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 static const unsigned char E[4][sizeof(P)] = {
  53     { /* ECB test vectors from GOST R 34.13-2015  A.1.1 */
  54         /* first 16 bytes is vector (b) from GOST R 34.12-2015 A.1 */
  55         0x7f,0x67,0x9d,0x90,0xbe,0xbc,0x24,0x30,0x5a,0x46,0x8d,0x42,0xb9,0xd4,0xed,0xcd,
  56         0xb4,0x29,0x91,0x2c,0x6e,0x00,0x32,0xf9,0x28,0x54,0x52,0xd7,0x67,0x18,0xd0,0x8b,
  57         0xf0,0xca,0x33,0x54,0x9d,0x24,0x7c,0xee,0xf3,0xf5,0xa5,0x31,0x3b,0xd4,0xb1,0x57,
  58         0xd0,0xb0,0x9c,0xcd,0xe8,0x30,0xb9,0xeb,0x3a,0x02,0xc4,0xc5,0xaa,0x8a,0xda,0x98,
  59     },
  60     { /* CTR test vectors from GOST R 34.13-2015  A.1.2 */
  61         0xf1,0x95,0xd8,0xbe,0xc1,0x0e,0xd1,0xdb,0xd5,0x7b,0x5f,0xa2,0x40,0xbd,0xa1,0xb8,
  62         0x85,0xee,0xe7,0x33,0xf6,0xa1,0x3e,0x5d,0xf3,0x3c,0xe4,0xb3,0x3c,0x45,0xde,0xe4,
  63         0xa5,0xea,0xe8,0x8b,0xe6,0x35,0x6e,0xd3,0xd5,0xe8,0x77,0xf1,0x35,0x64,0xa3,0xa5,
  64         0xcb,0x91,0xfa,0xb1,0xf2,0x0c,0xba,0xb6,0xd1,0xc6,0xd1,0x58,0x20,0xbd,0xba,0x73,
  65     },
  66 };
  67 static const unsigned char iv_ctr[] = { 0x12,0x34,0x56,0x78,0x90,0xab,0xce,0xf0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 };
  68 static const unsigned char *iv[4] = { NULL, iv_ctr, };
  69
  70 static void hexdump(const void *ptr, size_t len)
  71 {
  72     const unsigned char *p = ptr;
  73     size_t i, j;
  74
  75     for (i = 0; i < len; i += j) {
  76         for (j = 0; j < 16 && i + j < len; j++)
  77             printf("%s%02x", j? " " : "\t", p[i + j]);
  78         printf("\n");
  79     }
  80 }
  81
  82 /* Test vectors from GOST R 34.13-2015 A.1 which* includes vectors
  83  * from GOST R 34.12-2015 A.1 as first block of ecb mode. */
  84 static int test_block(const EVP_CIPHER *type, const char *mode, enum e_mode t)
  85 {
  86     EVP_CIPHER_CTX ctx;
  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     printf("Decryption test from GOST R 34.13-2015 [%s] \n", mode);
 111     EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
 112     T(EVP_CipherInit_ex(&ctx, type, NULL, K, iv[t], 0));
 113     T(EVP_CIPHER_CTX_set_padding(&ctx, 0));
 114     memset(c, 0, sizeof(c));
 115     T(EVP_CipherUpdate(&ctx, c, &outlen, E[t], sizeof(P)));
 116     T(EVP_CipherFinal_ex(&ctx, c + outlen, &tmplen));
 117     EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
 118     printf("  d[%d] =\n", outlen);
 119     hexdump(c, outlen);
 120
 121     TEST_ASSERT(outlen != sizeof(P) ||
 122         memcmp(c, P, sizeof(P)));
 123     ret |= test;
 124
 125     return ret;
 126 }
 127
 128 static int test_stream(const EVP_CIPHER *type, const char *mode, enum e_mode t)
 129 {
 130     int ret = 0, test;
 131     int z;
 132
 133     /* Cycle through all lengths from 1 upto maximum size */
 134     printf("Stream encryption test from GOST R 34.13-2015 [%s] \n", mode);
 135     for (z = 1; z <= sizeof(P); z++) {
 136         EVP_CIPHER_CTX ctx;
 137         unsigned char c[sizeof(P)];
 138         int outlen, tmplen;
 139         int sz;
 140         int i;
 141
 142         EVP_CIPHER_CTX_init(&ctx);
 143         EVP_CipherInit_ex(&ctx, type, NULL, K, iv[t], 1);
 144         EVP_CIPHER_CTX_set_padding(&ctx, 0);
 145         memset(c, 0xff, sizeof(c));
 146         for (i = 0; i < sizeof(P); i += z) {
 147             if (i + z > sizeof(P))
 148                 sz = sizeof(P) - i;
 149             else
 150                 sz = z;
 151             EVP_CipherUpdate(&ctx, c + i, &outlen, P + i, sz);
 152             OPENSSL_assert(outlen == sz);
 153         }
 154         outlen = i - z + sz;
 155         EVP_CipherFinal_ex(&ctx, c + outlen, &tmplen);
 156         EVP_CIPHER_CTX_cleanup(&ctx);
 157
 158         test = outlen != sizeof(P) ||
 159             memcmp(c, E[t], sizeof(P));
 160         printf("%c", test ? 'E' : '+');
 161         ret |= test;
 162     }
 163     printf("\n");
 164     TEST_ASSERT(ret);
 165
 166     return ret;
 167 }
 168
 169 static int test_omac()
 170 {
 171     EVP_MD_CTX ctx;
 172     unsigned char mac[] = { 0x33,0x6f,0x4d,0x29,0x60,0x59,0xfb,0xe3 };
 173     unsigned char md_value[EVP_MAX_MD_SIZE];
 174     unsigned int md_len;
 175     int test;
 176
 177     printf("OMAC test from GOST R 34.13-2015\n");
 178     EVP_MD_CTX_init(&ctx);
 179     /* preload cbc cipher for omac set key */
 180     EVP_add_cipher(cipher_gost_grasshopper_cbc());
 181     T(EVP_DigestInit_ex(&ctx, grasshopper_omac(), NULL));
 182     if (EVP_MD_CTX_size(&ctx) != 8) {
 183         /* strip const out of EVP_MD_CTX_md() to
 184          * overwrite output size, as test vector is 8 bytes */
 185         T(EVP_MD_meth_set_result_size((EVP_MD *)EVP_MD_CTX_md(&ctx), 8));
 186     }
 187     T(EVP_MD_meth_get_ctrl(EVP_MD_CTX_md(&ctx))(&ctx, EVP_MD_CTRL_SET_KEY, sizeof(K), (void *)K));
 188     T(EVP_DigestUpdate(&ctx, P, sizeof(P)));
 189     T(EVP_DigestFinal_ex(&ctx, md_value, &md_len));
 190     EVP_MD_CTX_cleanup(&ctx);
 191     printf("  MAC[%u] =\n", md_len);
 192     hexdump(md_value, md_len);
 193
 194     TEST_ASSERT(md_len != sizeof(mac) ||
 195         memcmp(mac, md_value, md_len));
 196
 197     return test;
 198 }
 199
 200 int main(int argc, char **argv)
 201 {
 202     int ret = 0;
 203
 204     ret |= test_block(cipher_gost_grasshopper_ecb(), "ecb", E_ECB);
 205     ret |= test_block(cipher_gost_grasshopper_ctr(), "ctr", E_CTR);
 206     ret |= test_stream(cipher_gost_grasshopper_ctr(), "ctr", E_CTR);
 207     /*
 208      * Other modes (ofb, cbc, cfb) is impossible to test to match GOST R
 209      * 34.13-2015 test vectors due to these vectors having exceeding IV
 210      * length value (m) = 256 bits, while openssl have hardcoded limit
 211      * of maximum IV length of 128 bits (EVP_MAX_IV_LENGTH).
 212      * Also, current grasshopper code having fixed IV length of 128 bits.
 213      */
 214
 215     ret |= test_omac();
 216
 217     return ret;
 218 }