test/rsa_test.c

   1 /*
   2  * Copyright 1999-2019 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the Apache License 2.0 (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 /* test vectors from p1ovect1.txt */
  11
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <string.h>
  14
  15 #include "internal/nelem.h"
  16
  17 #include <openssl/crypto.h>
  18 #include <openssl/err.h>
  19 #include <openssl/rand.h>
  20 #include <openssl/bn.h>
  21
  22 #include "testutil.h"
  23
  24 #ifdef OPENSSL_NO_RSA
  25 int setup_tests(void)
  26 {
  27     /* No tests */
  28     return 1;
  29 }
  30 #else
  31 # include <openssl/rsa.h>
  32
  33 # define SetKey \
  34     RSA_set0_key(key,                                           \
  35                  BN_bin2bn(n, sizeof(n)-1, NULL),               \
  36                  BN_bin2bn(e, sizeof(e)-1, NULL),               \
  37                  BN_bin2bn(d, sizeof(d)-1, NULL));              \
  38     RSA_set0_factors(key,                                       \
  39                      BN_bin2bn(p, sizeof(p)-1, NULL),           \
  40                      BN_bin2bn(q, sizeof(q)-1, NULL));          \
  41     RSA_set0_crt_params(key,                                    \
  42                         BN_bin2bn(dmp1, sizeof(dmp1)-1, NULL),  \
  43                         BN_bin2bn(dmq1, sizeof(dmq1)-1, NULL),  \
  44                         BN_bin2bn(iqmp, sizeof(iqmp)-1, NULL)); \
  45     if (c == NULL)                                              \
  46         return 0;                                               \
  47     memcpy(c, ctext_ex, sizeof(ctext_ex) - 1);                  \
  48     return sizeof(ctext_ex) - 1;
  49
  50 static int key1(RSA *key, unsigned char *c)
  51 {
  52     static unsigned char n[] =
  53         "\x00\xAA\x36\xAB\xCE\x88\xAC\xFD\xFF\x55\x52\x3C\x7F\xC4\x52\x3F"
  54         "\x90\xEF\xA0\x0D\xF3\x77\x4A\x25\x9F\x2E\x62\xB4\xC5\xD9\x9C\xB5"
  55         "\xAD\xB3\x00\xA0\x28\x5E\x53\x01\x93\x0E\x0C\x70\xFB\x68\x76\x93"
  56         "\x9C\xE6\x16\xCE\x62\x4A\x11\xE0\x08\x6D\x34\x1E\xBC\xAC\xA0\xA1"
  57         "\xF5";
  58
  59     static unsigned char e[] = "\x11";
  60
  61     static unsigned char d[] =
  62         "\x0A\x03\x37\x48\x62\x64\x87\x69\x5F\x5F\x30\xBC\x38\xB9\x8B\x44"
  63         "\xC2\xCD\x2D\xFF\x43\x40\x98\xCD\x20\xD8\xA1\x38\xD0\x90\xBF\x64"
  64         "\x79\x7C\x3F\xA7\xA2\xCD\xCB\x3C\xD1\xE0\xBD\xBA\x26\x54\xB4\xF9"
  65         "\xDF\x8E\x8A\xE5\x9D\x73\x3D\x9F\x33\xB3\x01\x62\x4A\xFD\x1D\x51";
  66
  67     static unsigned char p[] =
  68         "\x00\xD8\x40\xB4\x16\x66\xB4\x2E\x92\xEA\x0D\xA3\xB4\x32\x04\xB5"
  69         "\xCF\xCE\x33\x52\x52\x4D\x04\x16\xA5\xA4\x41\xE7\x00\xAF\x46\x12"
  70         "\x0D";
  71
  72     static unsigned char q[] =
  73         "\x00\xC9\x7F\xB1\xF0\x27\xF4\x53\xF6\x34\x12\x33\xEA\xAA\xD1\xD9"
  74         "\x35\x3F\x6C\x42\xD0\x88\x66\xB1\xD0\x5A\x0F\x20\x35\x02\x8B\x9D"
  75         "\x89";
  76
  77     static unsigned char dmp1[] =
  78         "\x59\x0B\x95\x72\xA2\xC2\xA9\xC4\x06\x05\x9D\xC2\xAB\x2F\x1D\xAF"
  79         "\xEB\x7E\x8B\x4F\x10\xA7\x54\x9E\x8E\xED\xF5\xB4\xFC\xE0\x9E\x05";
  80
  81     static unsigned char dmq1[] =
  82         "\x00\x8E\x3C\x05\x21\xFE\x15\xE0\xEA\x06\xA3\x6F\xF0\xF1\x0C\x99"
  83         "\x52\xC3\x5B\x7A\x75\x14\xFD\x32\x38\xB8\x0A\xAD\x52\x98\x62\x8D"
  84         "\x51";
  85
  86     static unsigned char iqmp[] =
  87         "\x36\x3F\xF7\x18\x9D\xA8\xE9\x0B\x1D\x34\x1F\x71\xD0\x9B\x76\xA8"
  88         "\xA9\x43\xE1\x1D\x10\xB2\x4D\x24\x9F\x2D\xEA\xFE\xF8\x0C\x18\x26";
  89
  90     static unsigned char ctext_ex[] =
  91         "\x1b\x8f\x05\xf9\xca\x1a\x79\x52\x6e\x53\xf3\xcc\x51\x4f\xdb\x89"
  92         "\x2b\xfb\x91\x93\x23\x1e\x78\xb9\x92\xe6\x8d\x50\xa4\x80\xcb\x52"
  93         "\x33\x89\x5c\x74\x95\x8d\x5d\x02\xab\x8c\x0f\xd0\x40\xeb\x58\x44"
  94         "\xb0\x05\xc3\x9e\xd8\x27\x4a\x9d\xbf\xa8\x06\x71\x40\x94\x39\xd2";
  95
  96     SetKey;
  97 }
  98
  99 static int key2(RSA *key, unsigned char *c)
 100 {
 101     static unsigned char n[] =
 102         "\x00\xA3\x07\x9A\x90\xDF\x0D\xFD\x72\xAC\x09\x0C\xCC\x2A\x78\xB8"
 103         "\x74\x13\x13\x3E\x40\x75\x9C\x98\xFA\xF8\x20\x4F\x35\x8A\x0B\x26"
 104         "\x3C\x67\x70\xE7\x83\xA9\x3B\x69\x71\xB7\x37\x79\xD2\x71\x7B\xE8"
 105         "\x34\x77\xCF";
 106
 107     static unsigned char e[] = "\x3";
 108
 109     static unsigned char d[] =
 110         "\x6C\xAF\xBC\x60\x94\xB3\xFE\x4C\x72\xB0\xB3\x32\xC6\xFB\x25\xA2"
 111         "\xB7\x62\x29\x80\x4E\x68\x65\xFC\xA4\x5A\x74\xDF\x0F\x8F\xB8\x41"
 112         "\x3B\x52\xC0\xD0\xE5\x3D\x9B\x59\x0F\xF1\x9B\xE7\x9F\x49\xDD\x21"
 113         "\xE5\xEB";
 114
 115     static unsigned char p[] =
 116         "\x00\xCF\x20\x35\x02\x8B\x9D\x86\x98\x40\xB4\x16\x66\xB4\x2E\x92"
 117         "\xEA\x0D\xA3\xB4\x32\x04\xB5\xCF\xCE\x91";
 118
 119     static unsigned char q[] =
 120         "\x00\xC9\x7F\xB1\xF0\x27\xF4\x53\xF6\x34\x12\x33\xEA\xAA\xD1\xD9"
 121         "\x35\x3F\x6C\x42\xD0\x88\x66\xB1\xD0\x5F";
 122
 123     static unsigned char dmp1[] =
 124         "\x00\x8A\x15\x78\xAC\x5D\x13\xAF\x10\x2B\x22\xB9\x99\xCD\x74\x61"
 125         "\xF1\x5E\x6D\x22\xCC\x03\x23\xDF\xDF\x0B";
 126
 127     static unsigned char dmq1[] =
 128         "\x00\x86\x55\x21\x4A\xC5\x4D\x8D\x4E\xCD\x61\x77\xF1\xC7\x36\x90"
 129         "\xCE\x2A\x48\x2C\x8B\x05\x99\xCB\xE0\x3F";
 130
 131     static unsigned char iqmp[] =
 132         "\x00\x83\xEF\xEF\xB8\xA9\xA4\x0D\x1D\xB6\xED\x98\xAD\x84\xED\x13"
 133         "\x35\xDC\xC1\x08\xF3\x22\xD0\x57\xCF\x8D";
 134
 135     static unsigned char ctext_ex[] =
 136         "\x14\xbd\xdd\x28\xc9\x83\x35\x19\x23\x80\xe8\xe5\x49\xb1\x58\x2a"
 137         "\x8b\x40\xb4\x48\x6d\x03\xa6\xa5\x31\x1f\x1f\xd5\xf0\xa1\x80\xe4"
 138         "\x17\x53\x03\x29\xa9\x34\x90\x74\xb1\x52\x13\x54\x29\x08\x24\x52"
 139         "\x62\x51";
 140
 141     SetKey;
 142 }
 143
 144 static int key3(RSA *key, unsigned char *c)
 145 {
 146     static unsigned char n[] =
 147         "\x00\xBB\xF8\x2F\x09\x06\x82\xCE\x9C\x23\x38\xAC\x2B\x9D\xA8\x71"
 148         "\xF7\x36\x8D\x07\xEE\xD4\x10\x43\xA4\x40\xD6\xB6\xF0\x74\x54\xF5"
 149         "\x1F\xB8\xDF\xBA\xAF\x03\x5C\x02\xAB\x61\xEA\x48\xCE\xEB\x6F\xCD"
 150         "\x48\x76\xED\x52\x0D\x60\xE1\xEC\x46\x19\x71\x9D\x8A\x5B\x8B\x80"
 151         "\x7F\xAF\xB8\xE0\xA3\xDF\xC7\x37\x72\x3E\xE6\xB4\xB7\xD9\x3A\x25"
 152         "\x84\xEE\x6A\x64\x9D\x06\x09\x53\x74\x88\x34\xB2\x45\x45\x98\x39"
 153         "\x4E\xE0\xAA\xB1\x2D\x7B\x61\xA5\x1F\x52\x7A\x9A\x41\xF6\xC1\x68"
 154         "\x7F\xE2\x53\x72\x98\xCA\x2A\x8F\x59\x46\xF8\xE5\xFD\x09\x1D\xBD"
 155         "\xCB";
 156
 157     static unsigned char e[] = "\x11";
 158
 159     static unsigned char d[] =
 160         "\x00\xA5\xDA\xFC\x53\x41\xFA\xF2\x89\xC4\xB9\x88\xDB\x30\xC1\xCD"
 161         "\xF8\x3F\x31\x25\x1E\x06\x68\xB4\x27\x84\x81\x38\x01\x57\x96\x41"
 162         "\xB2\x94\x10\xB3\xC7\x99\x8D\x6B\xC4\x65\x74\x5E\x5C\x39\x26\x69"
 163         "\xD6\x87\x0D\xA2\xC0\x82\xA9\x39\xE3\x7F\xDC\xB8\x2E\xC9\x3E\xDA"
 164         "\xC9\x7F\xF3\xAD\x59\x50\xAC\xCF\xBC\x11\x1C\x76\xF1\xA9\x52\x94"
 165         "\x44\xE5\x6A\xAF\x68\xC5\x6C\x09\x2C\xD3\x8D\xC3\xBE\xF5\xD2\x0A"
 166         "\x93\x99\x26\xED\x4F\x74\xA1\x3E\xDD\xFB\xE1\xA1\xCE\xCC\x48\x94"
 167         "\xAF\x94\x28\xC2\xB7\xB8\x88\x3F\xE4\x46\x3A\x4B\xC8\x5B\x1C\xB3"
 168         "\xC1";
 169
 170     static unsigned char p[] =
 171         "\x00\xEE\xCF\xAE\x81\xB1\xB9\xB3\xC9\x08\x81\x0B\x10\xA1\xB5\x60"
 172         "\x01\x99\xEB\x9F\x44\xAE\xF4\xFD\xA4\x93\xB8\x1A\x9E\x3D\x84\xF6"
 173         "\x32\x12\x4E\xF0\x23\x6E\x5D\x1E\x3B\x7E\x28\xFA\xE7\xAA\x04\x0A"
 174         "\x2D\x5B\x25\x21\x76\x45\x9D\x1F\x39\x75\x41\xBA\x2A\x58\xFB\x65"
 175         "\x99";
 176
 177     static unsigned char q[] =
 178         "\x00\xC9\x7F\xB1\xF0\x27\xF4\x53\xF6\x34\x12\x33\xEA\xAA\xD1\xD9"
 179         "\x35\x3F\x6C\x42\xD0\x88\x66\xB1\xD0\x5A\x0F\x20\x35\x02\x8B\x9D"
 180         "\x86\x98\x40\xB4\x16\x66\xB4\x2E\x92\xEA\x0D\xA3\xB4\x32\x04\xB5"
 181         "\xCF\xCE\x33\x52\x52\x4D\x04\x16\xA5\xA4\x41\xE7\x00\xAF\x46\x15"
 182         "\x03";
 183
 184     static unsigned char dmp1[] =
 185         "\x54\x49\x4C\xA6\x3E\xBA\x03\x37\xE4\xE2\x40\x23\xFC\xD6\x9A\x5A"
 186         "\xEB\x07\xDD\xDC\x01\x83\xA4\xD0\xAC\x9B\x54\xB0\x51\xF2\xB1\x3E"
 187         "\xD9\x49\x09\x75\xEA\xB7\x74\x14\xFF\x59\xC1\xF7\x69\x2E\x9A\x2E"
 188         "\x20\x2B\x38\xFC\x91\x0A\x47\x41\x74\xAD\xC9\x3C\x1F\x67\xC9\x81";
 189
 190     static unsigned char dmq1[] =
 191         "\x47\x1E\x02\x90\xFF\x0A\xF0\x75\x03\x51\xB7\xF8\x78\x86\x4C\xA9"
 192         "\x61\xAD\xBD\x3A\x8A\x7E\x99\x1C\x5C\x05\x56\xA9\x4C\x31\x46\xA7"
 193         "\xF9\x80\x3F\x8F\x6F\x8A\xE3\x42\xE9\x31\xFD\x8A\xE4\x7A\x22\x0D"
 194         "\x1B\x99\xA4\x95\x84\x98\x07\xFE\x39\xF9\x24\x5A\x98\x36\xDA\x3D";
 195
 196     static unsigned char iqmp[] =
 197         "\x00\xB0\x6C\x4F\xDA\xBB\x63\x01\x19\x8D\x26\x5B\xDB\xAE\x94\x23"
 198         "\xB3\x80\xF2\x71\xF7\x34\x53\x88\x50\x93\x07\x7F\xCD\x39\xE2\x11"
 199         "\x9F\xC9\x86\x32\x15\x4F\x58\x83\xB1\x67\xA9\x67\xBF\x40\x2B\x4E"
 200         "\x9E\x2E\x0F\x96\x56\xE6\x98\xEA\x36\x66\xED\xFB\x25\x79\x80\x39"
 201         "\xF7";
 202
 203     static unsigned char ctext_ex[] =
 204         "\xb8\x24\x6b\x56\xa6\xed\x58\x81\xae\xb5\x85\xd9\xa2\x5b\x2a\xd7"
 205         "\x90\xc4\x17\xe0\x80\x68\x1b\xf1\xac\x2b\xc3\xde\xb6\x9d\x8b\xce"
 206         "\xf0\xc4\x36\x6f\xec\x40\x0a\xf0\x52\xa7\x2e\x9b\x0e\xff\xb5\xb3"
 207         "\xf2\xf1\x92\xdb\xea\xca\x03\xc1\x27\x40\x05\x71\x13\xbf\x1f\x06"
 208         "\x69\xac\x22\xe9\xf3\xa7\x85\x2e\x3c\x15\xd9\x13\xca\xb0\xb8\x86"
 209         "\x3a\x95\xc9\x92\x94\xce\x86\x74\x21\x49\x54\x61\x03\x46\xf4\xd4"
 210         "\x74\xb2\x6f\x7c\x48\xb4\x2e\xe6\x8e\x1f\x57\x2a\x1f\xc4\x02\x6a"
 211         "\xc4\x56\xb4\xf5\x9f\x7b\x62\x1e\xa1\xb9\xd8\x8f\x64\x20\x2f\xb1";
 212
 213     SetKey;
 214 }
 215
 216 static int pad_unknown(void)
 217 {
 218     unsigned long l;
 219     while ((l = ERR_get_error()) != 0)
 220         if (ERR_GET_REASON(l) == RSA_R_UNKNOWN_PADDING_TYPE)
 221             return 1;
 222     return 0;
 223 }
 224
 225 static int rsa_setkey(RSA** key, unsigned char* ctext, int idx)
 226 {
 227     int clen = 0;
 228     *key = RSA_new();
 229     switch (idx) {
 230     case 0:
 231         clen = key1(*key, ctext);
 232         break;
 233     case 1:
 234         clen = key2(*key, ctext);
 235         break;
 236     case 2:
 237         clen = key3(*key, ctext);
 238         break;
 239     }
 240     return clen;
 241 }
 242
 243 static int test_rsa_pkcs1(int idx)
 244 {
 245     int ret = 0;
 246     RSA *key;
 247     unsigned char ptext[256];
 248     unsigned char ctext[256];
 249     static unsigned char ptext_ex[] = "\x54\x85\x9b\x34\x2c\x49\xea\x2a";
 250     unsigned char ctext_ex[256];
 251     int plen;
 252     int clen = 0;
 253     int num;
 254
 255     plen = sizeof(ptext_ex) - 1;
 256     clen = rsa_setkey(&key, ctext_ex, idx);
 257
 258     num = RSA_public_encrypt(plen, ptext_ex, ctext, key,
 259                              RSA_PKCS1_PADDING);
 260     if (!TEST_int_eq(num, clen))
 261         goto err;
 262
 263     num = RSA_private_decrypt(num, ctext, ptext, key, RSA_PKCS1_PADDING);
 264     if (!TEST_mem_eq(ptext, num, ptext_ex, plen))
 265         goto err;
 266
 267     ret = 1;
 268 err:
 269     RSA_free(key);
 270     return ret;
 271 }
 272
 273 static int test_rsa_sslv23(int idx)
 274 {
 275     int ret = 0;
 276     RSA *key;
 277     unsigned char ptext[256];
 278     unsigned char ctext[256];
 279     static unsigned char ptext_ex[] = "\x54\x85\x9b\x34\x2c\x49\xea\x2a";
 280     unsigned char ctext_ex[256];
 281     int plen;
 282     int clen = 0;
 283     int num;
 284
 285     plen = sizeof(ptext_ex) - 1;
 286     clen = rsa_setkey(&key, ctext_ex, idx);
 287
 288     num = RSA_public_encrypt(plen, ptext_ex, ctext, key,
 289                              RSA_SSLV23_PADDING);
 290     if (!TEST_int_eq(num, clen))
 291         goto err;
 292
 293     num = RSA_private_decrypt(num, ctext, ptext, key, RSA_SSLV23_PADDING);
 294     if (!TEST_mem_eq(ptext, num, ptext_ex, plen))
 295         goto err;
 296
 297     ret = 1;
 298 err:
 299     RSA_free(key);
 300     return ret;
 301 }
 302
 303 static int test_rsa_oaep(int idx)
 304 {
 305     int ret = 0;
 306     RSA *key;
 307     unsigned char ptext[256];
 308     unsigned char ctext[256];
 309     static unsigned char ptext_ex[] = "\x54\x85\x9b\x34\x2c\x49\xea\x2a";
 310     unsigned char ctext_ex[256];
 311     int plen;
 312     int clen = 0;
 313     int num;
 314     int n;
 315
 316     plen = sizeof(ptext_ex) - 1;
 317     clen = rsa_setkey(&key, ctext_ex, idx);
 318
 319     num = RSA_public_encrypt(plen, ptext_ex, ctext, key,
 320                              RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 321     if (num == -1 && pad_unknown()) {
 322         TEST_info("Skipping: No OAEP support");
 323         ret = 1;
 324         goto err;
 325     }
 326     if (!TEST_int_eq(num, clen))
 327         goto err;
 328
 329     num = RSA_private_decrypt(num, ctext, ptext, key,
 330                               RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 331     if (!TEST_mem_eq(ptext, num, ptext_ex, plen))
 332         goto err;
 333
 334     /* Different ciphertexts. Try decrypting ctext_ex */
 335     num = RSA_private_decrypt(clen, ctext_ex, ptext, key,
 336                               RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 337     if (!TEST_mem_eq(ptext, num, ptext_ex, plen))
 338         goto err;
 339
 340     /* Try decrypting corrupted ciphertexts. */
 341     for (n = 0; n < clen; ++n) {
 342         ctext[n] ^= 1;
 343         num = RSA_private_decrypt(clen, ctext, ptext, key,
 344                                       RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 345         if (!TEST_int_le(num, 0))
 346             goto err;
 347         ctext[n] ^= 1;
 348     }
 349
 350     /* Test truncated ciphertexts, as well as negative length. */
 351     for (n = -1; n < clen; ++n) {
 352         num = RSA_private_decrypt(n, ctext, ptext, key,
 353                                   RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);
 354         if (!TEST_int_le(num, 0))
 355             goto err;
 356     }
 357
 358     ret = 1;
 359 err:
 360     RSA_free(key);
 361     return ret;
 362 }
 363
 364 static const struct {
 365     int bits;
 366     unsigned int r;
 367 } rsa_security_bits_cases[] = {
 368     /* NIST SP 800-56B rev 2 (draft) Appendix D Table 5 */
 369     { 2048,     112 },
 370     { 3072,     128 },
 371     { 4096,     152 },
 372     { 6144,     176 },
 373     { 8192,     200 },
 374     /* Older values */
 375     { 256,      40  },
 376     { 512,      56  },
 377     { 1024,     80  },
 378     /* Slightly different value to the 256 that NIST lists in their tables */
 379     { 15360,    264 },
 380     /* Some other values */
 381     { 8888,     208 },
 382     { 2468,     120 },
 383     { 13456,    248 }
 384 };
 385
 386 static int test_rsa_security_bit(int n)
 387 {
 388     static const unsigned char vals[8] = {
 389         0x80, 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40
 390     };
 391     RSA *key = RSA_new();
 392     const int bits = rsa_security_bits_cases[n].bits;
 393     const int result = rsa_security_bits_cases[n].r;
 394     const int bytes = (bits + 7) / 8;
 395     int r = 0;
 396     unsigned char num[2000];
 397
 398     if (!TEST_ptr(key) || !TEST_int_le(bytes, (int)sizeof(num)))
 399         goto err;
 400
 401     /*
 402      * It is necessary to set the RSA key in order to ask for the strength.
 403      * A BN of an appropriate size is created, in general it won't have the
 404      * properties necessary for RSA to function.  This is okay here since
 405      * the RSA key is never used.
 406      */
 407     memset(num, vals[bits % 8], bytes);
 408
 409     /*
 410      * The 'e' parameter is set to the same value as 'n'.  This saves having
 411      * an extra BN to hold a sensible value for 'e'.  This is safe since the
 412      * RSA key is not used.  The 'd' parameter can be NULL safely.
 413      */
 414     if (TEST_true(RSA_set0_key(key, BN_bin2bn(num, bytes, NULL),
 415                                BN_bin2bn(num, bytes, NULL), NULL))
 416             && TEST_uint_eq(RSA_security_bits(key), result))
 417         r = 1;
 418 err:
 419     RSA_free(key);
 420     return r;
 421 }
 422
 423 int setup_tests(void)
 424 {
 425     ADD_ALL_TESTS(test_rsa_pkcs1, 3);
 426     ADD_ALL_TESTS(test_rsa_sslv23, 3);
 427     ADD_ALL_TESTS(test_rsa_oaep, 3);
 428     ADD_ALL_TESTS(test_rsa_security_bit, OSSL_NELEM(rsa_security_bits_cases));
 429     return 1;
 430 }
 431 #endif