fips/fips_test_suite.c

   1 /* ====================================================================
   2  * Copyright (c) 2003 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
   3  *
   4  *
   5  * This command is intended as a test driver for the FIPS-140 testing
   6  * lab performing FIPS-140 validation.  It demonstrates the use of the
   7  * OpenSSL library ito perform a variety of common cryptographic
   8  * functions.  A power-up self test is demonstrated by deliberately
   9  * pointing to an invalid executable hash
  10  *
  11  * Contributed by Steve Marquess.
  12  *
  13  */
  14
  15 #define OPENSSL_FIPSAPI
  16
  17 #include <stdio.h>
  18 #include <assert.h>
  19 #include <ctype.h>
  20 #include <string.h>
  21 #include <stdlib.h>
  22 #include <openssl/evp.h>
  23 #include <openssl/hmac.h>
  24 #include <openssl/cmac.h>
  25 #include <openssl/sha.h>
  26 #include <openssl/err.h>
  27
  28 #include <openssl/bn.h>
  29 #include <openssl/rand.h>
  30
  31 #ifndef OPENSSL_FIPS
  32 int main(int argc, char *argv[])
  33     {
  34     printf("No FIPS support\n");
  35     return(0);
  36     }
  37 #else
  38
  39 #define ERR_clear_error() while(0)
  40
  41 #include <openssl/rsa.h>
  42 #include <openssl/dsa.h>
  43 #include <openssl/dh.h>
  44
  45 #include <openssl/fips.h>
  46 #include "fips_utl.h"
  47
  48 /* AES: encrypt and decrypt known plaintext, verify result matches original plaintext
  49 */
  50 static int FIPS_aes_test(void)
  51         {
  52         int ret = 0;
  53         unsigned char pltmp[16];
  54         unsigned char citmp[16];
  55         unsigned char key[16] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16};
  56         unsigned char plaintext[16] = "etaonrishdlcu";
  57         EVP_CIPHER_CTX ctx;
  58         FIPS_cipher_ctx_init(&ctx);
  59         if (FIPS_cipherinit(&ctx, EVP_aes_128_ecb(), key, NULL, 1) <= 0)
  60                 goto err;
  61         FIPS_cipher(&ctx, citmp, plaintext, 16);
  62         if (FIPS_cipherinit(&ctx, EVP_aes_128_ecb(), key, NULL, 0) <= 0)
  63                 goto err;
  64         FIPS_cipher(&ctx, pltmp, citmp, 16);
  65         if (memcmp(pltmp, plaintext, 16))
  66                 goto err;
  67         ret = 1;
  68         err:
  69         FIPS_cipher_ctx_cleanup(&ctx);
  70         return ret;
  71         }
  72
  73 static int FIPS_aes_gcm_test(void)
  74         {
  75         int ret = 0;
  76         unsigned char pltmp[16];
  77         unsigned char citmp[16];
  78         unsigned char tagtmp[16];
  79         unsigned char key[16] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16};
  80         unsigned char iv[16] = {21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32};
  81         unsigned char aad[] = "Some text AAD";
  82         unsigned char plaintext[16] = "etaonrishdlcu";
  83         EVP_CIPHER_CTX ctx;
  84         FIPS_cipher_ctx_init(&ctx);
  85         if (FIPS_cipherinit(&ctx, EVP_aes_128_gcm(), key, iv, 1) <= 0)
  86                 goto err;
  87         FIPS_cipher(&ctx, NULL, aad, sizeof(aad));
  88         FIPS_cipher(&ctx, citmp, plaintext, 16);
  89         FIPS_cipher(&ctx, NULL, NULL, 0);
  90         if (!FIPS_cipher_ctx_ctrl(&ctx, EVP_CTRL_GCM_GET_TAG, 16, tagtmp))
  91                 goto err;
  92
  93         if (FIPS_cipherinit(&ctx, EVP_aes_128_gcm(), key, iv, 0) <= 0)
  94                 goto err;
  95         if (!FIPS_cipher_ctx_ctrl(&ctx, EVP_CTRL_GCM_SET_TAG, 16, tagtmp))
  96                 goto err;
  97
  98         FIPS_cipher(&ctx, NULL, aad, sizeof(aad));
  99
 100         FIPS_cipher(&ctx, pltmp, citmp, 16);
 101
 102         if (FIPS_cipher(&ctx, NULL, NULL, 0) < 0)
 103                 goto err;
 104
 105         if (memcmp(pltmp, plaintext, 16))
 106                 goto err;
 107
 108         ret = 1;
 109         err:
 110         FIPS_cipher_ctx_cleanup(&ctx);
 111         return ret;
 112         }
 113
 114 static int FIPS_des3_test(void)
 115         {
 116         int ret = 0;
 117         unsigned char pltmp[8];
 118         unsigned char citmp[8];
 119         unsigned char key[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,
 120                               19,20,21,22,23,24};
 121         unsigned char plaintext[] = { 'e', 't', 'a', 'o', 'n', 'r', 'i', 's' };
 122         EVP_CIPHER_CTX ctx;
 123         FIPS_cipher_ctx_init(&ctx);
 124         if (FIPS_cipherinit(&ctx, EVP_des_ede3_ecb(), key, NULL, 1) <= 0)
 125                 goto err;
 126         FIPS_cipher(&ctx, citmp, plaintext, 8);
 127         if (FIPS_cipherinit(&ctx, EVP_des_ede3_ecb(), key, NULL, 0) <= 0)
 128                 goto err;
 129         FIPS_cipher(&ctx, pltmp, citmp, 8);
 130         if (memcmp(pltmp, plaintext, 8))
 131                 goto err;
 132         ret = 1;
 133         err:
 134         FIPS_cipher_ctx_cleanup(&ctx);
 135         return ret;
 136         }
 137
 138 /*
 139  * DSA: generate keys and sign, verify input plaintext.
 140  */
 141 static int FIPS_dsa_test(int bad)
 142     {
 143     DSA *dsa = NULL;
 144     unsigned char dgst[] = "etaonrishdlc";
 145     int r = 0;
 146     EVP_MD_CTX mctx;
 147     DSA_SIG *sig = NULL;
 148
 149     ERR_clear_error();
 150     FIPS_md_ctx_init(&mctx);
 151     dsa = FIPS_dsa_new();
 152     if (!dsa)
 153         goto end;
 154     if (!DSA_generate_parameters_ex(dsa, 1024,NULL,0,NULL,NULL,NULL))
 155         goto end;
 156     if (!DSA_generate_key(dsa))
 157         goto end;
 158     if (bad)
 159             BN_add_word(dsa->pub_key, 1);
 160
 161     if (!FIPS_digestinit(&mctx, EVP_sha256()))
 162         goto end;
 163     if (!FIPS_digestupdate(&mctx, dgst, sizeof(dgst) - 1))
 164         goto end;
 165     sig = FIPS_dsa_sign_ctx(dsa, &mctx);
 166     if (!sig)
 167         goto end;
 168
 169     if (!FIPS_digestinit(&mctx, EVP_sha256()))
 170         goto end;
 171     if (!FIPS_digestupdate(&mctx, dgst, sizeof(dgst) - 1))
 172         goto end;
 173     r = FIPS_dsa_verify_ctx(dsa, &mctx, sig);
 174     end:
 175     if (sig)
 176         FIPS_dsa_sig_free(sig);
 177     FIPS_md_ctx_cleanup(&mctx);
 178     if (dsa)
 179           FIPS_dsa_free(dsa);
 180     if (r != 1)
 181         return 0;
 182     return 1;
 183     }
 184
 185 /*
 186  * RSA: generate keys and sign, verify input plaintext.
 187  */
 188 static int FIPS_rsa_test(int bad)
 189     {
 190     RSA *key;
 191     unsigned char input_ptext[] = "etaonrishdlc";
 192     unsigned char buf[256];
 193     unsigned int slen;
 194     BIGNUM *bn;
 195     EVP_MD_CTX mctx;
 196     int r = 0;
 197
 198     ERR_clear_error();
 199     FIPS_md_ctx_init(&mctx);
 200     key = FIPS_rsa_new();
 201     bn = BN_new();
 202     if (!key || !bn)
 203         return 0;
 204     BN_set_word(bn, 65537);
 205     if (!RSA_generate_key_ex(key, 2048,bn,NULL))
 206         return 0;
 207     BN_free(bn);
 208     if (bad)
 209             BN_add_word(key->n, 1);
 210
 211     if (!FIPS_digestinit(&mctx, EVP_sha256()))
 212         goto end;
 213     if (!FIPS_digestupdate(&mctx, input_ptext, sizeof(input_ptext) - 1))
 214         goto end;
 215     if (!FIPS_rsa_sign_ctx(key, &mctx, RSA_PKCS1_PADDING, 0, NULL, buf, &slen))
 216         goto end;
 217
 218     if (!FIPS_digestinit(&mctx, EVP_sha256()))
 219         goto end;
 220     if (!FIPS_digestupdate(&mctx, input_ptext, sizeof(input_ptext) - 1))
 221         goto end;
 222     r = FIPS_rsa_verify_ctx(key, &mctx, RSA_PKCS1_PADDING, 0, NULL, buf, slen);
 223     end:
 224     FIPS_md_ctx_cleanup(&mctx);
 225     if (key)
 226           FIPS_rsa_free(key);
 227     if (r != 1)
 228         return 0;
 229     return 1;
 230     }
 231
 232 /* SHA1: generate hash of known digest value and compare to known
 233    precomputed correct hash
 234 */
 235 static int FIPS_sha1_test()
 236     {
 237     unsigned char digest[SHA_DIGEST_LENGTH] =
 238         { 0x11, 0xf1, 0x9a, 0x3a, 0xec, 0x1a, 0x1e, 0x8e, 0x65, 0xd4, 0x9a, 0x38, 0x0c, 0x8b, 0x1e, 0x2c, 0xe8, 0xb3, 0xc5, 0x18 };
 239     unsigned char str[] = "etaonrishd";
 240
 241     unsigned char md[SHA_DIGEST_LENGTH];
 242
 243     ERR_clear_error();
 244     if (!FIPS_digest(str,sizeof(str) - 1,md, NULL, EVP_sha1())) return 0;
 245     if (memcmp(md,digest,sizeof(md)))
 246         return 0;
 247     return 1;
 248     }
 249
 250 /* SHA256: generate hash of known digest value and compare to known
 251    precomputed correct hash
 252 */
 253 static int FIPS_sha256_test()
 254     {
 255     unsigned char digest[SHA256_DIGEST_LENGTH] =
 256         {0xf5, 0x53, 0xcd, 0xb8, 0xcf, 0x1, 0xee, 0x17, 0x9b, 0x93, 0xc9, 0x68, 0xc0, 0xea, 0x40, 0x91,
 257          0x6, 0xec, 0x8e, 0x11, 0x96, 0xc8, 0x5d, 0x1c, 0xaf, 0x64, 0x22, 0xe6, 0x50, 0x4f, 0x47, 0x57};
 258     unsigned char str[] = "etaonrishd";
 259
 260     unsigned char md[SHA256_DIGEST_LENGTH];
 261
 262     ERR_clear_error();
 263     if (!FIPS_digest(str,sizeof(str) - 1,md, NULL, EVP_sha256())) return 0;
 264     if (memcmp(md,digest,sizeof(md)))
 265         return 0;
 266     return 1;
 267     }
 268
 269 /* SHA512: generate hash of known digest value and compare to known
 270    precomputed correct hash
 271 */
 272 static int FIPS_sha512_test()
 273     {
 274     unsigned char digest[SHA512_DIGEST_LENGTH] =
 275         {0x99, 0xc9, 0xe9, 0x5b, 0x88, 0xd4, 0x78, 0x88, 0xdf, 0x88, 0x5f, 0x94, 0x71, 0x64, 0x28, 0xca,
 276          0x16, 0x1f, 0x3d, 0xf4, 0x1f, 0xf3, 0x0f, 0xc5, 0x03, 0x99, 0xb2, 0xd0, 0xe7, 0x0b, 0x94, 0x4a,
 277          0x45, 0xd2, 0x6c, 0x4f, 0x20, 0x06, 0xef, 0x71, 0xa9, 0x25, 0x7f, 0x24, 0xb1, 0xd9, 0x40, 0x22,
 278          0x49, 0x54, 0x10, 0xc2, 0x22, 0x9d, 0x27, 0xfe, 0xbd, 0xd6, 0xd6, 0xeb, 0x2d, 0x42, 0x1d, 0xa3};
 279     unsigned char str[] = "etaonrishd";
 280
 281     unsigned char md[SHA512_DIGEST_LENGTH];
 282
 283     ERR_clear_error();
 284     if (!FIPS_digest(str,sizeof(str) - 1,md, NULL, EVP_sha512())) return 0;
 285     if (memcmp(md,digest,sizeof(md)))
 286         return 0;
 287     return 1;
 288     }
 289
 290 /* HMAC-SHA1: generate hash of known digest value and compare to known
 291    precomputed correct hash
 292 */
 293 static int FIPS_hmac_sha1_test()
 294     {
 295     unsigned char key[] = "etaonrishd";
 296     unsigned char iv[] = "Sample text";
 297     unsigned char kaval[EVP_MAX_MD_SIZE] =
 298         {0x73, 0xf7, 0xa0, 0x48, 0xf8, 0x94, 0xed, 0xdd, 0x0a, 0xea, 0xea, 0x56, 0x1b, 0x61, 0x2e, 0x70,
 299          0xb2, 0xfb, 0xec, 0xc6};
 300
 301     unsigned char out[EVP_MAX_MD_SIZE];
 302     unsigned int outlen;
 303
 304     ERR_clear_error();
 305     if (!HMAC(EVP_sha1(),key,sizeof(key)-1,iv,sizeof(iv)-1,out,&outlen)) return 0;
 306     if (memcmp(out,kaval,outlen))
 307         return 0;
 308     return 1;
 309     }
 310
 311 /* HMAC-SHA224: generate hash of known digest value and compare to known
 312    precomputed correct hash
 313 */
 314 static int FIPS_hmac_sha224_test()
 315     {
 316     unsigned char key[] = "etaonrishd";
 317     unsigned char iv[] = "Sample text";
 318     unsigned char kaval[EVP_MAX_MD_SIZE] =
 319         {0x75, 0x58, 0xd5, 0xbd, 0x55, 0x6d, 0x87, 0x0f, 0x75, 0xff, 0xbe, 0x1c, 0xb2, 0xf0, 0x20, 0x35,
 320          0xe5, 0x62, 0x49, 0xb6, 0x94, 0xb9, 0xfc, 0x65, 0x34, 0x33, 0x3a, 0x19};
 321
 322     unsigned char out[EVP_MAX_MD_SIZE];
 323     unsigned int outlen;
 324
 325     ERR_clear_error();
 326     if (!HMAC(EVP_sha224(),key,sizeof(key)-1,iv,sizeof(iv)-1,out,&outlen)) return 0;
 327     if (memcmp(out,kaval,outlen))
 328         return 0;
 329     return 1;
 330     }
 331
 332 /* HMAC-SHA256: generate hash of known digest value and compare to known
 333    precomputed correct hash
 334 */
 335 static int FIPS_hmac_sha256_test()
 336     {
 337     unsigned char key[] = "etaonrishd";
 338     unsigned char iv[] = "Sample text";
 339     unsigned char kaval[EVP_MAX_MD_SIZE] =
 340         {0xe9, 0x17, 0xc1, 0x7b, 0x4c, 0x6b, 0x77, 0xda, 0xd2, 0x30, 0x36, 0x02, 0xf5, 0x72, 0x33, 0x87,
 341          0x9f, 0xc6, 0x6e, 0x7b, 0x7e, 0xa8, 0xea, 0xaa, 0x9f, 0xba, 0xee, 0x51, 0xff, 0xda, 0x24, 0xf4};
 342
 343     unsigned char out[EVP_MAX_MD_SIZE];
 344     unsigned int outlen;
 345
 346     ERR_clear_error();
 347     if (!HMAC(EVP_sha256(),key,sizeof(key)-1,iv,sizeof(iv)-1,out,&outlen)) return 0;
 348     if (memcmp(out,kaval,outlen))
 349         return 0;
 350     return 1;
 351     }
 352
 353 /* HMAC-SHA384: generate hash of known digest value and compare to known
 354    precomputed correct hash
 355 */
 356 static int FIPS_hmac_sha384_test()
 357     {
 358     unsigned char key[] = "etaonrishd";
 359     unsigned char iv[] = "Sample text";
 360     unsigned char kaval[EVP_MAX_MD_SIZE] =
 361         {0xb2, 0x9d, 0x40, 0x58, 0x32, 0xc4, 0xe3, 0x31, 0xb6, 0x63, 0x08, 0x26, 0x99, 0xef, 0x3b, 0x10,
 362          0xe2, 0xdf, 0xf8, 0xff, 0xc6, 0xe1, 0x03, 0x29, 0x81, 0x2a, 0x1b, 0xac, 0xb0, 0x07, 0x39, 0x08,
 363          0xf3, 0x91, 0x35, 0x11, 0x76, 0xd6, 0x4c, 0x20, 0xfb, 0x4d, 0xc3, 0xf3, 0xb8, 0x9b, 0x88, 0x1c};
 364
 365     unsigned char out[EVP_MAX_MD_SIZE];
 366     unsigned int outlen;
 367
 368     ERR_clear_error();
 369     if (!HMAC(EVP_sha384(),key,sizeof(key)-1,iv,sizeof(iv)-1,out,&outlen)) return 0;
 370     if (memcmp(out,kaval,outlen))
 371         return 0;
 372     return 1;
 373     }
 374
 375 /* HMAC-SHA512: generate hash of known digest value and compare to known
 376    precomputed correct hash
 377 */
 378 static int FIPS_hmac_sha512_test()
 379     {
 380     unsigned char key[] = "etaonrishd";
 381     unsigned char iv[] = "Sample text";
 382     unsigned char kaval[EVP_MAX_MD_SIZE] =
 383         {0xcd, 0x3e, 0xb9, 0x51, 0xb8, 0xbc, 0x7f, 0x9a, 0x23, 0xaf, 0xf3, 0x77, 0x59, 0x85, 0xa9, 0xe6,
 384          0xf7, 0xd1, 0x51, 0x96, 0x17, 0xe0, 0x92, 0xd8, 0xa6, 0x3b, 0xc1, 0xad, 0x7e, 0x24, 0xca, 0xb1,
 385          0xd7, 0x79, 0x0a, 0xa5, 0xea, 0x2c, 0x02, 0x58, 0x0b, 0xa6, 0x52, 0x6b, 0x61, 0x7f, 0xeb, 0x9c,
 386          0x47, 0x86, 0x5d, 0x74, 0x2b, 0x88, 0xdf, 0xee, 0x46, 0x69, 0x96, 0x3d, 0xa6, 0xd9, 0x2a, 0x53};
 387
 388     unsigned char out[EVP_MAX_MD_SIZE];
 389     unsigned int outlen;
 390
 391     ERR_clear_error();
 392     if (!HMAC(EVP_sha512(),key,sizeof(key)-1,iv,sizeof(iv)-1,out,&outlen)) return 0;
 393     if (memcmp(out,kaval,outlen))
 394         return 0;
 395     return 1;
 396     }
 397
 398 /* CMAC-AES128: generate hash of known digest value and compare to known
 399    precomputed correct hash
 400 */
 401 static int FIPS_cmac_aes128_test()
 402     {
 403     unsigned char key[16] = { 0x2b,0x7e,0x15,0x16, 0x28,0xae,0xd2,0xa6,
 404                               0xab,0xf7,0x15,0x88, 0x09,0xcf,0x4f,0x3c, };
 405     unsigned char data[] = "Sample text";
 406     unsigned char kaval[EVP_MAX_MD_SIZE] =
 407             { 0x16,0x83,0xfe,0xac, 0x52,0x9b,0xae,0x23,
 408               0xd7,0xd5,0x66,0xf5, 0xd2,0x8d,0xbd,0x2a, };
 409
 410     unsigned char *out = NULL;
 411     size_t outlen;
 412     CMAC_CTX *ctx = CMAC_CTX_new();
 413     int r = 0;
 414
 415     ERR_clear_error();
 416
 417     if (!ctx)
 418             goto end;
 419     if (!CMAC_Init(ctx,key,sizeof(key),EVP_aes_128_cbc(),NULL))
 420             goto end;
 421     if (!CMAC_Update(ctx,data,sizeof(data)-1))
 422             goto end;
 423     /* This should return 1.  If not, there's a programming error... */
 424     if (!CMAC_Final(ctx, out, &outlen))
 425             goto end;
 426     out = OPENSSL_malloc(outlen);
 427     if (!CMAC_Final(ctx, out, &outlen))
 428             goto end;
 429 #if 0
 430     {
 431     char *hexout = OPENSSL_malloc(outlen * 2 + 1);
 432     bin2hex(out, outlen, hexout);
 433     printf("CMAC-AES128: res = %s\n", hexout);
 434     OPENSSL_free(hexout);
 435     }
 436     r = 1;
 437 #else
 438     if (!memcmp(out,kaval,outlen))
 439             r = 1;
 440 #endif
 441     end:
 442     CMAC_CTX_free(ctx);
 443     if (out)
 444           OPENSSL_free(out);
 445     return r;
 446     }
 447
 448 /* CMAC-AES192: generate hash of known digest value and compare to known
 449    precomputed correct hash
 450 */
 451 static int FIPS_cmac_aes192_test()
 452     {
 453     unsigned char key[] = { 0x8e,0x73,0xb0,0xf7, 0xda,0x0e,0x64,0x52,
 454                             0xc8,0x10,0xf3,0x2b, 0x80,0x90,0x79,0xe5,
 455                             0x62,0xf8,0xea,0xd2, 0x52,0x2c,0x6b,0x7b, };
 456     unsigned char data[] = "Sample text";
 457     unsigned char kaval[] =
 458             { 0xd6,0x99,0x19,0x25, 0xe5,0x1d,0x95,0x48,
 459               0xb1,0x4a,0x0b,0xf2, 0xc6,0x3c,0x47,0x1f, };
 460
 461     unsigned char *out = NULL;
 462     size_t outlen;
 463     CMAC_CTX *ctx = CMAC_CTX_new();
 464     int r = 0;
 465
 466     ERR_clear_error();
 467
 468     if (!ctx)
 469             goto end;
 470     if (!CMAC_Init(ctx,key,sizeof(key),EVP_aes_192_cbc(),NULL))
 471             goto end;
 472     if (!CMAC_Update(ctx,data,sizeof(data)-1))
 473             goto end;
 474     /* This should return 1.  If not, there's a programming error... */
 475     if (!CMAC_Final(ctx, out, &outlen))
 476             goto end;
 477     out = OPENSSL_malloc(outlen);
 478     if (!CMAC_Final(ctx, out, &outlen))
 479             goto end;
 480 #if 0
 481     {
 482     char *hexout = OPENSSL_malloc(outlen * 2 + 1);
 483     bin2hex(out, outlen, hexout);
 484     printf("CMAC-AES192: res = %s\n", hexout);
 485     OPENSSL_free(hexout);
 486     }
 487     r = 1;
 488 #else
 489     if (!memcmp(out,kaval,outlen))
 490             r = 1;
 491 #endif
 492     end:
 493     CMAC_CTX_free(ctx);
 494     if (out)
 495           OPENSSL_free(out);
 496     return r;
 497     }
 498
 499 /* CMAC-AES256: generate hash of known digest value and compare to known
 500    precomputed correct hash
 501 */
 502 static int FIPS_cmac_aes256_test()
 503     {
 504     unsigned char key[] = { 0x60,0x3d,0xeb,0x10, 0x15,0xca,0x71,0xbe,
 505                             0x2b,0x73,0xae,0xf0, 0x85,0x7d,0x77,0x81,
 506                             0x1f,0x35,0x2c,0x07, 0x3b,0x61,0x08,0xd7,
 507                             0x2d,0x98,0x10,0xa3, 0x09,0x14,0xdf,0xf4, };
 508     unsigned char data[] = "Sample text";
 509     unsigned char kaval[] =
 510             { 0xec,0xc2,0xcf,0x63, 0xc7,0xce,0xfc,0xa4,
 511               0xb0,0x86,0x37,0x5f, 0x15,0x60,0xba,0x1f, };
 512
 513     unsigned char *out = NULL;
 514     size_t outlen;
 515     CMAC_CTX *ctx = CMAC_CTX_new();
 516     int r = 0;
 517
 518     ERR_clear_error();
 519
 520     if (!ctx)
 521             goto end;
 522     if (!CMAC_Init(ctx,key,sizeof(key),EVP_aes_256_cbc(),NULL))
 523             goto end;
 524     if (!CMAC_Update(ctx,data,sizeof(data)-1))
 525             goto end;
 526     /* This should return 1.  If not, there's a programming error... */
 527     if (!CMAC_Final(ctx, out, &outlen))
 528             goto end;
 529     out = OPENSSL_malloc(outlen);
 530     if (!CMAC_Final(ctx, out, &outlen))
 531             goto end;
 532 #if 0
 533     {
 534     char *hexout = OPENSSL_malloc(outlen * 2 + 1);
 535     bin2hex(out, outlen, hexout);
 536     printf("CMAC-AES256: res = %s\n", hexout);
 537     OPENSSL_free(hexout);
 538     }
 539     r = 1;
 540 #else
 541     if (!memcmp(out,kaval,outlen))
 542             r = 1;
 543 #endif
 544     end:
 545     CMAC_CTX_free(ctx);
 546     if (out)
 547           OPENSSL_free(out);
 548     return r;
 549     }
 550
 551 /* CMAC-TDEA3: generate hash of known digest value and compare to known
 552    precomputed correct hash
 553 */
 554 static int FIPS_cmac_tdea3_test()
 555     {
 556     unsigned char key[] = { 0x8a,0xa8,0x3b,0xf8, 0xcb,0xda,0x10,0x62,
 557                             0x0b,0xc1,0xbf,0x19, 0xfb,0xb6,0xcd,0x58,
 558                             0xbc,0x31,0x3d,0x4a, 0x37,0x1c,0xa8,0xb5, };
 559     unsigned char data[] = "Sample text";
 560     unsigned char kaval[EVP_MAX_MD_SIZE] =
 561             { 0xb4,0x06,0x4e,0xbf, 0x59,0x89,0xba,0x68, };
 562
 563     unsigned char *out = NULL;
 564     size_t outlen;
 565     CMAC_CTX *ctx = CMAC_CTX_new();
 566     int r = 0;
 567
 568     ERR_clear_error();
 569
 570     if (!ctx)
 571             goto end;
 572     if (!CMAC_Init(ctx,key,sizeof(key),EVP_des_ede3_cbc(),NULL))
 573             goto end;
 574     if (!CMAC_Update(ctx,data,sizeof(data)-1))
 575             goto end;
 576     /* This should return 1.  If not, there's a programming error... */
 577     if (!CMAC_Final(ctx, out, &outlen))
 578             goto end;
 579     out = OPENSSL_malloc(outlen);
 580     if (!CMAC_Final(ctx, out, &outlen))
 581             goto end;
 582 #if 0
 583     {
 584     char *hexout = OPENSSL_malloc(outlen * 2 + 1);
 585     bin2hex(out, outlen, hexout);
 586     printf("CMAC-TDEA3: res = %s\n", hexout);
 587     OPENSSL_free(hexout);
 588     }
 589     r = 1;
 590 #else
 591     if (!memcmp(out,kaval,outlen))
 592             r = 1;
 593 #endif
 594     end:
 595     CMAC_CTX_free(ctx);
 596     if (out)
 597           OPENSSL_free(out);
 598     return r;
 599     }
 600
 601
 602 /* DH: generate shared parameters
 603 */
 604 static int dh_test()
 605     {
 606     DH *dh;
 607     ERR_clear_error();
 608     dh = FIPS_dh_new();
 609     if (!dh)
 610         return 0;
 611     if (!DH_generate_parameters_ex(dh, 1024, 2, NULL))
 612         return 0;
 613     FIPS_dh_free(dh);
 614     return 1;
 615     }
 616
 617 /* Zeroize
 618 */
 619 static int Zeroize()
 620     {
 621     RSA *key;
 622     BIGNUM *bn;
 623     unsigned char userkey[16] =
 624         { 0x48, 0x50, 0xf0, 0xa3, 0x3a, 0xed, 0xd3, 0xaf, 0x6e, 0x47, 0x7f, 0x83, 0x02, 0xb1, 0x09, 0x68 };
 625     size_t i;
 626     int n;
 627
 628     key = FIPS_rsa_new();
 629     bn = BN_new();
 630     if (!key || !bn)
 631         return 0;
 632     BN_set_word(bn, 65537);
 633     if (!RSA_generate_key_ex(key, 1024,bn,NULL))
 634         return 0;
 635     BN_free(bn);
 636
 637     n = BN_num_bytes(key->d);
 638     printf(" Generated %d byte RSA private key\n", n);
 639     printf("\tBN key before overwriting:\n");
 640     do_bn_print(stdout, key->d);
 641     BN_rand(key->d,n*8,-1,0);
 642     printf("\tBN key after overwriting:\n");
 643     do_bn_print(stdout, key->d);
 644
 645     printf("\tchar buffer key before overwriting: \n\t\t");
 646     for(i = 0; i < sizeof(userkey); i++) printf("%02x", userkey[i]);
 647         printf("\n");
 648     RAND_bytes(userkey, sizeof userkey);
 649     printf("\tchar buffer key after overwriting: \n\t\t");
 650     for(i = 0; i < sizeof(userkey); i++) printf("%02x", userkey[i]);
 651         printf("\n");
 652
 653     return 1;
 654     }
 655
 656 static int Error;
 657 static const char * Fail(const char *msg)
 658     {
 659     Error++;
 660     return msg;
 661     }
 662
 663 static void test_msg(const char *msg, int result)
 664         {
 665         printf("%s...%s\n", msg, result ? "successful" : Fail("Failed!"));
 666         }
 667
 668 /* Table of IDs for POST translating between NIDs and names */
 669
 670 typedef struct
 671         {
 672         int id;
 673         const char *name;
 674         } POST_ID;
 675
 676 POST_ID id_list[] = {
 677         {NID_sha1, "SHA1"},
 678         {NID_sha224, "SHA224"},
 679         {NID_sha256, "SHA256"},
 680         {NID_sha384, "SHA384"},
 681         {NID_sha512, "SHA512"},
 682         {EVP_PKEY_RSA, "RSA"},
 683         {EVP_PKEY_DSA, "DSA"},
 684         {EVP_PKEY_EC, "ECDSA"},
 685         {NID_aes_128_cbc, "AES-128-CBC"},
 686         {NID_aes_192_cbc, "AES-192-CBC"},
 687         {NID_aes_256_cbc, "AES-256-CBC"},
 688         {NID_aes_128_ctr, "AES-128-CTR"},
 689         {NID_aes_192_ctr, "AES-192-CTR"},
 690         {NID_aes_256_ctr, "AES-256-CTR"},
 691         {NID_aes_128_ecb, "AES-128-ECB"},
 692         {NID_aes_128_xts, "AES-128-XTS"},
 693         {NID_aes_256_xts, "AES-256-XTS"},
 694         {NID_des_ede3_cbc, "DES-EDE3-CBC"},
 695         {NID_des_ede3_ecb, "DES-EDE3-ECB"},
 696         {0, NULL}
 697 };
 698
 699 static const char *lookup_id(int id)
 700         {
 701         POST_ID *n;
 702         static char out[40];
 703         for (n = id_list; n->name; n++)
 704                 {
 705                 if (n->id == id)
 706                         return n->name;
 707                 }
 708         sprintf(out, "ID=%d", id);
 709         return out;
 710         }
 711
 712 static int fail_id = -1;
 713 static int fail_sub = -1;
 714 static int fail_key = -1;
 715
 716 static int post_cb(int op, int id, int subid, void *ex)
 717         {
 718         const char *idstr, *exstr = "";
 719         char asctmp[20];
 720         int keytype = -1;
 721 #ifdef FIPS_POST_TIME
 722         static struct timespec start, end, tstart, tend;
 723 #endif
 724         switch(id)
 725                 {
 726                 case FIPS_TEST_INTEGRITY:
 727                 idstr = "Integrity";
 728                 break;
 729
 730                 case FIPS_TEST_DIGEST:
 731                 idstr = "Digest";
 732                 exstr = lookup_id(subid);
 733                 break;
 734
 735                 case FIPS_TEST_CIPHER:
 736                 exstr = lookup_id(subid);
 737                 idstr = "Cipher";
 738                 break;
 739
 740                 case FIPS_TEST_SIGNATURE:
 741                 if (ex)
 742                         {
 743                         EVP_PKEY *pkey = ex;
 744                         keytype = pkey->type;
 745                         exstr = lookup_id(keytype);
 746                         }
 747                 idstr = "Signature";
 748                 break;
 749
 750                 case FIPS_TEST_HMAC:
 751                 exstr = lookup_id(subid);
 752                 idstr = "HMAC";
 753                 break;
 754
 755                 case FIPS_TEST_CMAC:
 756                 idstr = "CMAC";
 757                 exstr = lookup_id(subid);
 758                 break;
 759
 760                 case FIPS_TEST_GCM:
 761                 idstr = "GCM";
 762                 break;
 763
 764                 case FIPS_TEST_XTS:
 765                 idstr = "XTS";
 766                 exstr = lookup_id(subid);
 767                 break;
 768
 769                 case FIPS_TEST_CCM:
 770                 idstr = "CCM";
 771                 break;
 772
 773                 case FIPS_TEST_X931:
 774                 idstr = "X9.31 PRNG";
 775                 sprintf(asctmp, "keylen=%d", subid);
 776                 exstr = asctmp;
 777                 break;
 778
 779                 case FIPS_TEST_DRBG:
 780                 idstr = "DRBG";
 781                 if (*(int *)ex & DRBG_FLAG_CTR_USE_DF)
 782                         {
 783                         sprintf(asctmp, "%s DF", lookup_id(subid));
 784                         exstr = asctmp;
 785                         }
 786                 else
 787                         exstr = lookup_id(subid);
 788                 break;
 789
 790                 case FIPS_TEST_PAIRWISE:
 791                 if (ex)
 792                         {
 793                         EVP_PKEY *pkey = ex;
 794                         keytype = pkey->type;
 795                         exstr = lookup_id(keytype);
 796                         }
 797                 idstr = "Pairwise Consistency";
 798                 break;
 799
 800                 case FIPS_TEST_CONTINUOUS:
 801                 idstr = "Continuous PRNG";
 802                 break;
 803
 804                 default:
 805                 idstr = "Unknown";
 806                 break;
 807
 808                 }
 809
 810         switch(op)
 811                 {
 812                 case FIPS_POST_BEGIN:
 813 #ifdef FIPS_POST_TIME
 814                 clock_getres(CLOCK_REALTIME, &tstart);
 815                 printf("\tTimer resolution %ld s, %ld ns\n",
 816                                 (long)tstart.tv_sec, (long)tstart.tv_nsec);
 817                 clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tstart);
 818 #endif
 819                 printf("\tPOST started\n");
 820                 break;
 821
 822                 case FIPS_POST_END:
 823                 printf("\tPOST %s\n", id ? "Success" : "Failed");
 824 #ifdef FIPS_POST_TIME
 825                 clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &tend);
 826                 printf("\t\tTook %f seconds\n",
 827                         (double)((tend.tv_sec+tend.tv_nsec*1e-9)
 828                         - (tstart.tv_sec+tstart.tv_nsec*1e-9)));
 829 #endif
 830                 break;
 831
 832                 case FIPS_POST_STARTED:
 833                 printf("\t\t%s %s test started\n", idstr, exstr);
 834 #ifdef FIPS_POST_TIME
 835                 clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &start);
 836 #endif
 837                 break;
 838
 839                 case FIPS_POST_SUCCESS:
 840                 printf("\t\t%s %s test OK\n", idstr, exstr);
 841 #ifdef FIPS_POST_TIME
 842                 clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &end);
 843                 printf("\t\t\tTook %f seconds\n",
 844                         (double)((end.tv_sec+end.tv_nsec*1e-9)
 845                         - (start.tv_sec+start.tv_nsec*1e-9)));
 846 #endif
 847                 break;
 848
 849                 case FIPS_POST_FAIL:
 850                 printf("\t\t%s %s test FAILED!!\n", idstr, exstr);
 851                 break;
 852
 853                 case FIPS_POST_CORRUPT:
 854                 if (fail_id == id
 855                         && (fail_key == -1 || fail_key == keytype)
 856                         && (fail_sub == -1 || fail_sub == subid))
 857                         {
 858                         printf("\t\t%s %s test failure induced\n", idstr, exstr);
 859                         return 0;
 860                         }
 861                 break;
 862
 863                 }
 864         return 1;
 865         }
 866
 867 int main(int argc,char **argv)
 868     {
 869     int bad_rsa = 0, bad_dsa = 0;
 870     int do_rng_stick = 0;
 871     int do_drbg_stick = 0;
 872     int no_exit = 0;
 873
 874
 875     FIPS_post_set_callback(post_cb);
 876
 877     printf("\tFIPS-mode test application\n");
 878
 879     printf("\t%s\n\n", FIPS_module_version_text());
 880
 881     if (argv[1]) {
 882         /* Corrupted KAT tests */
 883         if (!strcmp(argv[1], "integrity")) {
 884             fail_id = FIPS_TEST_INTEGRITY;
 885         } else if (!strcmp(argv[1], "aes")) {
 886             fail_id = FIPS_TEST_CIPHER;
 887             fail_sub = NID_aes_128_ecb;
 888         } else if (!strcmp(argv[1], "aes-ccm")) {
 889             fail_id = FIPS_TEST_CCM;
 890         } else if (!strcmp(argv[1], "aes-gcm")) {
 891             fail_id = FIPS_TEST_GCM;
 892         } else if (!strcmp(argv[1], "aes-xts")) {
 893             fail_id = FIPS_TEST_XTS;
 894         } else if (!strcmp(argv[1], "des")) {
 895             fail_id = FIPS_TEST_CIPHER;
 896             fail_sub = NID_des_ede3_ecb;
 897         } else if (!strcmp(argv[1], "dsa")) {
 898             fail_id = FIPS_TEST_SIGNATURE;
 899             fail_key = EVP_PKEY_DSA;
 900         } else if (!strcmp(argv[1], "ecdsa")) {
 901             fail_id = FIPS_TEST_SIGNATURE;
 902             fail_key = EVP_PKEY_EC;
 903         } else if (!strcmp(argv[1], "rsa")) {
 904             fail_id = FIPS_TEST_SIGNATURE;
 905             fail_key = EVP_PKEY_RSA;
 906         } else if (!strcmp(argv[1], "rsakey")) {
 907             printf("RSA key generation and signature validation with corrupted key...\n");
 908             bad_rsa = 1;
 909             no_exit = 1;
 910         } else if (!strcmp(argv[1], "rsakeygen")) {
 911             fail_id = FIPS_TEST_PAIRWISE;
 912             fail_key = EVP_PKEY_RSA;
 913             no_exit = 1;
 914         } else if (!strcmp(argv[1], "dsakey")) {
 915             printf("DSA key generation and signature validation with corrupted key...\n");
 916             bad_dsa = 1;
 917             no_exit = 1;
 918         } else if (!strcmp(argv[1], "dsakeygen")) {
 919             fail_id = FIPS_TEST_PAIRWISE;
 920             fail_key = EVP_PKEY_DSA;
 921             no_exit = 1;
 922         } else if (!strcmp(argv[1], "sha1")) {
 923             fail_id = FIPS_TEST_DIGEST;
 924         } else if (!strcmp(argv[1], "hmac")) {
 925             fail_id = FIPS_TEST_HMAC;
 926         } else if (!strcmp(argv[1], "cmac")) {
 927             fail_id = FIPS_TEST_CMAC;
 928         } else if (!strcmp(argv[1], "drbg")) {
 929             fail_id = FIPS_TEST_DRBG;
 930         } else if (!strcmp(argv[1], "rng")) {
 931             fail_id = FIPS_TEST_X931;
 932         } else if (!strcmp(argv[1], "post")) {
 933             fail_id = -1;
 934         } else if (!strcmp(argv[1], "rngstick")) {
 935             do_rng_stick = 1;
 936             no_exit = 1;
 937             printf("RNG test with stuck continuous test...\n");
 938         } else if (!strcmp(argv[1], "drbgentstick")) {
 939                 do_entropy_stick();
 940         } else if (!strcmp(argv[1], "drbgstick")) {
 941             do_drbg_stick = 1;
 942             no_exit = 1;
 943             printf("DRBG test with stuck continuous test...\n");
 944         } else {
 945             printf("Bad argument \"%s\"\n", argv[1]);
 946             exit(1);
 947         }
 948         if (!no_exit) {
 949                 fips_algtest_init_nofips();
 950                 if (!FIPS_module_mode_set(1)) {
 951                     printf("Power-up self test failed\n");
 952                     exit(1);
 953                 }
 954                 printf("Power-up self test successful\n");
 955                 exit(0);
 956         }
 957     }
 958
 959     fips_algtest_init_nofips();
 960
 961     /* Non-Approved cryptographic operation
 962     */
 963     printf("1. Non-Approved cryptographic operation test...\n");
 964     test_msg("\ta. Included algorithm (D-H)...", dh_test());
 965
 966     /* Power-up self test
 967     */
 968     ERR_clear_error();
 969     test_msg("2. Automatic power-up self test", FIPS_module_mode_set(1));
 970     if (!FIPS_module_mode())
 971         exit(1);
 972     if (do_drbg_stick)
 973             FIPS_drbg_stick();
 974     if (do_rng_stick)
 975             FIPS_x931_stick();
 976
 977     /* AES encryption/decryption
 978     */
 979     test_msg("3a. AES encryption/decryption", FIPS_aes_test());
 980     /* AES GCM encryption/decryption
 981     */
 982     test_msg("3b. AES-GCM encryption/decryption", FIPS_aes_gcm_test());
 983
 984     /* RSA key generation and encryption/decryption
 985     */
 986     test_msg("4. RSA key generation and encryption/decryption",
 987                                                 FIPS_rsa_test(bad_rsa));
 988
 989     /* DES-CBC encryption/decryption
 990     */
 991     test_msg("5. DES-ECB encryption/decryption", FIPS_des3_test());
 992
 993     /* DSA key generation and signature validation
 994     */
 995     test_msg("6. DSA key generation and signature validation",
 996                                                 FIPS_dsa_test(bad_dsa));
 997
 998     /* SHA-1 hash
 999     */
1000     test_msg("7a. SHA-1 hash", FIPS_sha1_test());
1001
1002     /* SHA-256 hash
1003     */
1004     test_msg("7b. SHA-256 hash", FIPS_sha256_test());
1005
1006     /* SHA-512 hash
1007     */
1008     test_msg("7c. SHA-512 hash", FIPS_sha512_test());
1009
1010     /* HMAC-SHA-1 hash
1011     */
1012     test_msg("7d. HMAC-SHA-1 hash", FIPS_hmac_sha1_test());
1013
1014     /* HMAC-SHA-224 hash
1015     */
1016     test_msg("7e. HMAC-SHA-224 hash", FIPS_hmac_sha224_test());
1017
1018     /* HMAC-SHA-256 hash
1019     */
1020     test_msg("7f. HMAC-SHA-256 hash", FIPS_hmac_sha256_test());
1021
1022     /* HMAC-SHA-384 hash
1023     */
1024     test_msg("7g. HMAC-SHA-384 hash", FIPS_hmac_sha384_test());
1025
1026     /* HMAC-SHA-512 hash
1027     */
1028     test_msg("7h. HMAC-SHA-512 hash", FIPS_hmac_sha512_test());
1029
1030     /* CMAC-AES-128 hash
1031     */
1032     test_msg("8a. CMAC-AES-128 hash", FIPS_cmac_aes128_test());
1033
1034     /* CMAC-AES-192 hash
1035     */
1036     test_msg("8b. CMAC-AES-192 hash", FIPS_cmac_aes192_test());
1037
1038     /* CMAC-AES-256 hash
1039     */
1040     test_msg("8c. CMAC-AES-256 hash", FIPS_cmac_aes256_test());
1041
1042 # if 0                          /* Not a FIPS algorithm */
1043     /* CMAC-TDEA-2 hash
1044     */
1045     test_msg("8d. CMAC-TDEA-2 hash", FIPS_cmac_tdea2_test());
1046 #endif
1047
1048     /* CMAC-TDEA-3 hash
1049     */
1050     test_msg("8e. CMAC-TDEA-3 hash", FIPS_cmac_tdea3_test());
1051
1052     /* Non-Approved cryptographic operation
1053     */
1054     printf("9. Non-Approved cryptographic operation test...\n");
1055     printf("\ta. Included algorithm (D-H)...%s\n",
1056                 dh_test() ? "successful as expected"
1057                                                 : Fail("failed INCORRECTLY!") );
1058
1059     /* Zeroization
1060     */
1061     printf("10. Zero-ization...\n\t%s\n",
1062                 Zeroize() ? "successful as expected"
1063                                         : Fail("failed INCORRECTLY!") );
1064
1065     printf("\nAll tests completed with %d errors\n", Error);
1066     return Error ? 1 : 0;
1067     }
1068
1069 #endif