Home | History | Annotate | Line # | Download | only in test 
      1 /*
      2  * Copyright 2017-2024 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
      3  *
      4  * Licensed under the Apache License 2.0 (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 /*
     11  * Low level APIs are deprecated for public use, but still ok for internal use.
     12  */
     13 #include "internal/deprecated.h"
     14 
     15 #include <stdio.h>
     16 #include <stdlib.h>
     17 #include <string.h>
     18 
     19 #include <openssl/bio.h>
     20 #include <openssl/evp.h>
     21 #include <openssl/bn.h>
     22 #include <openssl/crypto.h>
     23 #include <openssl/err.h>
     24 #include <openssl/rand.h>
     25 #include "testutil.h"
     26 
     27 #ifndef OPENSSL_NO_SM2
     28 
     29 # include "crypto/sm2.h"
     30 
     31 static fake_random_generate_cb get_faked_bytes;
     32 
     33 static OSSL_PROVIDER *fake_rand = NULL;
     34 static uint8_t *fake_rand_bytes = NULL;
     35 static size_t fake_rand_bytes_offset = 0;
     36 static size_t fake_rand_size = 0;
     37 
     38 static int get_faked_bytes(unsigned char *buf, size_t num,
     39                            ossl_unused const char *name,
     40                            ossl_unused EVP_RAND_CTX *ctx)
     41 {
     42     if (!TEST_ptr(fake_rand_bytes) || !TEST_size_t_gt(fake_rand_size, 0))
     43         return 0;
     44 
     45     while (num-- > 0) {
     46         if (fake_rand_bytes_offset >= fake_rand_size)
     47             fake_rand_bytes_offset = 0;
     48         *buf++ = fake_rand_bytes[fake_rand_bytes_offset++];
     49     }
     50 
     51     return 1;
     52 }
     53 
     54 static int start_fake_rand(const char *hex_bytes)
     55 {
     56     OPENSSL_free(fake_rand_bytes);
     57     fake_rand_bytes_offset = 0;
     58     fake_rand_size = strlen(hex_bytes) / 2;
     59     if (!TEST_ptr(fake_rand_bytes = OPENSSL_hexstr2buf(hex_bytes, NULL)))
     60         return 0;
     61 
     62     /* use own random function */
     63     fake_rand_set_public_private_callbacks(NULL, get_faked_bytes);
     64     return 1;
     65 
     66 }
     67 
     68 static void restore_rand(void)
     69 {
     70     fake_rand_set_public_private_callbacks(NULL, NULL);
     71     OPENSSL_free(fake_rand_bytes);
     72     fake_rand_bytes = NULL;
     73     fake_rand_bytes_offset = 0;
     74 }
     75 
     76 static EC_GROUP *create_EC_group(const char *p_hex, const char *a_hex,
     77                                  const char *b_hex, const char *x_hex,
     78                                  const char *y_hex, const char *order_hex,
     79                                  const char *cof_hex)
     80 {
     81     BIGNUM *p = NULL;
     82     BIGNUM *a = NULL;
     83     BIGNUM *b = NULL;
     84     BIGNUM *g_x = NULL;
     85     BIGNUM *g_y = NULL;
     86     BIGNUM *order = NULL;
     87     BIGNUM *cof = NULL;
     88     EC_POINT *generator = NULL;
     89     EC_GROUP *group = NULL;
     90     int ok = 0;
     91 
     92     if (!TEST_true(BN_hex2bn(&p, p_hex))
     93             || !TEST_true(BN_hex2bn(&a, a_hex))
     94             || !TEST_true(BN_hex2bn(&b, b_hex)))
     95         goto done;
     96 
     97     group = EC_GROUP_new_curve_GFp(p, a, b, NULL);
     98     if (!TEST_ptr(group))
     99         goto done;
    100 
    101     generator = EC_POINT_new(group);
    102     if (!TEST_ptr(generator))
    103         goto done;
    104 
    105     if (!TEST_true(BN_hex2bn(&g_x, x_hex))
    106             || !TEST_true(BN_hex2bn(&g_y, y_hex))
    107             || !TEST_true(EC_POINT_set_affine_coordinates(group, generator, g_x,
    108                                                           g_y, NULL)))
    109         goto done;
    110 
    111     if (!TEST_true(BN_hex2bn(&order, order_hex))
    112             || !TEST_true(BN_hex2bn(&cof, cof_hex))
    113             || !TEST_true(EC_GROUP_set_generator(group, generator, order, cof)))
    114         goto done;
    115 
    116     ok = 1;
    117 done:
    118     BN_free(p);
    119     BN_free(a);
    120     BN_free(b);
    121     BN_free(g_x);
    122     BN_free(g_y);
    123     EC_POINT_free(generator);
    124     BN_free(order);
    125     BN_free(cof);
    126     if (!ok) {
    127         EC_GROUP_free(group);
    128         group = NULL;
    129     }
    130 
    131     return group;
    132 }
    133 
    134 static int test_sm2_crypt(const EC_GROUP *group,
    135                           const EVP_MD *digest,
    136                           const char *privkey_hex,
    137                           const char *message,
    138                           const char *k_hex, const char *ctext_hex)
    139 {
    140     const size_t msg_len = strlen(message);
    141     BIGNUM *priv = NULL;
    142     EC_KEY *key = NULL;
    143     EC_POINT *pt = NULL;
    144     unsigned char *expected = OPENSSL_hexstr2buf(ctext_hex, NULL);
    145     size_t ctext_len = 0;
    146     size_t ptext_len = 0;
    147     uint8_t *ctext = NULL;
    148     uint8_t *recovered = NULL;
    149     size_t recovered_len = msg_len;
    150     int rc = 0;
    151 
    152     if (!TEST_ptr(expected)
    153             || !TEST_true(BN_hex2bn(&priv, privkey_hex)))
    154         goto done;
    155 
    156     key = EC_KEY_new();
    157     if (!TEST_ptr(key)
    158             || !TEST_true(EC_KEY_set_group(key, group))
    159             || !TEST_true(EC_KEY_set_private_key(key, priv)))
    160         goto done;
    161 
    162     pt = EC_POINT_new(group);
    163     if (!TEST_ptr(pt)
    164             || !TEST_true(EC_POINT_mul(group, pt, priv, NULL, NULL, NULL))
    165             || !TEST_true(EC_KEY_set_public_key(key, pt))
    166             || !TEST_true(ossl_sm2_ciphertext_size(key, digest, msg_len,
    167                                                    &ctext_len)))
    168         goto done;
    169 
    170     ctext = OPENSSL_zalloc(ctext_len);
    171     if (!TEST_ptr(ctext))
    172         goto done;
    173 
    174     start_fake_rand(k_hex);
    175     if (!TEST_true(ossl_sm2_encrypt(key, digest,
    176                                     (const uint8_t *)message, msg_len,
    177                                     ctext, &ctext_len))) {
    178         restore_rand();
    179         goto done;
    180     }
    181     restore_rand();
    182 
    183     if (!TEST_mem_eq(ctext, ctext_len, expected, ctext_len))
    184         goto done;
    185 
    186     if (!TEST_true(ossl_sm2_plaintext_size(ctext, ctext_len, &ptext_len))
    187             || !TEST_int_eq(ptext_len, msg_len))
    188         goto done;
    189 
    190     recovered = OPENSSL_zalloc(ptext_len);
    191     if (!TEST_ptr(recovered)
    192             || !TEST_true(ossl_sm2_decrypt(key, digest, ctext, ctext_len,
    193                                            recovered, &recovered_len))
    194             || !TEST_int_eq(recovered_len, msg_len)
    195             || !TEST_mem_eq(recovered, recovered_len, message, msg_len))
    196         goto done;
    197 
    198     rc = 1;
    199  done:
    200     BN_free(priv);
    201     EC_POINT_free(pt);
    202     OPENSSL_free(ctext);
    203     OPENSSL_free(recovered);
    204     OPENSSL_free(expected);
    205     EC_KEY_free(key);
    206     return rc;
    207 }
    208 
    209 static int sm2_crypt_test(void)
    210 {
    211     int testresult = 0;
    212     EC_GROUP *gm_group = NULL;
    213     EC_GROUP *test_group =
    214         create_EC_group
    215         ("8542D69E4C044F18E8B92435BF6FF7DE457283915C45517D722EDB8B08F1DFC3",
    216          "787968B4FA32C3FD2417842E73BBFEFF2F3C848B6831D7E0EC65228B3937E498",
    217          "63E4C6D3B23B0C849CF84241484BFE48F61D59A5B16BA06E6E12D1DA27C5249A",
    218          "421DEBD61B62EAB6746434EBC3CC315E32220B3BADD50BDC4C4E6C147FEDD43D",
    219          "0680512BCBB42C07D47349D2153B70C4E5D7FDFCBFA36EA1A85841B9E46E09A2",
    220          "8542D69E4C044F18E8B92435BF6FF7DD297720630485628D5AE74EE7C32E79B7",
    221          "1");
    222 
    223     if (!TEST_ptr(test_group))
    224         goto done;
    225 
    226     if (!test_sm2_crypt(
    227             test_group,
    228             EVP_sm3(),
    229             "1649AB77A00637BD5E2EFE283FBF353534AA7F7CB89463F208DDBC2920BB0DA0",
    230             "encryption standard",
    231             "004C62EEFD6ECFC2B95B92FD6C3D9575148AFA17425546D49018E5388D49DD7B4F"
    232             "0092e8ff62146873c258557548500ab2df2a365e0609ab67640a1f6d57d7b17820"
    233             "008349312695a3e1d2f46905f39a766487f2432e95d6be0cb009fe8c69fd8825a7",
    234             "307B0220245C26FB68B1DDDDB12C4B6BF9F2B6D5FE60A383B0D18D1C4144ABF1"
    235             "7F6252E7022076CB9264C2A7E88E52B19903FDC47378F605E36811F5C07423A2"
    236             "4B84400F01B804209C3D7360C30156FAB7C80A0276712DA9D8094A634B766D3A"
    237             "285E07480653426D0413650053A89B41C418B0C3AAD00D886C00286467"))
    238         goto done;
    239 
    240     /* Same test as above except using SHA-256 instead of SM3 */
    241     if (!test_sm2_crypt(
    242             test_group,
    243             EVP_sha256(),
    244             "1649AB77A00637BD5E2EFE283FBF353534AA7F7CB89463F208DDBC2920BB0DA0",
    245             "encryption standard",
    246             "004C62EEFD6ECFC2B95B92FD6C3D9575148AFA17425546D49018E5388D49DD7B4F"
    247             "003da18008784352192d70f22c26c243174a447ba272fec64163dd4742bae8bc98"
    248             "00df17605cf304e9dd1dfeb90c015e93b393a6f046792f790a6fa4228af67d9588",
    249             "307B0220245C26FB68B1DDDDB12C4B6BF9F2B6D5FE60A383B0D18D1C4144ABF17F"
    250             "6252E7022076CB9264C2A7E88E52B19903FDC47378F605E36811F5C07423A24B84"
    251             "400F01B80420BE89139D07853100EFA763F60CBE30099EA3DF7F8F364F9D10A5E9"
    252             "88E3C5AAFC0413229E6C9AEE2BB92CAD649FE2C035689785DA33"))
    253         goto done;
    254 
    255     /* From Annex C in both GM/T0003.5-2012 and GB/T 32918.5-2016.*/
    256     gm_group = create_EC_group(
    257          "fffffffeffffffffffffffffffffffffffffffff00000000ffffffffffffffff",
    258          "fffffffeffffffffffffffffffffffffffffffff00000000fffffffffffffffc",
    259          "28e9fa9e9d9f5e344d5a9e4bcf6509a7f39789f515ab8f92ddbcbd414d940e93",
    260          "32c4ae2c1f1981195f9904466a39c9948fe30bbff2660be1715a4589334c74c7",
    261          "bc3736a2f4f6779c59bdcee36b692153d0a9877cc62a474002df32e52139f0a0",
    262          "fffffffeffffffffffffffffffffffff7203df6b21c6052b53bbf40939d54123",
    263          "1");
    264 
    265     if (!TEST_ptr(gm_group))
    266         goto done;
    267 
    268     if (!test_sm2_crypt(
    269             gm_group,
    270             EVP_sm3(),
    271             /* privkey (from which the encrypting public key is derived) */
    272             "3945208F7B2144B13F36E38AC6D39F95889393692860B51A42FB81EF4DF7C5B8",
    273             /* plaintext message */
    274             "encryption standard",
    275             /* ephemeral nonce k */
    276             "59276E27D506861A16680F3AD9C02DCCEF3CC1FA3CDBE4CE6D54B80DEAC1BC21",
    277             /*
    278              * expected ciphertext, the field values are from GM/T 0003.5-2012
    279              * (Annex C), but serialized following the ASN.1 format specified
    280              * in GM/T 0009-2012 (Sec. 7.2).
    281              */
    282             "307C" /* SEQUENCE, 0x7c bytes */
    283               "0220" /* INTEGER, 0x20 bytes */
    284                 "04EBFC718E8D1798620432268E77FEB6415E2EDE0E073C0F4F640ECD2E149A73"
    285               "0221" /* INTEGER, 0x21 bytes */
    286                 "00" /* leading 00 due to DER for pos. int with topmost bit set */
    287                 "E858F9D81E5430A57B36DAAB8F950A3C64E6EE6A63094D99283AFF767E124DF0"
    288               "0420" /* OCTET STRING, 0x20 bytes */
    289                 "59983C18F809E262923C53AEC295D30383B54E39D609D160AFCB1908D0BD8766"
    290               "0413" /* OCTET STRING, 0x13 bytes */
    291                 "21886CA989CA9C7D58087307CA93092D651EFA"))
    292         goto done;
    293 
    294     testresult = 1;
    295  done:
    296     EC_GROUP_free(test_group);
    297     EC_GROUP_free(gm_group);
    298 
    299     return testresult;
    300 }
    301 
    302 static int test_sm2_sign(const EC_GROUP *group,
    303                          const char *userid,
    304                          const char *privkey_hex,
    305                          const char *message,
    306                          const char *k_hex,
    307                          const char *r_hex,
    308                          const char *s_hex,
    309                          int omit_pubkey)
    310 {
    311     const size_t msg_len = strlen(message);
    312     int ok = 0;
    313     BIGNUM *priv = NULL;
    314     EC_POINT *pt = NULL;
    315     EC_KEY *key = NULL;
    316     ECDSA_SIG *sig = NULL;
    317     const BIGNUM *sig_r = NULL;
    318     const BIGNUM *sig_s = NULL;
    319     BIGNUM *r = NULL;
    320     BIGNUM *s = NULL;
    321 
    322     if (!TEST_true(BN_hex2bn(&priv, privkey_hex)))
    323         goto done;
    324 
    325     key = EC_KEY_new();
    326     if (!TEST_ptr(key)
    327             || !TEST_true(EC_KEY_set_group(key, group))
    328             || !TEST_true(EC_KEY_set_private_key(key, priv)))
    329         goto done;
    330 
    331     if (omit_pubkey == 0) {
    332         pt = EC_POINT_new(group);
    333         if (!TEST_ptr(pt)
    334                 || !TEST_true(EC_POINT_mul(group, pt, priv, NULL, NULL, NULL))
    335                 || !TEST_true(EC_KEY_set_public_key(key, pt)))
    336             goto done;
    337     }
    338 
    339     start_fake_rand(k_hex);
    340     sig = ossl_sm2_do_sign(key, EVP_sm3(), (const uint8_t *)userid,
    341                            strlen(userid), (const uint8_t *)message, msg_len);
    342     if (!TEST_ptr(sig)) {
    343         restore_rand();
    344         goto done;
    345     }
    346     restore_rand();
    347 
    348     ECDSA_SIG_get0(sig, &sig_r, &sig_s);
    349 
    350     if (!TEST_true(BN_hex2bn(&r, r_hex))
    351             || !TEST_true(BN_hex2bn(&s, s_hex))
    352             || !TEST_BN_eq(r, sig_r)
    353             || !TEST_BN_eq(s, sig_s))
    354         goto done;
    355 
    356     ok = ossl_sm2_do_verify(key, EVP_sm3(), sig, (const uint8_t *)userid,
    357                             strlen(userid), (const uint8_t *)message, msg_len);
    358 
    359     /* We goto done whether this passes or fails */
    360     TEST_true(ok);
    361 
    362  done:
    363     ECDSA_SIG_free(sig);
    364     EC_POINT_free(pt);
    365     EC_KEY_free(key);
    366     BN_free(priv);
    367     BN_free(r);
    368     BN_free(s);
    369 
    370     return ok;
    371 }
    372 
    373 static int sm2_sig_test(void)
    374 {
    375     int testresult = 0;
    376     /* From draft-shen-sm2-ecdsa-02 */
    377     EC_GROUP *test_group =
    378         create_EC_group
    379         ("8542D69E4C044F18E8B92435BF6FF7DE457283915C45517D722EDB8B08F1DFC3",
    380          "787968B4FA32C3FD2417842E73BBFEFF2F3C848B6831D7E0EC65228B3937E498",
    381          "63E4C6D3B23B0C849CF84241484BFE48F61D59A5B16BA06E6E12D1DA27C5249A",
    382          "421DEBD61B62EAB6746434EBC3CC315E32220B3BADD50BDC4C4E6C147FEDD43D",
    383          "0680512BCBB42C07D47349D2153B70C4E5D7FDFCBFA36EA1A85841B9E46E09A2",
    384          "8542D69E4C044F18E8B92435BF6FF7DD297720630485628D5AE74EE7C32E79B7",
    385          "1");
    386 
    387     if (!TEST_ptr(test_group))
    388         goto done;
    389 
    390     if (!TEST_true(test_sm2_sign(
    391                         test_group,
    392                         "ALICE123 (at) YAHOO.COM",
    393                         "128B2FA8BD433C6C068C8D803DFF79792A519A55171B1B650C23661D15897263",
    394                         "message digest",
    395                         "006CB28D99385C175C94F94E934817663FC176D925DD72B727260DBAAE1FB2F96F"
    396                         "007c47811054c6f99613a578eb8453706ccb96384fe7df5c171671e760bfa8be3a",
    397                         "40F1EC59F793D9F49E09DCEF49130D4194F79FB1EED2CAA55BACDB49C4E755D1",
    398                         "6FC6DAC32C5D5CF10C77DFB20F7C2EB667A457872FB09EC56327A67EC7DEEBE7", 0)))
    399         goto done;
    400 
    401     /* Make sure we fail if we omit the public portion of the key */
    402     if (!TEST_false(test_sm2_sign(
    403                      test_group,
    404                      /* the default ID specified in GM/T 0009-2012 (Sec. 10).*/
    405                      SM2_DEFAULT_USERID,
    406                      /* privkey */
    407                      "3945208F7B2144B13F36E38AC6D39F95889393692860B51A42FB81EF4DF7C5B8",
    408                      /* plaintext message */
    409                      "message digest",
    410                      /* ephemeral nonce k */
    411                      "59276E27D506861A16680F3AD9C02DCCEF3CC1FA3CDBE4CE6D54B80DEAC1BC21",
    412                      /* expected signature, */
    413                      /* signature R, 0x20 bytes */
    414                      "F5A03B0648D2C4630EEAC513E1BB81A15944DA3827D5B74143AC7EACEEE720B3",
    415                      /* signature S, 0x20 bytes */
    416                      "B1B6AA29DF212FD8763182BC0D421CA1BB9038FD1F7F42D4840B69C485BBC1AA", 1)))
    417         goto done;
    418 
    419     testresult = 1;
    420 
    421  done:
    422     EC_GROUP_free(test_group);
    423 
    424     return testresult;
    425 }
    426 
    427 #endif
    428 
    429 int setup_tests(void)
    430 {
    431 #ifdef OPENSSL_NO_SM2
    432     TEST_note("SM2 is disabled.");
    433 #else
    434     fake_rand = fake_rand_start(NULL);
    435     if (fake_rand == NULL)
    436         return 0;
    437 
    438     ADD_TEST(sm2_crypt_test);
    439     ADD_TEST(sm2_sig_test);
    440 #endif
    441     return 1;
    442 }
    443 
    444 void cleanup_tests(void)
    445 {
    446 #ifndef OPENSSL_NO_SM2
    447     fake_rand_finish(fake_rand);
    448 #endif
    449 }
    450