src/net/quic/crypto/aes_128_gcm_12_encrypter_test.cc

   1 // Copyright (c) 2013 The Chromium Authors. All rights reserved.
   2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
   3 // found in the LICENSE file.
   4
   5 #include "net/quic/crypto/aes_128_gcm_12_encrypter.h"
   6
   7 #include "net/quic/test_tools/quic_test_utils.h"
   8
   9 using base::StringPiece;
  10
  11 namespace {
  12
  13 // The AES GCM test vectors come from the file gcmEncryptExtIV128.rsp
  14 // downloaded from http://csrc.nist.gov/groups/STM/cavp/index.html on
  15 // 2013-02-01. The test vectors in that file look like this:
  16 //
  17 // [Keylen = 128]
  18 // [IVlen = 96]
  19 // [PTlen = 0]
  20 // [AADlen = 0]
  21 // [Taglen = 128]
  22 //
  23 // Count = 0
  24 // Key = 11754cd72aec309bf52f7687212e8957
  25 // IV = 3c819d9a9bed087615030b65
  26 // PT =
  27 // AAD =
  28 // CT =
  29 // Tag = 250327c674aaf477aef2675748cf6971
  30 //
  31 // Count = 1
  32 // Key = ca47248ac0b6f8372a97ac43508308ed
  33 // IV = ffd2b598feabc9019262d2be
  34 // PT =
  35 // AAD =
  36 // CT =
  37 // Tag = 60d20404af527d248d893ae495707d1a
  38 //
  39 // ...
  40 //
  41 // The gcmEncryptExtIV128.rsp file is huge (2.8 MB), so I selected just a
  42 // few test vectors for this unit test.
  43
  44 // Describes a group of test vectors that all have a given key length, IV
  45 // length, plaintext length, AAD length, and tag length.
  46 struct TestGroupInfo {
  47   size_t key_len;
  48   size_t iv_len;
  49   size_t pt_len;
  50   size_t aad_len;
  51   size_t tag_len;
  52 };
  53
  54 // Each test vector consists of six strings of lowercase hexadecimal digits.
  55 // The strings may be empty (zero length). A test vector with a NULL |key|
  56 // marks the end of an array of test vectors.
  57 struct TestVector {
  58   const char* key;
  59   const char* iv;
  60   const char* pt;
  61   const char* aad;
  62   const char* ct;
  63   const char* tag;
  64 };
  65
  66 const TestGroupInfo test_group_info[] = {
  67   { 128, 96, 0, 0, 128 },
  68   { 128, 96, 0, 128, 128 },
  69   { 128, 96, 128, 0, 128 },
  70   { 128, 96, 408, 160, 128 },
  71   { 128, 96, 408, 720, 128 },
  72   { 128, 96, 104, 0, 128 },
  73 };
  74
  75 const TestVector test_group_0[] = {
  76   { "11754cd72aec309bf52f7687212e8957",
  77     "3c819d9a9bed087615030b65",
  78     "",
  79     "",
  80     "",
  81     "250327c674aaf477aef2675748cf6971"
  82   },
  83   { "ca47248ac0b6f8372a97ac43508308ed",
  84     "ffd2b598feabc9019262d2be",
  85     "",
  86     "",
  87     "",
  88     "60d20404af527d248d893ae495707d1a"
  89   },
  90   { NULL }
  91 };
  92
  93 const TestVector test_group_1[] = {
  94   { "77be63708971c4e240d1cb79e8d77feb",
  95     "e0e00f19fed7ba0136a797f3",
  96     "",
  97     "7a43ec1d9c0a5a78a0b16533a6213cab",
  98     "",
  99     "209fcc8d3675ed938e9c7166709dd946"
 100   },
 101   { "7680c5d3ca6154758e510f4d25b98820",
 102     "f8f105f9c3df4965780321f8",
 103     "",
 104     "c94c410194c765e3dcc7964379758ed3",
 105     "",
 106     "94dca8edfcf90bb74b153c8d48a17930"
 107   },
 108   { NULL }
 109 };
 110
 111 const TestVector test_group_2[] = {
 112   { "7fddb57453c241d03efbed3ac44e371c",
 113     "ee283a3fc75575e33efd4887",
 114     "d5de42b461646c255c87bd2962d3b9a2",
 115     "",
 116     "2ccda4a5415cb91e135c2a0f78c9b2fd",
 117     "b36d1df9b9d5e596f83e8b7f52971cb3"
 118   },
 119   { "ab72c77b97cb5fe9a382d9fe81ffdbed",
 120     "54cc7dc2c37ec006bcc6d1da",
 121     "007c5e5b3e59df24a7c355584fc1518d",
 122     "",
 123     "0e1bde206a07a9c2c1b65300f8c64997",
 124     "2b4401346697138c7a4891ee59867d0c"
 125   },
 126   { NULL }
 127 };
 128
 129 const TestVector test_group_3[] = {
 130   { "fe47fcce5fc32665d2ae399e4eec72ba",
 131     "5adb9609dbaeb58cbd6e7275",
 132     "7c0e88c88899a779228465074797cd4c2e1498d259b54390b85e3eef1c02df60e743f1"
 133     "b840382c4bccaf3bafb4ca8429bea063",
 134     "88319d6e1d3ffa5f987199166c8a9b56c2aeba5a",
 135     "98f4826f05a265e6dd2be82db241c0fbbbf9ffb1c173aa83964b7cf539304373636525"
 136     "3ddbc5db8778371495da76d269e5db3e",
 137     "291ef1982e4defedaa2249f898556b47"
 138   },
 139   { "ec0c2ba17aa95cd6afffe949da9cc3a8",
 140     "296bce5b50b7d66096d627ef",
 141     "b85b3753535b825cbe5f632c0b843c741351f18aa484281aebec2f45bb9eea2d79d987"
 142     "b764b9611f6c0f8641843d5d58f3a242",
 143     "f8d00f05d22bf68599bcdeb131292ad6e2df5d14",
 144     "a7443d31c26bdf2a1c945e29ee4bd344a99cfaf3aa71f8b3f191f83c2adfc7a0716299"
 145     "5506fde6309ffc19e716eddf1a828c5a",
 146     "890147971946b627c40016da1ecf3e77"
 147   },
 148   { NULL }
 149 };
 150
 151 const TestVector test_group_4[] = {
 152   { "2c1f21cf0f6fb3661943155c3e3d8492",
 153     "23cb5ff362e22426984d1907",
 154     "42f758836986954db44bf37c6ef5e4ac0adaf38f27252a1b82d02ea949c8a1a2dbc0d6"
 155     "8b5615ba7c1220ff6510e259f06655d8",
 156     "5d3624879d35e46849953e45a32a624d6a6c536ed9857c613b572b0333e701557a713e"
 157     "3f010ecdf9a6bd6c9e3e44b065208645aff4aabee611b391528514170084ccf587177f"
 158     "4488f33cfb5e979e42b6e1cfc0a60238982a7aec",
 159     "81824f0e0d523db30d3da369fdc0d60894c7a0a20646dd015073ad2732bd989b14a222"
 160     "b6ad57af43e1895df9dca2a5344a62cc",
 161     "57a3ee28136e94c74838997ae9823f3a"
 162   },
 163   { "d9f7d2411091f947b4d6f1e2d1f0fb2e",
 164     "e1934f5db57cc983e6b180e7",
 165     "73ed042327f70fe9c572a61545eda8b2a0c6e1d6c291ef19248e973aee6c312012f490"
 166     "c2c6f6166f4a59431e182663fcaea05a",
 167     "0a8a18a7150e940c3d87b38e73baee9a5c049ee21795663e264b694a949822b639092d"
 168     "0e67015e86363583fcf0ca645af9f43375f05fdb4ce84f411dcbca73c2220dea03a201"
 169     "15d2e51398344b16bee1ed7c499b353d6c597af8",
 170     "aaadbd5c92e9151ce3db7210b8714126b73e43436d242677afa50384f2149b831f1d57"
 171     "3c7891c2a91fbc48db29967ec9542b23",
 172     "21b51ca862cb637cdd03b99a0f93b134"
 173   },
 174   { NULL }
 175 };
 176
 177 const TestVector test_group_5[] = {
 178   { "fe9bb47deb3a61e423c2231841cfd1fb",
 179     "4d328eb776f500a2f7fb47aa",
 180     "f1cc3818e421876bb6b8bbd6c9",
 181     "",
 182     "b88c5c1977b35b517b0aeae967",
 183     "43fd4727fe5cdb4b5b42818dea7ef8c9"
 184   },
 185   { "6703df3701a7f54911ca72e24dca046a",
 186     "12823ab601c350ea4bc2488c",
 187     "793cd125b0b84a043e3ac67717",
 188     "",
 189     "b2051c80014f42f08735a7b0cd",
 190     "38e6bcd29962e5f2c13626b85a877101"
 191   },
 192   { NULL }
 193 };
 194
 195 const TestVector* const test_group_array[] = {
 196   test_group_0,
 197   test_group_1,
 198   test_group_2,
 199   test_group_3,
 200   test_group_4,
 201   test_group_5,
 202 };
 203
 204 // Returns true if |ch| is a lowercase hexadecimal digit.
 205 bool IsHexDigit(char ch) {
 206   return ('0' <= ch && ch <= '9') || ('a' <= ch && ch <= 'f');
 207 }
 208
 209 // Converts a lowercase hexadecimal digit to its integer value.
 210 int HexDigitToInt(char ch) {
 211   if ('0' <= ch && ch <= '9') {
 212     return ch - '0';
 213   }
 214   return ch - 'a' + 10;
 215 }
 216
 217 // |in| is a string consisting of lowercase hexadecimal digits, where
 218 // every two digits represent one byte. |out| is a buffer of size |max_len|.
 219 // Converts |in| to bytes and stores the bytes in the |out| buffer. The
 220 // number of bytes converted is returned in |*out_len|. Returns true on
 221 // success, false on failure.
 222 bool DecodeHexString(const char* in,
 223                      char* out,
 224                      size_t* out_len,
 225                      size_t max_len) {
 226   *out_len = 0;
 227   while (*in != '\0') {
 228     if (!IsHexDigit(*in) || !IsHexDigit(*(in + 1))) {
 229       return false;
 230     }
 231     if (*out_len >= max_len) {
 232       return false;
 233     }
 234     out[*out_len] = HexDigitToInt(*in) * 16 + HexDigitToInt(*(in + 1));
 235     (*out_len)++;
 236     in += 2;
 237   }
 238   return true;
 239 }
 240
 241 }  // namespace
 242
 243 namespace net {
 244 namespace test {
 245
 246 // EncryptWithNonce wraps the |Encrypt| method of |encrypter| to allow passing
 247 // in an nonce and also to allocate the buffer needed for the ciphertext.
 248 QuicData* EncryptWithNonce(Aes128Gcm12Encrypter* encrypter,
 249                            StringPiece nonce,
 250                            StringPiece associated_data,
 251                            StringPiece plaintext) {
 252   size_t ciphertext_size = encrypter->GetCiphertextSize(plaintext.length());
 253   scoped_ptr<char[]> ciphertext(new char[ciphertext_size]);
 254
 255   if (!encrypter->Encrypt(nonce, associated_data, plaintext,
 256                           reinterpret_cast<unsigned char*>(ciphertext.get()))) {
 257     return NULL;
 258   }
 259
 260   return new QuicData(ciphertext.release(), ciphertext_size, true);
 261 }
 262
 263 TEST(Aes128Gcm12EncrypterTest, Encrypt) {
 264   char key[1024];
 265   size_t key_len;
 266   char iv[1024];
 267   size_t iv_len;
 268   char pt[1024];
 269   size_t pt_len;
 270   char aad[1024];
 271   size_t aad_len;
 272   char ct[1024];
 273   size_t ct_len;
 274   char tag[1024];
 275   size_t tag_len;
 276
 277   for (size_t i = 0; i < arraysize(test_group_array); i++) {
 278     SCOPED_TRACE(i);
 279     const TestVector* test_vector = test_group_array[i];
 280     const TestGroupInfo& test_info = test_group_info[i];
 281     for (size_t j = 0; test_vector[j].key != NULL; j++) {
 282       // Decode the test vector.
 283       ASSERT_TRUE(
 284           DecodeHexString(test_vector[j].key, key, &key_len, sizeof(key)));
 285       ASSERT_TRUE(DecodeHexString(test_vector[j].iv, iv, &iv_len, sizeof(iv)));
 286       ASSERT_TRUE(DecodeHexString(test_vector[j].pt, pt, &pt_len, sizeof(pt)));
 287       ASSERT_TRUE(
 288           DecodeHexString(test_vector[j].aad, aad, &aad_len, sizeof(aad)));
 289       ASSERT_TRUE(DecodeHexString(test_vector[j].ct, ct, &ct_len, sizeof(ct)));
 290       ASSERT_TRUE(
 291           DecodeHexString(test_vector[j].tag, tag, &tag_len, sizeof(tag)));
 292
 293       // The test vector's lengths should look sane. Note that the lengths
 294       // in |test_info| are in bits.
 295       EXPECT_EQ(test_info.key_len, key_len * 8);
 296       EXPECT_EQ(test_info.iv_len, iv_len * 8);
 297       EXPECT_EQ(test_info.pt_len, pt_len * 8);
 298       EXPECT_EQ(test_info.aad_len, aad_len * 8);
 299       EXPECT_EQ(test_info.pt_len, ct_len * 8);
 300       EXPECT_EQ(test_info.tag_len, tag_len * 8);
 301
 302       Aes128Gcm12Encrypter encrypter;
 303       ASSERT_TRUE(encrypter.SetKey(StringPiece(key, key_len)));
 304       scoped_ptr<QuicData> encrypted(EncryptWithNonce(
 305           &encrypter, StringPiece(iv, iv_len),
 306           // OpenSSL fails if NULL is set as the AAD, as opposed to a
 307           // zero-length, non-NULL pointer. This deliberately tests that we
 308           // handle this case.
 309           StringPiece(aad_len ? aad : NULL, aad_len), StringPiece(pt, pt_len)));
 310       ASSERT_TRUE(encrypted.get());
 311
 312       // The test vectors have 16 byte authenticators but this code only uses
 313       // the first 12.
 314       ASSERT_LE(static_cast<size_t>(Aes128Gcm12Encrypter::kAuthTagSize),
 315                 tag_len);
 316       tag_len = Aes128Gcm12Encrypter::kAuthTagSize;
 317
 318       ASSERT_EQ(ct_len + tag_len, encrypted->length());
 319       test::CompareCharArraysWithHexError("ciphertext", encrypted->data(),
 320                                           ct_len, ct, ct_len);
 321       test::CompareCharArraysWithHexError(
 322           "authentication tag", encrypted->data() + ct_len, tag_len, tag,
 323           tag_len);
 324     }
 325   }
 326 }
 327
 328 TEST(Aes128Gcm12EncrypterTest, GetMaxPlaintextSize) {
 329   Aes128Gcm12Encrypter encrypter;
 330   EXPECT_EQ(1000u, encrypter.GetMaxPlaintextSize(1012));
 331   EXPECT_EQ(100u, encrypter.GetMaxPlaintextSize(112));
 332   EXPECT_EQ(10u, encrypter.GetMaxPlaintextSize(22));
 333 }
 334
 335 TEST(Aes128Gcm12EncrypterTest, GetCiphertextSize) {
 336   Aes128Gcm12Encrypter encrypter;
 337   EXPECT_EQ(1012u, encrypter.GetCiphertextSize(1000));
 338   EXPECT_EQ(112u, encrypter.GetCiphertextSize(100));
 339   EXPECT_EQ(22u, encrypter.GetCiphertextSize(10));
 340 }
 341
 342 }  // namespace test
 343 }  // namespace net