1 /* crypto/bn/bntest.c */
2 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This package is an SSL implementation written
6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
8  *
9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
15  *
16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
17  * the code are not to be removed.
18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
19  * as the author of the parts of the library used.
20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
22  *
23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
24  * modification, are permitted provided that the following conditions
25  * are met:
26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
32  *    must display the following acknowledgement:
33  *    "This product includes cryptographic software written by
34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
36  *    being used are not cryptographic related :-).
37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from
38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
40  *
41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
51  * SUCH DAMAGE.
52  *
53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
55  * copied and put under another distribution licence
56  * [including the GNU Public Licence.]
57  */
58 
59 #include <stdio.h>
60 #include <stdlib.h>
61 #include <string.h>
62 
63 #include "e_os.h"
64 
65 #include <openssl/bio.h>
66 #include <openssl/bn.h>
67 #include <openssl/rand.h>
68 #include <openssl/x509.h>
69 #include <openssl/err.h>
70 
71 const int num0 = 100; /* number of tests */
72 const int num1 = 50;  /* additional tests for some functions */
73 const int num2 = 5;   /* number of tests for slow functions */
74 
75 int test_add(BIO *bp);
76 int test_sub(BIO *bp);
77 int test_lshift1(BIO *bp);
78 int test_lshift(BIO *bp,BN_CTX *ctx,BIGNUM *a_);
79 int test_rshift1(BIO *bp);
80 int test_rshift(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
81 int test_div(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
82 int test_div_recp(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
83 int test_mul(BIO *bp);
84 int test_sqr(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
85 int test_mont(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
86 int test_mod(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
87 int test_mod_mul(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
88 int test_mod_exp(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
89 int test_mod_exp_mont_consttime(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
90 int test_exp(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
91 int test_kron(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
92 int test_sqrt(BIO *bp,BN_CTX *ctx);
93 int rand_neg(void);
94 static int results=0;
95 
96 static unsigned char lst[]="\xC6\x4F\x43\x04\x2A\xEA\xCA\x6E\x58\x36\x80\x5B\xE8\xC9"
97 "\x9B\x04\x5D\x48\x36\xC2\xFD\x16\xC9\x64\xF0";
98 
99 static const char rnd_seed[] = "string to make the random number generator think it has entropy";
100 
message(BIO * out,char * m)101 static void message(BIO *out, char *m)
102 	{
103 	fprintf(stderr, "test %s\n", m);
104 	BIO_puts(out, "print \"test ");
105 	BIO_puts(out, m);
106 	BIO_puts(out, "\\n\"\n");
107 	}
108 
main(int argc,char * argv[])109 int main(int argc, char *argv[])
110 	{
111 	BN_CTX *ctx;
112 	BIO *out;
113 	char *outfile=NULL;
114 
115 	results = 0;
116 
117 	RAND_seed(rnd_seed, sizeof rnd_seed); /* or BN_generate_prime may fail */
118 
119 	argc--;
120 	argv++;
121 	while (argc >= 1)
122 		{
123 		if (strcmp(*argv,"-results") == 0)
124 			results=1;
125 		else if (strcmp(*argv,"-out") == 0)
126 			{
127 			if (--argc < 1) break;
128 			outfile= *(++argv);
129 			}
130 		argc--;
131 		argv++;
132 		}
133 
134 
135 	ctx=BN_CTX_new();
136 	if (ctx == NULL) EXIT(1);
137 
138 	out=BIO_new(BIO_s_file());
139 	if (out == NULL) EXIT(1);
140 	if (outfile == NULL)
141 		{
142 		BIO_set_fp(out,stdout,BIO_NOCLOSE);
143 		}
144 	else
145 		{
146 		if (!BIO_write_filename(out,outfile))
147 			{
148 			perror(outfile);
149 			EXIT(1);
150 			}
151 		}
152 
153 	if (!results)
154 		BIO_puts(out,"obase=16\nibase=16\n");
155 
156 	message(out,"BN_add");
157 	if (!test_add(out)) goto err;
158 	BIO_flush(out);
159 
160 	message(out,"BN_sub");
161 	if (!test_sub(out)) goto err;
162 	BIO_flush(out);
163 
164 	message(out,"BN_lshift1");
165 	if (!test_lshift1(out)) goto err;
166 	BIO_flush(out);
167 
168 	message(out,"BN_lshift (fixed)");
169 	if (!test_lshift(out,ctx,BN_bin2bn(lst,sizeof(lst)-1,NULL)))
170 	    goto err;
171 	BIO_flush(out);
172 
173 	message(out,"BN_lshift");
174 	if (!test_lshift(out,ctx,NULL)) goto err;
175 	BIO_flush(out);
176 
177 	message(out,"BN_rshift1");
178 	if (!test_rshift1(out)) goto err;
179 	BIO_flush(out);
180 
181 	message(out,"BN_rshift");
182 	if (!test_rshift(out,ctx)) goto err;
183 	BIO_flush(out);
184 
185 	message(out,"BN_sqr");
186 	if (!test_sqr(out,ctx)) goto err;
187 	BIO_flush(out);
188 
189 	message(out,"BN_mul");
190 	if (!test_mul(out)) goto err;
191 	BIO_flush(out);
192 
193 	message(out,"BN_div");
194 	if (!test_div(out,ctx)) goto err;
195 	BIO_flush(out);
196 
197 	message(out,"BN_div_recp");
198 	if (!test_div_recp(out,ctx)) goto err;
199 	BIO_flush(out);
200 
201 	message(out,"BN_mod");
202 	if (!test_mod(out,ctx)) goto err;
203 	BIO_flush(out);
204 
205 	message(out,"BN_mod_mul");
206 	if (!test_mod_mul(out,ctx)) goto err;
207 	BIO_flush(out);
208 
209 	message(out,"BN_mont");
210 	if (!test_mont(out,ctx)) goto err;
211 	BIO_flush(out);
212 
213 	message(out,"BN_mod_exp");
214 	if (!test_mod_exp(out,ctx)) goto err;
215 	BIO_flush(out);
216 
217 	message(out,"BN_mod_exp_mont_consttime");
218 	if (!test_mod_exp_mont_consttime(out,ctx)) goto err;
219 	BIO_flush(out);
220 
221 	message(out,"BN_exp");
222 	if (!test_exp(out,ctx)) goto err;
223 	BIO_flush(out);
224 
225 	message(out,"BN_kronecker");
226 	if (!test_kron(out,ctx)) goto err;
227 	BIO_flush(out);
228 
229 	message(out,"BN_mod_sqrt");
230 	if (!test_sqrt(out,ctx)) goto err;
231 	BIO_flush(out);
232 
233 	BN_CTX_free(ctx);
234 	BIO_free(out);
235 
236 /**/
237 	EXIT(0);
238 err:
239 	BIO_puts(out,"1\n"); /* make sure the Perl script fed by bc notices
240 	                      * the failure, see test_bn in test/Makefile */
241 	BIO_flush(out);
242 	ERR_load_crypto_strings();
243 	ERR_print_errors_fp(stderr);
244 	EXIT(1);
245 	return(1);
246 	}
247 
test_add(BIO * bp)248 int test_add(BIO *bp)
249 	{
250 	BIGNUM a,b,c;
251 	int i;
252 
253 	BN_init(&a);
254 	BN_init(&b);
255 	BN_init(&c);
256 
257 	BN_bntest_rand(&a,512,0,0);
258 	for (i=0; i<num0; i++)
259 		{
260 		BN_bntest_rand(&b,450+i,0,0);
261 		a.neg=rand_neg();
262 		b.neg=rand_neg();
263 		BN_add(&c,&a,&b);
264 		if (bp != NULL)
265 			{
266 			if (!results)
267 				{
268 				BN_print(bp,&a);
269 				BIO_puts(bp," + ");
270 				BN_print(bp,&b);
271 				BIO_puts(bp," - ");
272 				}
273 			BN_print(bp,&c);
274 			BIO_puts(bp,"\n");
275 			}
276 		a.neg=!a.neg;
277 		b.neg=!b.neg;
278 		BN_add(&c,&c,&b);
279 		BN_add(&c,&c,&a);
280 		if(!BN_is_zero(&c))
281 		    {
282 		    fprintf(stderr,"Add test failed!\n");
283 		    return 0;
284 		    }
285 		}
286 	BN_free(&a);
287 	BN_free(&b);
288 	BN_free(&c);
289 	return(1);
290 	}
291 
test_sub(BIO * bp)292 int test_sub(BIO *bp)
293 	{
294 	BIGNUM a,b,c;
295 	int i;
296 
297 	BN_init(&a);
298 	BN_init(&b);
299 	BN_init(&c);
300 
301 	for (i=0; i<num0+num1; i++)
302 		{
303 		if (i < num1)
304 			{
305 			BN_bntest_rand(&a,512,0,0);
306 			BN_copy(&b,&a);
307 			if (BN_set_bit(&a,i)==0) return(0);
308 			BN_add_word(&b,i);
309 			}
310 		else
311 			{
312 			BN_bntest_rand(&b,400+i-num1,0,0);
313 			a.neg=rand_neg();
314 			b.neg=rand_neg();
315 			}
316 		BN_sub(&c,&a,&b);
317 		if (bp != NULL)
318 			{
319 			if (!results)
320 				{
321 				BN_print(bp,&a);
322 				BIO_puts(bp," - ");
323 				BN_print(bp,&b);
324 				BIO_puts(bp," - ");
325 				}
326 			BN_print(bp,&c);
327 			BIO_puts(bp,"\n");
328 			}
329 		BN_add(&c,&c,&b);
330 		BN_sub(&c,&c,&a);
331 		if(!BN_is_zero(&c))
332 		    {
333 		    fprintf(stderr,"Subtract test failed!\n");
334 		    return 0;
335 		    }
336 		}
337 	BN_free(&a);
338 	BN_free(&b);
339 	BN_free(&c);
340 	return(1);
341 	}
342 
test_div(BIO * bp,BN_CTX * ctx)343 int test_div(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
344 	{
345 	BIGNUM a,b,c,d,e;
346 	int i;
347 
348 	BN_init(&a);
349 	BN_init(&b);
350 	BN_init(&c);
351 	BN_init(&d);
352 	BN_init(&e);
353 
354 	for (i=0; i<num0+num1; i++)
355 		{
356 		if (i < num1)
357 			{
358 			BN_bntest_rand(&a,400,0,0);
359 			BN_copy(&b,&a);
360 			BN_lshift(&a,&a,i);
361 			BN_add_word(&a,i);
362 			}
363 		else
364 			BN_bntest_rand(&b,50+3*(i-num1),0,0);
365 		a.neg=rand_neg();
366 		b.neg=rand_neg();
367 		BN_div(&d,&c,&a,&b,ctx);
368 		if (bp != NULL)
369 			{
370 			if (!results)
371 				{
372 				BN_print(bp,&a);
373 				BIO_puts(bp," / ");
374 				BN_print(bp,&b);
375 				BIO_puts(bp," - ");
376 				}
377 			BN_print(bp,&d);
378 			BIO_puts(bp,"\n");
379 
380 			if (!results)
381 				{
382 				BN_print(bp,&a);
383 				BIO_puts(bp," % ");
384 				BN_print(bp,&b);
385 				BIO_puts(bp," - ");
386 				}
387 			BN_print(bp,&c);
388 			BIO_puts(bp,"\n");
389 			}
390 		BN_mul(&e,&d,&b,ctx);
391 		BN_add(&d,&e,&c);
392 		BN_sub(&d,&d,&a);
393 		if(!BN_is_zero(&d))
394 		    {
395 		    fprintf(stderr,"Division test failed!\n");
396 		    return 0;
397 		    }
398 		}
399 	BN_free(&a);
400 	BN_free(&b);
401 	BN_free(&c);
402 	BN_free(&d);
403 	BN_free(&e);
404 	return(1);
405 	}
406 
test_div_recp(BIO * bp,BN_CTX * ctx)407 int test_div_recp(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
408 	{
409 	BIGNUM a,b,c,d,e;
410 	BN_RECP_CTX recp;
411 	int i;
412 
413 	BN_RECP_CTX_init(&recp);
414 	BN_init(&a);
415 	BN_init(&b);
416 	BN_init(&c);
417 	BN_init(&d);
418 	BN_init(&e);
419 
420 	for (i=0; i<num0+num1; i++)
421 		{
422 		if (i < num1)
423 			{
424 			BN_bntest_rand(&a,400,0,0);
425 			BN_copy(&b,&a);
426 			BN_lshift(&a,&a,i);
427 			BN_add_word(&a,i);
428 			}
429 		else
430 			BN_bntest_rand(&b,50+3*(i-num1),0,0);
431 		a.neg=rand_neg();
432 		b.neg=rand_neg();
433 		BN_RECP_CTX_set(&recp,&b,ctx);
434 		BN_div_recp(&d,&c,&a,&recp,ctx);
435 		if (bp != NULL)
436 			{
437 			if (!results)
438 				{
439 				BN_print(bp,&a);
440 				BIO_puts(bp," / ");
441 				BN_print(bp,&b);
442 				BIO_puts(bp," - ");
443 				}
444 			BN_print(bp,&d);
445 			BIO_puts(bp,"\n");
446 
447 			if (!results)
448 				{
449 				BN_print(bp,&a);
450 				BIO_puts(bp," % ");
451 				BN_print(bp,&b);
452 				BIO_puts(bp," - ");
453 				}
454 			BN_print(bp,&c);
455 			BIO_puts(bp,"\n");
456 			}
457 		BN_mul(&e,&d,&b,ctx);
458 		BN_add(&d,&e,&c);
459 		BN_sub(&d,&d,&a);
460 		if(!BN_is_zero(&d))
461 		    {
462 		    fprintf(stderr,"Reciprocal division test failed!\n");
463 		    fprintf(stderr,"a=");
464 		    BN_print_fp(stderr,&a);
465 		    fprintf(stderr,"\nb=");
466 		    BN_print_fp(stderr,&b);
467 		    fprintf(stderr,"\n");
468 		    return 0;
469 		    }
470 		}
471 	BN_free(&a);
472 	BN_free(&b);
473 	BN_free(&c);
474 	BN_free(&d);
475 	BN_free(&e);
476 	BN_RECP_CTX_free(&recp);
477 	return(1);
478 	}
479 
test_mul(BIO * bp)480 int test_mul(BIO *bp)
481 	{
482 	BIGNUM a,b,c,d,e;
483 	int i;
484 	BN_CTX *ctx;
485 
486 	ctx = BN_CTX_new();
487 	if (ctx == NULL) EXIT(1);
488 
489 	BN_init(&a);
490 	BN_init(&b);
491 	BN_init(&c);
492 	BN_init(&d);
493 	BN_init(&e);
494 
495 	for (i=0; i<num0+num1; i++)
496 		{
497 		if (i <= num1)
498 			{
499 			BN_bntest_rand(&a,100,0,0);
500 			BN_bntest_rand(&b,100,0,0);
501 			}
502 		else
503 			BN_bntest_rand(&b,i-num1,0,0);
504 		a.neg=rand_neg();
505 		b.neg=rand_neg();
506 		BN_mul(&c,&a,&b,ctx);
507 		if (bp != NULL)
508 			{
509 			if (!results)
510 				{
511 				BN_print(bp,&a);
512 				BIO_puts(bp," * ");
513 				BN_print(bp,&b);
514 				BIO_puts(bp," - ");
515 				}
516 			BN_print(bp,&c);
517 			BIO_puts(bp,"\n");
518 			}
519 		BN_div(&d,&e,&c,&a,ctx);
520 		BN_sub(&d,&d,&b);
521 		if(!BN_is_zero(&d) || !BN_is_zero(&e))
522 		    {
523 		    fprintf(stderr,"Multiplication test failed!\n");
524 		    return 0;
525 		    }
526 		}
527 	BN_free(&a);
528 	BN_free(&b);
529 	BN_free(&c);
530 	BN_free(&d);
531 	BN_free(&e);
532 	BN_CTX_free(ctx);
533 	return(1);
534 	}
535 
test_sqr(BIO * bp,BN_CTX * ctx)536 int test_sqr(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
537 	{
538 	BIGNUM a,c,d,e;
539 	int i;
540 
541 	BN_init(&a);
542 	BN_init(&c);
543 	BN_init(&d);
544 	BN_init(&e);
545 
546 	for (i=0; i<num0; i++)
547 		{
548 		BN_bntest_rand(&a,40+i*10,0,0);
549 		a.neg=rand_neg();
550 		BN_sqr(&c,&a,ctx);
551 		if (bp != NULL)
552 			{
553 			if (!results)
554 				{
555 				BN_print(bp,&a);
556 				BIO_puts(bp," * ");
557 				BN_print(bp,&a);
558 				BIO_puts(bp," - ");
559 				}
560 			BN_print(bp,&c);
561 			BIO_puts(bp,"\n");
562 			}
563 		BN_div(&d,&e,&c,&a,ctx);
564 		BN_sub(&d,&d,&a);
565 		if(!BN_is_zero(&d) || !BN_is_zero(&e))
566 		    {
567 		    fprintf(stderr,"Square test failed!\n");
568 		    return 0;
569 		    }
570 		}
571 	BN_free(&a);
572 	BN_free(&c);
573 	BN_free(&d);
574 	BN_free(&e);
575 	return(1);
576 	}
577 
test_mont(BIO * bp,BN_CTX * ctx)578 int test_mont(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
579 	{
580 	BIGNUM a,b,c,d,A,B;
581 	BIGNUM n;
582 	int i;
583 	BN_MONT_CTX *mont;
584 
585 	BN_init(&a);
586 	BN_init(&b);
587 	BN_init(&c);
588 	BN_init(&d);
589 	BN_init(&A);
590 	BN_init(&B);
591 	BN_init(&n);
592 
593 	mont=BN_MONT_CTX_new();
594 
595 	BN_bntest_rand(&a,100,0,0); /**/
596 	BN_bntest_rand(&b,100,0,0); /**/
597 	for (i=0; i<num2; i++)
598 		{
599 		int bits = (200*(i+1))/num2;
600 
601 		if (bits == 0)
602 			continue;
603 		BN_bntest_rand(&n,bits,0,1);
604 		BN_MONT_CTX_set(mont,&n,ctx);
605 
606 		BN_nnmod(&a,&a,&n,ctx);
607 		BN_nnmod(&b,&b,&n,ctx);
608 
609 		BN_to_montgomery(&A,&a,mont,ctx);
610 		BN_to_montgomery(&B,&b,mont,ctx);
611 
612 		BN_mod_mul_montgomery(&c,&A,&B,mont,ctx);/**/
613 		BN_from_montgomery(&A,&c,mont,ctx);/**/
614 		if (bp != NULL)
615 			{
616 			if (!results)
617 				{
618 #ifdef undef
619 fprintf(stderr,"%d * %d %% %d\n",
620 BN_num_bits(&a),
621 BN_num_bits(&b),
622 BN_num_bits(mont->N));
623 #endif
624 				BN_print(bp,&a);
625 				BIO_puts(bp," * ");
626 				BN_print(bp,&b);
627 				BIO_puts(bp," % ");
628 				BN_print(bp,&(mont->N));
629 				BIO_puts(bp," - ");
630 				}
631 			BN_print(bp,&A);
632 			BIO_puts(bp,"\n");
633 			}
634 		BN_mod_mul(&d,&a,&b,&n,ctx);
635 		BN_sub(&d,&d,&A);
636 		if(!BN_is_zero(&d))
637 		    {
638 		    fprintf(stderr,"Montgomery multiplication test failed!\n");
639 		    return 0;
640 		    }
641 		}
642 	BN_MONT_CTX_free(mont);
643 	BN_free(&a);
644 	BN_free(&b);
645 	BN_free(&c);
646 	BN_free(&d);
647 	BN_free(&A);
648 	BN_free(&B);
649 	BN_free(&n);
650 	return(1);
651 	}
652 
test_mod(BIO * bp,BN_CTX * ctx)653 int test_mod(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
654 	{
655 	BIGNUM *a,*b,*c,*d,*e;
656 	int i;
657 
658 	a=BN_new();
659 	b=BN_new();
660 	c=BN_new();
661 	d=BN_new();
662 	e=BN_new();
663 
664 	BN_bntest_rand(a,1024,0,0); /**/
665 	for (i=0; i<num0; i++)
666 		{
667 		BN_bntest_rand(b,450+i*10,0,0); /**/
668 		a->neg=rand_neg();
669 		b->neg=rand_neg();
670 		BN_mod(c,a,b,ctx);/**/
671 		if (bp != NULL)
672 			{
673 			if (!results)
674 				{
675 				BN_print(bp,a);
676 				BIO_puts(bp," % ");
677 				BN_print(bp,b);
678 				BIO_puts(bp," - ");
679 				}
680 			BN_print(bp,c);
681 			BIO_puts(bp,"\n");
682 			}
683 		BN_div(d,e,a,b,ctx);
684 		BN_sub(e,e,c);
685 		if(!BN_is_zero(e))
686 		    {
687 		    fprintf(stderr,"Modulo test failed!\n");
688 		    return 0;
689 		    }
690 		}
691 	BN_free(a);
692 	BN_free(b);
693 	BN_free(c);
694 	BN_free(d);
695 	BN_free(e);
696 	return(1);
697 	}
698 
test_mod_mul(BIO * bp,BN_CTX * ctx)699 int test_mod_mul(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
700 	{
701 	BIGNUM *a,*b,*c,*d,*e;
702 	int i,j;
703 
704 	a=BN_new();
705 	b=BN_new();
706 	c=BN_new();
707 	d=BN_new();
708 	e=BN_new();
709 
710 	for (j=0; j<3; j++) {
711 	BN_bntest_rand(c,1024,0,0); /**/
712 	for (i=0; i<num0; i++)
713 		{
714 		BN_bntest_rand(a,475+i*10,0,0); /**/
715 		BN_bntest_rand(b,425+i*11,0,0); /**/
716 		a->neg=rand_neg();
717 		b->neg=rand_neg();
718 		if (!BN_mod_mul(e,a,b,c,ctx))
719 			{
720 			unsigned long l;
721 
722 			while ((l=ERR_get_error()))
723 				fprintf(stderr,"ERROR:%s\n",
724 					ERR_error_string(l,NULL));
725 			EXIT(1);
726 			}
727 		if (bp != NULL)
728 			{
729 			if (!results)
730 				{
731 				BN_print(bp,a);
732 				BIO_puts(bp," * ");
733 				BN_print(bp,b);
734 				BIO_puts(bp," % ");
735 				BN_print(bp,c);
736 				if ((a->neg ^ b->neg) && !BN_is_zero(e))
737 					{
738 					/* If  (a*b) % c  is negative,  c  must be added
739 					 * in order to obtain the normalized remainder
740 					 * (new with OpenSSL 0.9.7, previous versions of
741 					 * BN_mod_mul could generate negative results)
742 					 */
743 					BIO_puts(bp," + ");
744 					BN_print(bp,c);
745 					}
746 				BIO_puts(bp," - ");
747 				}
748 			BN_print(bp,e);
749 			BIO_puts(bp,"\n");
750 			}
751 		BN_mul(d,a,b,ctx);
752 		BN_sub(d,d,e);
753 		BN_div(a,b,d,c,ctx);
754 		if(!BN_is_zero(b))
755 		    {
756 		    fprintf(stderr,"Modulo multiply test failed!\n");
757 		    ERR_print_errors_fp(stderr);
758 		    return 0;
759 		    }
760 		}
761 	}
762 	BN_free(a);
763 	BN_free(b);
764 	BN_free(c);
765 	BN_free(d);
766 	BN_free(e);
767 	return(1);
768 	}
769 
test_mod_exp(BIO * bp,BN_CTX * ctx)770 int test_mod_exp(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
771 	{
772 	BIGNUM *a,*b,*c,*d,*e;
773 	int i;
774 
775 	a=BN_new();
776 	b=BN_new();
777 	c=BN_new();
778 	d=BN_new();
779 	e=BN_new();
780 
781 	BN_bntest_rand(c,30,0,1); /* must be odd for montgomery */
782 	for (i=0; i<num2; i++)
783 		{
784 		BN_bntest_rand(a,20+i*5,0,0); /**/
785 		BN_bntest_rand(b,2+i,0,0); /**/
786 
787 		if (!BN_mod_exp(d,a,b,c,ctx))
788 			return(0);
789 
790 		if (bp != NULL)
791 			{
792 			if (!results)
793 				{
794 				BN_print(bp,a);
795 				BIO_puts(bp," ^ ");
796 				BN_print(bp,b);
797 				BIO_puts(bp," % ");
798 				BN_print(bp,c);
799 				BIO_puts(bp," - ");
800 				}
801 			BN_print(bp,d);
802 			BIO_puts(bp,"\n");
803 			}
804 		BN_exp(e,a,b,ctx);
805 		BN_sub(e,e,d);
806 		BN_div(a,b,e,c,ctx);
807 		if(!BN_is_zero(b))
808 		    {
809 		    fprintf(stderr,"Modulo exponentiation test failed!\n");
810 		    return 0;
811 		    }
812 		}
813 	BN_free(a);
814 	BN_free(b);
815 	BN_free(c);
816 	BN_free(d);
817 	BN_free(e);
818 	return(1);
819 	}
820 
test_mod_exp_mont_consttime(BIO * bp,BN_CTX * ctx)821 int test_mod_exp_mont_consttime(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
822 	{
823 	BIGNUM *a,*b,*c,*d,*e;
824 	int i;
825 
826 	a=BN_new();
827 	b=BN_new();
828 	c=BN_new();
829 	d=BN_new();
830 	e=BN_new();
831 
832 	BN_bntest_rand(c,30,0,1); /* must be odd for montgomery */
833 	for (i=0; i<num2; i++)
834 		{
835 		BN_bntest_rand(a,20+i*5,0,0); /**/
836 		BN_bntest_rand(b,2+i,0,0); /**/
837 
838 		if (!BN_mod_exp_mont_consttime(d,a,b,c,ctx,NULL))
839 			return(00);
840 
841 		if (bp != NULL)
842 			{
843 			if (!results)
844 				{
845 				BN_print(bp,a);
846 				BIO_puts(bp," ^ ");
847 				BN_print(bp,b);
848 				BIO_puts(bp," % ");
849 				BN_print(bp,c);
850 				BIO_puts(bp," - ");
851 				}
852 			BN_print(bp,d);
853 			BIO_puts(bp,"\n");
854 			}
855 		BN_exp(e,a,b,ctx);
856 		BN_sub(e,e,d);
857 		BN_div(a,b,e,c,ctx);
858 		if(!BN_is_zero(b))
859 		    {
860 		    fprintf(stderr,"Modulo exponentiation test failed!\n");
861 		    return 0;
862 		    }
863 		}
864 	BN_free(a);
865 	BN_free(b);
866 	BN_free(c);
867 	BN_free(d);
868 	BN_free(e);
869 	return(1);
870 	}
871 
test_exp(BIO * bp,BN_CTX * ctx)872 int test_exp(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
873 	{
874 	BIGNUM *a,*b,*d,*e,*one;
875 	int i;
876 
877 	a=BN_new();
878 	b=BN_new();
879 	d=BN_new();
880 	e=BN_new();
881 	one=BN_new();
882 	BN_one(one);
883 
884 	for (i=0; i<num2; i++)
885 		{
886 		BN_bntest_rand(a,20+i*5,0,0); /**/
887 		BN_bntest_rand(b,2+i,0,0); /**/
888 
889 		if (!BN_exp(d,a,b,ctx))
890 			return(0);
891 
892 		if (bp != NULL)
893 			{
894 			if (!results)
895 				{
896 				BN_print(bp,a);
897 				BIO_puts(bp," ^ ");
898 				BN_print(bp,b);
899 				BIO_puts(bp," - ");
900 				}
901 			BN_print(bp,d);
902 			BIO_puts(bp,"\n");
903 			}
904 		BN_one(e);
905 		for( ; !BN_is_zero(b) ; BN_sub(b,b,one))
906 		    BN_mul(e,e,a,ctx);
907 		BN_sub(e,e,d);
908 		if(!BN_is_zero(e))
909 		    {
910 		    fprintf(stderr,"Exponentiation test failed!\n");
911 		    return 0;
912 		    }
913 		}
914 	BN_free(a);
915 	BN_free(b);
916 	BN_free(d);
917 	BN_free(e);
918 	BN_free(one);
919 	return(1);
920 	}
921 
genprime_cb(int p,int n,void * arg)922 static void genprime_cb(int p, int n, void *arg)
923 	{
924 	char c='*';
925 
926 	if (p == 0) c='.';
927 	if (p == 1) c='+';
928 	if (p == 2) c='*';
929 	if (p == 3) c='\n';
930 	putc(c, stderr);
931 	fflush(stderr);
932 	(void)n;
933 	(void)arg;
934 	}
935 
test_kron(BIO * bp,BN_CTX * ctx)936 int test_kron(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
937 	{
938 	BIGNUM *a,*b,*r,*t;
939 	int i;
940 	int legendre, kronecker;
941 	int ret = 0;
942 
943 	a = BN_new();
944 	b = BN_new();
945 	r = BN_new();
946 	t = BN_new();
947 	if (a == NULL || b == NULL || r == NULL || t == NULL) goto err;
948 
949 	/* We test BN_kronecker(a, b, ctx) just for  b  odd (Jacobi symbol).
950 	 * In this case we know that if  b  is prime, then BN_kronecker(a, b, ctx)
951 	 * is congruent to $a^{(b-1)/2}$, modulo $b$ (Legendre symbol).
952 	 * So we generate a random prime  b  and compare these values
953 	 * for a number of random  a's.  (That is, we run the Solovay-Strassen
954 	 * primality test to confirm that  b  is prime, except that we
955 	 * don't want to test whether  b  is prime but whether BN_kronecker
956 	 * works.) */
957 
958 	if (!BN_generate_prime(b, 512, 0, NULL, NULL, genprime_cb, NULL)) goto err;
959 	b->neg = rand_neg();
960 	putc('\n', stderr);
961 
962 	for (i = 0; i < num0; i++)
963 		{
964 		if (!BN_bntest_rand(a, 512, 0, 0)) goto err;
965 		a->neg = rand_neg();
966 
967 		/* t := (|b|-1)/2  (note that b is odd) */
968 		if (!BN_copy(t, b)) goto err;
969 		t->neg = 0;
970 		if (!BN_sub_word(t, 1)) goto err;
971 		if (!BN_rshift1(t, t)) goto err;
972 		/* r := a^t mod b */
973 		b->neg=0;
974 
975 		if (!BN_mod_exp_recp(r, a, t, b, ctx)) goto err;
976 		b->neg=1;
977 
978 		if (BN_is_word(r, 1))
979 			legendre = 1;
980 		else if (BN_is_zero(r))
981 			legendre = 0;
982 		else
983 			{
984 			if (!BN_add_word(r, 1)) goto err;
985 			if (0 != BN_ucmp(r, b))
986 				{
987 				fprintf(stderr, "Legendre symbol computation failed\n");
988 				goto err;
989 				}
990 			legendre = -1;
991 			}
992 
993 		kronecker = BN_kronecker(a, b, ctx);
994 		if (kronecker < -1) goto err;
995 		/* we actually need BN_kronecker(a, |b|) */
996 		if (a->neg && b->neg)
997 			kronecker = -kronecker;
998 
999 		if (legendre != kronecker)
1000 			{
1001 			fprintf(stderr, "legendre != kronecker; a = ");
1002 			BN_print_fp(stderr, a);
1003 			fprintf(stderr, ", b = ");
1004 			BN_print_fp(stderr, b);
1005 			fprintf(stderr, "\n");
1006 			goto err;
1007 			}
1008 
1009 		putc('.', stderr);
1010 		fflush(stderr);
1011 		}
1012 
1013 	putc('\n', stderr);
1014 	fflush(stderr);
1015 	ret = 1;
1016  err:
1017 	if (a != NULL) BN_free(a);
1018 	if (b != NULL) BN_free(b);
1019 	if (r != NULL) BN_free(r);
1020 	if (t != NULL) BN_free(t);
1021 	return ret;
1022 	}
1023 
test_sqrt(BIO * bp,BN_CTX * ctx)1024 int test_sqrt(BIO *bp, BN_CTX *ctx)
1025 	{
1026 	BIGNUM *a,*p,*r;
1027 	int i, j;
1028 	int ret = 0;
1029 
1030 	a = BN_new();
1031 	p = BN_new();
1032 	r = BN_new();
1033 	if (a == NULL || p == NULL || r == NULL) goto err;
1034 
1035 	for (i = 0; i < 16; i++)
1036 		{
1037 		if (i < 8)
1038 			{
1039 			unsigned primes[8] = { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19 };
1040 
1041 			if (!BN_set_word(p, primes[i])) goto err;
1042 			}
1043 		else
1044 			{
1045 			if (!BN_set_word(a, 32)) goto err;
1046 			if (!BN_set_word(r, 2*i + 1)) goto err;
1047 
1048 			if (!BN_generate_prime(p, 256, 0, a, r, genprime_cb, NULL)) goto err;
1049 			putc('\n', stderr);
1050 			}
1051 		p->neg = rand_neg();
1052 
1053 		for (j = 0; j < num2; j++)
1054 			{
1055 			/* construct 'a' such that it is a square modulo p,
1056 			 * but in general not a proper square and not reduced modulo p */
1057 			if (!BN_bntest_rand(r, 256, 0, 3)) goto err;
1058 			if (!BN_nnmod(r, r, p, ctx)) goto err;
1059 			if (!BN_mod_sqr(r, r, p, ctx)) goto err;
1060 			if (!BN_bntest_rand(a, 256, 0, 3)) goto err;
1061 			if (!BN_nnmod(a, a, p, ctx)) goto err;
1062 			if (!BN_mod_sqr(a, a, p, ctx)) goto err;
1063 			if (!BN_mul(a, a, r, ctx)) goto err;
1064 			if (rand_neg())
1065 				if (!BN_sub(a, a, p)) goto err;
1066 
1067 			if (!BN_mod_sqrt(r, a, p, ctx)) goto err;
1068 			if (!BN_mod_sqr(r, r, p, ctx)) goto err;
1069 
1070 			if (!BN_nnmod(a, a, p, ctx)) goto err;
1071 
1072 			if (BN_cmp(a, r) != 0)
1073 				{
1074 				fprintf(stderr, "BN_mod_sqrt failed: a = ");
1075 				BN_print_fp(stderr, a);
1076 				fprintf(stderr, ", r = ");
1077 				BN_print_fp(stderr, r);
1078 				fprintf(stderr, ", p = ");
1079 				BN_print_fp(stderr, p);
1080 				fprintf(stderr, "\n");
1081 				goto err;
1082 				}
1083 
1084 			putc('.', stderr);
1085 			fflush(stderr);
1086 			}
1087 
1088 		putc('\n', stderr);
1089 		fflush(stderr);
1090 		}
1091 	ret = 1;
1092  err:
1093 	if (a != NULL) BN_free(a);
1094 	if (p != NULL) BN_free(p);
1095 	if (r != NULL) BN_free(r);
1096 	return ret;
1097 	}
1098 
test_lshift(BIO * bp,BN_CTX * ctx,BIGNUM * a_)1099 int test_lshift(BIO *bp,BN_CTX *ctx,BIGNUM *a_)
1100 	{
1101 	BIGNUM *a,*b,*c,*d;
1102 	int i;
1103 
1104 	b=BN_new();
1105 	c=BN_new();
1106 	d=BN_new();
1107 	BN_one(c);
1108 
1109 	if(a_)
1110 	    a=a_;
1111 	else
1112 	    {
1113 	    a=BN_new();
1114 	    BN_bntest_rand(a,200,0,0); /**/
1115 	    a->neg=rand_neg();
1116 	    }
1117 	for (i=0; i<num0; i++)
1118 		{
1119 		BN_lshift(b,a,i+1);
1120 		BN_add(c,c,c);
1121 		if (bp != NULL)
1122 			{
1123 			if (!results)
1124 				{
1125 				BN_print(bp,a);
1126 				BIO_puts(bp," * ");
1127 				BN_print(bp,c);
1128 				BIO_puts(bp," - ");
1129 				}
1130 			BN_print(bp,b);
1131 			BIO_puts(bp,"\n");
1132 			}
1133 		BN_mul(d,a,c,ctx);
1134 		BN_sub(d,d,b);
1135 		if(!BN_is_zero(d))
1136 		    {
1137 		    fprintf(stderr,"Left shift test failed!\n");
1138 		    fprintf(stderr,"a=");
1139 		    BN_print_fp(stderr,a);
1140 		    fprintf(stderr,"\nb=");
1141 		    BN_print_fp(stderr,b);
1142 		    fprintf(stderr,"\nc=");
1143 		    BN_print_fp(stderr,c);
1144 		    fprintf(stderr,"\nd=");
1145 		    BN_print_fp(stderr,d);
1146 		    fprintf(stderr,"\n");
1147 		    return 0;
1148 		    }
1149 		}
1150 	BN_free(a);
1151 	BN_free(b);
1152 	BN_free(c);
1153 	BN_free(d);
1154 	return(1);
1155 	}
1156 
test_lshift1(BIO * bp)1157 int test_lshift1(BIO *bp)
1158 	{
1159 	BIGNUM *a,*b,*c;
1160 	int i;
1161 
1162 	a=BN_new();
1163 	b=BN_new();
1164 	c=BN_new();
1165 
1166 	BN_bntest_rand(a,200,0,0); /**/
1167 	a->neg=rand_neg();
1168 	for (i=0; i<num0; i++)
1169 		{
1170 		BN_lshift1(b,a);
1171 		if (bp != NULL)
1172 			{
1173 			if (!results)
1174 				{
1175 				BN_print(bp,a);
1176 				BIO_puts(bp," * 2");
1177 				BIO_puts(bp," - ");
1178 				}
1179 			BN_print(bp,b);
1180 			BIO_puts(bp,"\n");
1181 			}
1182 		BN_add(c,a,a);
1183 		BN_sub(a,b,c);
1184 		if(!BN_is_zero(a))
1185 		    {
1186 		    fprintf(stderr,"Left shift one test failed!\n");
1187 		    return 0;
1188 		    }
1189 
1190 		BN_copy(a,b);
1191 		}
1192 	BN_free(a);
1193 	BN_free(b);
1194 	BN_free(c);
1195 	return(1);
1196 	}
1197 
test_rshift(BIO * bp,BN_CTX * ctx)1198 int test_rshift(BIO *bp,BN_CTX *ctx)
1199 	{
1200 	BIGNUM *a,*b,*c,*d,*e;
1201 	int i;
1202 
1203 	a=BN_new();
1204 	b=BN_new();
1205 	c=BN_new();
1206 	d=BN_new();
1207 	e=BN_new();
1208 	BN_one(c);
1209 
1210 	BN_bntest_rand(a,200,0,0); /**/
1211 	a->neg=rand_neg();
1212 	for (i=0; i<num0; i++)
1213 		{
1214 		BN_rshift(b,a,i+1);
1215 		BN_add(c,c,c);
1216 		if (bp != NULL)
1217 			{
1218 			if (!results)
1219 				{
1220 				BN_print(bp,a);
1221 				BIO_puts(bp," / ");
1222 				BN_print(bp,c);
1223 				BIO_puts(bp," - ");
1224 				}
1225 			BN_print(bp,b);
1226 			BIO_puts(bp,"\n");
1227 			}
1228 		BN_div(d,e,a,c,ctx);
1229 		BN_sub(d,d,b);
1230 		if(!BN_is_zero(d))
1231 		    {
1232 		    fprintf(stderr,"Right shift test failed!\n");
1233 		    return 0;
1234 		    }
1235 		}
1236 	BN_free(a);
1237 	BN_free(b);
1238 	BN_free(c);
1239 	BN_free(d);
1240 	BN_free(e);
1241 	return(1);
1242 	}
1243 
test_rshift1(BIO * bp)1244 int test_rshift1(BIO *bp)
1245 	{
1246 	BIGNUM *a,*b,*c;
1247 	int i;
1248 
1249 	a=BN_new();
1250 	b=BN_new();
1251 	c=BN_new();
1252 
1253 	BN_bntest_rand(a,200,0,0); /**/
1254 	a->neg=rand_neg();
1255 	for (i=0; i<num0; i++)
1256 		{
1257 		BN_rshift1(b,a);
1258 		if (bp != NULL)
1259 			{
1260 			if (!results)
1261 				{
1262 				BN_print(bp,a);
1263 				BIO_puts(bp," / 2");
1264 				BIO_puts(bp," - ");
1265 				}
1266 			BN_print(bp,b);
1267 			BIO_puts(bp,"\n");
1268 			}
1269 		BN_sub(c,a,b);
1270 		BN_sub(c,c,b);
1271 		if(!BN_is_zero(c) && !BN_abs_is_word(c, 1))
1272 		    {
1273 		    fprintf(stderr,"Right shift one test failed!\n");
1274 		    return 0;
1275 		    }
1276 		BN_copy(a,b);
1277 		}
1278 	BN_free(a);
1279 	BN_free(b);
1280 	BN_free(c);
1281 	return(1);
1282 	}
1283 
rand_neg(void)1284 int rand_neg(void)
1285 	{
1286 	static unsigned int neg=0;
1287 	static int sign[8]={0,0,0,1,1,0,1,1};
1288 
1289 	return(sign[(neg++)%8]);
1290 	}
1291