test_curves.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 "e_gost_err.h"
   9 #include "gost_lcl.h"
  10 #include <openssl/evp.h>
  11 #include <openssl/rand.h>
  12 #include <openssl/err.h>
  13 #include <openssl/asn1.h>
  14 #include <openssl/obj_mac.h>
  15 #include <openssl/ec.h>
  16 #include <openssl/bn.h>
  17 #include <string.h>
  18
  19 #define T(e) ({ if (!(e)) { \
  20                 ERR_print_errors_fp(stderr); \
  21                 OpenSSLDie(__FILE__, __LINE__, #e); \
  22             } \
  23         })
  24
  25 #define cRED    "\033[1;31m"
  26 #define cDRED   "\033[0;31m"
  27 #define cGREEN  "\033[1;32m"
  28 #define cDGREEN "\033[0;32m"
  29 #define cBLUE   "\033[1;34m"
  30 #define cDBLUE  "\033[0;34m"
  31 #define cNORM   "\033[m"
  32 #define TEST_ASSERT(e) {if ((test = (e))) \
  33                  printf(cRED "  Test FAILED\n" cNORM); \
  34              else \
  35                  printf(cGREEN "  Test passed\n" cNORM);}
  36
  37 struct test_curve {
  38     int nid;
  39     const char *name;
  40     int listed;
  41 };
  42
  43 static struct test_curve test_curves[] = {
  44 #if 2001
  45     { NID_id_GostR3410_2001_TestParamSet, },
  46 #endif
  47     { NID_id_GostR3410_2001_CryptoPro_A_ParamSet },
  48     { NID_id_GostR3410_2001_CryptoPro_B_ParamSet },
  49     { NID_id_GostR3410_2001_CryptoPro_C_ParamSet },
  50     { NID_id_GostR3410_2001_CryptoPro_XchA_ParamSet },
  51     { NID_id_GostR3410_2001_CryptoPro_XchB_ParamSet },
  52     { NID_id_tc26_gost_3410_2012_512_paramSetA, "id-tc26-gost-3410-2012-512-paramSetA", },
  53     { NID_id_tc26_gost_3410_2012_512_paramSetB, "id-tc26-gost-3410-2012-512-paramSetB", },
  54     { NID_id_tc26_gost_3410_2012_512_paramSetC, "id-tc26-gost-3410-2012-512-paramSetC", },
  55     { NID_id_tc26_gost_3410_2012_256_paramSetA, "id-tc26-gost-3410-2012-256-paramSetA", },
  56     { NID_id_tc26_gost_3410_2012_256_paramSetB, "id-tc26-gost-3410-2012-256-paramSetB", },
  57     { NID_id_tc26_gost_3410_2012_256_paramSetC, "id-tc26-gost-3410-2012-256-paramSetC", },
  58     { NID_id_tc26_gost_3410_2012_256_paramSetD, "id-tc26-gost-3410-2012-256-paramSetD", },
  59     0,
  60 };
  61
  62 static struct test_curve *get_test_curve(int nid)
  63 {
  64     int i;
  65
  66     for (i = 0; test_curves[i].nid; i++)
  67         if (test_curves[i].nid == nid)
  68             return &test_curves[i];
  69     return NULL;
  70 }
  71
  72 static void print_bn(const char *name, const BIGNUM *n)
  73 {
  74     printf("%3s = ", name);
  75     BN_print_fp(stdout, n);
  76     printf("\n");
  77 }
  78
  79 // https://wiki.openssl.org/index.php/Elliptic_Curve_Cryptography
  80 static int parameter_test(struct test_curve *tc)
  81 {
  82     const int nid = tc->nid;
  83     int test;
  84
  85     printf(cBLUE "Test curve NID %d" cNORM, nid);
  86     if (tc->name)
  87         printf(cBLUE ": %s" cNORM, tc->name);
  88     else if (OBJ_nid2sn(nid))
  89         printf(cBLUE ": %s" cNORM, OBJ_nid2sn(nid));
  90     printf("\n");
  91
  92     if (!OBJ_nid2obj(nid)) {
  93         printf(cRED "NID %d not found\n" cNORM, nid);
  94         return 1;
  95     }
  96
  97     /* nid resolves in both directions */
  98     const char *sn, *ln;
  99     T(sn = OBJ_nid2sn(nid));
 100     T(ln = OBJ_nid2ln(nid));
 101     if (tc->name)
 102         T(!strcmp(tc->name, OBJ_nid2sn(nid)));
 103     T(nid == OBJ_sn2nid(sn));
 104     T(nid == OBJ_ln2nid(ln));
 105
 106     EC_KEY *ec;
 107     T(ec = EC_KEY_new());
 108     if (!fill_GOST_EC_params(ec, nid)) {
 109         printf(cRED "fill_GOST_EC_params FAIL\n" cNORM);
 110         ERR_print_errors_fp(stderr);
 111         return 1;
 112     }
 113
 114     const EC_GROUP *group;
 115     T(group = EC_KEY_get0_group(ec));
 116
 117     BN_CTX *ctx;
 118     T(ctx = BN_CTX_new());
 119     BIGNUM *p, *a, *b;
 120     T(p = BN_new());
 121     T(a = BN_new());
 122     T(b = BN_new());
 123     EC_GROUP_get_curve(group, p, a, b, ctx);
 124     print_bn("p", p);
 125     print_bn("a", a);
 126     print_bn("b", b);
 127     T(!BN_is_zero(p));
 128     T(BN_is_odd(p)); /* Should be odd for F_p */
 129     T(!BN_is_zero(a));
 130     T(!BN_is_zero(b));
 131
 132     /* Check generator */
 133     const EC_POINT *generator;
 134     T(generator = EC_GROUP_get0_generator(group));
 135     BIGNUM *x, *y;
 136     T(x = BN_new());
 137     T(y = BN_new());
 138     T(EC_POINT_get_affine_coordinates(group, generator, x, y, ctx));
 139     print_bn("x", x);
 140     print_bn("y", y);
 141     T(!BN_is_zero(y));
 142
 143     /* Generator is not identity element 0 */
 144     T(EC_POINT_is_at_infinity(group, generator) == 0);
 145
 146     /* x and y is in range [1 .. p-1] */
 147     T(!BN_is_negative(x));
 148     T(!BN_is_negative(y));
 149     T(BN_cmp(x, p) < 0);
 150     T(BN_cmp(y, p) < 0);
 151
 152     /* Generator should be on curve */
 153     T(EC_POINT_is_on_curve(group, generator, ctx) == 1);
 154
 155     /* y^2 == (x^3 + ax + b) mod p
 156      * Should be same as EC_POINT_is_on_curve(generator),
 157      * but, let's calculate it manually. */
 158     BIGNUM *yy  = BN_new();
 159     BIGNUM *r   = BN_new();
 160     BIGNUM *xxx = BN_new();
 161     BIGNUM *ax  = BN_new();
 162     T(yy && r && xxx && ax);
 163     BN_set_word(r, 2);
 164     BN_mod_exp(yy, y, r, p, ctx);
 165     BN_set_word(r, 3);
 166     BN_mod_exp(xxx, x, r, p, ctx);
 167     BN_mod_mul(ax, a, x, p, ctx);
 168     BN_mod_add(xxx, xxx, ax, p, ctx);
 169     BN_mod_add(xxx, xxx, b, p, ctx);
 170     T(BN_cmp(yy, xxx) == 0);
 171     BN_free(yy);
 172     BN_free(r);
 173     BN_free(xxx);
 174     BN_free(ax);
 175     BN_free(p);
 176     BN_free(a);
 177     BN_free(b);
 178     BN_free(x);
 179     BN_free(y);
 180
 181     /* Check order */
 182     const BIGNUM *order;
 183     T(order = EC_GROUP_get0_order(group));
 184     T(!BN_is_zero(order));
 185     print_bn("q", order);
 186     T(BN_is_odd(order));
 187     EC_POINT *point;
 188     T((point = EC_POINT_new(group)));
 189     T(EC_POINT_mul(group, point, NULL, generator, order, ctx));
 190     /* generator * order is the point at infinity? */
 191     T(EC_POINT_is_at_infinity(group, point) == 1);
 192     EC_POINT_free(point);
 193
 194     /* Check if order is cyclic */
 195     BIGNUM *k1 = BN_new();
 196     BIGNUM *k2 = BN_new();
 197     EC_POINT *p1 = EC_POINT_new(group);
 198     EC_POINT *p2 = EC_POINT_new(group);
 199     BN_set_word(k1, 3);
 200     BN_set_word(k2, 3);
 201     BN_add(k2, k2, order);
 202     T(EC_POINT_mul(group, p1, NULL, generator, k1, ctx));
 203     T(EC_POINT_mul(group, p2, NULL, generator, k2, ctx));
 204     T(EC_POINT_cmp(group, p1, p2, ctx) == 0);
 205     BN_free(k1);
 206     BN_free(k2);
 207     EC_POINT_free(p1);
 208     EC_POINT_free(p2);
 209
 210     /* Cofactor is 1 or 4 */
 211     const BIGNUM *c;
 212     T(c = EC_GROUP_get0_cofactor(group));
 213     T(BN_is_word(c, 1) || BN_is_word(c, 4));
 214
 215     BN_CTX_free(ctx);
 216     EC_KEY_free(ec);
 217     TEST_ASSERT(0);
 218     return test;
 219 }
 220
 221 int main(int argc, char **argv)
 222 {
 223     int ret = 0;
 224
 225     setenv("OPENSSL_ENGINES", ENGINE_DIR, 0);
 226     OPENSSL_add_all_algorithms_conf();
 227     ERR_load_crypto_strings();
 228     ENGINE *eng;
 229     T(eng = ENGINE_by_id("gost"));
 230     T(ENGINE_init(eng));
 231     T(ENGINE_set_default(eng, ENGINE_METHOD_ALL));
 232
 233     struct test_curve *tc;
 234     for (tc = test_curves; tc->nid; tc++) {
 235         ret |= parameter_test(tc);
 236     }
 237
 238     ENGINE_finish(eng);
 239     ENGINE_free(eng);
 240
 241     if (ret)
 242         printf(cDRED "= Some tests FAILED!\n" cNORM);
 243     else
 244         printf(cDGREEN "= All tests passed!\n" cNORM);
 245     return ret;
 246 }