Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  pk11_aes_gcm_unittest.cc   Sprache: C

 
/* -*- Mode: C++; tab-width: 8; indent-tabs-mode: nil; c-basic-offset: 2 -*- */
/* vim: set ts=2 et sw=2 tw=80: */
/* This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla Public
 * License, v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed with this file,
 * You can obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/. */


#include <memory>
#include "nss.h"
#include "pk11pub.h"
#include "pk11priv.h"
#include "secerr.h"
#include "sechash.h"

#include "nss_scoped_ptrs.h"

#include "testvectors/gcm-vectors.h"
#include "gtest/gtest.h"
#include "util.h"

namespace nss_test {

class Pkcs11AesGcmTest : public ::testing::TestWithParam<AesGcmKatValue> {
 protected:
  void RunTest(const AesGcmKatValue vec) {
    std::vector<uint8_t> key = hex_string_to_bytes(vec.key);
    std::vector<uint8_t> iv = hex_string_to_bytes(vec.iv);
    std::vector<uint8_t> plaintext = hex_string_to_bytes(vec.plaintext);
    std::vector<uint8_t> aad = hex_string_to_bytes(vec.additional_data);
    std::vector<uint8_t> result = hex_string_to_bytes(vec.result);
    bool invalid_ct = vec.invalid_ct;
    bool invalid_iv = vec.invalid_iv;
    std::string msg = "Test #" + std::to_string(vec.id) + " failed";
    // Ignore GHASH-only vectors.
    if (key.empty()) {
      return;
    }

    // Prepare AEAD params.
    CK_NSS_GCM_PARAMS gcm_params;
    gcm_params.pIv = iv.data();
    gcm_params.ulIvLen = iv.size();
    gcm_params.pAAD = aad.data();
    gcm_params.ulAADLen = aad.size();
    gcm_params.ulTagBits = 128;

    SECItem params = {siBuffer, reinterpret_cast<unsigned char*>(&gcm_params),
                      sizeof(gcm_params)};

    ScopedPK11SlotInfo slot(PK11_GetInternalSlot());
    SECItem key_item = {siBuffer, key.data(),
                        static_cast<unsigned int>(key.size())};

    // Import key.
    ScopedPK11SymKey sym_key(PK11_ImportSymKey(
        slot.get(), mech, PK11_OriginUnwrap, CKA_ENCRYPT, &key_item, nullptr));
    ASSERT_TRUE(!!sym_key) << msg;

    // Encrypt with bogus parameters.
    unsigned int output_len = 0;
    std::vector<uint8_t> output(plaintext.size() + gcm_params.ulTagBits / 8);
    // "maxout" must be at least "inlen + tagBytes", or, in this case:
    // "output.size()" must be at least "plaintext.size() + tagBytes"
    gcm_params.ulTagBits = 128;
    SECStatus rv =
        PK11_Encrypt(sym_key.get(), mech, ¶ms, output.data(), &output_len,
                     output.size() - 10, plaintext.data(), plaintext.size());
    EXPECT_EQ(SECFailure, rv);
    EXPECT_EQ(0U, output_len);

    // The valid values for tag size in AES_GCM are:
    // 32, 64, 96, 104, 112, 120 and 128.
    gcm_params.ulTagBits = 110;
    rv = PK11_Encrypt(sym_key.get(), mech, ¶ms, output.data(), &output_len,
                      output.size(), plaintext.data(), plaintext.size());
    EXPECT_EQ(SECFailure, rv);
    EXPECT_EQ(0U, output_len);

    // Encrypt.
    gcm_params.ulTagBits = 128;
    rv = PK11_Encrypt(sym_key.get(), mech, ¶ms, output.data(), &output_len,
                      output.size(), plaintext.data(), plaintext.size());
    if (invalid_iv) {
      EXPECT_EQ(SECFailure, rv) << msg;
      EXPECT_EQ(0U, output_len);
      return;
    }
    EXPECT_EQ(SECSuccess, rv) << msg;

    ASSERT_EQ(output_len, output.size()) << msg;

    // Check ciphertext and tag.
    if (invalid_ct) {
      EXPECT_NE(result, output) << msg;
    } else {
      EXPECT_EQ(result, output) << msg;
    }

    // Decrypt.
    unsigned int decrypted_len = 0;
    // The PK11 AES API is stupid, it expects an explicit IV and thus wants
    // a block more of available output memory.
    std::vector<uint8_t> decrypted(output.size());
    rv = PK11_Decrypt(sym_key.get(), mech, ¶ms, decrypted.data(),
                      &decrypted_len, decrypted.size(), output.data(),
                      output_len);
    EXPECT_EQ(SECSuccess, rv) << msg;
    ASSERT_EQ(decrypted_len, plaintext.size()) << msg;

    // Check the plaintext.
    EXPECT_EQ(plaintext,
              std::vector<uint8_t>(decrypted.begin(),
                                   decrypted.begin() + decrypted_len))
        << msg;
  }

  SECStatus EncryptWithIV(std::vector<uint8_t>& iv) {
    // Generate a random key.
    ScopedPK11SlotInfo slot(PK11_GetInternalSlot());
    ScopedPK11SymKey sym_key(
        PK11_KeyGen(slot.get(), mech, nullptr, 16, nullptr));
    EXPECT_TRUE(!!sym_key);

    std::vector<uint8_t> data(17);
    std::vector<uint8_t> output(33);
    std::vector<uint8_t> aad(0);

    // Prepare AEAD params.
    CK_NSS_GCM_PARAMS gcm_params;
    gcm_params.pIv = iv.data();
    gcm_params.ulIvLen = iv.size();
    gcm_params.pAAD = aad.data();
    gcm_params.ulAADLen = aad.size();
    gcm_params.ulTagBits = 128;

    SECItem params = {siBuffer, reinterpret_cast<unsigned char*>(&gcm_params),
                      sizeof(gcm_params)};

    // Try to encrypt.
    unsigned int output_len = 0;
    return PK11_Encrypt(sym_key.get(), mech, ¶ms, output.data(),
                        &output_len, output.size(), data.data(), data.size());
  }

  SECStatus MessageInterfaceTest(int iterations, int ivFixedBits,
                                 CK_GENERATOR_FUNCTION ivGen,
                                 PRBool separateTag) {
    // Generate a random key.
    ScopedPK11SlotInfo slot(PK11_GetInternalSlot());
    EXPECT_NE(nullptr, slot);
    ScopedPK11SymKey sym_key(
        PK11_KeyGen(slot.get(), mech, nullptr, 16, nullptr));
    EXPECT_NE(nullptr, sym_key);

    const int kTagSize = 16;
    int cipher_simulated_size;
    int output_len_message = 0;
    int output_len_simulated = 0;
    unsigned int output_len_v24 = 0;

    std::vector<uint8_t> plainIn(17);
    std::vector<uint8_t> plainOut_message(17);
    std::vector<uint8_t> plainOut_simulated(17);
    std::vector<uint8_t> plainOut_v24(17);
    std::vector<uint8_t> iv(16);
    std::vector<uint8_t> iv_init(16);
    std::vector<uint8_t> iv_simulated(16);
    std::vector<uint8_t> cipher_message(33);
    std::vector<uint8_t> cipher_simulated(33);
    std::vector<uint8_t> cipher_v24(33);
    std::vector<uint8_t> aad(16);
    std::vector<uint8_t> tag_message(16);
    std::vector<uint8_t> tag_simulated(16);

    // Prepare AEAD v2.40 params.
    CK_GCM_PARAMS_V3 gcm_params;
    gcm_params.pIv = iv.data();
    gcm_params.ulIvLen = iv.size();
    gcm_params.ulIvBits = iv.size() * 8;
    gcm_params.pAAD = aad.data();
    gcm_params.ulAADLen = aad.size();
    gcm_params.ulTagBits = kTagSize * 8;

    // Prepare AEAD MESSAGE params.
    CK_GCM_MESSAGE_PARAMS gcm_message_params;
    gcm_message_params.pIv = iv.data();
    gcm_message_params.ulIvLen = iv.size();
    gcm_message_params.ulTagBits = kTagSize * 8;
    gcm_message_params.ulIvFixedBits = ivFixedBits;
    gcm_message_params.ivGenerator = ivGen;
    if (separateTag) {
      gcm_message_params.pTag = tag_message.data();
    } else {
      gcm_message_params.pTag = cipher_message.data() + plainIn.size();
    }

    // Prepare AEAD MESSAGE params for simulated case
    CK_GCM_MESSAGE_PARAMS gcm_simulated_params;
    gcm_simulated_params = gcm_message_params;
    if (separateTag) {
      // The simulated case, we have to allocate temp bufs for separate
      // tags, make sure that works in both the encrypt and the decrypt
      // cases.
      gcm_simulated_params.pTag = tag_simulated.data();
      cipher_simulated_size = cipher_simulated.size() - kTagSize;
    } else {
      gcm_simulated_params.pTag = cipher_simulated.data() + plainIn.size();
      cipher_simulated_size = cipher_simulated.size();
    }
    /* when we are using CKG_GENERATE_RANDOM, don't independently generate
     * the IV in the simulated case. Since the IV's would be random, none of
     * the generated results would be the same. Just use the IV we generated
     * in message interface */

    if (ivGen == CKG_GENERATE_RANDOM) {
      gcm_simulated_params.ivGenerator = CKG_NO_GENERATE;
    } else {
      gcm_simulated_params.pIv = iv_simulated.data();
    }

    SECItem params = {siBuffer, reinterpret_cast<unsigned char*>(&gcm_params),
                      sizeof(gcm_params)};
    SECItem empty = {siBuffer, NULL, 0};

    // initialize our plain text, IV and aad.
    EXPECT_EQ(PK11_GenerateRandom(plainIn.data(), plainIn.size()), SECSuccess);
    EXPECT_EQ(PK11_GenerateRandom(aad.data(), aad.size()), SECSuccess);
    EXPECT_EQ(PK11_GenerateRandom(iv_init.data(), iv_init.size()), SECSuccess);
    iv_simulated = iv_init;  // vector assignment actually copies data
    iv = iv_init;

    // Initialize message encrypt context
    ScopedPK11Context encrypt_message_context(PK11_CreateContextBySymKey(
        mech, CKA_NSS_MESSAGE | CKA_ENCRYPT, sym_key.get(), &empty));
    EXPECT_NE(nullptr, encrypt_message_context);
    if (!encrypt_message_context) {
      return SECFailure;
    }
    EXPECT_FALSE(_PK11_ContextGetAEADSimulation(encrypt_message_context.get()));

    // Initialize simulated encrypt context
    ScopedPK11Context encrypt_simulated_context(PK11_CreateContextBySymKey(
        mech, CKA_NSS_MESSAGE | CKA_ENCRYPT, sym_key.get(), &empty));
    EXPECT_NE(nullptr, encrypt_simulated_context);
    if (!encrypt_simulated_context) {
      return SECFailure;
    }
    EXPECT_EQ(SECSuccess,
              _PK11_ContextSetAEADSimulation(encrypt_simulated_context.get()));

    // Initialize message decrypt context
    ScopedPK11Context decrypt_message_context(PK11_CreateContextBySymKey(
        mech, CKA_NSS_MESSAGE | CKA_DECRYPT, sym_key.get(), &empty));
    EXPECT_NE(nullptr, decrypt_message_context);
    if (!decrypt_message_context) {
      return SECFailure;
    }
    EXPECT_FALSE(_PK11_ContextGetAEADSimulation(decrypt_message_context.get()));

    // Initialize simulated decrypt context
    ScopedPK11Context decrypt_simulated_context(PK11_CreateContextBySymKey(
        mech, CKA_NSS_MESSAGE | CKA_DECRYPT, sym_key.get(), &empty));
    EXPECT_NE(nullptr, decrypt_simulated_context);
    if (!decrypt_simulated_context) {
      return SECFailure;
    }
    EXPECT_EQ(SECSuccess,
              _PK11_ContextSetAEADSimulation(decrypt_simulated_context.get()));

    // Now walk down our iterations. Each method of calculating the operation
    // should agree at each step.
    for (int i = 0; i < iterations; i++) {
      SECStatus rv;
      /* recopy the initial vector each time */
      iv_simulated = iv_init;
      iv = iv_init;

      // First encrypt. We don't test the error code here, because
      // we may be testing error conditions with this function (namely
      // do we fail if we try to generate to many Random IV's).
      rv =
          PK11_AEADRawOp(encrypt_message_context.get(), &gcm_message_params,
                         sizeof(gcm_message_params), aad.data(), aad.size(),
                         cipher_message.data(), &output_len_message,
                         cipher_message.size(), plainIn.data(), plainIn.size());
      if (rv != SECSuccess) {
        return rv;
      }
      rv =
          PK11_AEADRawOp(encrypt_simulated_context.get(), &gcm_simulated_params,
                         sizeof(gcm_simulated_params), aad.data(), aad.size(),
                         cipher_simulated.data(), &output_len_simulated,
                         cipher_simulated_size, plainIn.data(), plainIn.size());
      if (rv != SECSuccess) {
        return rv;
      }
      // make sure simulated and message is the same
      EXPECT_EQ(output_len_message, output_len_simulated);
      EXPECT_EQ(0, memcmp(cipher_message.data(), cipher_simulated.data(),
                          output_len_message));
      EXPECT_EQ(0, memcmp(gcm_message_params.pTag, gcm_simulated_params.pTag,
                          kTagSize));
      EXPECT_EQ(0, memcmp(iv.data(), gcm_simulated_params.pIv, iv.size()));
      // make sure v2.40 is the same. it inherits the generated iv from
      // encrypt_message_context.
      EXPECT_EQ(SECSuccess,
                PK11_Encrypt(sym_key.get(), mech, ¶ms, cipher_v24.data(),
                             &output_len_v24, cipher_v24.size(), plainIn.data(),
                             plainIn.size()));
      EXPECT_EQ(output_len_message, (int)output_len_v24 - kTagSize);
      EXPECT_EQ(0, memcmp(cipher_message.data(), cipher_v24.data(),
                          output_len_message));
      EXPECT_EQ(0, memcmp(gcm_message_params.pTag,
                          cipher_v24.data() + output_len_message, kTagSize));
      // now make sure we can decrypt
      EXPECT_EQ(SECSuccess,
                PK11_AEADRawOp(decrypt_message_context.get(),
                               &gcm_message_params, sizeof(gcm_message_params),
                               aad.data(), aad.size(), plainOut_message.data(),
                               &output_len_message, plainOut_message.size(),
                               cipher_message.data(), output_len_message));
      EXPECT_EQ(output_len_message, (int)plainIn.size());
      EXPECT_EQ(
          0, memcmp(plainOut_message.data(), plainIn.data(), plainIn.size()));
      EXPECT_EQ(
          SECSuccess,
          PK11_AEADRawOp(decrypt_simulated_context.get(), &gcm_simulated_params,
                         sizeof(gcm_simulated_params), aad.data(), aad.size(),
                         plainOut_simulated.data(), &output_len_simulated,
                         plainOut_simulated.size(), cipher_message.data(),
                         output_len_simulated));
      EXPECT_EQ(output_len_simulated, (int)plainIn.size());
      EXPECT_EQ(
          0, memcmp(plainOut_simulated.data(), plainIn.data(), plainIn.size()));
      if (separateTag) {
        // in the separateTag case, we need to copy the tag back to the
        // end of the cipher_message.data() before using the v2.4 interface
        memcpy(cipher_message.data() + output_len_message,
               gcm_message_params.pTag, kTagSize);
      }
      EXPECT_EQ(SECSuccess,
                PK11_Decrypt(sym_key.get(), mech, ¶ms, plainOut_v24.data(),
                             &output_len_v24, plainOut_v24.size(),
                             cipher_message.data(), output_len_v24));
      EXPECT_EQ(output_len_v24, plainIn.size());
      EXPECT_EQ(0, memcmp(plainOut_v24.data(), plainIn.data(), plainIn.size()));
    }
    return SECSuccess;
  }

  const CK_MECHANISM_TYPE mech = CKM_AES_GCM;
};

TEST_P(Pkcs11AesGcmTest, TestVectors) { RunTest(GetParam()); }

INSTANTIATE_TEST_SUITE_P(NISTTestVector, Pkcs11AesGcmTest,
                         ::testing::ValuesIn(kGcmKatValues));

INSTANTIATE_TEST_SUITE_P(WycheproofTestVector, Pkcs11AesGcmTest,
                         ::testing::ValuesIn(kGcmWycheproofVectors));

TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, ZeroLengthIV) {
  std::vector<uint8_t> iv(0);
  EXPECT_EQ(SECFailure, EncryptWithIV(iv));
}

TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, AllZeroIV) {
  std::vector<uint8_t> iv(16, 0);
  EXPECT_EQ(SECSuccess, EncryptWithIV(iv));
}

TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, TwelveByteZeroIV) {
  std::vector<uint8_t> iv(12, 0);
  EXPECT_EQ(SECSuccess, EncryptWithIV(iv));
}

// basic message interface it's the most common configuration
TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, MessageInterfaceBasic) {
  EXPECT_EQ(SECSuccess,
            MessageInterfaceTest(16, 0, CKG_GENERATE_COUNTER, PR_FALSE));
}

// basic interface, but return the tags in a separate buffer. This triggers
// different behaviour in the simulated case, which has to buffer the
// intermediate values in a separate buffer.
TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, MessageInterfaceSeparateTags) {
  EXPECT_EQ(SECSuccess,
            MessageInterfaceTest(16, 0, CKG_GENERATE_COUNTER, PR_TRUE));
}

// test the case where we are only allowing a portion of the iv to be generated
TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, MessageInterfaceIVMask) {
  EXPECT_EQ(SECSuccess,
            MessageInterfaceTest(16, 124, CKG_GENERATE_COUNTER, PR_FALSE));
}

// test the case where we using the tls1.3 iv generation
TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, MessageInterfaceXorCounter) {
  EXPECT_EQ(SECSuccess,
            MessageInterfaceTest(16, 0, CKG_GENERATE_COUNTER_XOR, PR_FALSE));
}

// test the case where we overflow the counter (requires restricted iv)
// 128-124 = 4 bits;
TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, MessageInterfaceCounterOverflow) {
  EXPECT_EQ(SECFailure,
            MessageInterfaceTest(17, 124, CKG_GENERATE_COUNTER, PR_FALSE));
}

// overflow the tla1.2 iv case
TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, MessageInterfaceXorCounterOverflow) {
  EXPECT_EQ(SECFailure,
            MessageInterfaceTest(17, 124, CKG_GENERATE_COUNTER_XOR, PR_FALSE));
}

// test random generation of the IV (uses an aligned restricted iv)
TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, MessageInterfaceRandomIV) {
  EXPECT_EQ(SECSuccess,
            MessageInterfaceTest(16, 56, CKG_GENERATE_RANDOM, PR_FALSE));
}

// test the case where we try to generate too many random IVs for the size of
// our our restricted IV (notice for counters, we can generate 16 IV with
// 4 bits, but for random we need at least 72 bits to generate 16 IVs).
// 128-56 = 72 bits
TEST_F(Pkcs11AesGcmTest, MessageInterfaceRandomOverflow) {
  EXPECT_EQ(SECFailure,
            MessageInterfaceTest(17, 56, CKG_GENERATE_RANDOM, PR_FALSE));
}
}  // namespace nss_test

Messung V0.5
C=86 H=98 G=91

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.12 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung und die Messung sind noch experimentell.






                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....
    

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge