test/constant_time_test.c

   1 /*
   2  * Copyright 2014-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
   5  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   6  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   7  * https://www.openssl.org/source/license.html
   8  */
   9
  10 #include <stdio.h>
  11 #include <stdlib.h>
  12
  13 #include "e_os.h"
  14 #include "internal/constant_time_locl.h"
  15 #include "testutil.h"
  16 #include "test_main.h"
  17 #include "internal/numbers.h"
  18
  19 static const unsigned int CONSTTIME_TRUE = (unsigned)(~0);
  20 static const unsigned int CONSTTIME_FALSE = 0;
  21 static const unsigned char CONSTTIME_TRUE_8 = 0xff;
  22 static const unsigned char CONSTTIME_FALSE_8 = 0;
  23 static const size_t CONSTTIME_TRUE_S = ~((size_t)0);
  24 static const size_t CONSTTIME_FALSE_S = 0;
  25
  26 static int test_binary_op(unsigned int (*op) (unsigned int a, unsigned int b),
  27                           const char *op_name, unsigned int a, unsigned int b,
  28                           int is_true)
  29 {
  30     if (is_true && !TEST_uint_eq(op(a, b), CONSTTIME_TRUE))
  31         return 0;
  32     if (!is_true && !TEST_uint_eq(op(a, b), CONSTTIME_FALSE))
  33         return 0;
  34     return 1;
  35 }
  36
  37 static int test_binary_op_8(unsigned
  38                             char (*op) (unsigned int a, unsigned int b),
  39                             const char *op_name, unsigned int a,
  40                             unsigned int b, int is_true)
  41 {
  42     if (is_true && !TEST_uint_eq(op(a, b), CONSTTIME_TRUE_8))
  43         return 0;
  44     if (!is_true && !TEST_uint_eq(op(a, b), CONSTTIME_FALSE_8))
  45         return 0;
  46     return 1;
  47 }
  48
  49 static int test_binary_op_s(size_t (*op) (size_t a, size_t b),
  50                             const char *op_name, size_t a, size_t b,
  51                             int is_true)
  52 {
  53     if (is_true && !TEST_size_t_eq(op(a,b), CONSTTIME_TRUE_S))
  54         return 0;
  55     if (!is_true && !TEST_uint_eq(op(a,b), CONSTTIME_FALSE_S))
  56         return 0;
  57     return 1;
  58 }
  59
  60 static int test_is_zero(unsigned int a)
  61 {
  62     if (a == 0 && !TEST_uint_eq(constant_time_is_zero(a), CONSTTIME_TRUE))
  63         return 0;
  64     if (a != 0 && !TEST_uint_eq(constant_time_is_zero(a), CONSTTIME_FALSE))
  65         return 0;
  66     return 1;
  67 }
  68
  69 static int test_is_zero_8(unsigned int a)
  70 {
  71     if (a == 0 && !TEST_uint_eq(constant_time_is_zero_8(a), CONSTTIME_TRUE_8))
  72         return 0;
  73     if (a != 0 && !TEST_uint_eq(constant_time_is_zero_8(a), CONSTTIME_FALSE_8))
  74         return 0;
  75     return 1;
  76 }
  77
  78 static int test_is_zero_s(unsigned int a)
  79 {
  80     if (a == 0 && !TEST_size_t_eq(constant_time_is_zero_s(a), CONSTTIME_TRUE_S))
  81         return 0;
  82     if (a != 0 && !TEST_uint_eq(constant_time_is_zero_s(a), CONSTTIME_FALSE_S))
  83         return 0;
  84     return 1;
  85 }
  86
  87 static int test_select(unsigned int a, unsigned int b)
  88 {
  89     if (!TEST_uint_eq(constant_time_select(CONSTTIME_TRUE, a, b), a))
  90         return 0;
  91     if (!TEST_uint_eq(constant_time_select(CONSTTIME_FALSE, a, b), b))
  92         return 0;
  93     return 1;
  94 }
  95
  96 static int test_select_8(unsigned char a, unsigned char b)
  97 {
  98     if (!TEST_uint_eq(constant_time_select_8(CONSTTIME_TRUE_8, a, b), a))
  99         return 0;
 100     if (!TEST_uint_eq(constant_time_select_8(CONSTTIME_FALSE_8, a, b), b))
 101         return 0;
 102     return 1;
 103 }
 104
 105 static int test_select_s(unsigned char a, unsigned char b)
 106 {
 107     if (!TEST_uint_eq(constant_time_select_s(CONSTTIME_TRUE_S, a, b), a))
 108         return 0;
 109     if (!TEST_uint_eq(constant_time_select_s(CONSTTIME_FALSE_S, a, b), b))
 110         return 0;
 111     return 1;
 112 }
 113
 114 static int test_select_int(int a, int b)
 115 {
 116     if (!TEST_int_eq(constant_time_select_int(CONSTTIME_TRUE, a, b), a))
 117         return 0;
 118     if (!TEST_int_eq(constant_time_select_int(CONSTTIME_FALSE, a, b), b))
 119         return 0;
 120     return 1;
 121 }
 122
 123 static int test_eq_int_8(int a, int b)
 124 {
 125     if (a == b && !TEST_int_eq(constant_time_eq_int_8(a, b), CONSTTIME_TRUE_8))
 126         return 0;
 127     if (a != b && !TEST_int_eq(constant_time_eq_int_8(a, b), CONSTTIME_FALSE_8))
 128         return 0;
 129     return 1;
 130 }
 131
 132 static int test_eq_s(size_t a, size_t b)
 133 {
 134     if (a == b && !TEST_size_t_eq(constant_time_eq_s(a, b), CONSTTIME_TRUE_S))
 135         return 0;
 136     if (a != b && !TEST_int_eq(constant_time_eq_s(a, b), CONSTTIME_FALSE_S))
 137         return 0;
 138     return 1;
 139 }
 140
 141 static int test_eq_int(int a, int b)
 142 {
 143     if (a == b && !TEST_uint_eq(constant_time_eq_int(a, b), CONSTTIME_TRUE))
 144         return 0;
 145     if (a != b && !TEST_uint_eq(constant_time_eq_int(a, b), CONSTTIME_FALSE))
 146         return 0;
 147     return 1;
 148 }
 149
 150 static unsigned int test_values[] =
 151     { 0, 1, 1024, 12345, 32000, UINT_MAX / 2 - 1,
 152     UINT_MAX / 2, UINT_MAX / 2 + 1, UINT_MAX - 1,
 153     UINT_MAX
 154 };
 155
 156 static unsigned char test_values_8[] =
 157     { 0, 1, 2, 20, 32, 127, 128, 129, 255 };
 158
 159 static int signed_test_values[] = { 0, 1, -1, 1024, -1024, 12345, -12345,
 160     32000, -32000, INT_MAX, INT_MIN, INT_MAX - 1,
 161     INT_MIN + 1
 162 };
 163
 164 static size_t test_values_s[] =
 165     { 0, 1, 1024, 12345, 32000, SIZE_MAX / 2 - 1,
 166     SIZE_MAX / 2, SIZE_MAX / 2 + 1, SIZE_MAX - 1,
 167     SIZE_MAX
 168 };
 169
 170 static int test_sizeofs(void)
 171 {
 172     if (!TEST_uint_eq(OSSL_NELEM(test_values), OSSL_NELEM(test_values_s)))
 173         return 0;
 174     return 1;
 175 }
 176
 177 static int test_binops(int i)
 178 {
 179     unsigned int a = test_values[i];
 180     unsigned int g = test_values_s[i];
 181     int j;
 182     int ret = 1;
 183
 184     if (!test_is_zero(a) || !test_is_zero_8(a) || !test_is_zero_s(g))
 185         ret = 0;
 186
 187     for (j = 0; j < (int)OSSL_NELEM(test_values); ++j) {
 188         unsigned int b = test_values[j];
 189         unsigned int h = test_values[j];
 190
 191         if (!test_select(a, b)
 192                 || !test_select_s(g, h)
 193                 || !test_eq_s(g, h)
 194                 || !test_binary_op(&constant_time_lt, "ct_lt",
 195                                    a, b, a < b)
 196                 || !test_binary_op_8(&constant_time_lt_8, "constant_time_lt_8",
 197                                      a, b, a < b)
 198                 || !test_binary_op_s(&constant_time_lt_s, "constant_time_lt_s",
 199                                      g, h, g < h)
 200                 || !test_binary_op(&constant_time_lt, "constant_time_lt",
 201                                    b, a, b < a)
 202                 || !test_binary_op_8(&constant_time_lt_8, "constant_time_lt_8",
 203                                      b, a, b < a)
 204                 || !test_binary_op_s(&constant_time_lt_s, "constant_time_lt_s",
 205                                      h, g, h < g)
 206                 || !test_binary_op(&constant_time_ge, "constant_time_ge",
 207                                    a, b, a >= b)
 208                 || !test_binary_op_8(&constant_time_ge_8, "constant_time_ge_8",
 209                                      a, b, a >= b)
 210                 || !test_binary_op_s(&constant_time_ge_s, "constant_time_ge_s",
 211                                      g, h, g >= h)
 212                 || !test_binary_op(&constant_time_ge, "constant_time_ge",
 213                                    b, a, b >= a)
 214                 || !test_binary_op_8(&constant_time_ge_8, "constant_time_ge_8",
 215                                      b, a, b >= a)
 216                 || !test_binary_op_s(&constant_time_ge_s, "constant_time_ge_s",
 217                                      h, g, h >= g)
 218                 || !test_binary_op(&constant_time_eq, "constant_time_eq",
 219                                    a, b, a == b)
 220                 || !test_binary_op_8(&constant_time_eq_8, "constant_time_eq_8",
 221                                      a, b, a == b)
 222                 || !test_binary_op_s(&constant_time_eq_s, "constant_time_eq_s",
 223                                      g, h, g == h)
 224                 || !test_binary_op(&constant_time_eq, "constant_time_eq",
 225                                    b, a, b == a)
 226                 || !test_binary_op_8(&constant_time_eq_8, "constant_time_eq_8",
 227                                      b, a, b == a)
 228                 || !test_binary_op_s(&constant_time_eq_s, "constant_time_eq_s",
 229                                      h, g, h == g)) {
 230             ret = 0;
 231         }
 232     }
 233     return ret;
 234 }
 235
 236 static int test_signed(int i)
 237 {
 238     int c = signed_test_values[i];
 239     unsigned int j;
 240     int ret = 1;
 241
 242     for (j = 0; j < OSSL_NELEM(signed_test_values); ++j) {
 243         int d = signed_test_values[j];
 244
 245         if (!test_select_int(c, d)
 246                 || !test_eq_int(c, d)
 247                 || !test_eq_int_8(c, d))
 248             ret = 0;
 249     }
 250     return ret;
 251 }
 252
 253 static int test_8values(int i)
 254 {
 255     unsigned char e = test_values_8[i];
 256     unsigned int j;
 257     int ret = 1;
 258
 259     for (j = 0; j < sizeof(test_values_8); ++j) {
 260         unsigned char f = test_values_8[j];
 261
 262         if (!test_select_8(e, f))
 263             ret = 0;
 264     }
 265     return ret;
 266 }
 267
 268
 269 void register_tests(void)
 270 {
 271     ADD_TEST(test_sizeofs);
 272     ADD_ALL_TESTS(test_binops, OSSL_NELEM(test_values));
 273     ADD_ALL_TESTS(test_signed, OSSL_NELEM(signed_test_values));
 274     ADD_ALL_TESTS(test_8values, sizeof(test_values_8));
 275 }