Fixed the fips 186 dsa key generation.
[libgcrypt.git] / tests / fips186-dsa.c
1 /* fips186-dsa.c - FIPS 186 DSA tests
2  *      Copyright (C) 2008 Free Software Foundation, Inc.
3  *
4  * This file is part of Libgcrypt.
5  *
6  * Libgcrypt is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU Lesser General Public License as
8  * published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of
9  * the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * Libgcrypt is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19
20 #ifdef HAVE_CONFIG_H
21 # include <config.h>
22 #endif
23 #include <stdio.h>
24 #include <stdlib.h>
25 #include <string.h>
26 #include <stdarg.h>
27
28 #include "../src/gcrypt.h"
29
30 #define my_isascii(c) (!((c) & 0x80))
31 #define digitp(p)   (*(p) >= '0' && *(p) <= '9')
32 #define hexdigitp(a) (digitp (a)                     \
33                       || (*(a) >= 'A' && *(a) <= 'F')  \
34                       || (*(a) >= 'a' && *(a) <= 'f'))
35 #define xtoi_1(p)   (*(p) <= '9'? (*(p)- '0'): \
36                      *(p) <= 'F'? (*(p)-'A'+10):(*(p)-'a'+10))
37 #define xtoi_2(p)   ((xtoi_1(p) * 16) + xtoi_1((p)+1))
38 #define DIM(v)               (sizeof(v)/sizeof((v)[0]))
39 #define DIMof(type,member)   DIM(((type *)0)->member)
40
41 static int verbose;
42 static int error_count;
43
44 static void
45 info (const char *format, ...)
46 {
47   va_list arg_ptr;
48
49   va_start (arg_ptr, format);
50   vfprintf (stderr, format, arg_ptr);
51   va_end (arg_ptr);
52 }
53
54 static void
55 fail (const char *format, ...)
56 {
57   va_list arg_ptr;
58
59   va_start (arg_ptr, format);
60   vfprintf (stderr, format, arg_ptr);
61   va_end (arg_ptr);
62   error_count++;
63 }
64
65 static void
66 die (const char *format, ...)
67 {
68   va_list arg_ptr;
69
70   va_start (arg_ptr, format);
71   vfprintf (stderr, format, arg_ptr);
72   va_end (arg_ptr);
73   exit (1);
74 }
75
76 static void
77 show_sexp (const char *prefix, gcry_sexp_t a)
78 {
79   char *buf;
80   size_t size;
81
82   if (prefix)
83     fputs (prefix, stderr);
84   size = gcry_sexp_sprint (a, GCRYSEXP_FMT_ADVANCED, NULL, 0);
85   buf = gcry_xmalloc (size);
86
87   gcry_sexp_sprint (a, GCRYSEXP_FMT_ADVANCED, buf, size);
88   fprintf (stderr, "%.*s", (int)size, buf);
89   gcry_free (buf);
90 }
91
92 static gcry_mpi_t
93 mpi_from_string (const char *string)
94 {
95   gpg_error_t err;
96   gcry_mpi_t a;
97
98   err = gcry_mpi_scan (&a, GCRYMPI_FMT_HEX, string, 0, NULL);
99   if (err)
100     die ("error converting string to mpi: %s\n", gpg_strerror (err));
101   return a;
102 }
103
104 /* Convert STRING consisting of hex characters into its binary
105    representation and return it as an allocated buffer. The valid
106    length of the buffer is returned at R_LENGTH.  The string is
107    delimited by end of string.  The function returns NULL on
108    error.  */
109 static void *
110 data_from_hex (const char *string, size_t *r_length)
111 {
112   const char *s;
113   unsigned char *buffer;
114   size_t length;
115
116   buffer = gcry_xmalloc (strlen(string)/2+1);
117   length = 0;
118   for (s=string; *s; s +=2 )
119     {
120       if (!hexdigitp (s) || !hexdigitp (s+1))
121         die ("error parsing hex string `%s'\n", string);
122       ((unsigned char*)buffer)[length++] = xtoi_2 (s);
123     }
124   *r_length = length;
125   return buffer;
126 }
127
128
129 static void
130 extract_cmp_mpi (gcry_sexp_t sexp, const char *name, const char *expected)
131 {
132   gcry_sexp_t l1;
133   gcry_mpi_t a, b;
134
135   l1 = gcry_sexp_find_token (sexp, name, 0);
136   a = gcry_sexp_nth_mpi (l1, 1, GCRYMPI_FMT_USG);
137   b = mpi_from_string (expected);
138   if (!a) 
139     fail ("parameter \"%s\" missing in key\n", name);
140   else if ( gcry_mpi_cmp (a, b) )
141     fail ("parameter \"%s\" does not match expected value\n", name);
142   gcry_mpi_release (b);
143   gcry_mpi_release (a);
144   gcry_sexp_release (l1);
145 }
146
147
148 static void
149 extract_cmp_data (gcry_sexp_t sexp, const char *name, const char *expected)
150 {
151   gcry_sexp_t l1;
152   const void *a;
153   size_t alen;
154   void *b;
155   size_t blen;
156
157   l1 = gcry_sexp_find_token (sexp, name, 0);
158   a = gcry_sexp_nth_data (l1, 1, &alen);
159   b = data_from_hex (expected, &blen);
160   if (!a) 
161     fail ("parameter \"%s\" missing in key\n", name);
162   else if ( alen != blen || memcmp (a, b, alen) )
163     fail ("parameter \"%s\" does not match expected value\n", name);
164   gcry_free (b);
165   gcry_sexp_release (l1);
166 }
167
168 static void
169 extract_cmp_int (gcry_sexp_t sexp, const char *name, int expected)
170 {
171   gcry_sexp_t l1;
172   char *a;
173
174   l1 = gcry_sexp_find_token (sexp, name, 0);
175   a = gcry_sexp_nth_string (l1, 1);
176   if (!a) 
177     fail ("parameter \"%s\" missing in key\n", name);
178   else if ( strtoul (a, NULL, 10) != expected )
179     fail ("parameter \"%s\" does not match expected value\n", name);
180   gcry_free (a);
181   gcry_sexp_release (l1);
182 }
183
184
185 static void
186 check_dsa_gen_186_2 (void)
187 {
188   static struct {
189     int nbits;
190     const char *p, *q, *g;
191     const char *seed;
192     int counter;
193     const char *h;
194   } tbl[] = {
195     /* These tests are from FIPS 186-2, B.3.1.  */
196     {
197       1024,
198       "d3aed1876054db831d0c1348fbb1ada72507e5fbf9a62cbd47a63aeb7859d6921"
199       "4adeb9146a6ec3f43520f0fd8e3125dd8bbc5d87405d1ac5f82073cd762a3f8d7"
200       "74322657c9da88a7d2f0e1a9ceb84a39cb40876179e6a76e400498de4bb9379b0"
201       "5f5feb7b91eb8fea97ee17a955a0a8a37587a272c4719d6feb6b54ba4ab69",
202       "9c916d121de9a03f71fb21bc2e1c0d116f065a4f",
203       "8157c5f68ca40b3ded11c353327ab9b8af3e186dd2e8dade98761a0996dda99ab"
204       "0250d3409063ad99efae48b10c6ab2bba3ea9a67b12b911a372a2bba260176fad"
205       "b4b93247d9712aad13aa70216c55da9858f7a298deb670a403eb1e7c91b847f1e"
206       "ccfbd14bd806fd42cf45dbb69cd6d6b43add2a78f7d16928eaa04458dea44",
207       "0cb1990c1fd3626055d7a0096f8fa99807399871",
208       98,
209       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
210       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
211       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
212       "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002"
213     },
214     {
215       1024,
216       "f5c73304080353357de1b5967597c27d65f70aa2fe9b6aed1d0afc2b499adf22f"
217       "8e37937096d88548ac36c4a067f8353c7fed73f96f0d688b19b0624aedbae5dbb"
218       "0ee8835a4c269288c0e1d69479e701ee266bb767af39d748fe7d6afc73fdf44be"
219       "3eb6e661e599670061203e75fc8b3dbd59e40b54f358d0097013a0f3867f9",
220       "f8751166cf4f6f3b07c081fd2a9071f23ca1988d",
221       "1e288a442e02461c418ed67a66d24cacbeb8936fbde62ff995f5fd569dee6be62"
222       "4e4f0f9f8c8093f5d192ab3b3f9ae3f2665d95d27fb10e382f45cd356e7f4eb7a"
223       "665db432113ed06478f93b7cf188ec7a1ee97aec8f91ea7bfceaf8b6e7e5a349c"
224       "4ad3225362ef440c57cbc6e69df15b6699caac85f733555075f04781b2b33",
225       "34b3520d45d240a8861b82c8b61ffa16e67b5cce",
226       622,
227       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
228       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
229       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
230       "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002",
231     },
232     {
233       1024,
234       "c6c6f4f4eed927fb1c3b0c81010967e530658e6f9698ebe058b4f47b2dc8fcbc7"
235       "b69296b9e8b6cf55681181fe72492668061b262b0046a0d409902e269b0cb69a4"
236       "55ed1a086caf41927f5912bf0e0cbc45ee81a4f98bf6146f6168a228aec80e9cc"
237       "1162d6f6aa412efe82d4f18b95e34ab790daac5bd7aef0b22fa08ba5dbaad",
238       "d32b29f065c1394a30490b6fcbf812a32a8634ab",
239       "06f973c879e2e89345d0ac04f9c34ad69b9eff1680f18d1c8f3e1596c2e8fa8e1"
240       "ecef6830409e9012d4788bef6ec7414d09c981b47c941b77f39dfc49caff5e714"
241       "c97abe25a7a8b5d1fe88700bb96eff91cca64d53700a28b1146d81bad1212d231"
242       "80154c95a01f5aeebb553a8365c38a5ebe05539b51734233776ce9aff98b2",
243       "b6ec750da2f824cb42c5f7e28c81350d97f75125",
244       185,
245       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
246       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
247       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
248       "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002",
249     },
250     {
251       1024,
252       "b827a9dc9221a6ed1bec7b64d61232aacb2812f888b0a0b3a95033d7a22e77d0b"
253       "ff23bfeed0fb1281b21b8ff7421f0c727d1fb8aa2b843d6885f067e763f83d41f"
254       "d800ab15a7e2b12f71ec2058ee7bd62cd72c26989b272e519785da57bfa1f974b"
255       "c652e1a2d6cfb68477de5635fd019b37add656cff0b802558b31b6d2851e5",
256       "de822c03445b77cec4ad3a6fb0ca39ff97059ddf",
257       "65a9e2d43a378d7063813104586868cacf2fccd51aec1e0b6af8ba3e66dee6371"
258       "681254c3fb5e3929d65e3c4bcd20abd4ddc7cf815623e17b9fc92f02b8d44278b"
259       "848480ffd193104cf5612639511e45bd247708ff6028bd3824f8844c263b46c69"
260       "1f2076f8cd13c5d0be95f1f2a1a17ab1f7e5bc73500bac27d57b473ba9748",
261       "cd2221dd73815a75224e9fde7faf52829b81ac7a",
262       62,
263       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
264       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
265       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
266       "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002",
267     },
268     {
269       1024,
270       "898a8d93e295c8ef2ffd46976225a1543640640d155a576fafa0be32136165803"
271       "ba2eff2782a2be75cc9ec65db6bd3238cca695b3a5a14726a2a314775c377d891"
272       "354b3de6c89e714a05599ca04132c987f889f72c4fe298ccb31f711c03b07e1d9"
273       "8d72af590754cf3847398b60cecd55a4611692b308809560a83880404c227",
274       "c6d786643d2acfc6b8d576863fda8cfbfbd5e03f",
275       "2fd38b8d21c58e8fb5315a177b8d5dc4c450d574e69348b7b9da367c26e72438d"
276       "af8372e7f0bee84ef5dcbbc3727194a2228431192f1779be24837f22a0e14d10d"
277       "5344da1b8b403df9f9b2655095b3d0f67418ed6cd989f35aa4232e4b7001764fb"
278       "e85d6b2c716980f13272fc4271ac1e234f7e24c023cfc2d2dc0aa1e9af2fb",
279       "73483e697599871af983a281e3afa22e0ed86b68",
280       272,
281       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
282       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
283       "00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000"
284       "0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000002",
285     },
286
287     /* These tests are generated by the OpenSSL FIPS version.  */
288     { 
289       1024,
290       "A404363903FDCE86839BCFD953AAD2DA2B0E70CAED3B5FF5D68F15A1C4BB0A793C"
291       "A9D58FC956804C5901DE0AF99F345ED1A8617C687864BAC044B7C3C3E732A2B255"
292       "EC986AA76EA8CB0E0815B3E0E605650AF7D8058EE7E8EBCDEFFDAB8100D3FC1033"
293       "11BA3AB232EF06BB74BA9A949EC0C7ED324C19B202F4AB725BBB4080C9",
294       "C643946CEA8748E12D430C48DB038F9165814389",
295       "59B7E7BA0033CCE8E6837173420FBB382A784D4154A3C166043F5A68CB92945D16"
296       "892D4CC5585F2D28C780E75A6C20A379E2B58304C1E5FC0D8C15E4E89C4498C8BC"
297       "B90FB36ED8DC0489B9D0BC09EC4411FB0BFADF25485EEAB6700BE0ACF5C44A6ED7"
298       "44A015382FF9B8DA7EAA00DEA135FADC59212DBBFFC1537336FA4B7225",
299       "02708ab36e3f0bfd67ec3b8bd8829d03b84f56bd",
300       50,
301       "02"
302     },
303     {
304       1024,
305       "9C664033DB8B203D826F896D2293C62EF9351D5CFD0F4C0AD7EFDA4DDC7F15987"
306       "6A3C68CAB2586B44FD1BD4DEF7A17905D88D321DD77C4E1720D848CA21D79F9B3"
307       "D8F537338E09B44E9F481E8DA3C56569F63146596A050EF8FAEE8ACA32C666450"
308       "04F675C8806EB4025B0A5ECC39CE89983EA40A183A7CF5208BA958045ABD5",
309       "AD0D8CBA369AF6CD0D2BAC0B4CFCAF0A1F9BCDF7",
310       "74D717F7092A2AF725FDD6C2561D1DBE5AEE40203C638BA8B9F49003857873701"
311       "95A44E515C4E8B344F5CDC7F4A6D38097CD57675E7643AB9700692C69F0A99B0E"
312       "039FDDDFCA8CEB607BDB4ADF2834DE1690F5823FC8199FB8F6F29E5A583B6786A"
313       "C14C7E67106C3B30568CBB9383F89287D578159778EB18216799D16D46498",
314       "6481a12a50384888ee84b61024f7c9c685d6ac96",
315       289,
316       "02"
317     },
318     {
319       1024,
320
321       "B0DFB602EB8462B1DC8C2214A52B587D3E6842CCF1C38D0F7C7F967ED30CF6828"
322       "1E2675B3BAB594755FB1634E66B4C23936F0725A358F8DFF3C307E2601FD66D63"
323       "5B17270450C50BD2BEC29E0E9A471DF1C15B0191517952268A2763D4BD28B8503"
324       "B3399686272B76B11227F693D7833105EF70C2289C3194CF4527024B272DF",
325       "EA649C04911FAB5A41440287A517EF752A40354B",
326       "88C5A4563ECB949763E0B696CD04B21321360F54C0EE7B23E2CEDC30E9E486162"
327       "01BFB1619E7C54B653D1F890C50E04B29205F5E3E2F93A13B0751AF25491C5194"
328       "93C09DDF6B9C173B3846DFB0E7A5C870BBFC78419260C90E20315410691C8326C"
329       "858D7063E7921F3F601158E912C7EE487FF259202BEEB10F6D9E99190F696",
330       "5bf9d17bc62fbbf3d569c92bd4505586b2e5ef1a",
331       626,
332       "02"
333     },
334     {
335       1024,
336       "F783C08D7F9463E48BA87893805C4B34B63C85DF7EBDD9EBEE94DB4AF4E4A415C"
337       "F0F3793AE55096BA1199598798FA8403B28DED7F7C7AFD54FD535861A0150EF4D"
338       "5871465B13837CCF46BEB0A22F8D38DC7D6AE0E14A3845FD0C027CFA97791B977"
339       "CE2808BAD9B43CE69390C0F40016056722D82C0D7B1B27413D026A39D7DAD",
340       "A40D9EE456AED4C8A653FDB47B6629C0B843FE8F",
341       "DF876263E21F263AE6DA57409BD517DCEADB9216048F066D6B58867F8E59A5EEE"
342       "700283A946C1455534618979BE6C227673C1B803910262BD93BC94D5089850614"
343       "F3E29AB64E8C989A7E3E28FE670FFA3EE21DEEEC1AB0B60E1D8E2AA39663BADD7"
344       "2C9F957D7F3D4F17D9FDAD050EB373A6DEFD09F5DA752EAFE046836E14B67",
345       "8a9a57706f69f4f566252cdf6d5cbfdf2020150b",
346       397,
347       "02"
348     },
349     { 
350       1024,
351       "D40E4F6461E145859CCF60FD57962840BD75FFF12C22F76626F566842252AD068"
352       "29745F0147056354F6C016CF12762B0E331787925B8128CF5AF81F9B176A51934"
353       "96D792430FF83C7B79BD595BDA10787B34600787FA552EFE3662F37B99AAD3F3A"
354       "093732680A01345192A19BECCE6BF5D498E44ED6BED5B0BA72AAD49E8276B",
355       "D12F1BD0AA78B99247FD9F18EAFEE5C136686EA5",
356       "468EBD20C99449C1E440E6F8E452C6A6BC7551C555FE5E94996E20CFD4DA3B9CC"
357       "58499D6CC2374CCF9C392715A537DE10CFCA8A6A37AFBD187CF6B88D26881E5F5"
358       "7521D9D2C9BBA51E7B87B070BBE73F5C5FE31E752CAF88183516D8503BAAC1159"
359       "928EF50DEE52D96F396B93FB4138D786464C315401A853E57C9A0F9D25839",
360       "30b3599944a914a330a3f49d11ec88f555422aef",
361       678,
362       "02"
363     }
364   };
365   gpg_error_t err;
366   int tno;
367   gcry_sexp_t key_spec, key, pub_key, sec_key, seed_values;
368   gcry_sexp_t l1;
369
370   for (tno = 0; tno < DIM (tbl); tno++)
371     {
372       if (verbose)
373         info ("generating FIPS 186-2 test key %d\n", tno);
374
375       {
376         void *data;
377         size_t datalen;
378
379         data = data_from_hex (tbl[tno].seed, &datalen);
380         err = gcry_sexp_build (&key_spec, NULL,
381                                "(genkey (dsa (nbits %d)(use-fips186-2)"
382                                "(derive-parms(seed %b))))",
383                                tbl[tno].nbits, (int)datalen, data);
384         gcry_free (data);
385       }
386       if (err)
387         die ("error creating S-expression %d: %s\n", tno, gpg_strerror (err));
388
389       err = gcry_pk_genkey (&key, key_spec);
390       gcry_sexp_release (key_spec);
391       if (err)
392         {
393           fail ("error generating key %d: %s\n", tno, gpg_strerror (err));
394           continue;
395         }
396       
397       if (verbose > 1)
398         show_sexp ("generated key:\n", key);
399
400       pub_key = gcry_sexp_find_token (key, "public-key", 0);
401       if (!pub_key)
402         fail ("public part missing in key %d\n", tno);
403
404       sec_key = gcry_sexp_find_token (key, "private-key", 0);
405       if (!sec_key)
406         fail ("private part missing in key %d\n", tno);
407
408       l1 = gcry_sexp_find_token (key, "misc-key-info", 0);
409       if (!l1)
410         fail ("misc_key_info part missing in key %d\n", tno);
411       seed_values = gcry_sexp_find_token (l1, "seed-values", 0);
412       if (!seed_values)
413         fail ("seed-values part missing in key %d\n", tno);
414       gcry_sexp_release (l1);
415
416       extract_cmp_mpi (sec_key, "p", tbl[tno].p);
417       extract_cmp_mpi (sec_key, "q", tbl[tno].q);
418       extract_cmp_mpi (sec_key, "g", tbl[tno].g);
419
420       extract_cmp_data (seed_values, "seed", tbl[tno].seed);
421       extract_cmp_int (seed_values, "counter", tbl[tno].counter);
422       extract_cmp_mpi (seed_values, "h", tbl[tno].h);
423
424       gcry_sexp_release (seed_values);
425       gcry_sexp_release (sec_key);
426       gcry_sexp_release (pub_key);
427       gcry_sexp_release (key);
428     }
429 }
430
431
432
433 int
434 main (int argc, char **argv)
435 {
436   int debug = 0;
437
438   if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--verbose"))
439     verbose = 1;
440   else if (argc > 1 && !strcmp (argv[1], "--debug"))
441     {
442       verbose = 2; 
443       debug = 1;
444     }
445
446   gcry_control (GCRYCTL_DISABLE_SECMEM, 0);
447   if (!gcry_check_version (GCRYPT_VERSION))
448     die ("version mismatch\n");
449   gcry_control (GCRYCTL_INITIALIZATION_FINISHED, 0);
450   if (debug)
451     gcry_control (GCRYCTL_SET_DEBUG_FLAGS, 1u, 0);
452   /* No valuable keys are create, so we can speed up our RNG. */
453   gcry_control (GCRYCTL_ENABLE_QUICK_RANDOM, 0);
454
455
456   check_dsa_gen_186_2 ();
457
458
459   return error_count ? 1 : 0;
460 }