test/exptest.c

   1 /* crypto/bn/exptest.c */
   2 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This package is an SSL implementation written
   6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   8  *
   9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
  10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
  11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
  12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
  13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
  14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
  15  *
  16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
  17  * the code are not to be removed.
  18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
  19  * as the author of the parts of the library used.
  20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
  21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
  22  *
  23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  24  * modification, are permitted provided that the following conditions
  25  * are met:
  26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
  27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  32  *    must display the following acknowledgement:
  33  *    "This product includes cryptographic software written by
  34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
  35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
  36  *    being used are not cryptographic related :-).
  37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
  38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
  39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
  40  *
  41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
  42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  51  * SUCH DAMAGE.
  52  *
  53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
  54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
  55  * copied and put under another distribution licence
  56  * [including the GNU Public Licence.]
  57  */
  58
  59 #include <stdio.h>
  60 #include <stdlib.h>
  61 #include <string.h>
  62
  63 #include "../e_os.h"
  64
  65 #include <openssl/bio.h>
  66 #include <openssl/bn.h>
  67 #include <openssl/rand.h>
  68 #include <openssl/err.h>
  69
  70 #define NUM_BITS        (BN_BITS*2)
  71
  72 static const char rnd_seed[] =
  73     "string to make the random number generator think it has entropy";
  74
  75 /*
  76  * Test that r == 0 in test_exp_mod_zero(). Returns one on success,
  77  * returns zero and prints debug output otherwise.
  78  */
  79 static int a_is_zero_mod_one(const char *method, const BIGNUM *r,
  80                              const BIGNUM *a) {
  81     if (!BN_is_zero(r)) {
  82         fprintf(stderr, "%s failed:\n", method);
  83         fprintf(stderr, "a ** 0 mod 1 = r (should be 0)\n");
  84         fprintf(stderr, "a = ");
  85         BN_print_fp(stderr, a);
  86         fprintf(stderr, "\nr = ");
  87         BN_print_fp(stderr, r);
  88         fprintf(stderr, "\n");
  89         return 0;
  90     }
  91     return 1;
  92 }
  93
  94 /*
  95  * test_exp_mod_zero tests that x**0 mod 1 == 0. It returns zero on success.
  96  */
  97 static int test_exp_mod_zero()
  98 {
  99     BIGNUM *a = NULL, *p = NULL, *m = NULL;
 100     BIGNUM *r = NULL;
 101     BN_ULONG one_word = 1;
 102     BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
 103     int ret = 1, failed = 0;
 104
 105     m = BN_new();
 106     if (!m)
 107         goto err;
 108     BN_one(m);
 109
 110     a = BN_new();
 111     if (!a)
 112         goto err;
 113     BN_one(a);
 114
 115     p = BN_new();
 116     if (!p)
 117         goto err;
 118     BN_zero(p);
 119
 120     r = BN_new();
 121     if (!r)
 122         goto err;
 123
 124     if (!BN_rand(a, 1024, 0, 0))
 125         goto err;
 126
 127     if (!BN_mod_exp(r, a, p, m, ctx))
 128         goto err;
 129
 130     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp", r, a))
 131         failed = 1;
 132
 133     if (!BN_mod_exp_recp(r, a, p, m, ctx))
 134         goto err;
 135
 136     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_recp", r, a))
 137         failed = 1;
 138
 139     if (!BN_mod_exp_simple(r, a, p, m, ctx))
 140         goto err;
 141
 142     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_simple", r, a))
 143         failed = 1;
 144
 145     if (!BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, NULL))
 146         goto err;
 147
 148     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_mont", r, a))
 149         failed = 1;
 150
 151     if (!BN_mod_exp_mont_consttime(r, a, p, m, ctx, NULL)) {
 152         goto err;
 153     }
 154
 155     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_mont_consttime", r, a))
 156         failed = 1;
 157
 158     /*
 159      * A different codepath exists for single word multiplication
 160      * in non-constant-time only.
 161      */
 162     if (!BN_mod_exp_mont_word(r, one_word, p, m, ctx, NULL))
 163         goto err;
 164
 165     if (!BN_is_zero(r)) {
 166         fprintf(stderr, "BN_mod_exp_mont_word failed:\n");
 167         fprintf(stderr, "1 ** 0 mod 1 = r (should be 0)\n");
 168         fprintf(stderr, "r = ");
 169         BN_print_fp(stderr, r);
 170         fprintf(stderr, "\n");
 171         return 0;
 172     }
 173
 174     ret = failed;
 175
 176  err:
 177     BN_free(r);
 178     BN_free(a);
 179     BN_free(p);
 180     BN_free(m);
 181     BN_CTX_free(ctx);
 182
 183     return ret;
 184 }
 185
 186 int main(int argc, char *argv[])
 187 {
 188     BN_CTX *ctx;
 189     BIO *out = NULL;
 190     int i, ret;
 191     unsigned char c;
 192     BIGNUM *r_mont, *r_mont_const, *r_recp, *r_simple, *a, *b, *m;
 193
 194     RAND_seed(rnd_seed, sizeof rnd_seed); /* or BN_rand may fail, and we
 195                                            * don't even check its return
 196                                            * value (which we should) */
 197
 198     ERR_load_BN_strings();
 199
 200     ctx = BN_CTX_new();
 201     if (ctx == NULL)
 202         EXIT(1);
 203     r_mont = BN_new();
 204     r_mont_const = BN_new();
 205     r_recp = BN_new();
 206     r_simple = BN_new();
 207     a = BN_new();
 208     b = BN_new();
 209     m = BN_new();
 210     if ((r_mont == NULL) || (r_recp == NULL) || (a == NULL) || (b == NULL))
 211         goto err;
 212
 213     out = BIO_new(BIO_s_file());
 214
 215     if (out == NULL)
 216         EXIT(1);
 217     BIO_set_fp(out, stdout, BIO_NOCLOSE | BIO_FP_TEXT);
 218
 219     for (i = 0; i < 200; i++) {
 220         RAND_bytes(&c, 1);
 221         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 222         BN_rand(a, NUM_BITS + c, 0, 0);
 223
 224         RAND_bytes(&c, 1);
 225         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 226         BN_rand(b, NUM_BITS + c, 0, 0);
 227
 228         RAND_bytes(&c, 1);
 229         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 230         BN_rand(m, NUM_BITS + c, 0, 1);
 231
 232         BN_mod(a, a, m, ctx);
 233         BN_mod(b, b, m, ctx);
 234
 235         ret = BN_mod_exp_mont(r_mont, a, b, m, ctx, NULL);
 236         if (ret <= 0) {
 237             printf("BN_mod_exp_mont() problems\n");
 238             ERR_print_errors(out);
 239             EXIT(1);
 240         }
 241
 242         ret = BN_mod_exp_recp(r_recp, a, b, m, ctx);
 243         if (ret <= 0) {
 244             printf("BN_mod_exp_recp() problems\n");
 245             ERR_print_errors(out);
 246             EXIT(1);
 247         }
 248
 249         ret = BN_mod_exp_simple(r_simple, a, b, m, ctx);
 250         if (ret <= 0) {
 251             printf("BN_mod_exp_simple() problems\n");
 252             ERR_print_errors(out);
 253             EXIT(1);
 254         }
 255
 256         ret = BN_mod_exp_mont_consttime(r_mont_const, a, b, m, ctx, NULL);
 257         if (ret <= 0) {
 258             printf("BN_mod_exp_mont_consttime() problems\n");
 259             ERR_print_errors(out);
 260             EXIT(1);
 261         }
 262
 263         if (BN_cmp(r_simple, r_mont) == 0
 264             && BN_cmp(r_simple, r_recp) == 0
 265             && BN_cmp(r_simple, r_mont_const) == 0) {
 266             printf(".");
 267             fflush(stdout);
 268         } else {
 269             if (BN_cmp(r_simple, r_mont) != 0)
 270                 printf("\nsimple and mont results differ\n");
 271             if (BN_cmp(r_simple, r_mont_const) != 0)
 272                 printf("\nsimple and mont const time results differ\n");
 273             if (BN_cmp(r_simple, r_recp) != 0)
 274                 printf("\nsimple and recp results differ\n");
 275
 276             printf("a (%3d) = ", BN_num_bits(a));
 277             BN_print(out, a);
 278             printf("\nb (%3d) = ", BN_num_bits(b));
 279             BN_print(out, b);
 280             printf("\nm (%3d) = ", BN_num_bits(m));
 281             BN_print(out, m);
 282             printf("\nsimple   =");
 283             BN_print(out, r_simple);
 284             printf("\nrecp     =");
 285             BN_print(out, r_recp);
 286             printf("\nmont     =");
 287             BN_print(out, r_mont);
 288             printf("\nmont_ct  =");
 289             BN_print(out, r_mont_const);
 290             printf("\n");
 291             EXIT(1);
 292         }
 293     }
 294     BN_free(r_mont);
 295     BN_free(r_mont_const);
 296     BN_free(r_recp);
 297     BN_free(r_simple);
 298     BN_free(a);
 299     BN_free(b);
 300     BN_free(m);
 301     BN_CTX_free(ctx);
 302     ERR_remove_thread_state(NULL);
 303 #ifdef CRYPTO_MDEBUG
 304     CRYPTO_mem_leaks(out);
 305 #endif
 306     BIO_free(out);
 307     printf("\n");
 308
 309     if (test_exp_mod_zero() != 0)
 310         goto err;
 311
 312     printf("done\n");
 313
 314     EXIT(0);
 315  err:
 316     ERR_load_crypto_strings();
 317     ERR_print_errors(out);
 318 #ifdef OPENSSL_SYS_NETWARE
 319     printf("ERROR\n");
 320 #endif
 321     EXIT(1);
 322 }