test/exptest.c

   1 /*
   2  * Copyright 1995-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  * Licensed under the OpenSSL license (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 #include <stdio.h>
  11 #include <stdlib.h>
  12 #include <string.h>
  13
  14 #include "../e_os.h"
  15
  16 #include <openssl/bio.h>
  17 #include <openssl/bn.h>
  18 #include <openssl/rand.h>
  19 #include <openssl/err.h>
  20
  21 #define NUM_BITS        (BN_BITS2 * 4)
  22
  23 static const char rnd_seed[] =
  24     "string to make the random number generator think it has entropy";
  25
  26 /*
  27  * Test that r == 0 in test_exp_mod_zero(). Returns one on success,
  28  * returns zero and prints debug output otherwise.
  29  */
  30 static int a_is_zero_mod_one(const char *method, const BIGNUM *r,
  31                              const BIGNUM *a) {
  32     if (!BN_is_zero(r)) {
  33         fprintf(stderr, "%s failed:\n", method);
  34         fprintf(stderr, "a ** 0 mod 1 = r (should be 0)\n");
  35         fprintf(stderr, "a = ");
  36         BN_print_fp(stderr, a);
  37         fprintf(stderr, "\nr = ");
  38         BN_print_fp(stderr, r);
  39         fprintf(stderr, "\n");
  40         return 0;
  41     }
  42     return 1;
  43 }
  44
  45 /*
  46  * test_exp_mod_zero tests that x**0 mod 1 == 0. It returns zero on success.
  47  */
  48 static int test_exp_mod_zero()
  49 {
  50     BIGNUM *a = NULL, *p = NULL, *m = NULL;
  51     BIGNUM *r = NULL;
  52     BN_ULONG one_word = 1;
  53     BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
  54     int ret = 1, failed = 0;
  55
  56     m = BN_new();
  57     if (!m)
  58         goto err;
  59     BN_one(m);
  60
  61     a = BN_new();
  62     if (!a)
  63         goto err;
  64     BN_one(a);
  65
  66     p = BN_new();
  67     if (!p)
  68         goto err;
  69     BN_zero(p);
  70
  71     r = BN_new();
  72     if (!r)
  73         goto err;
  74
  75     if (!BN_rand(a, 1024, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY))
  76         goto err;
  77
  78     if (!BN_mod_exp(r, a, p, m, ctx))
  79         goto err;
  80
  81     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp", r, a))
  82         failed = 1;
  83
  84     if (!BN_mod_exp_recp(r, a, p, m, ctx))
  85         goto err;
  86
  87     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_recp", r, a))
  88         failed = 1;
  89
  90     if (!BN_mod_exp_simple(r, a, p, m, ctx))
  91         goto err;
  92
  93     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_simple", r, a))
  94         failed = 1;
  95
  96     if (!BN_mod_exp_mont(r, a, p, m, ctx, NULL))
  97         goto err;
  98
  99     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_mont", r, a))
 100         failed = 1;
 101
 102     if (!BN_mod_exp_mont_consttime(r, a, p, m, ctx, NULL)) {
 103         goto err;
 104     }
 105
 106     if (!a_is_zero_mod_one("BN_mod_exp_mont_consttime", r, a))
 107         failed = 1;
 108
 109     /*
 110      * A different codepath exists for single word multiplication
 111      * in non-constant-time only.
 112      */
 113     if (!BN_mod_exp_mont_word(r, one_word, p, m, ctx, NULL))
 114         goto err;
 115
 116     if (!BN_is_zero(r)) {
 117         fprintf(stderr, "BN_mod_exp_mont_word failed:\n");
 118         fprintf(stderr, "1 ** 0 mod 1 = r (should be 0)\n");
 119         fprintf(stderr, "r = ");
 120         BN_print_fp(stderr, r);
 121         fprintf(stderr, "\n");
 122         return 0;
 123     }
 124
 125     ret = failed;
 126
 127  err:
 128     BN_free(r);
 129     BN_free(a);
 130     BN_free(p);
 131     BN_free(m);
 132     BN_CTX_free(ctx);
 133
 134     return ret;
 135 }
 136
 137 int main(int argc, char *argv[])
 138 {
 139     BN_CTX *ctx;
 140     BIO *out = NULL;
 141     int i, ret;
 142     unsigned char c;
 143     BIGNUM *r_mont, *r_mont_const, *r_recp, *r_simple, *a, *b, *m;
 144
 145     RAND_seed(rnd_seed, sizeof rnd_seed); /* or BN_rand may fail, and we
 146                                            * don't even check its return
 147                                            * value (which we should) */
 148
 149     ctx = BN_CTX_new();
 150     if (ctx == NULL)
 151         EXIT(1);
 152     r_mont = BN_new();
 153     r_mont_const = BN_new();
 154     r_recp = BN_new();
 155     r_simple = BN_new();
 156     a = BN_new();
 157     b = BN_new();
 158     m = BN_new();
 159     if ((r_mont == NULL) || (r_recp == NULL) || (a == NULL) || (b == NULL))
 160         goto err;
 161
 162     out = BIO_new(BIO_s_file());
 163
 164     if (out == NULL)
 165         EXIT(1);
 166     BIO_set_fp(out, stdout, BIO_NOCLOSE | BIO_FP_TEXT);
 167
 168     for (i = 0; i < 200; i++) {
 169         RAND_bytes(&c, 1);
 170         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 171         BN_rand(a, NUM_BITS + c, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY);
 172
 173         RAND_bytes(&c, 1);
 174         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 175         BN_rand(b, NUM_BITS + c, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ANY);
 176
 177         RAND_bytes(&c, 1);
 178         c = (c % BN_BITS) - BN_BITS2;
 179         BN_rand(m, NUM_BITS + c, BN_RAND_TOP_ONE, BN_RAND_BOTTOM_ODD);
 180
 181         BN_mod(a, a, m, ctx);
 182         BN_mod(b, b, m, ctx);
 183
 184         ret = BN_mod_exp_mont(r_mont, a, b, m, ctx, NULL);
 185         if (ret <= 0) {
 186             printf("BN_mod_exp_mont() problems\n");
 187             ERR_print_errors(out);
 188             EXIT(1);
 189         }
 190
 191         ret = BN_mod_exp_recp(r_recp, a, b, m, ctx);
 192         if (ret <= 0) {
 193             printf("BN_mod_exp_recp() problems\n");
 194             ERR_print_errors(out);
 195             EXIT(1);
 196         }
 197
 198         ret = BN_mod_exp_simple(r_simple, a, b, m, ctx);
 199         if (ret <= 0) {
 200             printf("BN_mod_exp_simple() problems\n");
 201             ERR_print_errors(out);
 202             EXIT(1);
 203         }
 204
 205         ret = BN_mod_exp_mont_consttime(r_mont_const, a, b, m, ctx, NULL);
 206         if (ret <= 0) {
 207             printf("BN_mod_exp_mont_consttime() problems\n");
 208             ERR_print_errors(out);
 209             EXIT(1);
 210         }
 211
 212         if (BN_cmp(r_simple, r_mont) == 0
 213             && BN_cmp(r_simple, r_recp) == 0
 214             && BN_cmp(r_simple, r_mont_const) == 0) {
 215             printf(".");
 216             fflush(stdout);
 217         } else {
 218             if (BN_cmp(r_simple, r_mont) != 0)
 219                 printf("\nsimple and mont results differ\n");
 220             if (BN_cmp(r_simple, r_mont_const) != 0)
 221                 printf("\nsimple and mont const time results differ\n");
 222             if (BN_cmp(r_simple, r_recp) != 0)
 223                 printf("\nsimple and recp results differ\n");
 224
 225             printf("a (%3d) = ", BN_num_bits(a));
 226             BN_print(out, a);
 227             printf("\nb (%3d) = ", BN_num_bits(b));
 228             BN_print(out, b);
 229             printf("\nm (%3d) = ", BN_num_bits(m));
 230             BN_print(out, m);
 231             printf("\nsimple   =");
 232             BN_print(out, r_simple);
 233             printf("\nrecp     =");
 234             BN_print(out, r_recp);
 235             printf("\nmont     =");
 236             BN_print(out, r_mont);
 237             printf("\nmont_ct  =");
 238             BN_print(out, r_mont_const);
 239             printf("\n");
 240             EXIT(1);
 241         }
 242     }
 243     BN_free(r_mont);
 244     BN_free(r_mont_const);
 245     BN_free(r_recp);
 246     BN_free(r_simple);
 247     BN_free(a);
 248     BN_free(b);
 249     BN_free(m);
 250     BN_CTX_free(ctx);
 251
 252     if (test_exp_mod_zero() != 0)
 253         goto err;
 254
 255 #ifndef OPENSSL_NO_CRYPTO_MDEBUG
 256     if (CRYPTO_mem_leaks(out) <= 0)
 257         goto err;
 258 #endif
 259     BIO_free(out);
 260     printf("\n");
 261
 262     printf("done\n");
 263
 264     EXIT(0);
 265  err:
 266     ERR_print_errors(out);
 267     EXIT(1);
 268 }