test_grasshopper.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2018 vt@altlinux.org. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Contents licensed under the terms of the OpenSSL license
   5  * See https://www.openssl.org/source/license.html for details
   6  */
   7
   8 #include "gost_grasshopper_cipher.h"
   9 #include "gost_grasshopper_defines.h"
  10 #include "gost_grasshopper_math.h"
  11 #include "gost_grasshopper_core.h"
  12 #include "e_gost_err.h"
  13 #include "gost_lcl.h"
  14 #include <openssl/evp.h>
  15 #include <openssl/rand.h>
  16 #include <openssl/err.h>
  17 #include <openssl/asn1.h>
  18 #include <string.h>
  19
  20 #define T(e) if (!(e)) {\
  21         ERR_print_errors_fp(stderr);\
  22         OpenSSLDie(__FILE__, __LINE__, #e);\
  23     }
  24
  25 #define cRED    "\033[1;31m"
  26 #define cGREEN  "\033[1;32m"
  27 #define cNORM   "\033[m"
  28 #define TEST_ASSERT(e) {if ((test = (e))) \
  29                  printf(cRED "Test FAILED\n" cNORM); \
  30              else \
  31                  printf(cGREEN "Test passed\n" cNORM);}
  32
  33 enum e_mode {
  34     E_ECB = 0,
  35     E_CTR
  36 };
  37
  38 /* Test key from both GOST R 34.12-2015 and GOST R 34.13-2015. */
  39 static const unsigned char K[] = {
  40     0x88,0x99,0xaa,0xbb,0xcc,0xdd,0xee,0xff,0x00,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,
  41     0xfe,0xdc,0xba,0x98,0x76,0x54,0x32,0x10,0x01,0x23,0x45,0x67,0x89,0xab,0xcd,0xef,
  42 };
  43
  44 /* Plaintext from GOST R 34.13-2015 A.1.
  45  * First 16 bytes is vector (a) from GOST R 34.12-2015 A.1. */
  46 static const unsigned char P[] = {
  47     0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,0x00,0xff,0xee,0xdd,0xcc,0xbb,0xaa,0x99,0x88,
  48     0x00,0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xaa,0xbb,0xcc,0xee,0xff,0x0a,
  49     0x11,0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xaa,0xbb,0xcc,0xee,0xff,0x0a,0x00,
  50     0x22,0x33,0x44,0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xaa,0xbb,0xcc,0xee,0xff,0x0a,0x00,0x11,
  51 };
  52
  53 static void hexdump(const void *ptr, size_t len)
  54 {
  55     const unsigned char *p = ptr;
  56     size_t i, j;
  57
  58     for (i = 0; i < len; i += j) {
  59         for (j = 0; j < 16 && i + j < len; j++)
  60             printf("%s%02x", j? " " : "\t", p[i + j]);
  61         printf("\n");
  62     }
  63 }
  64
  65 /* Test vectors from GOST R 34.13-2015 A.1 which* includes vectors
  66  * from GOST R 34.12-2015 A.1 as first block of ecb mode. */
  67 static int test_modes(const EVP_CIPHER *type, const char *mode, enum e_mode t)
  68 {
  69     EVP_CIPHER_CTX ctx;
  70     unsigned char e[4][sizeof(P)] = {
  71         { /* ECB test vectors from GOST R 34.13-2015  A.1.1 */
  72             /* first 16 bytes is vector (b) from GOST R 34.12-2015 A.1 */
  73             0x7f,0x67,0x9d,0x90,0xbe,0xbc,0x24,0x30,0x5a,0x46,0x8d,0x42,0xb9,0xd4,0xed,0xcd,
  74             0xb4,0x29,0x91,0x2c,0x6e,0x00,0x32,0xf9,0x28,0x54,0x52,0xd7,0x67,0x18,0xd0,0x8b,
  75             0xf0,0xca,0x33,0x54,0x9d,0x24,0x7c,0xee,0xf3,0xf5,0xa5,0x31,0x3b,0xd4,0xb1,0x57,
  76             0xd0,0xb0,0x9c,0xcd,0xe8,0x30,0xb9,0xeb,0x3a,0x02,0xc4,0xc5,0xaa,0x8a,0xda,0x98,
  77         },
  78         { /* CTR test vectors from GOST R 34.13-2015  A.1.2 */
  79             0xf1,0x95,0xd8,0xbe,0xc1,0x0e,0xd1,0xdb,0xd5,0x7b,0x5f,0xa2,0x40,0xbd,0xa1,0xb8,
  80             0x85,0xee,0xe7,0x33,0xf6,0xa1,0x3e,0x5d,0xf3,0x3c,0xe4,0xb3,0x3c,0x45,0xde,0xe4,
  81             0xa5,0xea,0xe8,0x8b,0xe6,0x35,0x6e,0xd3,0xd5,0xe8,0x77,0xf1,0x35,0x64,0xa3,0xa5,
  82             0xcb,0x91,0xfa,0xb1,0xf2,0x0c,0xba,0xb6,0xd1,0xc6,0xd1,0x58,0x20,0xbd,0xba,0x73,
  83         },
  84     };
  85     unsigned char iv_ctr[] = { 0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0xab,0xce,0xf0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 };
  86     unsigned char *iv[4] = { NULL, iv_ctr, };
  87     unsigned char c[sizeof(P)];
  88     int outlen, tmplen;
  89     int ret = 0, test;
  90
  91     printf("Encryption test from GOST R 34.13-2015 [%s] \n", mode);
  92     if (!t) {
  93         printf("  p[%zu] =\n", sizeof(P));
  94         hexdump(P, sizeof(P));
  95     }
  96     EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
  97     T(EVP_CipherInit_ex(&ctx, type, NULL, K, iv[t], 1));
  98     T(EVP_CIPHER_CTX_set_padding(&ctx, 0));
  99     memset(c, 0, sizeof(c));
 100     T(EVP_CipherUpdate(&ctx, c, &outlen, P, sizeof(P)));
 101     T(EVP_CipherFinal_ex(&ctx, c + outlen, &tmplen));
 102     EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
 103     printf("  c[%d] =\n", outlen);
 104     hexdump(c, outlen);
 105
 106     TEST_ASSERT(outlen != sizeof(P) ||
 107         memcmp(c, e[t], sizeof(P)));
 108     ret |= test;
 109
 110     if (t == E_CTR) {
 111         int i;
 112
 113         printf("Stream encryption test from GOST R 34.13-2015 [%s] \n", mode);
 114         EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
 115         EVP_CipherInit_ex(&ctx, type, NULL, K, iv[t], 1);
 116         EVP_CIPHER_CTX_set_padding(&ctx, 0);
 117         memset(c, 0, sizeof(c));
 118         for (i = 0; i < sizeof(P); i++) {
 119             EVP_CipherUpdate(&ctx, c + i, &outlen, P + i, 1);
 120             OPENSSL_assert(outlen == 1);
 121         }
 122         outlen = i;
 123         EVP_CipherFinal_ex(&ctx, c + outlen, &tmplen);
 124         EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
 125         printf("  c[%d] =\n", outlen);
 126         hexdump(c, outlen);
 127
 128         TEST_ASSERT(outlen != sizeof(P) ||
 129             memcmp(c, e[t], sizeof(P)));
 130 #if 0
 131         ret |= test;
 132 #endif
 133     }
 134
 135     printf("Decryption test from GOST R 34.13-2015 [%s] \n", mode);
 136     EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
 137     T(EVP_CipherInit_ex(&ctx, type, NULL, K, iv[t], 0));
 138     T(EVP_CIPHER_CTX_set_padding(&ctx, 0));
 139     memset(c, 0, sizeof(c));
 140     T(EVP_CipherUpdate(&ctx, c, &outlen, e[t], sizeof(P)));
 141     T(EVP_CipherFinal_ex(&ctx, c + outlen, &tmplen));
 142     EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
 143     printf("  d[%d] =\n", outlen);
 144     hexdump(c, outlen);
 145
 146     TEST_ASSERT(outlen != sizeof(P) ||
 147         memcmp(c, P, sizeof(P)));
 148     ret |= test;
 149
 150     return ret;
 151 }
 152
 153 static int test_omac()
 154 {
 155     EVP_MD_CTX ctx;
 156     unsigned char e[] = { 0x33,0x6f,0x4d,0x29,0x60,0x59,0xfb,0xe3 };
 157     unsigned char md_value[EVP_MAX_MD_SIZE];
 158     unsigned int md_len;
 159     int test;
 160
 161     printf("OMAC test from GOST R 34.13-2015\n");
 162     EVP_MD_CTX_init(&ctx);
 163     /* preload cbc cipher for omac set key */
 164     EVP_add_cipher(cipher_gost_grasshopper_cbc());
 165     T(EVP_DigestInit_ex(&ctx, grasshopper_omac(), NULL));
 166     if (EVP_MD_CTX_size(&ctx) != 8) {
 167         /* strip const out of EVP_MD_CTX_md() to
 168          * overwrite output size, as test vector is 8 bytes */
 169         T(EVP_MD_meth_set_result_size((EVP_MD *)EVP_MD_CTX_md(&ctx), 8));
 170     }
 171     T(EVP_MD_meth_get_ctrl(EVP_MD_CTX_md(&ctx))(&ctx, EVP_MD_CTRL_SET_KEY, sizeof(K), (void *)K));
 172     T(EVP_DigestUpdate(&ctx, P, sizeof(P)));
 173     T(EVP_DigestFinal_ex(&ctx, md_value, &md_len));
 174     EVP_MD_CTX_cleanup(&ctx);
 175     printf("  MAC[%u] =\n", md_len);
 176     hexdump(md_value, md_len);
 177
 178     TEST_ASSERT(md_len != sizeof(e) ||
 179         memcmp(e, md_value, md_len));
 180
 181     return test;
 182 }
 183
 184 int main(int argc, char **argv)
 185 {
 186     int ret = 0;
 187
 188     ret |= test_modes(cipher_gost_grasshopper_ecb(), "ecb", E_ECB);
 189     ret |= test_modes(cipher_gost_grasshopper_ctr(), "ctr", E_CTR);
 190     /*
 191      * Other modes (ofb, cbc, cfb) is impossible to test to match GOST R
 192      * 34.13-2015 test vectors due to these vectors having exceeding IV
 193      * length value (m) = 256 bits, while openssl have hardcoded limit
 194      * of maximum IV length of 128 bits (EVP_MAX_IV_LENGTH).
 195      * Also, current grasshopper code having fixed IV length of 128 bits.
 196      */
 197
 198     ret |= test_omac();
 199
 200     return ret;
 201 }