nessie_mac_test.c

   1 /* nessie_mac_test.c */
   2 /*
   3     This file is part of the Crypto-avr-lib/microcrypt-lib.
   4     Copyright (C) 2008  Daniel Otte (daniel.otte@rub.de)
   5
   6     This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8     the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9     (at your option) any later version.
  10
  11     This program 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 General Public License for more details.
  15
  16     You should have received a copy of the GNU General Public License
  17     along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19 /**
  20  *
  21  * author: Daniel Otte
  22  * email:  daniel.otte@rub.de
  23  * license: GPLv3
  24  *
  25  * a suit for running the nessie-tests for MACs
  26  *
  27  * */
  28 #include <stdint.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include "nessie_mac_test.h"
  31 #include "nessie_common.h"
  32 #include "uart.h"
  33
  34 nessie_mac_ctx_t nessie_mac_ctx;
  35
  36 #define KEYSIZE_B ((nessie_mac_ctx.keysize_b+7)/8)
  37 #define MACSIZE_B ((nessie_mac_ctx.macsize_b+7)/8)
  38
  39 #define PRINTKEY nessie_print_item("key", key, KEYSIZE_B)
  40 #define PRINTMAC nessie_print_item("MAC", mac, MACSIZE_B)
  41
  42 static
  43 void ascii_mac(char* data, char* desc, uint8_t* key){
  44         uint8_t ctx[nessie_mac_ctx.ctx_size_B];
  45         uint8_t mac[MACSIZE_B];
  46         uint16_t sl;
  47
  48         uart_putstr_P(PSTR("\r\n                       message="));
  49         uart_putstr(desc);
  50         PRINTKEY;
  51         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
  52         sl = strlen(data);
  53         while(sl>=nessie_mac_ctx.blocksize_B){
  54                 nessie_mac_ctx.mac_next(data, ctx);
  55                 data += nessie_mac_ctx.blocksize_B;
  56                 sl   -= nessie_mac_ctx.blocksize_B;
  57         }
  58         nessie_mac_ctx.mac_last(data, sl*8, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
  59         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
  60         PRINTMAC;
  61 }
  62
  63 // message=1 million times "a"
  64
  65 static
  66 void amillion_mac(uint8_t* key){
  67         uint8_t ctx[nessie_mac_ctx.ctx_size_B];
  68         uint8_t mac[MACSIZE_B];
  69         uint8_t block[nessie_mac_ctx.blocksize_B];
  70         uint32_t n=1000000LL;
  71
  72         uart_putstr_P(PSTR("\r\n                       message="));
  73         uart_putstr_P(PSTR("1 million times \"a\""));
  74         PRINTKEY;
  75
  76         memset(block, 'a', nessie_mac_ctx.blocksize_B);
  77         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
  78         while(n>=nessie_mac_ctx.blocksize_B){
  79                 nessie_mac_ctx.mac_next(block, ctx);
  80                 n    -= nessie_mac_ctx.blocksize_B;
  81         }
  82         nessie_mac_ctx.mac_last(block, n*8, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
  83         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
  84         PRINTMAC;
  85 }
  86
  87
  88 static
  89 void zero_mac(uint16_t n, uint8_t* key){
  90         uint8_t ctx[nessie_mac_ctx.ctx_size_B];
  91         uint8_t mac[MACSIZE_B];
  92         uint8_t block[nessie_mac_ctx.blocksize_B];
  93
  94         uart_putstr_P(PSTR("\r\n                       message="));
  95         if(n>=10000)
  96                 uart_putc('0'+n/10000);
  97         if(n>=1000)
  98                 uart_putc('0'+(n/1000)%10);
  99         if(n>=100)
 100                 uart_putc('0'+(n/100)%10);
 101         if(n>=10)
 102                 uart_putc('0'+(n/10)%10);
 103         uart_putc('0'+n%10);
 104         uart_putstr_P(PSTR(" zero bits"));
 105         PRINTKEY;
 106
 107         memset(block, 0, nessie_mac_ctx.blocksize_B);
 108         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b,ctx);;
 109         while(n>=nessie_mac_ctx.blocksize_B*8){
 110                 nessie_mac_ctx.mac_next(block, ctx);
 111                 n   -= nessie_mac_ctx.blocksize_B*8;
 112         }
 113         nessie_mac_ctx.mac_last(block, n, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 114         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
 115         PRINTMAC;
 116 }
 117
 118 static
 119 void one_in512_mac(uint16_t pos, uint8_t* key){
 120         uint8_t ctx[nessie_mac_ctx.ctx_size_B];
 121         uint8_t mac[MACSIZE_B];
 122         uint8_t block[nessie_mac_ctx.blocksize_B];
 123         uint16_t n=512;
 124         char* tab[8]={"80", "40", "20", "10",
 125                       "08", "04", "02", "01" };
 126
 127         pos&=511;
 128         uart_putstr_P(PSTR("\r\n                       message="));
 129         uart_putstr_P(PSTR("512-bit string: "));
 130         if((pos/8) >=10){
 131                 uart_putc('0'+(pos/8/10)%10);
 132         } else {
 133                 uart_putc(' ');
 134         }
 135         uart_putc('0'+(pos/8)%10);
 136         uart_putstr_P(PSTR("*00,"));
 137         uart_putstr(tab[pos&7]);
 138         uart_putc(',');
 139         if(63-(pos/8) >=10){
 140                 uart_putc('0'+((63-pos/8)/10)%10);
 141         } else {
 142                 uart_putc(' ');
 143         }
 144         uart_putc('0'+(63-pos/8)%10);
 145         uart_putstr_P(PSTR("*00"));
 146         PRINTKEY;
 147
 148         /* now the real stuff */
 149         memset(block, 0, 512/8);
 150         block[pos>>3] = 0x80>>(pos&0x7);
 151         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);;
 152         while(n>=nessie_mac_ctx.blocksize_B*8){
 153                 nessie_mac_ctx.mac_next(block, ctx);
 154                 n   -= nessie_mac_ctx.blocksize_B*8;
 155         }
 156         nessie_mac_ctx.mac_last(block, n, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 157         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
 158         PRINTMAC;
 159 }
 160
 161 static
 162 void tv4_mac(uint8_t* key){
 163         uint8_t ctx[nessie_mac_ctx.ctx_size_B];
 164         uint8_t mac[MACSIZE_B];
 165         uint8_t block[256/8];
 166         uint16_t n=256;
 167         uint32_t i;
 168
 169         uart_putstr_P(PSTR("\r\n                       message="));
 170         uart_putstr(PSTR("256 zero bits"));
 171         memset(block, 0, 256/8);
 172
 173         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);;
 174         while(n>=nessie_mac_ctx.blocksize_B*8){
 175                 nessie_mac_ctx.mac_next(block, ctx);
 176                 n    -= nessie_mac_ctx.blocksize_B*8;
 177         }
 178         nessie_mac_ctx.mac_last(block, n, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 179         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
 180         PRINTMAC;
 181         for(i=1; i<100000L; ++i){ /* this assumes BLOCKSIZE >= HASHSIZE */
 182                 nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);;
 183                 nessie_mac_ctx.mac_last(mac, nessie_mac_ctx.macsize_b, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 184                 nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
 185         }
 186         nessie_print_item("iterated 100000 times", mac, MACSIZE_B);
 187 }
 188
 189
 190 void nessie_mac_run(void){
 191         uint16_t i;
 192         uint8_t set;
 193         uint8_t keyproto[] = {0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77,
 194                           0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff,
 195                           0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef };
 196         uint8_t key[KEYSIZE_B];
 197
 198         nessie_print_header(nessie_mac_ctx.name, nessie_mac_ctx.keysize_b, 0, 0,
 199                             nessie_mac_ctx.macsize_b, 0);
 200         /* test set 1 */
 201         char* challange[10][2]= {
 202                 {"", "\"\" (empty string)"},
 203                 {"a", "\"a\""},
 204                 {"abc", "\"abc\""},
 205                 {"message digest", "\"message digest\""},
 206                 {"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz","\"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\""},
 207                 {"abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq",
 208                         "\"abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq\""},
 209                 {"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
 210                  "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
 211                  "0123456789"   , "\"A...Za...z0...9\""},
 212                 {"1234567890" "1234567890" "1234567890" "1234567890"
 213                  "1234567890" "1234567890" "1234567890" "1234567890",
 214                  "8 times \"1234567890\""},
 215                 {"Now is the time for all ", "\"Now is the time for all \""},
 216                 {"Now is the time for it", "\"Now is the time for it\""}
 217         };
 218         set=1;
 219         nessie_print_setheader(set);
 220         for(i=0; i<KEYSIZE_B; ++i){
 221                 key[i] = keyproto[i%sizeof(keyproto)];
 222         }
 223         for(i=0; i<10; ++i){
 224                 nessie_print_set_vector(set, i);
 225                 ascii_mac(challange[i][0], challange[i][1], key);
 226         }
 227         nessie_print_set_vector(set, i);
 228         amillion_mac(key);
 229         for(i=0; i<KEYSIZE_B; ++i){
 230                 key[i] = keyproto[16+i%8];
 231         }
 232         for(i=0; i<10; ++i){
 233                 nessie_print_set_vector(set, 11+i);
 234                 ascii_mac(challange[i][0], challange[i][1], key);
 235         }
 236         nessie_print_set_vector(set, 11+i);
 237         amillion_mac(key);
 238         /* test set 2 */
 239         set=2;
 240         for(i=0; i<KEYSIZE_B; ++i){
 241                 key[i] = keyproto[i%sizeof(keyproto)];
 242         }
 243         nessie_print_setheader(set);
 244         for(i=0; i<1024; ++i){
 245                 nessie_print_set_vector(set, i);
 246                 zero_mac(i, key);
 247         }
 248         /* test set 3 */
 249         set=3;
 250         nessie_print_setheader(set);
 251         /* we use the same key as above */
 252         for(i=0; i<512; ++i){
 253                 nessie_print_set_vector(set, i);
 254                 one_in512_mac(i, key);
 255         }
 256         /* test set 4 */
 257         set=4;
 258         nessie_print_setheader(set);
 259         /* we use the same key as above */
 260         nessie_print_set_vector(set, 0);
 261         tv4_mac(key);
 262         /* test set 5 */
 263         for(i=0; i<nessie_mac_ctx.keysize_b; ++i){
 264                 nessie_print_set_vector(set, i);
 265                 memset(key, 0, KEYSIZE_B);
 266                 key[i>>3]=0x80>>(i&0x7);
 267                 ascii_mac("ABC", "\"ABC\"", key);
 268         }
 269         nessie_print_footer();
 270 }