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