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 // Initialize from octets stream
 596 bool CPoint::setPubKey(const CPubKey &vchPubKey)
 597 {
 598     return setBytes(vchPubKey.Raw());
 599 }
 600
 601 // Serialize to octets stream
 602 bool CPoint::getBytes(std::vector<unsigned char> &vchBytes)
 603 {
 604     unsigned int nSize = EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, NULL, 0, ctx);
 605     vchBytes.resize(nSize);
 606     if (!(nSize == EC_POINT_point2oct(group, point, POINT_CONVERSION_COMPRESSED, &vchBytes[0], nSize, ctx))) {
 607         return false;
 608     }
 609     return true;
 610 }
 611
 612 // ECC multiplication by specified multiplier
 613 bool CPoint::ECMUL(const CBigNum &bnMultiplier)
 614 {
 615     if (!EC_POINT_mul(group, point, NULL, point, &bnMultiplier, NULL)) {
 616         printf("CPoint::ECMUL() : EC_POINT_mul failed");
 617         return false;
 618     }
 619
 620     return true;
 621 }
 622
 623 // Calculate G*m + q
 624 bool CPoint::ECMULGEN(const CBigNum &bnMultiplier, const CPoint &qPoint)
 625 {
 626     if (!EC_POINT_mul(group, point, &bnMultiplier, qPoint.point, BN_value_one(), NULL)) {
 627         printf("CPoint::ECMULGEN() : EC_POINT_mul failed.");
 628         return false;
 629     }
 630
 631     return true;
 632 }
 633
 634 // CMalleablePubKey
 635
 636 void CMalleablePubKey::GetVariant(CPubKey &R, CPubKey &vchPubKeyVariant)
 637 {
 638     EC_KEY *eckey = NULL;
 639     eckey = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 640     if (eckey == NULL) {
 641         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_new_by_curve_name failed");
 642     }
 643
 644     // Use standard key generation function to get r and R values.
 645     //
 646     // r will be presented by private key;
 647     // R is ECDSA public key which calculated as G*r
 648     if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
 649         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : EC_KEY_generate_key failed");
 650     }
 651
 652     EC_KEY_set_conv_form(eckey, POINT_CONVERSION_COMPRESSED);
 653
 654     int nSize = i2o_ECPublicKey(eckey, NULL);
 655     if (!nSize) {
 656         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey failed");
 657     }
 658
 659     std::vector<unsigned char> vchPubKey(nSize, 0);
 660     unsigned char* pbegin_R = &vchPubKey[0];
 661
 662     if (i2o_ECPublicKey(eckey, &pbegin_R) != nSize) {
 663         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : i2o_ECPublicKey returned unexpected size");
 664     }
 665
 666     // R = G*r
 667     R = CPubKey(vchPubKey);
 668
 669     // OpenSSL BIGNUM representation of r value
 670     CBigNum bnr;
 671     bnr = *(CBigNum*) EC_KEY_get0_private_key(eckey);
 672     EC_KEY_free(eckey);
 673
 674     CPoint point;
 675     if (!point.setPubKey(pubKeyL)) {
 676         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to decode L value");
 677     }
 678
 679     // Calculate L*r
 680     point.ECMUL(bnr);
 681
 682     std::vector<unsigned char> vchLr;
 683     if (!point.getBytes(vchLr)) {
 684         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : Unable to convert Lr value");
 685     }
 686
 687     // Calculate Hash(L*r) and then get a BIGNUM representation of hash value.
 688     CBigNum bnHash;
 689     bnHash.setuint160(Hash160(vchLr));
 690
 691     CPoint pointH;
 692     pointH.setPubKey(pubKeyH);
 693
 694     CPoint P;
 695     // Calculate P = Hash(L*r)*G + H
 696     P.ECMULGEN(bnHash, pointH);
 697
 698     if (P.IsInfinity()) {
 699         throw key_error("CMalleablePubKey::GetVariant() : P is infinity");
 700     }
 701
 702     std::vector<unsigned char> vchResult;
 703     P.getBytes(vchResult);
 704
 705     vchPubKeyVariant = CPubKey(vchResult);
 706 }
 707
 708 std::string CMalleablePubKey::ToString() const
 709 {
 710     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 711     ssKey << *this;
 712     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 713
 714     return EncodeBase58Check(vch);
 715 }
 716
 717 bool CMalleablePubKey::SetString(const std::string& strMalleablePubKey)
 718 {
 719     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 720     if (!DecodeBase58Check(strMalleablePubKey, vchTemp)) {
 721         throw key_error("CMalleablePubKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 722     }
 723
 724     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 725     ssKey >> *this;
 726
 727     return IsValid();
 728 }
 729
 730 bool CMalleablePubKey::operator==(const CMalleablePubKey &b)
 731 {
 732     return (nVersion == b.nVersion &&
 733             pubKeyL == b.pubKeyL &&
 734             pubKeyH == b.pubKeyH);
 735 }
 736
 737
 738 // CMalleableKey
 739
 740 void CMalleableKey::Reset()
 741 {
 742     vchSecretL.clear();
 743     vchSecretH.clear();
 744
 745     nVersion = 0;
 746 }
 747
 748 void CMalleableKey::MakeNewKeys()
 749 {
 750     CKey L, H;
 751     bool fCompressed = true;
 752
 753     L.MakeNewKey(true);
 754     H.MakeNewKey(true);
 755
 756     vchSecretL = L.GetSecret(fCompressed);
 757     vchSecretH = H.GetSecret(fCompressed);
 758
 759     nVersion = CURRENT_VERSION;
 760 }
 761
 762 CMalleableKey::CMalleableKey()
 763 {
 764     Reset();
 765 }
 766
 767 CMalleableKey::CMalleableKey(const CMalleableKey &b)
 768 {
 769     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 770 }
 771
 772 CMalleableKey::CMalleableKey(const CSecret &L, const CSecret &H)
 773 {
 774     SetSecrets(L, H);
 775 }
 776
 777 CMalleableKey& CMalleableKey::operator=(const CMalleableKey &b)
 778 {
 779     SetSecrets(b.vchSecretL, b.vchSecretH);
 780
 781     return (*this);
 782 }
 783
 784 CMalleableKey::~CMalleableKey()
 785 {
 786 }
 787
 788 bool CMalleableKey::IsNull() const
 789 {
 790     return nVersion != CURRENT_VERSION;
 791 }
 792
 793 bool CMalleableKey::SetSecrets(const CSecret &pvchSecretL, const CSecret &pvchSecretH)
 794 {
 795     Reset();
 796     CKey L, H;
 797
 798     if (pvchSecretL.size() != 32 || !pvchSecretH.size() != 32 || !L.SetSecret(pvchSecretL, true) || !H.SetSecret(pvchSecretH, true))
 799     {
 800         nVersion = 0;
 801         return false;
 802     }
 803
 804     vchSecretL = pvchSecretL;
 805     vchSecretH = pvchSecretH;
 806     nVersion = CURRENT_VERSION;
 807
 808     return true;
 809 }
 810
 811 void CMalleableKey::GetSecrets(CSecret &pvchSecretL, CSecret &pvchSecretH) const
 812 {
 813     pvchSecretL = vchSecretL;
 814     pvchSecretH = vchSecretH;
 815 }
 816
 817 CMalleablePubKey CMalleableKey::GetMalleablePubKey() const
 818 {
 819     CKey L, H;
 820     L.SetSecret(vchSecretL, true);
 821     H.SetSecret(vchSecretH, true);
 822
 823     std::vector<unsigned char> vchPubKeyL = L.GetPubKey().Raw();
 824     std::vector<unsigned char> vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
 825
 826     return CMalleablePubKey(vchPubKeyL, vchPubKeyH);
 827 }
 828
 829 // Check ownership
 830 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
 831 {
 832     if (IsNull()) {
 833         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 834     }
 835
 836     if (!R.IsValid()) {
 837         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 838     }
 839
 840     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 841         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 842     }
 843
 844     CPoint point_R;
 845     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 846         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 847     }
 848
 849     CKey H;
 850     H.SetSecret(vchSecretH, true);
 851     std::vector<unsigned char> vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
 852
 853     CPoint point_H;
 854     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 855         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 856     }
 857
 858     CPoint point_P;
 859     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 860         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 861     }
 862
 863     // Infinity points are senseless
 864     if (point_P.IsInfinity()) {
 865         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 866     }
 867
 868     CBigNum bnl;
 869     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 870
 871     point_R.ECMUL(bnl);
 872
 873     std::vector<unsigned char> vchRl;
 874     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 875         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 876     }
 877
 878     // Calculate Hash(R*l)
 879     CBigNum bnHash;
 880     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 881
 882     CPoint point_Ps;
 883     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 884     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 885
 886     // Infinity points are senseless
 887     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 888         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 889     }
 890
 891     // Check ownership
 892     if (point_Ps != point_P) {
 893         return false;
 894     }
 895
 896     return true;
 897 }
 898
 899 // Check ownership and restore private key
 900 bool CMalleableKey::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant, CKey &privKeyVariant) const
 901 {
 902     if (IsNull()) {
 903         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Attempting to run on NULL key object.");
 904     }
 905
 906     if (!R.IsValid()) {
 907         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : R is invalid");
 908     }
 909
 910     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
 911         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
 912     }
 913
 914     CPoint point_R;
 915     if (!point_R.setPubKey(R)) {
 916         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
 917     }
 918
 919     CKey H;
 920     H.SetSecret(vchSecretH, true);
 921     std::vector<unsigned char> vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
 922
 923     CPoint point_H;
 924     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
 925         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
 926     }
 927
 928     CPoint point_P;
 929     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
 930         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
 931     }
 932
 933     // Infinity points are senseless
 934     if (point_P.IsInfinity()) {
 935         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : P is infinity");
 936     }
 937
 938     CBigNum bnl;
 939     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
 940
 941     point_R.ECMUL(bnl);
 942
 943     std::vector<unsigned char> vchRl;
 944     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
 945         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
 946     }
 947
 948     // Calculate Hash(R*l)
 949     CBigNum bnHash;
 950     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
 951
 952     CPoint point_Ps;
 953     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
 954     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
 955
 956     // Infinity points are senseless
 957     if (point_Ps.IsInfinity()) {
 958         throw key_error("CMalleableKey::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
 959     }
 960
 961     // Check ownership
 962     if (point_Ps != point_P) {
 963         return false;
 964     }
 965
 966     // OpenSSL BIGNUM representation of the second private key from (l, h) pair
 967     CBigNum bnh;
 968     bnh.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretH.begin(), vchSecretH.end()));
 969
 970     // Calculate p = Hash(R*l) + h
 971     CBigNum bnp = bnHash + bnh;
 972
 973     std::vector<unsigned char> vchp = bnp.getBytes();
 974     privKeyVariant.SetSecret(CSecret(vchp.begin(), vchp.end()), true);
 975
 976     return true;
 977 }
 978
 979 std::string CMalleableKey::ToString() const
 980 {
 981     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 982     ssKey << *this;
 983     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
 984
 985     return EncodeBase58Check(vch);
 986 }
 987
 988 bool CMalleableKey::SetString(const std::string& strMutableKey)
 989 {
 990     std::vector<unsigned char> vchTemp;
 991     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
 992         throw key_error("CMalleableKey::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
 993     }
 994
 995     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
 996     ssKey >> *this;
 997
 998     return IsNull();
 999 }
1000
1001 // CMalleableKeyView
1002
1003 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKey &b)
1004 {
1005     if (b.vchSecretL.size() != 32)
1006         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1007
1008     if (b.vchSecretH.size() != 32)
1009         throw key_error("CMalleableKeyView::CMalleableKeyView() : L size must be 32 bytes");
1010
1011     vchSecretL = b.vchSecretL;
1012
1013     CKey H;
1014     H.SetSecret(b.vchSecretH, true);
1015
1016     vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
1017     nVersion = b.nVersion;
1018 }
1019
1020 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CMalleableKeyView &b)
1021 {
1022     vchSecretL = b.vchSecretL;
1023     vchPubKeyH = b.vchPubKeyH;
1024     nVersion = CURRENT_VERSION;
1025 }
1026
1027 CMalleableKeyView::CMalleableKeyView(const CSecret &L, const CPubKey &pvchPubKeyH)
1028 {
1029     vchSecretL = L;
1030     vchPubKeyH = pvchPubKeyH.Raw();
1031     nVersion = CURRENT_VERSION;
1032 }
1033
1034 CMalleableKeyView& CMalleableKeyView::operator=(const CMalleableKey &b)
1035 {
1036     vchSecretL = b.vchSecretL;
1037
1038     CKey H;
1039     H.SetSecret(b.vchSecretH, true);
1040     vchPubKeyH = H.GetPubKey().Raw();
1041     nVersion = b.nVersion;
1042
1043     return (*this);
1044 }
1045
1046 CMalleableKeyView::~CMalleableKeyView()
1047 {
1048 }
1049
1050 CMalleablePubKey CMalleableKeyView::GetMalleablePubKey() const
1051 {
1052     CKey keyL;
1053     keyL.SetSecret(vchSecretL, true);
1054     return CMalleablePubKey(keyL.GetPubKey(), vchPubKeyH);
1055 }
1056
1057 // Check ownership
1058 bool CMalleableKeyView::CheckKeyVariant(const CPubKey &R, const CPubKey &vchPubKeyVariant) const
1059 {
1060     if (!R.IsValid()) {
1061         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : R is invalid");
1062     }
1063
1064     if (!vchPubKeyVariant.IsValid()) {
1065         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : public key variant is invalid");
1066     }
1067
1068     CPoint point_R;
1069     if (!point_R.setPubKey(R)) {
1070         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode R value");
1071     }
1072
1073     CPoint point_H;
1074     if (!point_H.setPubKey(vchPubKeyH)) {
1075         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode H value");
1076     }
1077
1078     CPoint point_P;
1079     if (!point_P.setPubKey(vchPubKeyVariant)) {
1080         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to decode P value");
1081     }
1082
1083     // Infinity points are senseless
1084     if (point_P.IsInfinity()) {
1085         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : P is infinity");
1086     }
1087
1088     CBigNum bnl;
1089     bnl.setBytes(std::vector<unsigned char>(vchSecretL.begin(), vchSecretL.end()));
1090
1091     point_R.ECMUL(bnl);
1092
1093     std::vector<unsigned char> vchRl;
1094     if (!point_R.getBytes(vchRl)) {
1095         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Unable to convert Rl value");
1096     }
1097
1098     // Calculate Hash(R*l)
1099     CBigNum bnHash;
1100     bnHash.setuint160(Hash160(vchRl));
1101
1102     CPoint point_Ps;
1103     // Calculate Ps = Hash(L*r)*G + H
1104     point_Ps.ECMULGEN(bnHash, point_H);
1105
1106     // Infinity points are senseless
1107     if (point_Ps.IsInfinity()) {
1108         throw key_error("CMalleableKeyView::CheckKeyVariant() : Ps is infinity");
1109     }
1110
1111     // Check ownership
1112     if (point_Ps != point_P) {
1113         return false;
1114     }
1115
1116     return true;
1117 }
1118
1119 std::string CMalleableKeyView::ToString() const
1120 {
1121     CDataStream ssKey(SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1122     ssKey << *this;
1123     std::vector<unsigned char> vch(ssKey.begin(), ssKey.end());
1124
1125     return EncodeBase58Check(vch);
1126 }
1127
1128 bool CMalleableKeyView::SetString(const std::string& strMutableKey)
1129 {
1130     std::vector<unsigned char> vchTemp;
1131     if (!DecodeBase58Check(strMutableKey, vchTemp)) {
1132         throw key_error("CMalleableKeyView::SetString() : Provided key data seems corrupted.");
1133     }
1134
1135     CDataStream ssKey(vchTemp, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
1136     ssKey >> *this;
1137
1138     return IsNull();
1139 }
1140
1141 bool CMalleableKeyView::IsNull() const
1142 {
1143     return nVersion != CURRENT_VERSION;
1144 }
1145
1146 //// Asymmetric encryption
1147
1148 void CPubKey::EncryptData(const std::vector<unsigned char>& data, std::vector<unsigned char>& encrypted)
1149 {
1150     CKey key;
1151     key.SetPubKey(*this);
1152
1153     key.EncryptData(data, encrypted);
1154 }
1155
1156 void CKey::EncryptData(const std::vector<unsigned char>& data, std::vector<unsigned char>& encrypted)
1157 {
1158     ies_ctx_t *ctx;
1159     char error[1024] = "Unknown error";
1160     cryptogram_t *cryptogram;
1161
1162     ctx = create_context(pkey);
1163     if (!EC_KEY_get0_public_key(ctx->user_key))
1164         throw key_error("Given EC key is not public key");
1165
1166     cryptogram = ecies_encrypt(ctx, (unsigned char*)&data[0], data.size(), error);
1167     if (cryptogram == NULL) {
1168         free(ctx);
1169         ctx = NULL;
1170         throw key_error(std::string("Error in encryption: %s") + error);
1171     }
1172
1173     encrypted.resize(cryptogram_data_sum_length(cryptogram));
1174     unsigned char *key_data = cryptogram_key_data(cryptogram);
1175     memcpy(&encrypted[0], key_data, encrypted.size());
1176     cryptogram_free(cryptogram);
1177     free(ctx);
1178 }
1179
1180 void CKey::DecryptData(const std::vector<unsigned char>& encrypted, std::vector<unsigned char>& data)
1181 {
1182     ies_ctx_t *ctx;
1183     char error[1024] = "Unknown error";
1184     cryptogram_t *cryptogram;
1185     size_t length;
1186     unsigned char *decrypted;
1187
1188     ctx = create_context(pkey);
1189     if (!EC_KEY_get0_private_key(ctx->user_key))
1190         throw key_error("Given EC key is not private key");
1191
1192     size_t key_length = ctx->stored_key_length;
1193     size_t mac_length = EVP_MD_size(ctx->md);
1194     cryptogram = cryptogram_alloc(key_length, mac_length, encrypted.size() - key_length - mac_length);
1195
1196     memcpy(cryptogram_key_data(cryptogram), &encrypted[0], encrypted.size());
1197
1198     decrypted = ecies_decrypt(ctx, cryptogram, &length, error);
1199     cryptogram_free(cryptogram);
1200     free(ctx);
1201
1202     if (decrypted == NULL) {
1203         throw key_error(std::string("Error in decryption: %s") + error);
1204     }
1205
1206     data.resize(length);
1207     memcpy(&data[0], decrypted, length);
1208     free(decrypted);
1209 }