Code style: space after 'if'
[openssl.git] / test / ecdsatest.c
1 /* crypto/ecdsa/ecdsatest.c */
2 /*
3  * Written by Nils Larsch for the OpenSSL project.
4  */
5 /* ====================================================================
6  * Copyright (c) 2000-2005 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
7  *
8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
9  * modification, are permitted provided that the following conditions
10  * are met:
11  *
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
14  *
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
17  *    the documentation and/or other materials provided with the
18  *    distribution.
19  *
20  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
21  *    software must display the following acknowledgment:
22  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
23  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
24  *
25  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
26  *    endorse or promote products derived from this software without
27  *    prior written permission. For written permission, please contact
28  *    licensing@OpenSSL.org.
29  *
30  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
31  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
32  *    permission of the OpenSSL Project.
33  *
34  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
35  *    acknowledgment:
36  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
37  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
38  *
39  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
40  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
41  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
42  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
43  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
44  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
45  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
46  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
47  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
48  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
49  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
50  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
51  * ====================================================================
52  *
53  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
54  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
55  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
56  *
57  */
58 /* ====================================================================
59  * Copyright 2002 Sun Microsystems, Inc. ALL RIGHTS RESERVED.
60  *
61  * Portions of the attached software ("Contribution") are developed by
62  * SUN MICROSYSTEMS, INC., and are contributed to the OpenSSL project.
63  *
64  * The Contribution is licensed pursuant to the OpenSSL open source
65  * license provided above.
66  *
67  * The elliptic curve binary polynomial software is originally written by
68  * Sheueling Chang Shantz and Douglas Stebila of Sun Microsystems Laboratories.
69  *
70  */
71
72 #include <stdio.h>
73 #include <stdlib.h>
74 #include <string.h>
75
76 #include <openssl/opensslconf.h> /* To see if OPENSSL_NO_EC is defined */
77
78 #ifdef OPENSSL_NO_EC
79 int main(int argc, char *argv[])
80 {
81     puts("Elliptic curves are disabled.");
82     return 0;
83 }
84 #else
85
86 # include <openssl/crypto.h>
87 # include <openssl/bio.h>
88 # include <openssl/evp.h>
89 # include <openssl/bn.h>
90 # include <openssl/ecdsa.h>
91 # ifndef OPENSSL_NO_ENGINE
92 #  include <openssl/engine.h>
93 # endif
94 # include <openssl/err.h>
95 # include <openssl/rand.h>
96
97 static const char rnd_seed[] = "string to make the random number generator "
98     "think it has entropy";
99
100 /* declaration of the test functions */
101 int x9_62_tests(BIO *);
102 int x9_62_test_internal(BIO *out, int nid, const char *r, const char *s);
103 int test_builtin(BIO *);
104
105 /* functions to change the RAND_METHOD */
106 int change_rand(void);
107 int restore_rand(void);
108 int fbytes(unsigned char *buf, int num);
109
110 RAND_METHOD fake_rand;
111 const RAND_METHOD *old_rand;
112
113 int change_rand(void)
114 {
115     /* save old rand method */
116     if ((old_rand = RAND_get_rand_method()) == NULL)
117         return 0;
118
119     fake_rand.seed = old_rand->seed;
120     fake_rand.cleanup = old_rand->cleanup;
121     fake_rand.add = old_rand->add;
122     fake_rand.status = old_rand->status;
123     /* use own random function */
124     fake_rand.bytes = fbytes;
125     fake_rand.pseudorand = old_rand->bytes;
126     /* set new RAND_METHOD */
127     if (!RAND_set_rand_method(&fake_rand))
128         return 0;
129     return 1;
130 }
131
132 int restore_rand(void)
133 {
134     if (!RAND_set_rand_method(old_rand))
135         return 0;
136     else
137         return 1;
138 }
139
140 static int fbytes_counter = 0, use_fake = 0;
141 static const char *numbers[8] = {
142     "651056770906015076056810763456358567190100156695615665659",
143     "6140507067065001063065065565667405560006161556565665656654",
144     "8763001015071075675010661307616710783570106710677817767166"
145         "71676178726717",
146     "7000000175690566466555057817571571075705015757757057795755"
147         "55657156756655",
148     "1275552191113212300012030439187146164646146646466749494799",
149     "1542725565216523985789236956265265265235675811949404040041",
150     "1456427555219115346513212300075341203043918714616464614664"
151         "64667494947990",
152     "1712787255652165239672857892369562652652652356758119494040"
153         "40041670216363"
154 };
155
156 int fbytes(unsigned char *buf, int num)
157 {
158     int ret;
159     BIGNUM *tmp = NULL;
160
161     if (use_fake == 0)
162         return old_rand->bytes(buf, num);
163
164     use_fake = 0;
165
166     if (fbytes_counter >= 8)
167         return 0;
168     tmp = BN_new();
169     if (!tmp)
170         return 0;
171     if (!BN_dec2bn(&tmp, numbers[fbytes_counter])) {
172         BN_free(tmp);
173         return 0;
174     }
175     fbytes_counter++;
176     if (num != BN_num_bytes(tmp) || !BN_bn2bin(tmp, buf))
177         ret = 0;
178     else
179         ret = 1;
180     BN_free(tmp);
181     return ret;
182 }
183
184 /* some tests from the X9.62 draft */
185 int x9_62_test_internal(BIO *out, int nid, const char *r_in, const char *s_in)
186 {
187     int ret = 0;
188     const char message[] = "abc";
189     unsigned char digest[20];
190     unsigned int dgst_len = 0;
191     EVP_MD_CTX md_ctx;
192     EC_KEY *key = NULL;
193     ECDSA_SIG *signature = NULL;
194     BIGNUM *r = NULL, *s = NULL;
195     BIGNUM *kinv = NULL, *rp = NULL;
196
197     EVP_MD_CTX_init(&md_ctx);
198     /* get the message digest */
199     if (!EVP_DigestInit(&md_ctx, EVP_ecdsa())
200         || !EVP_DigestUpdate(&md_ctx, (const void *)message, 3)
201         || !EVP_DigestFinal(&md_ctx, digest, &dgst_len))
202         goto x962_int_err;
203
204     BIO_printf(out, "testing %s: ", OBJ_nid2sn(nid));
205     /* create the key */
206     if ((key = EC_KEY_new_by_curve_name(nid)) == NULL)
207         goto x962_int_err;
208     use_fake = 1;
209     if (!EC_KEY_generate_key(key))
210         goto x962_int_err;
211     BIO_printf(out, ".");
212     (void)BIO_flush(out);
213     /* create the signature */
214     use_fake = 1;
215     /* Use ECDSA_sign_setup to avoid use of ECDSA nonces */
216     if (!ECDSA_sign_setup(key, NULL, &kinv, &rp))
217         goto x962_int_err;
218     signature = ECDSA_do_sign_ex(digest, 20, kinv, rp, key);
219     if (signature == NULL)
220         goto x962_int_err;
221     BIO_printf(out, ".");
222     (void)BIO_flush(out);
223     /* compare the created signature with the expected signature */
224     if ((r = BN_new()) == NULL || (s = BN_new()) == NULL)
225         goto x962_int_err;
226     if (!BN_dec2bn(&r, r_in) || !BN_dec2bn(&s, s_in))
227         goto x962_int_err;
228     if (BN_cmp(signature->r, r) || BN_cmp(signature->s, s))
229         goto x962_int_err;
230     BIO_printf(out, ".");
231     (void)BIO_flush(out);
232     /* verify the signature */
233     if (ECDSA_do_verify(digest, 20, signature, key) != 1)
234         goto x962_int_err;
235     BIO_printf(out, ".");
236     (void)BIO_flush(out);
237
238     BIO_printf(out, " ok\n");
239     ret = 1;
240  x962_int_err:
241     if (!ret)
242         BIO_printf(out, " failed\n");
243     EC_KEY_free(key);
244     if (signature)
245         ECDSA_SIG_free(signature);
246     if (r)
247         BN_free(r);
248     if (s)
249         BN_free(s);
250     EVP_MD_CTX_cleanup(&md_ctx);
251     if (kinv)
252         BN_clear_free(kinv);
253     if (rp)
254         BN_clear_free(rp);
255     return ret;
256 }
257
258 int x9_62_tests(BIO *out)
259 {
260     int ret = 0;
261
262     BIO_printf(out, "some tests from X9.62:\n");
263
264     /* set own rand method */
265     if (!change_rand())
266         goto x962_err;
267
268     if (!x9_62_test_internal(out, NID_X9_62_prime192v1,
269                              "3342403536405981729393488334694600415596881826869351677613",
270                              "5735822328888155254683894997897571951568553642892029982342"))
271         goto x962_err;
272     if (!x9_62_test_internal(out, NID_X9_62_prime239v1,
273                              "3086361431751678114926225473006680188549593787585317781474"
274                              "62058306432176",
275                              "3238135532097973577080787768312505059318910517550078427819"
276                              "78505179448783"))
277         goto x962_err;
278 # ifndef OPENSSL_NO_EC2M
279     if (!x9_62_test_internal(out, NID_X9_62_c2tnb191v1,
280                              "87194383164871543355722284926904419997237591535066528048",
281                              "308992691965804947361541664549085895292153777025772063598"))
282         goto x962_err;
283     if (!x9_62_test_internal(out, NID_X9_62_c2tnb239v1,
284                              "2159633321041961198501834003903461262881815148684178964245"
285                              "5876922391552",
286                              "1970303740007316867383349976549972270528498040721988191026"
287                              "49413465737174"))
288         goto x962_err;
289 # endif
290     ret = 1;
291  x962_err:
292     if (!restore_rand())
293         ret = 0;
294     return ret;
295 }
296
297 int test_builtin(BIO *out)
298 {
299     EC_builtin_curve *curves = NULL;
300     size_t crv_len = 0, n = 0;
301     EC_KEY *eckey = NULL, *wrong_eckey = NULL;
302     EC_GROUP *group;
303     ECDSA_SIG *ecdsa_sig = NULL;
304     unsigned char digest[20], wrong_digest[20];
305     unsigned char *signature = NULL;
306     const unsigned char *sig_ptr;
307     unsigned char *sig_ptr2;
308     unsigned char *raw_buf = NULL;
309     unsigned int sig_len, degree, r_len, s_len, bn_len, buf_len;
310     int nid, ret = 0;
311
312     /* fill digest values with some random data */
313     if (RAND_bytes(digest, 20) <= 0 || RAND_bytes(wrong_digest, 20) <= 0) {
314         BIO_printf(out, "ERROR: unable to get random data\n");
315         goto builtin_err;
316     }
317
318     /*
319      * create and verify a ecdsa signature with every availble curve (with )
320      */
321     BIO_printf(out, "\ntesting ECDSA_sign() and ECDSA_verify() "
322                "with some internal curves:\n");
323
324     /* get a list of all internal curves */
325     crv_len = EC_get_builtin_curves(NULL, 0);
326
327     curves = OPENSSL_malloc(sizeof(EC_builtin_curve) * crv_len);
328
329     if (curves == NULL) {
330         BIO_printf(out, "malloc error\n");
331         goto builtin_err;
332     }
333
334     if (!EC_get_builtin_curves(curves, crv_len)) {
335         BIO_printf(out, "unable to get internal curves\n");
336         goto builtin_err;
337     }
338
339     /* now create and verify a signature for every curve */
340     for (n = 0; n < crv_len; n++) {
341         unsigned char dirt, offset;
342
343         nid = curves[n].nid;
344         if (nid == NID_ipsec4)
345             continue;
346         /* create new ecdsa key (== EC_KEY) */
347         if ((eckey = EC_KEY_new()) == NULL)
348             goto builtin_err;
349         group = EC_GROUP_new_by_curve_name(nid);
350         if (group == NULL)
351             goto builtin_err;
352         if (EC_KEY_set_group(eckey, group) == 0)
353             goto builtin_err;
354         EC_GROUP_free(group);
355         degree = EC_GROUP_get_degree(EC_KEY_get0_group(eckey));
356         if (degree < 160) {
357             /* drop the curve */
358             EC_KEY_free(eckey);
359             eckey = NULL;
360             continue;
361         }
362         BIO_printf(out, "%s: ", OBJ_nid2sn(nid));
363         /* create key */
364         if (!EC_KEY_generate_key(eckey)) {
365             BIO_printf(out, " failed\n");
366             goto builtin_err;
367         }
368         /* create second key */
369         if ((wrong_eckey = EC_KEY_new()) == NULL)
370             goto builtin_err;
371         group = EC_GROUP_new_by_curve_name(nid);
372         if (group == NULL)
373             goto builtin_err;
374         if (EC_KEY_set_group(wrong_eckey, group) == 0)
375             goto builtin_err;
376         EC_GROUP_free(group);
377         if (!EC_KEY_generate_key(wrong_eckey)) {
378             BIO_printf(out, " failed\n");
379             goto builtin_err;
380         }
381
382         BIO_printf(out, ".");
383         (void)BIO_flush(out);
384         /* check key */
385         if (!EC_KEY_check_key(eckey)) {
386             BIO_printf(out, " failed\n");
387             goto builtin_err;
388         }
389         BIO_printf(out, ".");
390         (void)BIO_flush(out);
391         /* create signature */
392         sig_len = ECDSA_size(eckey);
393         if ((signature = OPENSSL_malloc(sig_len)) == NULL)
394             goto builtin_err;
395         if (!ECDSA_sign(0, digest, 20, signature, &sig_len, eckey)) {
396             BIO_printf(out, " failed\n");
397             goto builtin_err;
398         }
399         BIO_printf(out, ".");
400         (void)BIO_flush(out);
401         /* verify signature */
402         if (ECDSA_verify(0, digest, 20, signature, sig_len, eckey) != 1) {
403             BIO_printf(out, " failed\n");
404             goto builtin_err;
405         }
406         BIO_printf(out, ".");
407         (void)BIO_flush(out);
408         /* verify signature with the wrong key */
409         if (ECDSA_verify(0, digest, 20, signature, sig_len, wrong_eckey) == 1) {
410             BIO_printf(out, " failed\n");
411             goto builtin_err;
412         }
413         BIO_printf(out, ".");
414         (void)BIO_flush(out);
415         /* wrong digest */
416         if (ECDSA_verify(0, wrong_digest, 20, signature, sig_len, eckey) == 1) {
417             BIO_printf(out, " failed\n");
418             goto builtin_err;
419         }
420         BIO_printf(out, ".");
421         (void)BIO_flush(out);
422         /* wrong length */
423         if (ECDSA_verify(0, digest, 20, signature, sig_len - 1, eckey) == 1) {
424             BIO_printf(out, " failed\n");
425             goto builtin_err;
426         }
427         BIO_printf(out, ".");
428         (void)BIO_flush(out);
429
430         /*
431          * Modify a single byte of the signature: to ensure we don't garble
432          * the ASN1 structure, we read the raw signature and modify a byte in
433          * one of the bignums directly.
434          */
435         sig_ptr = signature;
436         if ((ecdsa_sig = d2i_ECDSA_SIG(NULL, &sig_ptr, sig_len)) == NULL) {
437             BIO_printf(out, " failed\n");
438             goto builtin_err;
439         }
440
441         /* Store the two BIGNUMs in raw_buf. */
442         r_len = BN_num_bytes(ecdsa_sig->r);
443         s_len = BN_num_bytes(ecdsa_sig->s);
444         bn_len = (degree + 7) / 8;
445         if ((r_len > bn_len) || (s_len > bn_len)) {
446             BIO_printf(out, " failed\n");
447             goto builtin_err;
448         }
449         buf_len = 2 * bn_len;
450         if ((raw_buf = OPENSSL_malloc(buf_len)) == NULL)
451             goto builtin_err;
452         /* Pad the bignums with leading zeroes. */
453         memset(raw_buf, 0, buf_len);
454         BN_bn2bin(ecdsa_sig->r, raw_buf + bn_len - r_len);
455         BN_bn2bin(ecdsa_sig->s, raw_buf + buf_len - s_len);
456
457         /* Modify a single byte in the buffer. */
458         offset = raw_buf[10] % buf_len;
459         dirt = raw_buf[11] ? raw_buf[11] : 1;
460         raw_buf[offset] ^= dirt;
461         /* Now read the BIGNUMs back in from raw_buf. */
462         if ((BN_bin2bn(raw_buf, bn_len, ecdsa_sig->r) == NULL) ||
463             (BN_bin2bn(raw_buf + bn_len, bn_len, ecdsa_sig->s) == NULL))
464             goto builtin_err;
465
466         sig_ptr2 = signature;
467         sig_len = i2d_ECDSA_SIG(ecdsa_sig, &sig_ptr2);
468         if (ECDSA_verify(0, digest, 20, signature, sig_len, eckey) == 1) {
469             BIO_printf(out, " failed\n");
470             goto builtin_err;
471         }
472         /*
473          * Sanity check: undo the modification and verify signature.
474          */
475         raw_buf[offset] ^= dirt;
476         if ((BN_bin2bn(raw_buf, bn_len, ecdsa_sig->r) == NULL) ||
477             (BN_bin2bn(raw_buf + bn_len, bn_len, ecdsa_sig->s) == NULL))
478             goto builtin_err;
479
480         sig_ptr2 = signature;
481         sig_len = i2d_ECDSA_SIG(ecdsa_sig, &sig_ptr2);
482         if (ECDSA_verify(0, digest, 20, signature, sig_len, eckey) != 1) {
483             BIO_printf(out, " failed\n");
484             goto builtin_err;
485         }
486         BIO_printf(out, ".");
487         (void)BIO_flush(out);
488
489         BIO_printf(out, " ok\n");
490         /* cleanup */
491         /* clean bogus errors */
492         ERR_clear_error();
493         OPENSSL_free(signature);
494         signature = NULL;
495         EC_KEY_free(eckey);
496         eckey = NULL;
497         EC_KEY_free(wrong_eckey);
498         wrong_eckey = NULL;
499         ECDSA_SIG_free(ecdsa_sig);
500         ecdsa_sig = NULL;
501         OPENSSL_free(raw_buf);
502         raw_buf = NULL;
503     }
504
505     ret = 1;
506  builtin_err:
507     EC_KEY_free(eckey);
508     EC_KEY_free(wrong_eckey);
509     if (ecdsa_sig)
510         ECDSA_SIG_free(ecdsa_sig);
511     if (signature)
512         OPENSSL_free(signature);
513     if (raw_buf)
514         OPENSSL_free(raw_buf);
515     if (curves)
516         OPENSSL_free(curves);
517
518     return ret;
519 }
520
521 int main(void)
522 {
523     int ret = 1;
524     BIO *out;
525
526     out = BIO_new_fp(stdout, BIO_NOCLOSE);
527
528     /* enable memory leak checking unless explicitly disabled */
529     if (!((getenv("OPENSSL_DEBUG_MEMORY") != NULL) &&
530           (0 == strcmp(getenv("OPENSSL_DEBUG_MEMORY"), "off")))) {
531         CRYPTO_malloc_debug_init();
532         CRYPTO_set_mem_debug_options(V_CRYPTO_MDEBUG_ALL);
533     } else {
534         /* OPENSSL_DEBUG_MEMORY=off */
535         CRYPTO_set_mem_debug_functions(0, 0, 0, 0, 0);
536     }
537     CRYPTO_mem_ctrl(CRYPTO_MEM_CHECK_ON);
538
539     ERR_load_crypto_strings();
540
541     /* initialize the prng */
542     RAND_seed(rnd_seed, sizeof(rnd_seed));
543
544     /* the tests */
545     if (!x9_62_tests(out))
546         goto err;
547     if (!test_builtin(out))
548         goto err;
549
550     ret = 0;
551  err:
552     if (ret)
553         BIO_printf(out, "\nECDSA test failed\n");
554     else
555         BIO_printf(out, "\nECDSA test passed\n");
556     if (ret)
557         ERR_print_errors(out);
558     CRYPTO_cleanup_all_ex_data();
559     ERR_remove_thread_state(NULL);
560     ERR_free_strings();
561     CRYPTO_mem_leaks(out);
562     BIO_free(out);
563     return ret;
564 }
565 #endif