Add BN_check_prime()
[openssl.git] / test / bntest.c
index 976dbf44cf6e2313cd6b93a21a679ff8dc39ff50..07b8aade37abd07ac6fe7dd853cedc6cf7f7eb18 100644 (file)
@@ -1954,6 +1954,86 @@ static int test_rand(void)
     return st;
 }
 
+/*
+ * Run some statistical tests to provide a degree confidence that the
+ * BN_rand_range() function works as expected.  The test cases and
+ * critical values are generated by the bn_rand_range script.
+ *
+ * Each individual test is a Chi^2 goodness of fit for a specified number
+ * of samples and range.  The samples are assumed to be independent and
+ * that they are from a discrete uniform distribution.
+ *
+ * Some of these individual tests are expected to fail, the success/failure
+ * of each is an independent Bernoulli trial.  The number of such successes
+ * will form a binomial distribution.  The count of the successes is compared
+ * against a precomputed critical value to determine the overall outcome.
+ */
+struct rand_range_case {
+    unsigned int range;
+    unsigned int iterations;
+    double critical;
+};
+
+#include "bn_rand_range.h"
+
+static int test_rand_range_single(size_t n)
+{
+    const unsigned int range = rand_range_cases[n].range;
+    const unsigned int iterations = rand_range_cases[n].iterations;
+    const double critical = rand_range_cases[n].critical;
+    const double expected = iterations / (double)range;
+    double sum = 0;
+    BIGNUM *rng = NULL, *val = NULL;
+    size_t *counts;
+    unsigned int i, v;
+    int res = 0;
+
+    if (!TEST_ptr(counts = OPENSSL_zalloc(sizeof(*counts) * range))
+        || !TEST_ptr(rng = BN_new())
+        || !TEST_ptr(val = BN_new())
+        || !TEST_true(BN_set_word(rng, range)))
+        goto err;
+    for (i = 0; i < iterations; i++) {
+        if (!TEST_true(BN_rand_range(val, rng))
+            || !TEST_uint_lt(v = (unsigned int)BN_get_word(val), range))
+            goto err;
+        counts[v]++;
+    }
+
+    for (i = 0; i < range; i++) {
+        const double delta = counts[i] - expected;
+        sum += delta * delta;
+    }
+    sum /= expected;
+
+    if (sum > critical) {
+        TEST_info("Chi^2 test negative %.4f > %4.f", sum, critical);
+        TEST_note("test case %zu  range %u  iterations %u", n + 1, range,
+                  iterations);
+        goto err;
+    }
+
+    res = 1;
+err:
+    BN_free(rng);
+    BN_free(val);
+    OPENSSL_free(counts);
+    return res;
+}
+
+static int test_rand_range(void)
+{
+    int n_success = 0;
+    size_t i;
+
+    for (i = 0; i < OSSL_NELEM(rand_range_cases); i++)
+        n_success += test_rand_range_single(i);
+    if (TEST_int_ge(n_success, binomial_critical))
+        return 1;
+    TEST_note("This test is expeced to fail by chance 0.01%% of the time.");
+    return 0;
+}
+
 static int test_negzero(void)
 {
     BIGNUM *a = NULL, *b = NULL, *c = NULL, *d = NULL;
@@ -2169,18 +2249,50 @@ static int test_expmodone(void)
     return ret;
 }
 
-static int test_smallprime(void)
+static int test_smallprime(int kBits)
+{
+    BIGNUM *r;
+    int st = 0;
+
+    if (!TEST_ptr(r = BN_new()))
+        goto err;
+
+    if (kBits <= 1) {
+        if (!TEST_false(BN_generate_prime_ex(r, kBits, 0,
+                                             NULL, NULL, NULL)))
+            goto err;
+    } else {
+        if (!TEST_true(BN_generate_prime_ex(r, kBits, 0,
+                                            NULL, NULL, NULL))
+                || !TEST_int_eq(BN_num_bits(r), kBits))
+            goto err;
+    }
+
+    st = 1;
+ err:
+    BN_free(r);
+    return st;
+}
+
+static int test_smallsafeprime(int kBits)
 {
-    static const int kBits = 10;
     BIGNUM *r;
     int st = 0;
 
-    if (!TEST_ptr(r = BN_new())
-            || !TEST_true(BN_generate_prime_ex(r, (int)kBits, 0,
-                                               NULL, NULL, NULL))
-            || !TEST_int_eq(BN_num_bits(r), kBits))
+    if (!TEST_ptr(r = BN_new()))
         goto err;
 
+    if (kBits <= 5 && kBits != 3) {
+        if (!TEST_false(BN_generate_prime_ex(r, kBits, 1,
+                                             NULL, NULL, NULL)))
+            goto err;
+    } else {
+        if (!TEST_true(BN_generate_prime_ex(r, kBits, 1,
+                                            NULL, NULL, NULL))
+                || !TEST_int_eq(BN_num_bits(r), kBits))
+            goto err;
+    }
+
     st = 1;
  err:
     BN_free(r);
@@ -2200,7 +2312,7 @@ static int test_is_prime(int i)
 
     for (trial = 0; trial <= 1; ++trial) {
         if (!TEST_true(BN_set_word(r, primes[i]))
-                || !TEST_int_eq(BN_is_prime_fasttest_ex(r, 1, ctx, trial, NULL),
+                || !TEST_int_eq(BN_check_prime(r, ctx, NULL),
                                 1))
             goto err;
     }
@@ -2224,7 +2336,7 @@ static int test_not_prime(int i)
 
     for (trial = 0; trial <= 1; ++trial) {
         if (!TEST_true(BN_set_word(r, not_primes[i]))
-                || !TEST_false(BN_is_prime_fasttest_ex(r, 1, ctx, trial, NULL)))
+                || !TEST_false(BN_check_prime(r, ctx, NULL)))
             goto err;
     }
 
@@ -2381,11 +2493,18 @@ static int run_file_tests(int i)
     return c == 0;
 }
 
+typedef enum OPTION_choice {
+    OPT_ERR = -1,
+    OPT_EOF = 0,
+    OPT_STOCHASTIC_TESTS,
+    OPT_TEST_ENUM
+} OPTION_CHOICE;
+
 const OPTIONS *test_get_options(void)
 {
-    enum { OPT_TEST_ENUM };
     static const OPTIONS test_options[] = {
         OPT_TEST_OPTIONS_WITH_EXTRA_USAGE("[file...]\n"),
+        { "stochastic", OPT_STOCHASTIC_TESTS, '-', "Run stochastic tests" },
         { OPT_HELP_STR, 1, '-',
           "file\tFile to run tests on. Normal tests are not run\n" },
         { NULL }
@@ -2395,7 +2514,22 @@ const OPTIONS *test_get_options(void)
 
 int setup_tests(void)
 {
-    int n = test_get_argument_count();
+    OPTION_CHOICE o;
+    int n, stochastic = 0;
+
+    while ((o = opt_next()) != OPT_EOF) {
+        switch (o) {
+        case OPT_STOCHASTIC_TESTS:
+            stochastic = 1;
+            break;
+        case OPT_TEST_CASES:
+           break;
+        default:
+        case OPT_ERR:
+            return 0;
+        }
+    }
+    n  = test_get_argument_count();
 
     if (!TEST_ptr(ctx = BN_CTX_new()))
         return 0;
@@ -2416,7 +2550,8 @@ int setup_tests(void)
         ADD_TEST(test_badmod);
         ADD_TEST(test_expmodzero);
         ADD_TEST(test_expmodone);
-        ADD_TEST(test_smallprime);
+        ADD_ALL_TESTS(test_smallprime, 16);
+        ADD_ALL_TESTS(test_smallsafeprime, 16);
         ADD_TEST(test_swap);
         ADD_TEST(test_ctx_consttime_flag);
 #ifndef OPENSSL_NO_EC2M
@@ -2432,6 +2567,8 @@ int setup_tests(void)
 #endif
         ADD_ALL_TESTS(test_is_prime, (int)OSSL_NELEM(primes));
         ADD_ALL_TESTS(test_not_prime, (int)OSSL_NELEM(not_primes));
+        if (stochastic)
+            ADD_TEST(test_rand_range);
     } else {
         ADD_ALL_TESTS(run_file_tests, n);
     }