1182     }
1183
1184     if (vchTemp.size() != 67)
1185         return false;
1186
1187     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1188     ssKey >> *this;
1189
1190     return IsValid();
1191 }
1192
1193 std::vector<unsigned char> CMalleableKeyView::Raw() const
1194 {
1195     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1196     ssKey << *this;
1197     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1198
1199     return vch;
1200 }
1201
1202
1203 bool CMalleableKeyView::IsValid() const
1204 {
1205     return vchSecretL.size() == 32 && GetMalleablePubKey().IsValid();
1206 }