test_tls.c

   1 /*
   2  * Simple Client/Server connection test
   3  *
   4  * Based on OpenSSL example code.
   5  * Copyright (C) 2019 vt@altlinux.org. All Rights Reserved.
   6  *
   7  * Contents licensed under the terms of the OpenSSL license
   8  * See https://www.openssl.org/source/license.html for details
   9  */
  10
  11 #include "e_gost_err.h"
  12 #include "gost_lcl.h"
  13 #include <openssl/evp.h>
  14 #include <openssl/ssl.h>
  15 #include <openssl/bio.h>
  16 #include <openssl/rand.h>
  17 #include <openssl/err.h>
  18 #include <openssl/asn1.h>
  19 #include <openssl/obj_mac.h>
  20 #include <openssl/x509v3.h>
  21 #include <openssl/ec.h>
  22 #include <openssl/bn.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include <stdlib.h>
  25 #include <unistd.h>
  26 #include <sys/wait.h>
  27 #include <sys/types.h>
  28 #include <sys/socket.h>
  29 #include <arpa/inet.h>
  30 #include <err.h>
  31
  32 /* For X509_NAME_add_entry_by_txt */
  33 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wpointer-sign"
  34
  35 #define T(e) ({ if (!(e)) { \
  36                 ERR_print_errors_fp(stderr); \
  37                 OpenSSLDie(__FILE__, __LINE__, #e); \
  38             } \
  39         })
  40 #define TE(e) ({ if (!(e)) { \
  41                 ERR_print_errors_fp(stderr); \
  42                 fprintf(stderr, "Error at %s:%d %s\n", __FILE__, __LINE__, #e); \
  43                 return -1; \
  44             } \
  45         })
  46
  47 #define cRED    "\033[1;31m"
  48 #define cDRED   "\033[0;31m"
  49 #define cGREEN  "\033[1;32m"
  50 #define cDGREEN "\033[0;32m"
  51 #define cBLUE   "\033[1;34m"
  52 #define cDBLUE  "\033[0;34m"
  53 #define cNORM   "\033[m"
  54 #define TEST_ASSERT(e) {if ((test = (e))) \
  55                  printf(cRED "  Test FAILED\n" cNORM); \
  56              else \
  57                  printf(cGREEN "  Test passed\n" cNORM);}
  58
  59 struct certkey {
  60     EVP_PKEY *pkey;
  61     X509 *cert;
  62 };
  63
  64 /* How much K to transfer between client and server. */
  65 #define KTRANSFER (1 * 1024)
  66
  67 /*
  68  * Simple TLS Server code is based on
  69  * https://wiki.openssl.org/index.php/Simple_TLS_Server
  70  */
  71 static int s_server(EVP_PKEY *pkey, X509 *cert, int pipewr)
  72 {
  73     SSL_CTX *ctx;
  74     T(ctx = SSL_CTX_new(TLS_server_method()));
  75     T(SSL_CTX_use_certificate(ctx, cert));
  76     T(SSL_CTX_use_PrivateKey(ctx, pkey));
  77     T(SSL_CTX_check_private_key(ctx));
  78
  79     struct sockaddr_in addr = { .sin_family = AF_INET };
  80     socklen_t len;
  81     int sock;
  82     sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
  83     if (sock < 0)
  84         err(1, "socket");
  85     if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &(int){1}, sizeof(int)) < 0)
  86         err(1, "setsockopt");
  87     if (bind(sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) < 0)
  88         err(1, "bind");
  89     len = sizeof(addr);
  90     if (getsockname(sock, (struct sockaddr *)&addr, &len) < 0)
  91         err(1, "getsockname");
  92     int port = ntohs(addr.sin_port);
  93     if (listen(sock, 1) < 0)
  94         err(1, "listen");
  95     /* Signal to client that server is ready. */
  96     if (write(pipewr, &port, sizeof(port)) != sizeof(port))
  97         err(1, "write pipe");
  98     len = sizeof(addr);
  99     alarm(1);
 100     int client = accept(sock, (struct sockaddr *)&addr, &len);
 101     if (client < 0)
 102         err(1, "accept");
 103     alarm(0);
 104     SSL *ssl;
 105     ssl = SSL_new(ctx);
 106     SSL_set_fd(ssl, client);
 107     T(SSL_accept(ssl) == 1);
 108
 109     /* Receive data from client */
 110     char buf[1024];
 111     int i;
 112     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 113         int k;
 114
 115         T(SSL_read(ssl, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
 116         for (k = 0; k < sizeof(buf); k++)
 117             if (buf[k] != 'c')
 118                 err(1, "corruption from client");
 119     }
 120     /* Send data to client. */
 121     memset(buf, 's', sizeof(buf));
 122     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 123         T(SSL_write(ssl, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
 124     }
 125     SSL_shutdown(ssl);
 126     SSL_free(ssl);
 127     close(client);
 128
 129     close(sock);
 130     SSL_CTX_free(ctx);
 131     return 0;
 132 }
 133
 134 /*
 135  * Simple TLC Client code is based on man BIO_f_ssl and
 136  * https://wiki.openssl.org/index.php/SSL/TLS_Client
 137  */
 138 static int s_client(int piperd)
 139 {
 140     SSL_CTX *ctx;
 141     T(ctx = SSL_CTX_new(TLS_client_method()));
 142
 143     BIO *sbio;
 144     T(sbio = BIO_new_ssl_connect(ctx));
 145     SSL *ssl;
 146     T(BIO_get_ssl(sbio, &ssl));
 147     T(SSL_set_mode(ssl, SSL_MODE_AUTO_RETRY));
 148 #if 0
 149     /* Does not work with reneg. */
 150     BIO_set_ssl_renegotiate_bytes(sbio, 100 * 1024);
 151 #endif
 152     int port;
 153     alarm(1);
 154     /* Wait for server to be ready. */
 155     if (read(piperd, &port, sizeof(port)) != sizeof(port))
 156         err(1, "read pipe");
 157     char tport[8];
 158     snprintf(tport, sizeof(tport), "%d", port);
 159     T(BIO_set_conn_port(sbio, tport));
 160     T(BIO_do_connect(sbio) == 1);
 161     T(BIO_do_handshake(sbio) == 1);
 162     alarm(0);
 163
 164     printf("Protocol: %s\n", SSL_get_version(ssl));
 165     printf("Cipher:   %s\n", SSL_get_cipher_name(ssl));
 166 #if 0
 167     SSL_SESSION *sess = SSL_get0_session(ssl);
 168     SSL_SESSION_print_fp(stdout, sess);
 169 #endif
 170
 171     X509 *cert;
 172     T(cert = SSL_get_peer_certificate(ssl));
 173     X509_free(cert);
 174     int verify = SSL_get_verify_result(ssl);
 175     printf("Verify:   %s\n", X509_verify_cert_error_string(verify));
 176     if (verify != X509_V_ERR_DEPTH_ZERO_SELF_SIGNED_CERT)
 177         err(1, "invalid SSL_get_verify_result");
 178
 179     /* Send data to server. */
 180     char buf[1024];
 181     int i;
 182     memset(buf, 'c', sizeof(buf));
 183     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 184         T(BIO_write(sbio, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
 185     }
 186     (void)BIO_shutdown_wr(sbio);
 187
 188     /* Receive data from server. */
 189     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 190         int k;
 191         int n = BIO_read(sbio, buf, sizeof(buf));
 192
 193         if (n != sizeof(buf)) {
 194             printf("i:%d BIO_read:%d SSL_get_error:%d\n", i, n,
 195                 SSL_get_error(ssl, n));
 196             ERR_print_errors_fp(stderr);
 197             err(1, "BIO_read");
 198         }
 199
 200         for (k = 0; k < sizeof(buf); k++)
 201             if (buf[k] != 's')
 202                 err(1, "corruption from server");
 203     }
 204
 205     i = BIO_get_num_renegotiates(sbio);
 206     if (i)
 207         printf("Renegs:   %d\n", i);
 208     BIO_free_all(sbio);
 209     SSL_CTX_free(ctx);
 210
 211     return 0;
 212 }
 213
 214 /* Generate simple cert+key pair. Based on req.c */
 215 static struct certkey certgen(const char *algname, const char *paramset)
 216 {
 217     /* Keygen. */
 218     EVP_PKEY *tkey;
 219     T(tkey = EVP_PKEY_new());
 220     T(EVP_PKEY_set_type_str(tkey, algname, strlen(algname)));
 221     EVP_PKEY_CTX *ctx;
 222     T(ctx = EVP_PKEY_CTX_new(tkey, NULL));
 223     T(EVP_PKEY_keygen_init(ctx));
 224     if (paramset)
 225         T(EVP_PKEY_CTX_ctrl_str(ctx, "paramset", paramset));
 226     EVP_PKEY *pkey = NULL;
 227     T((EVP_PKEY_keygen(ctx, &pkey)) == 1);
 228     EVP_PKEY_CTX_free(ctx);
 229     EVP_PKEY_free(tkey);
 230
 231     /* REQ. */
 232     X509_REQ *req = NULL;
 233     T(req = X509_REQ_new());
 234     T(X509_REQ_set_version(req, 0L));
 235     X509_NAME *name;
 236     T(name = X509_NAME_new());
 237     T(X509_NAME_add_entry_by_txt(name, "O", MBSTRING_ASC, "Test CA", -1, -1, 0));
 238     T(X509_NAME_add_entry_by_txt(name, "CN", MBSTRING_ASC, "Test Key", -1, -1, 0));
 239     T(X509_REQ_set_subject_name(req, name));
 240     T(X509_REQ_set_pubkey(req, pkey));
 241     X509_NAME_free(name);
 242
 243     /* Cert. */
 244     X509 *x509ss = NULL;
 245     T(x509ss = X509_new());
 246     T(X509_set_version(x509ss, 2));
 247     BIGNUM *brnd = BN_new();
 248     T(BN_rand(brnd, 20 * 8 - 1, -1, 0));
 249     T(BN_to_ASN1_INTEGER(brnd, X509_get_serialNumber(x509ss)));
 250     T(X509_set_issuer_name(x509ss, X509_REQ_get_subject_name(req)));
 251     T(X509_gmtime_adj(X509_getm_notBefore(x509ss), 0));
 252     T(X509_time_adj_ex(X509_getm_notAfter(x509ss), 1, 0, NULL));
 253     T(X509_set_subject_name(x509ss, X509_REQ_get_subject_name(req)));
 254     T(X509_set_pubkey(x509ss, X509_REQ_get0_pubkey(req)));
 255     X509_REQ_free(req);
 256     BN_free(brnd);
 257
 258     X509V3_CTX v3ctx;
 259     X509V3_set_ctx_nodb(&v3ctx);
 260     X509V3_set_ctx(&v3ctx, x509ss, x509ss, NULL, NULL, 0);
 261     X509_EXTENSION *ext;
 262     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_basic_constraints, "critical,CA:TRUE"));
 263     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 0));
 264     X509_EXTENSION_free(ext);
 265     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_subject_key_identifier, "hash"));
 266     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 1));
 267     X509_EXTENSION_free(ext);
 268     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_authority_key_identifier, "keyid:always,issuer"));
 269     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 2));
 270     X509_EXTENSION_free(ext);
 271
 272     EVP_MD_CTX *mctx;
 273     T(mctx = EVP_MD_CTX_new());
 274     T(EVP_DigestSignInit(mctx, NULL, NULL, NULL, pkey));
 275     T(X509_sign_ctx(x509ss, mctx));
 276     EVP_MD_CTX_free(mctx);
 277 #if 0
 278     /* Print cert in text format. */
 279     X509_print_fp(stdout, x509ss);
 280 #endif
 281 #if 0
 282     /* Print cert in PEM format. */
 283     BIO *out = BIO_new_fp(stdout, BIO_NOCLOSE | BIO_FP_TEXT);
 284     PEM_write_bio_X509(out, x509ss);
 285     BIO_free_all(out);
 286 #endif
 287     return (struct certkey){ .pkey = pkey, .cert = x509ss };
 288 }
 289
 290 int test(const char *algname, const char *paramset)
 291 {
 292     int ret = 0;
 293
 294     printf(cBLUE "Test %s", algname);
 295     if (paramset)
 296         printf(cBLUE ":%s", paramset);
 297     printf(cNORM "\n");
 298
 299     struct certkey ck;
 300     ck = certgen(algname, paramset);
 301
 302     int pipefd[2];
 303     if (pipe(pipefd))
 304         err(1, "pipe");
 305
 306     pid_t pid = fork();
 307     if (pid < 0)
 308         err(1, "fork");
 309
 310     if (pid > 0) {
 311         int status;
 312
 313         ret = s_client(pipefd[0]);
 314         wait(&status);
 315         ret |= WIFEXITED(status) && WEXITSTATUS(status);
 316         X509_free(ck.cert);
 317         EVP_PKEY_free(ck.pkey);
 318     } else if (pid == 0) {
 319         ret = s_server(ck.pkey, ck.cert, pipefd[1]);
 320         X509_free(ck.cert);
 321         EVP_PKEY_free(ck.pkey);
 322         exit(ret);
 323     }
 324
 325     return ret;
 326 }
 327
 328 int main(int argc, char **argv)
 329 {
 330     int ret = 0;
 331
 332     setenv("OPENSSL_ENGINES", ENGINE_DIR, 0);
 333     OPENSSL_add_all_algorithms_conf();
 334     ERR_load_crypto_strings();
 335     ENGINE *eng;
 336     T(eng = ENGINE_by_id("gost"));
 337     T(ENGINE_init(eng));
 338     T(ENGINE_set_default(eng, ENGINE_METHOD_ALL));
 339
 340     ret |= test("rsa", NULL);
 341     ret |= test("gost2012_256", "A");
 342     ret |= test("gost2012_256", "B");
 343     ret |= test("gost2012_256", "C");
 344     ret |= test("gost2012_256", "TCA");
 345     ret |= test("gost2012_512", "A");
 346     ret |= test("gost2012_512", "B");
 347     ret |= test("gost2012_512", "C");
 348
 349     ENGINE_finish(eng);
 350     ENGINE_free(eng);
 351
 352     if (ret)
 353         printf(cDRED "= Some tests FAILED!\n" cNORM);
 354     else
 355         printf(cDGREEN "= All tests passed!\n" cNORM);
 356     return ret;
 357 }