]> Git Repo - secp256k1.git/blob - src/secp256k1.c
Implement endomorphism optimization for secp256k1_ecmult_const
[secp256k1.git] / src / secp256k1.c
1 /**********************************************************************
2  * Copyright (c) 2013-2015 Pieter Wuille                              *
3  * Distributed under the MIT software license, see the accompanying   *
4  * file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.*
5  **********************************************************************/
6
7 #define SECP256K1_BUILD (1)
8
9 #include "include/secp256k1.h"
10
11 #include "util.h"
12 #include "num_impl.h"
13 #include "field_impl.h"
14 #include "scalar_impl.h"
15 #include "group_impl.h"
16 #include "ecmult_impl.h"
17 #include "ecmult_const_impl.h"
18 #include "ecmult_gen_impl.h"
19 #include "ecdsa_impl.h"
20 #include "eckey_impl.h"
21 #include "hash_impl.h"
22
23 #define ARG_CHECK(cond) do { \
24     if (EXPECT(!(cond), 0)) { \
25         ctx->illegal_callback.fn(#cond, ctx->illegal_callback.data); \
26         return 0; \
27     } \
28 } while(0)
29
30 static void default_illegal_callback_fn(const char* str, void* data) {
31     (void)data;
32     fprintf(stderr, "[libsecp256k1] illegal argument: %s\n", str);
33     abort();
34 }
35
36 static const callback_t default_illegal_callback = {
37     default_illegal_callback_fn,
38     NULL
39 };
40
41 static void default_error_callback_fn(const char* str, void* data) {
42     (void)data;
43     fprintf(stderr, "[libsecp256k1] internal consistency check failed: %s\n", str);
44     abort();
45 }
46
47 static const callback_t default_error_callback = {
48     default_error_callback_fn,
49     NULL
50 };
51
52
53 struct secp256k1_context_struct {
54     secp256k1_ecmult_context_t ecmult_ctx;
55     secp256k1_ecmult_gen_context_t ecmult_gen_ctx;
56     callback_t illegal_callback;
57     callback_t error_callback;
58 };
59
60 secp256k1_context_t* secp256k1_context_create(int flags) {
61     secp256k1_context_t* ret = (secp256k1_context_t*)checked_malloc(&default_error_callback, sizeof(secp256k1_context_t));
62     ret->illegal_callback = default_illegal_callback;
63     ret->error_callback = default_error_callback;
64
65     secp256k1_ecmult_context_init(&ret->ecmult_ctx);
66     secp256k1_ecmult_gen_context_init(&ret->ecmult_gen_ctx);
67
68     if (flags & SECP256K1_CONTEXT_SIGN) {
69         secp256k1_ecmult_gen_context_build(&ret->ecmult_gen_ctx, &ret->error_callback);
70     }
71     if (flags & SECP256K1_CONTEXT_VERIFY) {
72         secp256k1_ecmult_context_build(&ret->ecmult_ctx, &ret->error_callback);
73     }
74
75     return ret;
76 }
77
78 secp256k1_context_t* secp256k1_context_clone(const secp256k1_context_t* ctx) {
79     secp256k1_context_t* ret = (secp256k1_context_t*)checked_malloc(&ctx->error_callback, sizeof(secp256k1_context_t));
80     ret->illegal_callback = ctx->illegal_callback;
81     ret->error_callback = ctx->error_callback;
82     secp256k1_ecmult_context_clone(&ret->ecmult_ctx, &ctx->ecmult_ctx, &ctx->error_callback);
83     secp256k1_ecmult_gen_context_clone(&ret->ecmult_gen_ctx, &ctx->ecmult_gen_ctx, &ctx->error_callback);
84     return ret;
85 }
86
87 void secp256k1_context_destroy(secp256k1_context_t* ctx) {
88     secp256k1_ecmult_context_clear(&ctx->ecmult_ctx);
89     secp256k1_ecmult_gen_context_clear(&ctx->ecmult_gen_ctx);
90
91     free(ctx);
92 }
93
94 void secp256k1_context_set_illegal_callback(secp256k1_context_t* ctx, void (*fun)(const char* message, void* data), void* data) {
95     ctx->illegal_callback.fn = fun;
96     ctx->illegal_callback.data = data;
97 }
98
99 void secp256k1_context_set_error_callback(secp256k1_context_t* ctx, void (*fun)(const char* message, void* data), void* data) {
100     ctx->error_callback.fn = fun;
101     ctx->error_callback.data = data;
102 }
103
104 static int secp256k1_pubkey_load(const secp256k1_context_t* ctx, secp256k1_ge_t* ge, const secp256k1_pubkey_t* pubkey) {
105     if (sizeof(secp256k1_ge_storage_t) == 64) {
106         /* When the secp256k1_ge_storage_t type is exactly 64 byte, use its
107          * representation inside secp256k1_pubkey_t, as conversion is very fast.
108          * Note that secp256k1_pubkey_save must use the same representation. */
109         secp256k1_ge_storage_t s;
110         memcpy(&s, &pubkey->data[0], 64);
111         secp256k1_ge_from_storage(ge, &s);
112     } else {
113         /* Otherwise, fall back to 32-byte big endian for X and Y. */
114         secp256k1_fe_t x, y;
115         secp256k1_fe_set_b32(&x, pubkey->data);
116         secp256k1_fe_set_b32(&y, pubkey->data + 32);
117         secp256k1_ge_set_xy(ge, &x, &y);
118     }
119     ARG_CHECK(!secp256k1_fe_is_zero(&ge->x));
120     return 1;
121 }
122
123 static void secp256k1_pubkey_save(secp256k1_pubkey_t* pubkey, secp256k1_ge_t* ge) {
124     if (sizeof(secp256k1_ge_storage_t) == 64) {
125         secp256k1_ge_storage_t s;
126         secp256k1_ge_to_storage(&s, ge);
127         memcpy(&pubkey->data[0], &s, 64);
128     } else {
129         VERIFY_CHECK(!secp256k1_ge_is_infinity(ge));
130         secp256k1_fe_normalize_var(&ge->x);
131         secp256k1_fe_normalize_var(&ge->y);
132         secp256k1_fe_get_b32(pubkey->data, &ge->x);
133         secp256k1_fe_get_b32(pubkey->data + 32, &ge->y);
134     }
135 }
136
137 int secp256k1_ec_pubkey_parse(const secp256k1_context_t* ctx, secp256k1_pubkey_t* pubkey, const unsigned char *input, int inputlen) {
138     secp256k1_ge_t Q;
139
140     (void)ctx;
141     if (!secp256k1_eckey_pubkey_parse(&Q, input, inputlen)) {
142         memset(pubkey, 0, sizeof(*pubkey));
143         return 0;
144     }
145     secp256k1_pubkey_save(pubkey, &Q);
146     secp256k1_ge_clear(&Q);
147     return 1;
148 }
149
150 int secp256k1_ec_pubkey_serialize(const secp256k1_context_t* ctx, unsigned char *output, int *outputlen, const secp256k1_pubkey_t* pubkey, int compressed) {
151     secp256k1_ge_t Q;
152
153     (void)ctx;
154     return (secp256k1_pubkey_load(ctx, &Q, pubkey) &&
155             secp256k1_eckey_pubkey_serialize(&Q, output, outputlen, compressed));
156 }
157
158 static void secp256k1_ecdsa_signature_load(const secp256k1_context_t* ctx, secp256k1_scalar_t* r, secp256k1_scalar_t* s, int* recid, const secp256k1_ecdsa_signature_t* sig) {
159     (void)ctx;
160     if (sizeof(secp256k1_scalar_t) == 32) {
161         /* When the secp256k1_scalar_t type is exactly 32 byte, use its
162          * representation inside secp256k1_ecdsa_signature_t, as conversion is very fast.
163          * Note that secp256k1_ecdsa_signature_save must use the same representation. */
164         memcpy(r, &sig->data[0], 32);
165         memcpy(s, &sig->data[32], 32);
166     } else {
167         secp256k1_scalar_set_b32(r, &sig->data[0], NULL);
168         secp256k1_scalar_set_b32(s, &sig->data[32], NULL);
169     }
170     if (recid) {
171         *recid = sig->data[64];
172     }
173 }
174
175 static void secp256k1_ecdsa_signature_save(secp256k1_ecdsa_signature_t* sig, const secp256k1_scalar_t* r, const secp256k1_scalar_t* s, int recid) {
176     if (sizeof(secp256k1_scalar_t) == 32) {
177         memcpy(&sig->data[0], r, 32);
178         memcpy(&sig->data[32], s, 32);
179     } else {
180         secp256k1_scalar_get_b32(&sig->data[0], r);
181         secp256k1_scalar_get_b32(&sig->data[32], s);
182     }
183     sig->data[64] = recid;
184 }
185
186 int secp256k1_ecdsa_signature_parse_der(const secp256k1_context_t* ctx, secp256k1_ecdsa_signature_t* sig, const unsigned char *input, int inputlen) {
187     secp256k1_scalar_t r, s;
188
189     (void)ctx;
190     ARG_CHECK(sig != NULL);
191     ARG_CHECK(input != NULL);
192
193     if (secp256k1_ecdsa_sig_parse(&r, &s, input, inputlen)) {
194         secp256k1_ecdsa_signature_save(sig, &r, &s, -1);
195         return 1;
196     } else {
197         memset(sig, 0, sizeof(*sig));
198         return 0;
199     }
200 }
201
202 int secp256k1_ecdsa_signature_parse_compact(const secp256k1_context_t* ctx, secp256k1_ecdsa_signature_t* sig, const unsigned char *input64, int recid) {
203     secp256k1_scalar_t r, s;
204     int ret = 1;
205     int overflow = 0;
206
207     (void)ctx;
208     ARG_CHECK(sig != NULL);
209     ARG_CHECK(input64 != NULL);
210
211     secp256k1_scalar_set_b32(&r, &input64[0], &overflow);
212     ret &= !overflow;
213     secp256k1_scalar_set_b32(&s, &input64[32], &overflow);
214     ret &= !overflow;
215     ret &= (recid == -1 || (recid >= 0 && recid < 4));
216     if (ret) {
217         secp256k1_ecdsa_signature_save(sig, &r, &s, recid);
218     } else {
219         memset(sig, 0, sizeof(*sig));
220     }
221     return ret;
222 }
223
224 int secp256k1_ecdsa_signature_serialize_der(const secp256k1_context_t* ctx, unsigned char *output, int *outputlen, const secp256k1_ecdsa_signature_t* sig) {
225     secp256k1_scalar_t r, s;
226
227     (void)ctx;
228     ARG_CHECK(output != NULL);
229     ARG_CHECK(outputlen != NULL);
230     ARG_CHECK(sig != NULL);
231
232     secp256k1_ecdsa_signature_load(ctx, &r, &s, NULL, sig);
233     return secp256k1_ecdsa_sig_serialize(output, outputlen, &r, &s);
234 }
235
236 int secp256k1_ecdsa_signature_serialize_compact(const secp256k1_context_t* ctx, unsigned char *output64, int *recid, const secp256k1_ecdsa_signature_t* sig) {
237     secp256k1_scalar_t r, s;
238     int rec;
239
240     (void)ctx;
241     ARG_CHECK(output64 != NULL);
242     ARG_CHECK(sig != NULL);
243
244     secp256k1_ecdsa_signature_load(ctx, &r, &s, &rec, sig);
245     secp256k1_scalar_get_b32(&output64[0], &r);
246     secp256k1_scalar_get_b32(&output64[32], &s);
247     if (recid) {
248         ARG_CHECK(rec >= 0 && rec < 4);
249         *recid = rec;
250     }
251     return 1;
252 }
253
254 int secp256k1_ecdsa_verify(const secp256k1_context_t* ctx, const unsigned char *msg32, const secp256k1_ecdsa_signature_t *sig, const secp256k1_pubkey_t *pubkey) {
255     secp256k1_ge_t q;
256     secp256k1_scalar_t r, s;
257     secp256k1_scalar_t m;
258     ARG_CHECK(ctx != NULL);
259     ARG_CHECK(secp256k1_ecmult_context_is_built(&ctx->ecmult_ctx));
260     ARG_CHECK(msg32 != NULL);
261     ARG_CHECK(sig != NULL);
262     ARG_CHECK(pubkey != NULL);
263
264     secp256k1_scalar_set_b32(&m, msg32, NULL);
265     secp256k1_ecdsa_signature_load(ctx, &r, &s, NULL, sig);
266     return (secp256k1_pubkey_load(ctx, &q, pubkey) &&
267             secp256k1_ecdsa_sig_verify(&ctx->ecmult_ctx, &r, &s, &q, &m));
268 }
269
270 static int nonce_function_rfc6979(unsigned char *nonce32, const unsigned char *msg32, const unsigned char *key32, unsigned int counter, const void *data) {
271    unsigned char keydata[96];
272    secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_t rng;
273    unsigned int i;
274    /* We feed a byte array to the PRNG as input, consisting of:
275     * - the private key (32 bytes) and message (32 bytes), see RFC 6979 3.2d.
276     * - optionally 32 extra bytes of data, see RFC 6979 3.6 Additional Data.
277     */
278    memcpy(keydata, key32, 32);
279    memcpy(keydata + 32, msg32, 32);
280    if (data != NULL) {
281        memcpy(keydata + 64, data, 32);
282    }
283    secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_initialize(&rng, keydata, data != NULL ? 96 : 64);
284    memset(keydata, 0, sizeof(keydata));
285    for (i = 0; i <= counter; i++) {
286        secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_generate(&rng, nonce32, 32);
287    }
288    secp256k1_rfc6979_hmac_sha256_finalize(&rng);
289    return 1;
290 }
291
292 const secp256k1_nonce_function_t secp256k1_nonce_function_rfc6979 = nonce_function_rfc6979;
293 const secp256k1_nonce_function_t secp256k1_nonce_function_default = nonce_function_rfc6979;
294
295 int secp256k1_ecdsa_sign(const secp256k1_context_t* ctx, const unsigned char *msg32, secp256k1_ecdsa_signature_t *signature, const unsigned char *seckey, secp256k1_nonce_function_t noncefp, const void* noncedata) {
296     secp256k1_scalar_t r, s;
297     secp256k1_scalar_t sec, non, msg;
298     int recid;
299     int ret = 0;
300     int overflow = 0;
301     unsigned int count = 0;
302     ARG_CHECK(ctx != NULL);
303     ARG_CHECK(secp256k1_ecmult_gen_context_is_built(&ctx->ecmult_gen_ctx));
304     ARG_CHECK(msg32 != NULL);
305     ARG_CHECK(signature != NULL);
306     ARG_CHECK(seckey != NULL);
307     if (noncefp == NULL) {
308         noncefp = secp256k1_nonce_function_default;
309     }
310
311     secp256k1_scalar_set_b32(&sec, seckey, &overflow);
312     /* Fail if the secret key is invalid. */
313     if (!overflow && !secp256k1_scalar_is_zero(&sec)) {
314         secp256k1_scalar_set_b32(&msg, msg32, NULL);
315         while (1) {
316             unsigned char nonce32[32];
317             ret = noncefp(nonce32, msg32, seckey, count, noncedata);
318             if (!ret) {
319                 break;
320             }
321             secp256k1_scalar_set_b32(&non, nonce32, &overflow);
322             memset(nonce32, 0, 32);
323             if (!secp256k1_scalar_is_zero(&non) && !overflow) {
324                 if (secp256k1_ecdsa_sig_sign(&ctx->ecmult_gen_ctx, &r, &s, &sec, &msg, &non, &recid)) {
325                     break;
326                 }
327             }
328             count++;
329         }
330         secp256k1_scalar_clear(&msg);
331         secp256k1_scalar_clear(&non);
332         secp256k1_scalar_clear(&sec);
333     }
334     if (ret) {
335         secp256k1_ecdsa_signature_save(signature, &r, &s, recid);
336     } else {
337         memset(signature, 0, sizeof(*signature));
338     }
339     return ret;
340 }
341
342 int secp256k1_ecdsa_recover(const secp256k1_context_t* ctx, const unsigned char *msg32, const secp256k1_ecdsa_signature_t *signature, secp256k1_pubkey_t *pubkey) {
343     secp256k1_ge_t q;
344     secp256k1_scalar_t r, s;
345     secp256k1_scalar_t m;
346     int recid;
347     ARG_CHECK(ctx != NULL);
348     ARG_CHECK(secp256k1_ecmult_context_is_built(&ctx->ecmult_ctx));
349     ARG_CHECK(msg32 != NULL);
350     ARG_CHECK(signature != NULL);
351     ARG_CHECK(pubkey != NULL);
352
353     secp256k1_ecdsa_signature_load(ctx, &r, &s, &recid, signature);
354     ARG_CHECK(recid >= 0 && recid < 4);
355     secp256k1_scalar_set_b32(&m, msg32, NULL);
356     if (secp256k1_ecdsa_sig_recover(&ctx->ecmult_ctx, &r, &s, &q, &m, recid)) {
357         secp256k1_pubkey_save(pubkey, &q);
358         return 1;
359     } else {
360         memset(pubkey, 0, sizeof(*pubkey));
361         return 0;
362     }
363 }
364
365 int secp256k1_ec_seckey_verify(const secp256k1_context_t* ctx, const unsigned char *seckey) {
366     secp256k1_scalar_t sec;
367     int ret;
368     int overflow;
369     ARG_CHECK(ctx != NULL);
370     ARG_CHECK(seckey != NULL);
371     (void)ctx;
372
373     secp256k1_scalar_set_b32(&sec, seckey, &overflow);
374     ret = !secp256k1_scalar_is_zero(&sec) && !overflow;
375     secp256k1_scalar_clear(&sec);
376     return ret;
377 }
378
379 int secp256k1_ec_pubkey_create(const secp256k1_context_t* ctx, secp256k1_pubkey_t *pubkey, const unsigned char *seckey) {
380     secp256k1_gej_t pj;
381     secp256k1_ge_t p;
382     secp256k1_scalar_t sec;
383     int overflow;
384     int ret = 0;
385     ARG_CHECK(ctx != NULL);
386     ARG_CHECK(secp256k1_ecmult_gen_context_is_built(&ctx->ecmult_gen_ctx));
387     ARG_CHECK(pubkey != NULL);
388     ARG_CHECK(seckey != NULL);
389
390     secp256k1_scalar_set_b32(&sec, seckey, &overflow);
391     ret = !overflow & !secp256k1_scalar_is_zero(&sec);
392     secp256k1_ecmult_gen(&ctx->ecmult_gen_ctx, &pj, &sec);
393     secp256k1_ge_set_gej(&p, &pj);
394     secp256k1_pubkey_save(pubkey, &p);
395     secp256k1_scalar_clear(&sec);
396     if (!ret) {
397         memset(pubkey, 0, sizeof(*pubkey));
398     }
399     return ret;
400 }
401
402 int secp256k1_ec_privkey_tweak_add(const secp256k1_context_t* ctx, unsigned char *seckey, const unsigned char *tweak) {
403     secp256k1_scalar_t term;
404     secp256k1_scalar_t sec;
405     int ret = 0;
406     int overflow = 0;
407     ARG_CHECK(ctx != NULL);
408     ARG_CHECK(seckey != NULL);
409     ARG_CHECK(tweak != NULL);
410     (void)ctx;
411
412     secp256k1_scalar_set_b32(&term, tweak, &overflow);
413     secp256k1_scalar_set_b32(&sec, seckey, NULL);
414
415     ret = secp256k1_eckey_privkey_tweak_add(&sec, &term) && !overflow;
416     if (ret) {
417         secp256k1_scalar_get_b32(seckey, &sec);
418     }
419
420     secp256k1_scalar_clear(&sec);
421     secp256k1_scalar_clear(&term);
422     return ret;
423 }
424
425 int secp256k1_ec_pubkey_tweak_add(const secp256k1_context_t* ctx, secp256k1_pubkey_t *pubkey, const unsigned char *tweak) {
426     secp256k1_ge_t p;
427     secp256k1_scalar_t term;
428     int ret = 0;
429     int overflow = 0;
430     ARG_CHECK(ctx != NULL);
431     ARG_CHECK(secp256k1_ecmult_context_is_built(&ctx->ecmult_ctx));
432     ARG_CHECK(pubkey != NULL);
433     ARG_CHECK(tweak != NULL);
434
435     secp256k1_scalar_set_b32(&term, tweak, &overflow);
436     if (!overflow && secp256k1_pubkey_load(ctx, &p, pubkey)) {
437         ret = secp256k1_eckey_pubkey_tweak_add(&ctx->ecmult_ctx, &p, &term);
438         if (ret) {
439             secp256k1_pubkey_save(pubkey, &p);
440         } else {
441             memset(pubkey, 0, sizeof(*pubkey));
442         }
443     }
444
445     return ret;
446 }
447
448 int secp256k1_ec_privkey_tweak_mul(const secp256k1_context_t* ctx, unsigned char *seckey, const unsigned char *tweak) {
449     secp256k1_scalar_t factor;
450     secp256k1_scalar_t sec;
451     int ret = 0;
452     int overflow = 0;
453     ARG_CHECK(ctx != NULL);
454     ARG_CHECK(seckey != NULL);
455     ARG_CHECK(tweak != NULL);
456     (void)ctx;
457
458     secp256k1_scalar_set_b32(&factor, tweak, &overflow);
459     secp256k1_scalar_set_b32(&sec, seckey, NULL);
460     ret = secp256k1_eckey_privkey_tweak_mul(&sec, &factor) && !overflow;
461     if (ret) {
462         secp256k1_scalar_get_b32(seckey, &sec);
463     }
464
465     secp256k1_scalar_clear(&sec);
466     secp256k1_scalar_clear(&factor);
467     return ret;
468 }
469
470 int secp256k1_ec_pubkey_tweak_mul(const secp256k1_context_t* ctx, secp256k1_pubkey_t *pubkey, const unsigned char *tweak) {
471     secp256k1_ge_t p;
472     secp256k1_scalar_t factor;
473     int ret = 0;
474     int overflow = 0;
475     ARG_CHECK(ctx != NULL);
476     ARG_CHECK(secp256k1_ecmult_context_is_built(&ctx->ecmult_ctx));
477     ARG_CHECK(pubkey != NULL);
478     ARG_CHECK(tweak != NULL);
479
480     secp256k1_scalar_set_b32(&factor, tweak, &overflow);
481     if (!overflow && secp256k1_pubkey_load(ctx, &p, pubkey)) {
482         ret = secp256k1_eckey_pubkey_tweak_mul(&ctx->ecmult_ctx, &p, &factor);
483         if (ret) {
484             secp256k1_pubkey_save(pubkey, &p);
485         } else {
486             memset(pubkey, 0, sizeof(*pubkey));
487         }
488     }
489
490     return ret;
491 }
492
493 int secp256k1_ec_privkey_export(const secp256k1_context_t* ctx, const unsigned char *seckey, unsigned char *privkey, int *privkeylen, int compressed) {
494     secp256k1_scalar_t key;
495     int ret = 0;
496     ARG_CHECK(seckey != NULL);
497     ARG_CHECK(privkey != NULL);
498     ARG_CHECK(privkeylen != NULL);
499     ARG_CHECK(ctx != NULL);
500     ARG_CHECK(secp256k1_ecmult_gen_context_is_built(&ctx->ecmult_gen_ctx));
501
502     secp256k1_scalar_set_b32(&key, seckey, NULL);
503     ret = secp256k1_eckey_privkey_serialize(&ctx->ecmult_gen_ctx, privkey, privkeylen, &key, compressed);
504     secp256k1_scalar_clear(&key);
505     return ret;
506 }
507
508 int secp256k1_ec_privkey_import(const secp256k1_context_t* ctx, unsigned char *seckey, const unsigned char *privkey, int privkeylen) {
509     secp256k1_scalar_t key;
510     int ret = 0;
511     ARG_CHECK(seckey != NULL);
512     ARG_CHECK(privkey != NULL);
513     (void)ctx;
514
515     ret = secp256k1_eckey_privkey_parse(&key, privkey, privkeylen);
516     if (ret) {
517         secp256k1_scalar_get_b32(seckey, &key);
518     }
519     secp256k1_scalar_clear(&key);
520     return ret;
521 }
522
523 int secp256k1_context_randomize(secp256k1_context_t* ctx, const unsigned char *seed32) {
524     ARG_CHECK(ctx != NULL);
525     ARG_CHECK(secp256k1_ecmult_gen_context_is_built(&ctx->ecmult_gen_ctx));
526     secp256k1_ecmult_gen_blind(&ctx->ecmult_gen_ctx, seed32);
527     return 1;
528 }
529
530 #ifdef ENABLE_MODULE_ECDH
531 # include "modules/ecdh/main_impl.h"
532 #endif
This page took 0.052229 seconds and 4 git commands to generate.