Merge HRR into ServerHello
[openssl.git] / test / recipes / 70-test_key_share.t
1 #! /usr/bin/env perl
2 # Copyright 2015-2016 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 use strict;
10 use OpenSSL::Test qw/:DEFAULT cmdstr srctop_file bldtop_dir/;
11 use OpenSSL::Test::Utils;
12 use TLSProxy::Proxy;
13 use File::Temp qw(tempfile);
14
15 use constant {
16     LOOK_ONLY => 0,
17     EMPTY_EXTENSION => 1,
18     MISSING_EXTENSION => 2,
19     NO_ACCEPTABLE_KEY_SHARES => 3,
20     NON_PREFERRED_KEY_SHARE => 4,
21     ACCEPTABLE_AT_END => 5,
22     NOT_IN_SUPPORTED_GROUPS => 6,
23     GROUP_ID_TOO_SHORT => 7,
24     KEX_LEN_MISMATCH => 8,
25     ZERO_LEN_KEX_DATA => 9,
26     TRAILING_DATA => 10,
27     SELECT_X25519 => 11,
28     NO_KEY_SHARES_IN_HRR => 12
29 };
30
31 use constant {
32     CLIENT_TO_SERVER => 1,
33     SERVER_TO_CLIENT => 2
34 };
35
36
37 use constant {
38     X25519 => 0x1d,
39     P_256 => 0x17
40 };
41
42 my $testtype;
43 my $direction;
44 my $selectedgroupid;
45
46 my $test_name = "test_key_share";
47 setup($test_name);
48
49 plan skip_all => "TLSProxy isn't usable on $^O"
50     if $^O =~ /^(VMS|MSWin32)$/;
51
52 plan skip_all => "$test_name needs the dynamic engine feature enabled"
53     if disabled("engine") || disabled("dynamic-engine");
54
55 plan skip_all => "$test_name needs the sock feature enabled"
56     if disabled("sock");
57
58 plan skip_all => "$test_name needs TLS1.3 enabled"
59     if disabled("tls1_3");
60
61 $ENV{OPENSSL_ia32cap} = '~0x200000200000000';
62
63 my $proxy = TLSProxy::Proxy->new(
64     undef,
65     cmdstr(app(["openssl"]), display => 1),
66     srctop_file("apps", "server.pem"),
67     (!$ENV{HARNESS_ACTIVE} || $ENV{HARNESS_VERBOSE})
68 );
69
70 #We assume that test_ssl_new and friends will test the happy path for this,
71 #so we concentrate on the less common scenarios
72
73 #Test 1: An empty key_shares extension should succeed after a HelloRetryRequest
74 $testtype = EMPTY_EXTENSION;
75 $direction = CLIENT_TO_SERVER;
76 $proxy->filter(\&modify_key_shares_filter);
77 $proxy->serverflags("-curves P-256");
78 $proxy->start() or plan skip_all => "Unable to start up Proxy for tests";
79 plan tests => 22;
80 ok(TLSProxy::Message->success(), "Success after HRR");
81
82 #Test 2: The server sending an HRR requesting a group the client already sent
83 #        should fail
84 $proxy->clear();
85 $proxy->start();
86 ok(TLSProxy::Message->fail(), "Server asks for group already provided");
87
88 #Test 3: A missing key_shares extension should not succeed
89 $proxy->clear();
90 $testtype = MISSING_EXTENSION;
91 $proxy->start();
92 ok(TLSProxy::Message->fail(), "Missing key_shares extension");
93
94 #Test 4: No initial acceptable key_shares should succeed after a
95 #        HelloRetryRequest
96 $proxy->clear();
97 $proxy->filter(undef);
98 $proxy->serverflags("-curves P-256");
99 $proxy->start();
100 ok(TLSProxy::Message->success(), "No initial acceptable key_shares");
101
102 #Test 5: No acceptable key_shares and no shared groups should fail
103 $proxy->clear();
104 $proxy->filter(undef);
105 $proxy->serverflags("-curves P-256");
106 $proxy->clientflags("-curves P-384");
107 $proxy->start();
108 ok(TLSProxy::Message->fail(), "No acceptable key_shares");
109
110 #Test 6: A non preferred but acceptable key_share should succeed
111 $proxy->clear();
112 $proxy->clientflags("-curves P-256");
113 $proxy->start();
114 ok(TLSProxy::Message->success(), "Non preferred key_share");
115 $proxy->filter(\&modify_key_shares_filter);
116
117 #Test 7: An acceptable key_share after a list of non-acceptable ones should
118 #succeed
119 $proxy->clear();
120 $testtype = ACCEPTABLE_AT_END;
121 $proxy->start();
122 ok(TLSProxy::Message->success(), "Acceptable key_share at end of list");
123
124 #Test 8: An acceptable key_share but for a group not in supported_groups should
125 #fail
126 $proxy->clear();
127 $testtype = NOT_IN_SUPPORTED_GROUPS;
128 $proxy->start();
129 ok(TLSProxy::Message->fail(), "Acceptable key_share not in supported_groups");
130
131 #Test 9: Too short group_id should fail
132 $proxy->clear();
133 $testtype = GROUP_ID_TOO_SHORT;
134 $proxy->start();
135 ok(TLSProxy::Message->fail(), "Group id too short");
136
137 #Test 10: key_exchange length mismatch should fail
138 $proxy->clear();
139 $testtype = KEX_LEN_MISMATCH;
140 $proxy->start();
141 ok(TLSProxy::Message->fail(), "key_exchange length mismatch");
142
143 #Test 11: Zero length key_exchange should fail
144 $proxy->clear();
145 $testtype = ZERO_LEN_KEX_DATA;
146 $proxy->start();
147 ok(TLSProxy::Message->fail(), "zero length key_exchange data");
148
149 #Test 12: Trailing data on key_share list should fail
150 $proxy->clear();
151 $testtype = TRAILING_DATA;
152 $proxy->start();
153 ok(TLSProxy::Message->fail(), "key_share list trailing data");
154
155 #Test 13: Multiple acceptable key_shares - we choose the first one
156 $proxy->clear();
157 $direction = SERVER_TO_CLIENT;
158 $testtype = LOOK_ONLY;
159 $proxy->clientflags("-curves P-256:X25519");
160 $proxy->start();
161 ok(TLSProxy::Message->success() && ($selectedgroupid == P_256),
162    "Multiple acceptable key_shares");
163
164 #Test 14: Multiple acceptable key_shares - we choose the first one (part 2)
165 $proxy->clear();
166 $proxy->clientflags("-curves X25519:P-256");
167 $proxy->start();
168 ok(TLSProxy::Message->success() && ($selectedgroupid == X25519),
169    "Multiple acceptable key_shares (part 2)");
170
171 #Test 15: Server sends key_share that wasn't offered should fail
172 $proxy->clear();
173 $testtype = SELECT_X25519;
174 $proxy->clientflags("-curves P-256");
175 $proxy->start();
176 ok(TLSProxy::Message->fail(), "Non offered key_share");
177
178 #Test 16: Too short group_id in ServerHello should fail
179 $proxy->clear();
180 $testtype = GROUP_ID_TOO_SHORT;
181 $proxy->start();
182 ok(TLSProxy::Message->fail(), "Group id too short in ServerHello");
183
184 #Test 17: key_exchange length mismatch in ServerHello should fail
185 $proxy->clear();
186 $testtype = KEX_LEN_MISMATCH;
187 $proxy->start();
188 ok(TLSProxy::Message->fail(), "key_exchange length mismatch in ServerHello");
189
190 #Test 18: Zero length key_exchange in ServerHello should fail
191 $proxy->clear();
192 $testtype = ZERO_LEN_KEX_DATA;
193 $proxy->start();
194 ok(TLSProxy::Message->fail(), "zero length key_exchange data in ServerHello");
195
196 #Test 19: Trailing data on key_share in ServerHello should fail
197 $proxy->clear();
198 $testtype = TRAILING_DATA;
199 $proxy->start();
200 ok(TLSProxy::Message->fail(), "key_share trailing data in ServerHello");
201
202 #Test 20: key_share should not be sent if the client is not capable of
203 #         negotiating TLSv1.3
204 $proxy->clear();
205 $proxy->filter(undef);
206 $proxy->clientflags("-no_tls1_3");
207 $proxy->start();
208 my $clienthello = $proxy->message_list->[0];
209 ok(TLSProxy::Message->success()
210    && !defined $clienthello->extension_data->{TLSProxy::Message::EXT_KEY_SHARE},
211    "No key_share for TLS<=1.2 client");
212 $proxy->filter(\&modify_key_shares_filter);
213
214 #Test 21: A server not capable of negotiating TLSv1.3 should not attempt to
215 #         process a key_share
216 $proxy->clear();
217 $direction = CLIENT_TO_SERVER;
218 $testtype = NO_ACCEPTABLE_KEY_SHARES;
219 $proxy->serverflags("-no_tls1_3");
220 $proxy->start();
221 ok(TLSProxy::Message->success(), "Ignore key_share for TLS<=1.2 server");
222
223 #Test 22: The server sending an HRR but not requesting a new key_share should
224 #         fail
225 $proxy->clear();
226 $direction = SERVER_TO_CLIENT;
227 $testtype = NO_KEY_SHARES_IN_HRR;
228 $proxy->serverflags("-curves X25519");
229 $proxy->start();
230 ok(TLSProxy::Message->fail(), "Server sends HRR with no key_shares");
231
232 sub modify_key_shares_filter
233 {
234     my $proxy = shift;
235
236     # We're only interested in the initial ClientHello
237     if (($direction == CLIENT_TO_SERVER && $proxy->flight != 0
238                 && ($proxy->flight != 1 || $testtype != NO_KEY_SHARES_IN_HRR))
239             || ($direction == SERVER_TO_CLIENT && $proxy->flight != 1)) {
240         return;
241     }
242
243     foreach my $message (@{$proxy->message_list}) {
244         if ($message->mt == TLSProxy::Message::MT_CLIENT_HELLO
245                 && $direction == CLIENT_TO_SERVER) {
246             my $ext;
247             my $suppgroups;
248
249             #Setup supported groups to include some unrecognised groups
250             $suppgroups = pack "C8",
251                 0x00, 0x06, #List Length
252                 0xff, 0xfe, #Non existing group 1
253                 0xff, 0xff, #Non existing group 2
254                 0x00, 0x1d; #x25519
255
256             if ($testtype == EMPTY_EXTENSION) {
257                 $ext = pack "C2",
258                     0x00, 0x00;
259             } elsif ($testtype == NO_ACCEPTABLE_KEY_SHARES) {
260                 $ext = pack "C12",
261                     0x00, 0x0a, #List Length
262                     0xff, 0xfe, #Non existing group 1
263                     0x00, 0x01, 0xff, #key_exchange data
264                     0xff, 0xff, #Non existing group 2
265                     0x00, 0x01, 0xff; #key_exchange data
266             } elsif ($testtype == ACCEPTABLE_AT_END) {
267                 $ext = pack "C11H64",
268                     0x00, 0x29, #List Length
269                     0xff, 0xfe, #Non existing group 1
270                     0x00, 0x01, 0xff, #key_exchange data
271                     0x00, 0x1d, #x25519
272                     0x00, 0x20, #key_exchange data length
273                     "155155B95269ED5C87EAA99C2EF5A593".
274                     "EDF83495E80380089F831B94D14B1421";  #key_exchange data
275             } elsif ($testtype == NOT_IN_SUPPORTED_GROUPS) {
276                 $suppgroups = pack "C4",
277                     0x00, 0x02, #List Length
278                     0x00, 0xfe; #Non existing group 1
279             } elsif ($testtype == GROUP_ID_TOO_SHORT) {
280                 $ext = pack "C6H64C1",
281                     0x00, 0x25, #List Length
282                     0x00, 0x1d, #x25519
283                     0x00, 0x20, #key_exchange data length
284                     "155155B95269ED5C87EAA99C2EF5A593".
285                     "EDF83495E80380089F831B94D14B1421";  #key_exchange data
286                     0x00;       #Group id too short
287             } elsif ($testtype == KEX_LEN_MISMATCH) {
288                 $ext = pack "C8",
289                     0x00, 0x06, #List Length
290                     0x00, 0x1d, #x25519
291                     0x00, 0x20, #key_exchange data length
292                     0x15, 0x51; #Only two bytes of data, but length should be 32
293             } elsif ($testtype == ZERO_LEN_KEX_DATA) {
294                 $ext = pack "C10H64",
295                     0x00, 0x28, #List Length
296                     0xff, 0xfe, #Non existing group 1
297                     0x00, 0x00, #zero length key_exchange data is invalid
298                     0x00, 0x1d, #x25519
299                     0x00, 0x20, #key_exchange data length
300                     "155155B95269ED5C87EAA99C2EF5A593".
301                     "EDF83495E80380089F831B94D14B1421";  #key_exchange data
302             } elsif ($testtype == TRAILING_DATA) {
303                 $ext = pack "C6H64C1",
304                     0x00, 0x24, #List Length
305                     0x00, 0x1d, #x25519
306                     0x00, 0x20, #key_exchange data length
307                     "155155B95269ED5C87EAA99C2EF5A593".
308                     "EDF83495E80380089F831B94D14B1421", #key_exchange data
309                     0x00; #Trailing garbage
310             } elsif ($testtype == NO_KEY_SHARES_IN_HRR) {
311                 #We trick the server into thinking we sent a P-256 key_share -
312                 #but the client actually sent X25519
313                 $ext = pack "C7",
314                     0x00, 0x05, #List Length
315                     0x00, 0x17, #P-256
316                     0x00, 0x01, #key_exchange data length
317                     0xff;       #Dummy key_share data
318             }
319
320             if ($testtype != EMPTY_EXTENSION
321                     && $testtype != NO_KEY_SHARES_IN_HRR) {
322                 $message->set_extension(
323                     TLSProxy::Message::EXT_SUPPORTED_GROUPS, $suppgroups);
324             }
325
326             if ($testtype == MISSING_EXTENSION) {
327                 $message->delete_extension(
328                     TLSProxy::Message::EXT_KEY_SHARE);
329             } elsif ($testtype != NOT_IN_SUPPORTED_GROUPS) {
330                 $message->set_extension(
331                     TLSProxy::Message::EXT_KEY_SHARE, $ext);
332             }
333
334             $message->repack();
335         } elsif ($message->mt == TLSProxy::Message::MT_SERVER_HELLO
336                      && $direction == SERVER_TO_CLIENT) {
337             my $ext;
338             my $key_share =
339                 $message->extension_data->{TLSProxy::Message::EXT_KEY_SHARE};
340             $selectedgroupid = unpack("n", $key_share);
341
342             if ($testtype == LOOK_ONLY) {
343                 return;
344             }
345             if ($testtype == NO_KEY_SHARES_IN_HRR) {
346                 $message->delete_extension(TLSProxy::Message::EXT_KEY_SHARE);
347                 $message->set_extension(TLSProxy::Message::EXT_UNKNOWN, "");
348                 $message->repack();
349                 return;
350             }
351             if ($testtype == SELECT_X25519) {
352                 $ext = pack "C4H64",
353                     0x00, 0x1d, #x25519
354                     0x00, 0x20, #key_exchange data length
355                     "155155B95269ED5C87EAA99C2EF5A593".
356                     "EDF83495E80380089F831B94D14B1421";  #key_exchange data
357             } elsif ($testtype == GROUP_ID_TOO_SHORT) {
358                 $ext = pack "C1",
359                     0x00;
360             } elsif ($testtype == KEX_LEN_MISMATCH) {
361                 $ext = pack "C6",
362                     0x00, 0x1d, #x25519
363                     0x00, 0x20, #key_exchange data length
364                     0x15, 0x51; #Only two bytes of data, but length should be 32
365             } elsif ($testtype == ZERO_LEN_KEX_DATA) {
366                 $ext = pack "C4",
367                     0x00, 0x1d, #x25519
368                     0x00, 0x00, #zero length key_exchange data is invalid
369             } elsif ($testtype == TRAILING_DATA) {
370                 $ext = pack "C4H64C1",
371                     0x00, 0x1d, #x25519
372                     0x00, 0x20, #key_exchange data length
373                     "155155B95269ED5C87EAA99C2EF5A593".
374                     "EDF83495E80380089F831B94D14B1421", #key_exchange data
375                     0x00; #Trailing garbage
376             }
377             $message->set_extension(TLSProxy::Message::EXT_KEY_SHARE, $ext);
378
379             $message->repack();
380         }
381     }
382 }
383
384