crypto/bn/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, p, m;
 100     BIGNUM r;
 101     BN_ULONG one_word = 1;
 102     BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
 103     int ret = 1, failed = 0;
 104
 105     BN_init(&m);
 106     BN_one(&m);
 107
 108     BN_init(&a);
 109     BN_one(&a);
 110
 111     BN_init(&p);
 112     BN_zero(&p);
 113
 114     BN_init(&r);
 115
 116     if (!BN_rand(&a, 1024, 0, 0))
 117         goto err;
 118
 119     if (!BN_mod_exp(&r, &a, &p, &m, ctx))
 120         goto err;
 121
 122     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp", &r, &a))
 123         failed = 1;
 124
 125     if (!BN_mod_exp_recp(&r, &a, &p, &m, ctx))
 126         goto err;
 127
 128     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_recp", &r, &a))
 129         failed = 1;
 130
 131     if (!BN_mod_exp_simple(&r, &a, &p, &m, ctx))
 132         goto err;
 133
 134     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_simple", &r, &a))
 135         failed = 1;
 136
 137     if (!BN_mod_exp_mont(&r, &a, &p, &m, ctx, NULL))
 138         goto err;
 139
 140     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_mont", &r, &a))
 141         failed = 1;
 142
 143     if (!BN_mod_exp_mont_consttime(&r, &a, &p, &m, ctx, NULL)) {
 144         goto err;
 145     }
 146
 147     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_mont_consttime", &r, &a))
 148         failed = 1;
 149
 150     /*
 151      * A different codepath exists for single word multiplication
 152      * in non-constant-time only.
 153      */
 154     if (!BN_mod_exp_mont_word(&r, one_word, &p, &m, ctx, NULL))
 155         goto err;
 156
 157     if (!BN_is_zero(&r)) {
 158         fprintf(stderr, "BN_mod_exp_mont_word failed:\n");
 159         fprintf(stderr, "1 ** 0 mod 1 = r (should be 0)\n");
 160         fprintf(stderr, "r = ");
 161         BN_print_fp(stderr, &r);
 162         fprintf(stderr, "\n");
 163         return 0;
 164     }
 165
 166     ret = failed;
 167
 168  err:
 169     BN_free(&r);
 170     BN_free(&a);
 171     BN_free(&p);
 172     BN_free(&m);
 173     BN_CTX_free(ctx);
 174
 175     return ret;
 176 }
 177
 178 int main(int argc, char *argv[])
 179 {
 180     BN_CTX *ctx;
 181     BIO *out = NULL;
 182     int i, ret;
 183     unsigned char c;
 184     BIGNUM *r_mont, *r_mont_const, *r_recp, *r_simple, *a, *b, *m;
 185
 186     RAND_seed(rnd_seed, sizeof rnd_seed); /* or BN_rand may fail, and we
 187                                            * don't even check its return
 188                                            * value (which we should) */
 189
 190     ERR_load_BN_strings();
 191
 192     ctx = BN_CTX_new();
 193     if (ctx == NULL)
 194         EXIT(1);
 195     r_mont = BN_new();
 196     r_mont_const = BN_new();
 197     r_recp = BN_new();
 198     r_simple = BN_new();
 199     a = BN_new();
 200     b = BN_new();
 201     m = BN_new();
 202     if ((r_mont == NULL) || (r_recp == NULL) || (a == NULL) || (b == NULL))
 203         goto err;
 204
 205     out = BIO_new(BIO_s_file());
 206
 207     if (out == NULL)
 208         EXIT(1);
 209     BIO_set_fp(out, stdout, BIO_NOCLOSE);
 210
 211     for (i = 0; i < 200; i++) {
 212         RAND_bytes(&c, 1);
 213         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 214         BN_rand(a, NUM_BITS + c, 0, 0);
 215
 216         RAND_bytes(&c, 1);
 217         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 218         BN_rand(b, NUM_BITS + c, 0, 0);
 219
 220         RAND_bytes(&c, 1);
 221         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 222         BN_rand(m, NUM_BITS + c, 0, 1);
 223
 224         BN_mod(a, a, m, ctx);
 225         BN_mod(b, b, m, ctx);
 226
 227         ret = BN_mod_exp_mont(r_mont, a, b, m, ctx, NULL);
 228         if (ret <= 0) {
 229             printf("BN_mod_exp_mont() problems\n");
 230             ERR_print_errors(out);
 231             EXIT(1);
 232         }
 233
 234         ret = BN_mod_exp_recp(r_recp, a, b, m, ctx);
 235         if (ret <= 0) {
 236             printf("BN_mod_exp_recp() problems\n");
 237             ERR_print_errors(out);
 238             EXIT(1);
 239         }
 240
 241         ret = BN_mod_exp_simple(r_simple, a, b, m, ctx);
 242         if (ret <= 0) {
 243             printf("BN_mod_exp_simple() problems\n");
 244             ERR_print_errors(out);
 245             EXIT(1);
 246         }
 247
 248         ret = BN_mod_exp_mont_consttime(r_mont_const, a, b, m, ctx, NULL);
 249         if (ret <= 0) {
 250             printf("BN_mod_exp_mont_consttime() problems\n");
 251             ERR_print_errors(out);
 252             EXIT(1);
 253         }
 254
 255         if (BN_cmp(r_simple, r_mont) == 0
 256             && BN_cmp(r_simple, r_recp) == 0
 257             && BN_cmp(r_simple, r_mont_const) == 0) {
 258             printf(".");
 259             fflush(stdout);
 260         } else {
 261             if (BN_cmp(r_simple, r_mont) != 0)
 262                 printf("\nsimple and mont results differ\n");
 263             if (BN_cmp(r_simple, r_mont_const) != 0)
 264                 printf("\nsimple and mont const time results differ\n");
 265             if (BN_cmp(r_simple, r_recp) != 0)
 266                 printf("\nsimple and recp results differ\n");
 267
 268             printf("a (%3d) = ", BN_num_bits(a));
 269             BN_print(out, a);
 270             printf("\nb (%3d) = ", BN_num_bits(b));
 271             BN_print(out, b);
 272             printf("\nm (%3d) = ", BN_num_bits(m));
 273             BN_print(out, m);
 274             printf("\nsimple   =");
 275             BN_print(out, r_simple);
 276             printf("\nrecp     =");
 277             BN_print(out, r_recp);
 278             printf("\nmont     =");
 279             BN_print(out, r_mont);
 280             printf("\nmont_ct  =");
 281             BN_print(out, r_mont_const);
 282             printf("\n");
 283             EXIT(1);
 284         }
 285     }
 286     BN_free(r_mont);
 287     BN_free(r_mont_const);
 288     BN_free(r_recp);
 289     BN_free(r_simple);
 290     BN_free(a);
 291     BN_free(b);
 292     BN_free(m);
 293     BN_CTX_free(ctx);
 294     ERR_remove_thread_state(NULL);
 295     CRYPTO_mem_leaks(out);
 296     BIO_free(out);
 297     printf("\n");
 298
 299     if (test_exp_mod_zero() != 0)
 300         goto err;
 301
 302     printf("done\n");
 303
 304     EXIT(0);
 305  err:
 306     ERR_load_crypto_strings();
 307     ERR_print_errors(out);
 308 #ifdef OPENSSL_SYS_NETWARE
 309     printf("ERROR\n");
 310 #endif
 311     EXIT(1);
 312     return (1);
 313 }