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 <signal.h>
  29 #include <sys/socket.h>
  30 #include <netinet/in.h>
  31 #include <arpa/inet.h>
  32
  33 #ifdef __GNUC__
  34 /* For X509_NAME_add_entry_by_txt */
  35 # pragma GCC diagnostic ignored "-Wpointer-sign"
  36 #endif
  37
  38 #define T(e) ({ if (!(e)) { \
  39                 ERR_print_errors_fp(stderr); \
  40                 OpenSSLDie(__FILE__, __LINE__, #e); \
  41             } \
  42         })
  43 #define TE(e) ({ if (!(e)) { \
  44                 ERR_print_errors_fp(stderr); \
  45                 fprintf(stderr, "Error at %s:%d %s\n", __FILE__, __LINE__, #e); \
  46                 return -1; \
  47             } \
  48         })
  49
  50 #define cRED    "\033[1;31m"
  51 #define cDRED   "\033[0;31m"
  52 #define cGREEN  "\033[1;32m"
  53 #define cDGREEN "\033[0;32m"
  54 #define cBLUE   "\033[1;34m"
  55 #define cDBLUE  "\033[0;34m"
  56 #define cNORM   "\033[m"
  57 #define TEST_ASSERT(e) {if ((test = (e))) \
  58                  printf(cRED "  Test FAILED\n" cNORM); \
  59              else \
  60                  printf(cGREEN "  Test passed\n" cNORM);}
  61
  62 struct certkey {
  63     EVP_PKEY *pkey;
  64     X509 *cert;
  65 };
  66
  67 static int verbose;
  68 static const char *cipher_list;
  69
  70 /* How much K to transfer between client and server. */
  71 #define KTRANSFER (1 * 1024)
  72
  73 static void err(int eval, const char *fmt, ...)
  74 {
  75     va_list ap;
  76
  77     va_start(ap, fmt);
  78     vprintf(fmt, ap);
  79     va_end(ap);
  80     printf(": %s\n", strerror(errno));
  81     exit(eval);
  82 }
  83
  84 /*
  85  * Simple TLS Server code is based on
  86  * https://wiki.openssl.org/index.php/Simple_TLS_Server
  87  */
  88 static int s_server(EVP_PKEY *pkey, X509 *cert, int client)
  89 {
  90     SSL_CTX *ctx;
  91     T(ctx = SSL_CTX_new(TLS_server_method()));
  92     T(SSL_CTX_use_certificate(ctx, cert));
  93     T(SSL_CTX_use_PrivateKey(ctx, pkey));
  94     T(SSL_CTX_check_private_key(ctx));
  95
  96     SSL *ssl;
  97     T(ssl = SSL_new(ctx));
  98     T(SSL_set_fd(ssl, client));
  99     if (cipher_list)
 100         T(SSL_set_cipher_list(ssl, cipher_list));
 101     T(SSL_accept(ssl) == 1);
 102
 103     /* Receive data from client */
 104     char buf[1024];
 105     int i;
 106     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 107         int k;
 108
 109         T(SSL_read(ssl, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
 110         for (k = 0; k < sizeof(buf); k++)
 111             if (buf[k] != 'c')
 112                 err(1, "corruption from client");
 113     }
 114     /* Send data to client. */
 115     memset(buf, 's', sizeof(buf));
 116     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 117         T(SSL_write(ssl, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
 118     }
 119     SSL_shutdown(ssl);
 120     SSL_free(ssl);
 121     close(client);
 122
 123     SSL_CTX_free(ctx);
 124     return 0;
 125 }
 126
 127 /*
 128  * Simple TLC Client code is based on man BIO_f_ssl and
 129  * https://wiki.openssl.org/index.php/SSL/TLS_Client
 130  */
 131 static int s_client(int server)
 132 {
 133     SSL_CTX *ctx;
 134     T(ctx = SSL_CTX_new(TLS_client_method()));
 135
 136     BIO *sbio;
 137     T(sbio = BIO_new_ssl_connect(ctx));
 138     SSL *ssl;
 139     T(BIO_get_ssl(sbio, &ssl));
 140     T(SSL_set_mode(ssl, SSL_MODE_AUTO_RETRY));
 141     if (cipher_list)
 142         T(SSL_set_cipher_list(ssl, cipher_list));
 143 #if 0
 144     /* Does not work with reneg. */
 145     BIO_set_ssl_renegotiate_bytes(sbio, 100 * 1024);
 146 #endif
 147     T(SSL_set_fd(ssl, server));
 148     T(BIO_do_handshake(sbio) == 1);
 149
 150     printf("Protocol: %s\n", SSL_get_version(ssl));
 151     printf("Cipher:   %s\n", SSL_get_cipher_name(ssl));
 152     if (verbose) {
 153         SSL_SESSION *sess = SSL_get0_session(ssl);
 154         SSL_SESSION_print_fp(stdout, sess);
 155     }
 156
 157     X509 *cert;
 158     T(cert = SSL_get_peer_certificate(ssl));
 159     X509_free(cert);
 160     int verify = SSL_get_verify_result(ssl);
 161     printf("Verify:   %s\n", X509_verify_cert_error_string(verify));
 162     if (verify != X509_V_ERR_DEPTH_ZERO_SELF_SIGNED_CERT)
 163         err(1, "invalid SSL_get_verify_result");
 164
 165     /* Send data to server. */
 166     char buf[1024];
 167     int i;
 168     memset(buf, 'c', sizeof(buf));
 169     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 170         T(BIO_write(sbio, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
 171     }
 172     (void)BIO_shutdown_wr(sbio);
 173
 174     /* Receive data from server. */
 175     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 176         int k;
 177         int n = BIO_read(sbio, buf, sizeof(buf));
 178
 179         if (n != sizeof(buf)) {
 180             printf("i:%d BIO_read:%d SSL_get_error:%d\n", i, n,
 181                 SSL_get_error(ssl, n));
 182             ERR_print_errors_fp(stderr);
 183             err(1, "BIO_read");
 184         }
 185
 186         for (k = 0; k < sizeof(buf); k++)
 187             if (buf[k] != 's')
 188                 err(1, "corruption from server");
 189     }
 190
 191     i = BIO_get_num_renegotiates(sbio);
 192     if (i)
 193         printf("Renegs:   %d\n", i);
 194     BIO_free_all(sbio);
 195     SSL_CTX_free(ctx);
 196
 197     return 0;
 198 }
 199
 200 /* Generate simple cert+key pair. Based on req.c */
 201 static struct certkey certgen(const char *algname, const char *paramset)
 202 {
 203     /* Keygen. */
 204     EVP_PKEY *tkey;
 205     T(tkey = EVP_PKEY_new());
 206     T(EVP_PKEY_set_type_str(tkey, algname, strlen(algname)));
 207     EVP_PKEY_CTX *ctx;
 208     T(ctx = EVP_PKEY_CTX_new(tkey, NULL));
 209     T(EVP_PKEY_keygen_init(ctx));
 210     if (paramset)
 211         T(EVP_PKEY_CTX_ctrl_str(ctx, "paramset", paramset));
 212     EVP_PKEY *pkey = NULL;
 213     T((EVP_PKEY_keygen(ctx, &pkey)) == 1);
 214     EVP_PKEY_CTX_free(ctx);
 215     EVP_PKEY_free(tkey);
 216
 217     /* REQ. */
 218     X509_REQ *req = NULL;
 219     T(req = X509_REQ_new());
 220     T(X509_REQ_set_version(req, 0L));
 221     X509_NAME *name;
 222     T(name = X509_NAME_new());
 223     T(X509_NAME_add_entry_by_txt(name, "O", MBSTRING_ASC, "Test CA", -1, -1, 0));
 224     T(X509_NAME_add_entry_by_txt(name, "CN", MBSTRING_ASC, "Test Key", -1, -1, 0));
 225     T(X509_REQ_set_subject_name(req, name));
 226     T(X509_REQ_set_pubkey(req, pkey));
 227     X509_NAME_free(name);
 228
 229     /* Cert. */
 230     X509 *x509ss = NULL;
 231     T(x509ss = X509_new());
 232     T(X509_set_version(x509ss, 2));
 233     BIGNUM *brnd = BN_new();
 234     T(BN_rand(brnd, 20 * 8 - 1, -1, 0));
 235     T(BN_to_ASN1_INTEGER(brnd, X509_get_serialNumber(x509ss)));
 236     T(X509_set_issuer_name(x509ss, X509_REQ_get_subject_name(req)));
 237     T(X509_gmtime_adj(X509_getm_notBefore(x509ss), 0));
 238     T(X509_time_adj_ex(X509_getm_notAfter(x509ss), 1, 0, NULL));
 239     T(X509_set_subject_name(x509ss, X509_REQ_get_subject_name(req)));
 240     T(X509_set_pubkey(x509ss, X509_REQ_get0_pubkey(req)));
 241     X509_REQ_free(req);
 242     BN_free(brnd);
 243
 244     X509V3_CTX v3ctx;
 245     X509V3_set_ctx_nodb(&v3ctx);
 246     X509V3_set_ctx(&v3ctx, x509ss, x509ss, NULL, NULL, 0);
 247     X509_EXTENSION *ext;
 248     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_basic_constraints, "critical,CA:TRUE"));
 249     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 0));
 250     X509_EXTENSION_free(ext);
 251     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_subject_key_identifier, "hash"));
 252     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 1));
 253     X509_EXTENSION_free(ext);
 254     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_authority_key_identifier, "keyid:always,issuer"));
 255     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 2));
 256     X509_EXTENSION_free(ext);
 257
 258     EVP_MD_CTX *mctx;
 259     T(mctx = EVP_MD_CTX_new());
 260     T(EVP_DigestSignInit(mctx, NULL, NULL, NULL, pkey));
 261     T(X509_sign_ctx(x509ss, mctx));
 262     EVP_MD_CTX_free(mctx);
 263 #if 0
 264     /* Print cert in text format. */
 265     X509_print_fp(stdout, x509ss);
 266 #endif
 267 #if 0
 268     /* Print cert in PEM format. */
 269     BIO *out = BIO_new_fp(stdout, BIO_NOCLOSE | BIO_FP_TEXT);
 270     PEM_write_bio_X509(out, x509ss);
 271     BIO_free_all(out);
 272 #endif
 273     return (struct certkey){ .pkey = pkey, .cert = x509ss };
 274 }
 275
 276 int test(const char *algname, const char *paramset)
 277 {
 278     int ret = 0;
 279
 280     printf(cBLUE "Test %s", algname);
 281     if (paramset)
 282         printf(cBLUE ":%s", paramset);
 283     printf(cNORM "\n");
 284
 285     struct certkey ck;
 286     ck = certgen(algname, paramset);
 287
 288     int sockfd[2];
 289     if (socketpair(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0, sockfd) == -1)
 290         err(1, "socketpair");
 291
 292     setpgid(0, 0);
 293
 294     /* Run server in separate process. */
 295     pid_t server_pid = fork();
 296     if (server_pid < 0)
 297         err(1, "fork server");
 298     if (server_pid == 0) {
 299         ret = s_server(ck.pkey, ck.cert, sockfd[1]);
 300         X509_free(ck.cert);
 301         EVP_PKEY_free(ck.pkey);
 302         exit(ret);
 303     }
 304
 305     /* Run client in separate process. */
 306     pid_t client_pid = fork();
 307     if (client_pid < 0)
 308         err(1, "fork client");
 309     if (client_pid == 0) {
 310         ret = s_client(sockfd[0]);
 311         X509_free(ck.cert);
 312         EVP_PKEY_free(ck.pkey);
 313         exit(ret);
 314     }
 315
 316     /* Wait for first child to exit. */
 317     int status;
 318     pid_t exited_pid = wait(&status);
 319     ret = (WIFEXITED(status) && WEXITSTATUS(status)) ||
 320         (WIFSIGNALED(status) && WTERMSIG(status));
 321     if (ret) {
 322         fprintf(stderr, cRED "%s child %s with %d %s" cNORM,
 323             exited_pid == server_pid? "server" : "client",
 324             WIFSIGNALED(status)? "killed" : "exited",
 325             WIFSIGNALED(status)? WTERMSIG(status) : WEXITSTATUS(status),
 326             WIFSIGNALED(status)? strsignal(WTERMSIG(status)) : "");
 327
 328         /* If first child exited with error, kill other. */
 329         fprintf(stderr, "terminating %s by force",
 330             exited_pid == server_pid? "client" : "server");
 331         kill(exited_pid == server_pid? client_pid : server_pid, SIGTERM);
 332     }
 333
 334     exited_pid = wait(&status);
 335     /* Report error unless we killed it. */
 336     if (!ret && (!WIFEXITED(status) || WEXITSTATUS(status)))
 337         fprintf(stderr, cRED "%s child %s with %d %s" cNORM,
 338             exited_pid == server_pid? "server" : "client",
 339             WIFSIGNALED(status)? "killed" : "exited",
 340             WIFSIGNALED(status)? WTERMSIG(status) : WEXITSTATUS(status),
 341             WIFSIGNALED(status)? strsignal(WTERMSIG(status)) : "");
 342     ret |= (WIFEXITED(status) && WEXITSTATUS(status)) ||
 343         (WIFSIGNALED(status) && WTERMSIG(status));
 344
 345     /* Every responsible process should free this. */
 346     X509_free(ck.cert);
 347     EVP_PKEY_free(ck.pkey);
 348 #ifdef __SANITIZE_ADDRESS__
 349     /* Abort on the first (hopefully) ASan error. */
 350     if (ret)
 351         _exit(ret);
 352 #endif
 353     return ret;
 354 }
 355
 356 int main(int argc, char **argv)
 357 {
 358     int ret = 0;
 359
 360     OPENSSL_add_all_algorithms_conf();
 361
 362     char *p;
 363     if ((p = getenv("VERBOSE")))
 364         verbose = atoi(p);
 365
 366     ret |= test("rsa", NULL);
 367     cipher_list = "LEGACY-GOST2012-GOST8912-GOST8912";
 368     ret |= test("gost2012_256", "A");
 369     ret |= test("gost2012_256", "B");
 370     ret |= test("gost2012_256", "C");
 371     ret |= test("gost2012_256", "TCA");
 372     ret |= test("gost2012_512", "A");
 373     ret |= test("gost2012_512", "B");
 374     ret |= test("gost2012_512", "C");
 375
 376     if (ret)
 377         printf(cDRED "= Some tests FAILED!\n" cNORM);
 378     else
 379         printf(cDGREEN "= All tests passed!\n" cNORM);
 380     return ret;
 381 }