Improve optional 64-bit NIST-P224 implementation, and add NIST-P256 and
[openssl.git] / crypto / ec / ectest.c
index 67dfdaa191299c1f28ae11d2b33d5b31e99fee6c..7f41ffa83c4c796e02f2169b21ce92eea994013b 100644 (file)
@@ -235,7 +235,7 @@ static void group_order_tests(EC_GROUP *group)
        }
 
 static void prime_field_tests(void)
-       {       
+       {
        BN_CTX *ctx = NULL;
        BIGNUM *p, *a, *b;
        EC_GROUP *group;
@@ -1262,15 +1262,76 @@ static void internal_curve_test(void)
        if (ok)
                fprintf(stdout, " ok\n\n");
        else
+               {
                fprintf(stdout, " failed\n\n");
+               ABORT;
+               }
        OPENSSL_free(curves);
        return;
        }
 
-#ifdef EC_NISTP224_64_GCC_128
-void nistp224_test()
+#ifdef EC_NISTP_64_GCC_128
+/* nistp_test_params contains magic numbers for testing our optimized
+ * implementations of several NIST curves with characteristic > 3. */
+struct nistp_test_params
+       {
+       const EC_METHOD* (*meth) ();
+       int degree;
+       /* Qx, Qy and D are taken from
+        * http://csrc.nist.gov/groups/ST/toolkit/documents/Examples/ECDSA_Prime.pdf
+        * Otherwise, values are standard curve parameters from FIPS 180-3 */
+       const char *p, *a, *b, *Qx, *Qy, *Gx, *Gy, *order, *d;
+       };
+
+static const struct nistp_test_params nistp_tests_params[] =
+       {
+               {
+               /* P-224 */
+               EC_GFp_nistp224_method,
+               224,
+               "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF000000000000000000000001", /* p */
+               "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFE", /* a */
+               "B4050A850C04B3ABF54132565044B0B7D7BFD8BA270B39432355FFB4", /* b */
+               "E84FB0B8E7000CB657D7973CF6B42ED78B301674276DF744AF130B3E", /* Qx */
+               "4376675C6FC5612C21A0FF2D2A89D2987DF7A2BC52183B5982298555", /* Qy */
+               "B70E0CBD6BB4BF7F321390B94A03C1D356C21122343280D6115C1D21", /* Gx */
+               "BD376388B5F723FB4C22DFE6CD4375A05A07476444D5819985007E34", /* Gy */
+               "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF16A2E0B8F03E13DD29455C5C2A3D", /* order */
+               "3F0C488E987C80BE0FEE521F8D90BE6034EC69AE11CA72AA777481E8", /* d */
+               },
+               {
+               /* P-256 */
+               EC_GFp_nistp256_method,
+               256,
+               "ffffffff00000001000000000000000000000000ffffffffffffffffffffffff", /* p */
+               "ffffffff00000001000000000000000000000000fffffffffffffffffffffffc", /* a */
+               "5ac635d8aa3a93e7b3ebbd55769886bc651d06b0cc53b0f63bce3c3e27d2604b", /* b */
+               "b7e08afdfe94bad3f1dc8c734798ba1c62b3a0ad1e9ea2a38201cd0889bc7a19", /* Qx */
+               "3603f747959dbf7a4bb226e41928729063adc7ae43529e61b563bbc606cc5e09", /* Qy */
+               "6b17d1f2e12c4247f8bce6e563a440f277037d812deb33a0f4a13945d898c296", /* Gx */
+               "4fe342e2fe1a7f9b8ee7eb4a7c0f9e162bce33576b315ececbb6406837bf51f5", /* Gy */
+               "ffffffff00000000ffffffffffffffffbce6faada7179e84f3b9cac2fc632551", /* order */
+               "c477f9f65c22cce20657faa5b2d1d8122336f851a508a1ed04e479c34985bf96", /* d */
+               },
+               {
+               /* P-521 */
+               EC_GFp_nistp521_method,
+               521,
+               "1ffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff", /* p */
+               "1fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffc", /* a */
+               "051953eb9618e1c9a1f929a21a0b68540eea2da725b99b315f3b8b489918ef109e156193951ec7e937b1652c0bd3bb1bf073573df883d2c34f1ef451fd46b503f00", /* b */
+               "0098e91eef9a68452822309c52fab453f5f117c1da8ed796b255e9ab8f6410cca16e59df403a6bdc6ca467a37056b1e54b3005d8ac030decfeb68df18b171885d5c4", /* Qx */
+               "0164350c321aecfc1cca1ba4364c9b15656150b4b78d6a48d7d28e7f31985ef17be8554376b72900712c4b83ad668327231526e313f5f092999a4632fd50d946bc2e", /* Qy */
+               "c6858e06b70404e9cd9e3ecb662395b4429c648139053fb521f828af606b4d3dbaa14b5e77efe75928fe1dc127a2ffa8de3348b3c1856a429bf97e7e31c2e5bd66", /* Gx */
+               "11839296a789a3bc0045c8a5fb42c7d1bd998f54449579b446817afbd17273e662c97ee72995ef42640c550b9013fad0761353c7086a272c24088be94769fd16650", /* Gy */
+               "1fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffa51868783bf2f966b7fcc0148f709a5d03bb5c9b8899c47aebb6fb71e91386409", /* order */
+               "0100085f47b8e1b8b11b7eb33028c0b2888e304bfc98501955b45bba1478dc184eeedf09b86a5f7c21994406072787205e69a63709fe35aa93ba333514b24f961722", /* d */
+               },
+       };
+
+void nistp_single_test(const struct nistp_test_params *test)
        {
-       fprintf(stdout, "\nNIST curve P-224 (optimised implementation):\n");
+       fprintf(stdout, "\nNIST curve P-%d (optimised implementation):\n", test->degree);
        BIGNUM *p, *a, *b, *x, *y, *n, *m, *order;
        p = BN_new();
        a = BN_new();
@@ -1278,82 +1339,82 @@ void nistp224_test()
        x = BN_new(); y = BN_new();
        m = BN_new(); n = BN_new(); order = BN_new();
        BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
-       EC_GROUP *NISTP224;
+       EC_GROUP *NISTP;
        EC_POINT *G, *P, *Q, *Q_CHECK;
 
-       NISTP224 = EC_GROUP_new(EC_GFp_nistp224_method());
-       if(!NISTP224) ABORT;
-       if (!BN_hex2bn(&p, "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF000000000000000000000001")) ABORT;
+       NISTP = EC_GROUP_new(test->meth());
+       if(!NISTP) ABORT;
+       if (!BN_hex2bn(&p, test->p)) ABORT;
        if (1 != BN_is_prime_ex(p, BN_prime_checks, ctx, NULL)) ABORT;
-       if (!BN_hex2bn(&a, "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFEFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFE")) ABORT;
-       if (!BN_hex2bn(&b, "B4050A850C04B3ABF54132565044B0B7D7BFD8BA270B39432355FFB4")) ABORT;
-       if (!EC_GROUP_set_curve_GFp(NISTP224, p, a, b, ctx)) ABORT;
-       G = EC_POINT_new(NISTP224);
-       P = EC_POINT_new(NISTP224);
-       Q = EC_POINT_new(NISTP224);
-       Q_CHECK = EC_POINT_new(NISTP224);
-       if(!BN_hex2bn(&x, "E84FB0B8E7000CB657D7973CF6B42ED78B301674276DF744AF130B3E")) ABORT;
-       if(!BN_hex2bn(&y, "4376675C6FC5612C21A0FF2D2A89D2987DF7A2BC52183B5982298555")) ABORT;
-       if(!EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(NISTP224, Q_CHECK, x, y, ctx)) ABORT;
-       if (!BN_hex2bn(&x, "B70E0CBD6BB4BF7F321390B94A03C1D356C21122343280D6115C1D21")) ABORT;
-       if (!BN_hex2bn(&y, "BD376388B5F723FB4C22DFE6CD4375A05A07476444D5819985007E34")) ABORT;
-       if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(NISTP224, G, x, y, ctx)) ABORT;
-       if (!BN_hex2bn(&order, "FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF16A2E0B8F03E13DD29455C5C2A3D")) ABORT;
-       if (!EC_GROUP_set_generator(NISTP224, G, order, BN_value_one())) ABORT;
+       if (!BN_hex2bn(&a, test->a)) ABORT;
+       if (!BN_hex2bn(&b, test->b)) ABORT;
+       if (!EC_GROUP_set_curve_GFp(NISTP, p, a, b, ctx)) ABORT;
+       G = EC_POINT_new(NISTP);
+       P = EC_POINT_new(NISTP);
+       Q = EC_POINT_new(NISTP);
+       Q_CHECK = EC_POINT_new(NISTP);
+       if(!BN_hex2bn(&x, test->Qx)) ABORT;
+       if(!BN_hex2bn(&y, test->Qy)) ABORT;
+       if(!EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(NISTP, Q_CHECK, x, y, ctx)) ABORT;
+       if (!BN_hex2bn(&x, test->Gx)) ABORT;
+       if (!BN_hex2bn(&y, test->Gy)) ABORT;
+       if (!EC_POINT_set_affine_coordinates_GFp(NISTP, G, x, y, ctx)) ABORT;
+       if (!BN_hex2bn(&order, test->order)) ABORT;
+       if (!EC_GROUP_set_generator(NISTP, G, order, BN_value_one())) ABORT;
 
        fprintf(stdout, "verify degree ... ");
-       if (EC_GROUP_get_degree(NISTP224) != 224) ABORT;
+       if (EC_GROUP_get_degree(NISTP) != test->degree) ABORT;
        fprintf(stdout, "ok\n");
 
        fprintf(stdout, "NIST test vectors ... ");
-       if (!BN_hex2bn(&n, "3F0C488E987C80BE0FEE521F8D90BE6034EC69AE11CA72AA777481E8")) ABORT;
+       if (!BN_hex2bn(&n, test->d)) ABORT;
        /* fixed point multiplication */
-       EC_POINT_mul(NISTP224, Q, n, NULL, NULL, ctx);
-       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP224, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
+       EC_POINT_mul(NISTP, Q, n, NULL, NULL, ctx);
+       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
        /* random point multiplication */
-       EC_POINT_mul(NISTP224, Q, NULL, G, n, ctx);
-       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP224, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
+       EC_POINT_mul(NISTP, Q, NULL, G, n, ctx);
+       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
 
        /* set generator to P = 2*G, where G is the standard generator */
-       if (!EC_POINT_dbl(NISTP224, P, G, ctx)) ABORT;
-       if (!EC_GROUP_set_generator(NISTP224, P, order, BN_value_one())) ABORT;
+       if (!EC_POINT_dbl(NISTP, P, G, ctx)) ABORT;
+       if (!EC_GROUP_set_generator(NISTP, P, order, BN_value_one())) ABORT;
        /* set the scalar to m=n/2, where n is the NIST test scalar */
        if (!BN_rshift(m, n, 1)) ABORT;
 
        /* test the non-standard generator */
        /* fixed point multiplication */
-       EC_POINT_mul(NISTP224, Q, m, NULL, NULL, ctx);
-       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP224, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
+       EC_POINT_mul(NISTP, Q, m, NULL, NULL, ctx);
+       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
        /* random point multiplication */
-       EC_POINT_mul(NISTP224, Q, NULL, P, m, ctx);
-       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP224, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
+       EC_POINT_mul(NISTP, Q, NULL, P, m, ctx);
+       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
 
        /* now repeat all tests with precomputation */
-       if (!EC_GROUP_precompute_mult(NISTP224, ctx)) ABORT;
+       if (!EC_GROUP_precompute_mult(NISTP, ctx)) ABORT;
 
        /* fixed point multiplication */
-       EC_POINT_mul(NISTP224, Q, m, NULL, NULL, ctx);
-       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP224, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
+       EC_POINT_mul(NISTP, Q, m, NULL, NULL, ctx);
+       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
        /* random point multiplication */
-       EC_POINT_mul(NISTP224, Q, NULL, P, m, ctx);
-       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP224, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
+       EC_POINT_mul(NISTP, Q, NULL, P, m, ctx);
+       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
 
        /* reset generator */
-       if (!EC_GROUP_set_generator(NISTP224, G, order, BN_value_one())) ABORT;
+       if (!EC_GROUP_set_generator(NISTP, G, order, BN_value_one())) ABORT;
        /* fixed point multiplication */
-       EC_POINT_mul(NISTP224, Q, n, NULL, NULL, ctx);
-       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP224, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
+       EC_POINT_mul(NISTP, Q, n, NULL, NULL, ctx);
+       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
        /* random point multiplication */
-       EC_POINT_mul(NISTP224, Q, NULL, G, n, ctx);
-       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP224, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
+       EC_POINT_mul(NISTP, Q, NULL, G, n, ctx);
+       if (0 != EC_POINT_cmp(NISTP, Q, Q_CHECK, ctx)) ABORT;
 
        fprintf(stdout, "ok\n");
-       group_order_tests(NISTP224);
+       group_order_tests(NISTP);
 #if 0
-       timings(NISTP224, TIMING_BASE_PT, ctx);
-       timings(NISTP224, TIMING_RAND_PT, ctx);
+       timings(NISTP, TIMING_BASE_PT, ctx);
+       timings(NISTP, TIMING_RAND_PT, ctx);
 #endif
-       EC_GROUP_free(NISTP224);
+       EC_GROUP_free(NISTP);
        EC_POINT_free(G);
        EC_POINT_free(P);
        EC_POINT_free(Q);
@@ -1368,6 +1429,16 @@ void nistp224_test()
        BN_free(order);
        BN_CTX_free(ctx);
        }
+
+void nistp_tests()
+       {
+       unsigned i;
+
+       for (i = 0; i < sizeof(nistp_tests_params) / sizeof(struct nistp_test_params); i++)
+               {
+               nistp_single_test(&nistp_tests_params[i]);
+               }
+       }
 #endif
 
 static const char rnd_seed[] = "string to make the random number generator think it has entropy";
@@ -1396,8 +1467,8 @@ int main(int argc, char *argv[])
 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
        char2_field_tests();
 #endif
-#ifdef EC_NISTP224_64_GCC_128
-       nistp224_test();
+#ifdef EC_NISTP_64_GCC_128
+       nistp_tests();
 #endif
        /* test the internal curves */
        internal_curve_test();