95af8a191309632d5278e25e3743e99d5115b78d
[openssl.git] / test / recipes / 70-test_sslsigalgs.t
1 #! /usr/bin/env perl
2 # Copyright 2016-2018 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
14 my $test_name = "test_sslsigalgs";
15 setup($test_name);
16
17 plan skip_all => "TLSProxy isn't usable on $^O"
18     if $^O =~ /^(VMS)$/;
19
20 plan skip_all => "$test_name needs the dynamic engine feature enabled"
21     if disabled("engine") || disabled("dynamic-engine");
22
23 plan skip_all => "$test_name needs the sock feature enabled"
24     if disabled("sock");
25
26 plan skip_all => "$test_name needs TLS1.2 or TLS1.3 enabled"
27     if disabled("tls1_2") && disabled("tls1_3");
28
29 $ENV{OPENSSL_ia32cap} = '~0x200000200000000';
30 my $proxy = TLSProxy::Proxy->new(
31     undef,
32     cmdstr(app(["openssl"]), display => 1),
33     srctop_file("apps", "server.pem"),
34     (!$ENV{HARNESS_ACTIVE} || $ENV{HARNESS_VERBOSE})
35 );
36
37 use constant {
38     NO_SIG_ALGS_EXT => 0,
39     EMPTY_SIG_ALGS_EXT => 1,
40     NO_KNOWN_SIG_ALGS => 2,
41     NO_PSS_SIG_ALGS => 3,
42     PSS_ONLY_SIG_ALGS => 4,
43     PURE_SIGALGS => 5,
44     COMPAT_SIGALGS => 6,
45     SIGALGS_CERT_ALL => 7,
46     SIGALGS_CERT_PKCS => 8,
47     SIGALGS_CERT_INVALID => 9
48 };
49
50 #Note: Throughout this test we override the default ciphersuites where TLSv1.2
51 #      is expected to ensure that a ServerKeyExchange message is sent that uses
52 #      the sigalgs
53
54 #Test 1: Default sig algs should succeed
55 $proxy->start() or plan skip_all => "Unable to start up Proxy for tests";
56 plan tests => 21;
57 ok(TLSProxy::Message->success, "Default sigalgs");
58 my $testtype;
59
60 SKIP: {
61     skip "TLSv1.3 disabled", 5 if disabled("tls1_3");
62
63     $proxy->filter(\&sigalgs_filter);
64
65     #Test 2: Sending no sig algs extension in TLSv1.3 should fail
66     $proxy->clear();
67     $testtype = NO_SIG_ALGS_EXT;
68     $proxy->start();
69     ok(TLSProxy::Message->fail, "No TLSv1.3 sigalgs");
70
71     #Test 3: Sending an empty sig algs extension in TLSv1.3 should fail
72     $proxy->clear();
73     $testtype = EMPTY_SIG_ALGS_EXT;
74     $proxy->start();
75     ok(TLSProxy::Message->fail, "Empty TLSv1.3 sigalgs");
76
77     #Test 4: Sending a list with no recognised sig algs in TLSv1.3 should fail
78     $proxy->clear();
79     $testtype = NO_KNOWN_SIG_ALGS;
80     $proxy->start();
81     ok(TLSProxy::Message->fail, "No known TLSv1.3 sigalgs");
82
83     #Test 5: Sending a sig algs list without pss for an RSA cert in TLSv1.3
84     #        should fail
85     $proxy->clear();
86     $testtype = NO_PSS_SIG_ALGS;
87     $proxy->start();
88     ok(TLSProxy::Message->fail, "No PSS TLSv1.3 sigalgs");
89
90     #Test 6: Sending only TLSv1.3 PSS sig algs in TLSv1.3 should succeed
91     #TODO(TLS1.3): Do we need to verify the cert to make sure its a PSS only
92     #cert in this case?
93     $proxy->clear();
94     $testtype = PSS_ONLY_SIG_ALGS;
95     $proxy->start();
96     ok(TLSProxy::Message->success, "PSS only sigalgs in TLSv1.3");
97 }
98
99 SKIP: {
100     skip "EC or TLSv1.3 disabled", 1
101         if disabled("tls1_3") || disabled("ec");
102     #Test 7: Sending a valid sig algs list but not including a sig type that
103     #        matches the certificate should fail in TLSv1.3.
104     $proxy->clear();
105     $proxy->clientflags("-sigalgs ECDSA+SHA256");
106     $proxy->filter(undef);
107     $proxy->start();
108     ok(TLSProxy::Message->fail, "No matching TLSv1.3 sigalgs");
109 }
110
111 SKIP: {
112     skip "EC, TLSv1.3 or TLSv1.2 disabled", 1
113         if disabled("tls1_2") || disabled("tls1_3") || disabled("ec");
114
115     #Test 8: Sending a full list of TLSv1.3 sig algs but negotiating TLSv1.2
116     #        should succeed
117     $proxy->clear();
118     $proxy->serverflags("-no_tls1_3");
119     $proxy->ciphers("ECDHE-RSA-AES128-SHA");
120     $proxy->filter(undef);
121     $proxy->start();
122     ok(TLSProxy::Message->success, "TLSv1.3 client TLSv1.2 server");
123 }
124
125 SKIP: {
126     skip "EC or TLSv1.2 disabled", 8 if disabled("tls1_2") || disabled("ec");
127
128     $proxy->filter(\&sigalgs_filter);
129
130     #Test 9: Sending no sig algs extension in TLSv1.2 should succeed
131     $proxy->clear();
132     $testtype = NO_SIG_ALGS_EXT;
133     $proxy->clientflags("-no_tls1_3");
134     $proxy->ciphers("ECDHE-RSA-AES128-SHA");
135     $proxy->start();
136     ok(TLSProxy::Message->success, "No TLSv1.2 sigalgs");
137
138     #Test 10: Sending an empty sig algs extension in TLSv1.2 should fail
139     $proxy->clear();
140     $testtype = EMPTY_SIG_ALGS_EXT;
141     $proxy->clientflags("-no_tls1_3");
142     $proxy->ciphers("ECDHE-RSA-AES128-SHA");
143     $proxy->start();
144     ok(TLSProxy::Message->fail, "Empty TLSv1.2 sigalgs");
145
146     #Test 11: Sending a list with no recognised sig algs in TLSv1.2 should fail
147     $proxy->clear();
148     $testtype = NO_KNOWN_SIG_ALGS;
149     $proxy->clientflags("-no_tls1_3");
150     $proxy->ciphers("ECDHE-RSA-AES128-SHA");
151     $proxy->start();
152     ok(TLSProxy::Message->fail, "No known TLSv1.3 sigalgs");
153
154     #Test 12: Sending a sig algs list without pss for an RSA cert in TLSv1.2
155     #         should succeed
156     $proxy->clear();
157     $testtype = NO_PSS_SIG_ALGS;
158     $proxy->clientflags("-no_tls1_3");
159     $proxy->ciphers("ECDHE-RSA-AES128-SHA");
160     $proxy->start();
161     ok(TLSProxy::Message->success, "No PSS TLSv1.2 sigalgs");
162
163     #Test 13: Sending only TLSv1.3 PSS sig algs in TLSv1.2 should succeed
164     $proxy->clear();
165     $testtype = PSS_ONLY_SIG_ALGS;
166     $proxy->serverflags("-no_tls1_3");
167     $proxy->ciphers("ECDHE-RSA-AES128-SHA");
168     $proxy->start();
169     ok(TLSProxy::Message->success, "PSS only sigalgs in TLSv1.2");
170
171     #Test 14: Responding with a sig alg we did not send in TLSv1.2 should fail
172     #         We send rsa_pkcs1_sha256 and respond with rsa_pss_rsae_sha256
173     #         TODO(TLS1.3): Add a similar test to the TLSv1.3 section above
174     #         when we have an API capable of configuring the TLSv1.3 sig algs
175     $proxy->clear();
176     $testtype = PSS_ONLY_SIG_ALGS;
177     $proxy->clientflags("-no_tls1_3 -sigalgs RSA+SHA256");
178     $proxy->ciphers("ECDHE-RSA-AES128-SHA");
179     $proxy->start();
180     ok(TLSProxy::Message->fail, "Sigalg we did not send in TLSv1.2");
181
182     #Test 15: Sending a valid sig algs list but not including a sig type that
183     #         matches the certificate should fail in TLSv1.2
184     $proxy->clear();
185     $proxy->clientflags("-no_tls1_3 -sigalgs ECDSA+SHA256");
186     $proxy->ciphers("ECDHE-RSA-AES128-SHA");
187     $proxy->filter(undef);
188     $proxy->start();
189     ok(TLSProxy::Message->fail, "No matching TLSv1.2 sigalgs");
190     $proxy->filter(\&sigalgs_filter);
191
192     #Test 16: No sig algs extension, ECDSA cert, TLSv1.2 should succeed
193     $proxy->clear();
194     $testtype = NO_SIG_ALGS_EXT;
195     $proxy->clientflags("-no_tls1_3");
196     $proxy->serverflags("-cert " . srctop_file("test", "certs",
197                                                "server-ecdsa-cert.pem") .
198                         " -key " . srctop_file("test", "certs",
199                                                "server-ecdsa-key.pem")),
200     $proxy->ciphers("ECDHE-ECDSA-AES128-SHA");
201     $proxy->start();
202     ok(TLSProxy::Message->success, "No TLSv1.2 sigalgs, ECDSA");
203 }
204
205 my ($dsa_status, $sha1_status, $sha224_status);
206 SKIP: {
207     skip "TLSv1.3 disabled", 2 if disabled("tls1_3") || disabled("dsa");
208     #Test 17: signature_algorithms with 1.3-only ClientHello
209     $testtype = PURE_SIGALGS;
210     $dsa_status = $sha1_status = $sha224_status = 0;
211     $proxy->clear();
212     $proxy->clientflags("-tls1_3");
213     $proxy->filter(\&modify_sigalgs_filter);
214     $proxy->start();
215     ok($dsa_status && $sha1_status && $sha224_status,
216        "DSA/SHA2 sigalg sent for 1.3-only ClientHello");
217
218     #Test 18: signature_algorithms with backwards compatible ClientHello
219     SKIP: {
220         skip "TLSv1.2 disabled", 1 if disabled("tls1_2");
221         $testtype = COMPAT_SIGALGS;
222         $dsa_status = $sha1_status = $sha224_status = 0;
223         $proxy->clear();
224         $proxy->filter(\&modify_sigalgs_filter);
225         $proxy->start();
226         ok($dsa_status && $sha1_status && $sha224_status,
227            "DSA sigalg not sent for compat ClientHello");
228    }
229 }
230
231 SKIP: {
232     skip "TLSv1.3 disabled", 3 if disabled("tls1_3");
233     #Test 19: Insert signature_algorithms_cert that match normal sigalgs
234     $testtype = SIGALGS_CERT_ALL;
235     $proxy->clear();
236     $proxy->filter(\&modify_sigalgs_cert_filter);
237     $proxy->start();
238     ok(TLSProxy::Message->success, "sigalgs_cert in TLSv1.3");
239
240     #Test 19: Insert signature_algorithms_cert that forces PKCS#1 cert
241     $testtype = SIGALGS_CERT_PKCS;
242     $proxy->clear();
243     $proxy->filter(\&modify_sigalgs_cert_filter);
244     $proxy->start();
245     ok(TLSProxy::Message->success, "sigalgs_cert in TLSv1.3 with PKCS#1 cert");
246
247     #Test 19: Insert signature_algorithms_cert that fails
248     $testtype = SIGALGS_CERT_INVALID;
249     $proxy->clear();
250     $proxy->filter(\&modify_sigalgs_cert_filter);
251     $proxy->start();
252     ok(TLSProxy::Message->fail, "No matching certificate for sigalgs_cert");
253 }
254
255
256
257 sub sigalgs_filter
258 {
259     my $proxy = shift;
260
261     # We're only interested in the initial ClientHello
262     if ($proxy->flight != 0) {
263         return;
264     }
265
266     foreach my $message (@{$proxy->message_list}) {
267         if ($message->mt == TLSProxy::Message::MT_CLIENT_HELLO) {
268             if ($testtype == NO_SIG_ALGS_EXT) {
269                 $message->delete_extension(TLSProxy::Message::EXT_SIG_ALGS);
270             } else {
271                 my $sigalg;
272                 if ($testtype == EMPTY_SIG_ALGS_EXT) {
273                     $sigalg = pack "C2", 0x00, 0x00;
274                 } elsif ($testtype == NO_KNOWN_SIG_ALGS) {
275                     $sigalg = pack "C4", 0x00, 0x02, 0xff, 0xff;
276                 } elsif ($testtype == NO_PSS_SIG_ALGS) {
277                     #No PSS sig algs - just send rsa_pkcs1_sha256
278                     $sigalg = pack "C4", 0x00, 0x02, 0x04, 0x01;
279                 } else {
280                     #PSS sig algs only - just send rsa_pss_rsae_sha256
281                     $sigalg = pack "C4", 0x00, 0x02, 0x08, 0x04;
282                 }
283                 $message->set_extension(TLSProxy::Message::EXT_SIG_ALGS, $sigalg);
284             }
285
286             $message->repack();
287         }
288     }
289 }
290
291 sub modify_sigalgs_filter
292 {
293     my $proxy = shift;
294
295     # We're only interested in the initial ClientHello
296     return if ($proxy->flight != 0);
297
298     foreach my $message (@{$proxy->message_list}) {
299         my $ext;
300         my @algs;
301
302         if ($message->mt == TLSProxy::Message::MT_CLIENT_HELLO) {
303             if ($testtype == PURE_SIGALGS) {
304                 my $ok = 1;
305                 $ext = $message->extension_data->{TLSProxy::Message::EXT_SIG_ALGS};
306                 @algs = unpack('S>*', $ext);
307                 # unpack will unpack the length as well
308                 shift @algs;
309                 foreach (@algs) {
310                     if ($_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_DSA_SHA256
311                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_DSA_SHA384
312                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_DSA_SHA512
313                         || $_ == TLSProxy::Message::OSSL_SIG_ALG_DSA_SHA224
314                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_RSA_PKCS1_SHA1
315                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_DSA_SHA1
316                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_ECDSA_SHA1) {
317                         $ok = 0;
318                     }
319                 }
320                 $sha1_status = $dsa_status = $sha224_status = 1 if ($ok);
321             } elsif ($testtype == COMPAT_SIGALGS) {
322                 $ext = $message->extension_data->{TLSProxy::Message::EXT_SIG_ALGS};
323                 @algs = unpack('S>*', $ext);
324                 # unpack will unpack the length as well
325                 shift @algs;
326                 foreach (@algs) {
327                     if ($_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_DSA_SHA256
328                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_DSA_SHA384
329                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_DSA_SHA512) {
330                         $dsa_status = 1;
331                     }
332                     if ($_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_RSA_PKCS1_SHA1
333                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_DSA_SHA1
334                         || $_ == TLSProxy::Message::SIG_ALG_ECDSA_SHA1) {
335                         $sha1_status = 1;
336                     }
337                     if ($_ == TLSProxy::Message::OSSL_SIG_ALG_RSA_PKCS1_SHA224
338                         || $_ == TLSProxy::Message::OSSL_SIG_ALG_DSA_SHA224
339                         || $_ == TLSProxy::Message::OSSL_SIG_ALG_ECDSA_SHA224) {
340                         $sha224_status = 1;
341                     }
342                 }
343             }
344         }
345     }
346 }
347
348 sub modify_sigalgs_cert_filter
349 {
350     my $proxy = shift;
351
352     # We're only interested in the initial ClientHello
353     if ($proxy->flight != 0) {
354         return;
355     }
356
357     foreach my $message (@{$proxy->message_list}) {
358         if ($message->mt == TLSProxy::Message::MT_CLIENT_HELLO) {
359             my $sigs;
360             # two byte length at front of sigs, then two-byte sigschemes
361             if ($testtype == SIGALGS_CERT_ALL) {
362                 $sigs = pack "C26", 0x00, 0x18,
363                              # rsa_pkcs_sha{256,512}  rsa_pss_rsae_sha{256,512}
364                              0x04, 0x01,  0x06, 0x01,  0x08, 0x04,  0x08, 0x06,
365                              # ed25518    ed448        rsa_pss_pss_sha{256,512}
366                              0x08, 0x07,  0x08, 0x08,  0x08, 0x09,  0x08, 0x0b,
367                              # ecdsa_secp{256,512}     rsa+sha1     ecdsa+sha1
368                              0x04, 0x03,  0x06, 0x03,  0x02, 0x01,  0x02, 0x03;
369             } elsif ($testtype == SIGALGS_CERT_PKCS) {
370                 $sigs = pack "C10", 0x00, 0x08,
371                              # rsa_pkcs_sha{256,384,512,1}
372                              0x04, 0x01,  0x05, 0x01,  0x06, 0x01,  0x02, 0x01;
373             } elsif ($testtype == SIGALGS_CERT_INVALID) {
374                 $sigs = pack "C4", 0x00, 0x02,
375                              # unregistered codepoint
376                              0xb2, 0x6f;
377             }
378             $message->set_extension(TLSProxy::Message::EXT_SIG_ALGS_CERT, $sigs);
379             $message->repack();
380         }
381     }
382 }