test_src/nessie_mac_test.c

   1 /* nessie_mac_test.c */
   2 /*
   3     This file is part of the AVR-Crypto-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         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("\r\n                       message="));
  49         NESSIE_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         uint16_t i=0;
  72
  73         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("\r\n                       message="));
  74         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("1 million times \"a\""));
  75         PRINTKEY;
  76
  77         memset(block, 'a', nessie_mac_ctx.blocksize_B);
  78         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
  79         while(n>nessie_mac_ctx.blocksize_B){
  80                 nessie_mac_ctx.mac_next(block, ctx);
  81                 n    -= nessie_mac_ctx.blocksize_B;
  82                 NESSIE_SEND_ALIVE_A(i++);
  83         }
  84         nessie_mac_ctx.mac_last(block, n*8, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
  85         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
  86         PRINTMAC;
  87 }
  88
  89
  90 static
  91 void zero_mac(uint16_t n, uint8_t* key){
  92         uint8_t ctx[nessie_mac_ctx.ctx_size_B];
  93         uint8_t mac[MACSIZE_B];
  94         uint8_t block[nessie_mac_ctx.blocksize_B];
  95
  96         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("\r\n                       message="));
  97         if(n>=10000)
  98                 NESSIE_PUTC('0'+n/10000);
  99         if(n>=1000)
 100                 NESSIE_PUTC('0'+(n/1000)%10);
 101         if(n>=100)
 102                 NESSIE_PUTC('0'+(n/100)%10);
 103         if(n>=10)
 104                 NESSIE_PUTC('0'+(n/10)%10);
 105         NESSIE_PUTC('0'+n%10);
 106         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR(" zero bits"));
 107         PRINTKEY;
 108
 109         memset(block, 0, nessie_mac_ctx.blocksize_B);
 110         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b,ctx);;
 111         while(n>nessie_mac_ctx.blocksize_B*8){
 112                 nessie_mac_ctx.mac_next(block, ctx);
 113                 n   -= nessie_mac_ctx.blocksize_B*8;
 114         }
 115         nessie_mac_ctx.mac_last(block, n, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 116         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
 117         PRINTMAC;
 118 }
 119
 120 static
 121 void one_in512_mac(uint16_t pos, uint8_t* key){
 122         uint8_t ctx[nessie_mac_ctx.ctx_size_B];
 123         uint8_t mac[MACSIZE_B];
 124         uint8_t block[nessie_mac_ctx.blocksize_B];
 125         uint16_t n=512;
 126         char* tab[8]={"80", "40", "20", "10",
 127                       "08", "04", "02", "01" };
 128
 129         pos&=511;
 130         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("\r\n                       message="));
 131         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("512-bit string: "));
 132         if((pos/8) >=10){
 133                 NESSIE_PUTC('0'+(pos/8/10)%10);
 134         } else {
 135                 NESSIE_PUTC(' ');
 136         }
 137         NESSIE_PUTC('0'+(pos/8)%10);
 138         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("*00,"));
 139         NESSIE_PUTSTR(tab[pos&7]);
 140         NESSIE_PUTC(',');
 141         if(63-(pos/8) >=10){
 142                 NESSIE_PUTC('0'+((63-pos/8)/10)%10);
 143         } else {
 144                 NESSIE_PUTC(' ');
 145         }
 146         NESSIE_PUTC('0'+(63-pos/8)%10);
 147         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("*00"));
 148         PRINTKEY;
 149
 150         /* now the real stuff */
 151         memset(block, 0, 512/8);
 152         block[pos>>3] = 0x80>>(pos&0x7);
 153         uint8_t* bp;
 154         bp = block;
 155         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 156         while(n>nessie_mac_ctx.blocksize_B*8){
 157                 nessie_mac_ctx.mac_next(bp, ctx);
 158                 n   -= nessie_mac_ctx.blocksize_B*8;
 159                 bp  += nessie_mac_ctx.blocksize_B;
 160         }
 161         nessie_mac_ctx.mac_last(bp, n, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 162         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
 163         PRINTMAC;
 164 }
 165
 166 static
 167 void tv4_mac(uint8_t* key){
 168         uint8_t ctx[nessie_mac_ctx.ctx_size_B];
 169         uint8_t mac[MACSIZE_B];
 170         uint8_t block[256/8];
 171         uint16_t n=256;
 172         uint32_t i;
 173
 174         NESSIE_PUTSTR_P(PSTR("\r\n                       message="));
 175         NESSIE_PUTSTR(PSTR("256 zero bits"));
 176         memset(block, 0, 256/8);
 177
 178         nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);;
 179         while(n>nessie_mac_ctx.blocksize_B*8){
 180                 nessie_mac_ctx.mac_next(block, ctx);
 181                 n    -= nessie_mac_ctx.blocksize_B*8;
 182         }
 183         nessie_mac_ctx.mac_last(block, n, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 184         nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
 185         PRINTMAC;
 186         for(i=1; i<100000L; ++i){ /* this assumes BLOCKSIZE >= HASHSIZE */
 187                 nessie_mac_ctx.mac_init(key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);;
 188                 nessie_mac_ctx.mac_last(mac, nessie_mac_ctx.macsize_b, key, nessie_mac_ctx.keysize_b, ctx);
 189                 nessie_mac_ctx.mac_conv(mac, ctx);
 190                 NESSIE_SEND_ALIVE_A(i);
 191         }
 192         nessie_print_item("iterated 100000 times", mac, MACSIZE_B);
 193 }
 194
 195
 196 void nessie_mac_run(void){
 197         uint16_t i;
 198         uint8_t set;
 199         uint8_t keyproto[] = {0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77,
 200                           0x88, 0x99, 0xaa, 0xbb, 0xcc, 0xdd, 0xee, 0xff,
 201                           0x01, 0x23, 0x45, 0x67, 0x89, 0xab, 0xcd, 0xef };
 202         uint8_t key[KEYSIZE_B];
 203
 204         nessie_print_header(nessie_mac_ctx.name, nessie_mac_ctx.keysize_b, 0, 0,
 205                             nessie_mac_ctx.macsize_b, 0);
 206         /* test set 1 */
 207         char* challange[10][2]= {
 208                 {"", "\"\" (empty string)"},
 209                 {"a", "\"a\""},
 210                 {"abc", "\"abc\""},
 211                 {"message digest", "\"message digest\""},
 212                 {"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz","\"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\""},
 213                 {"abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq",
 214                         "\"abcdbcdecdefdefgefghfghighijhijkijkljklmklmnlmnomnopnopq\""},
 215                 {"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
 216                  "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
 217                  "0123456789"   , "\"A...Za...z0...9\""},
 218                 {"1234567890" "1234567890" "1234567890" "1234567890"
 219                  "1234567890" "1234567890" "1234567890" "1234567890",
 220                  "8 times \"1234567890\""},
 221                 {"Now is the time for all ", "\"Now is the time for all \""},
 222                 {"Now is the time for it", "\"Now is the time for it\""}
 223         };
 224
 225         set=1;
 226         nessie_print_setheader(set);
 227         for(i=0; i<KEYSIZE_B; ++i){
 228                 key[i] = keyproto[i%sizeof(keyproto)];
 229         }
 230         for(i=0; i<10; ++i){
 231                 nessie_print_set_vector(set, i);
 232                 ascii_mac(challange[i][0], challange[i][1], key);
 233         }
 234         nessie_print_set_vector(set, i);
 235         amillion_mac(key);
 236         for(i=0; i<KEYSIZE_B; ++i){
 237                 key[i] = keyproto[16+i%8];
 238         }
 239         for(i=0; i<10; ++i){
 240                 nessie_print_set_vector(set, 11+i);
 241                 ascii_mac(challange[i][0], challange[i][1], key);
 242         }
 243         nessie_print_set_vector(set, 11+i);
 244         amillion_mac(key);
 245         /* test set 2 */
 246         set=2;
 247         for(i=0; i<KEYSIZE_B; ++i){
 248                 key[i] = keyproto[i%sizeof(keyproto)];
 249         }
 250         nessie_print_setheader(set);
 251         for(i=0; i<1024; ++i){
 252                 nessie_print_set_vector(set, i);
 253                 zero_mac(i, key);
 254         }
 255         /* test set 3 */
 256         set=3;
 257         nessie_print_setheader(set);
 258         /* we use the same key as above */
 259         for(i=0; i<512; ++i){
 260                 nessie_print_set_vector(set, i);
 261                 one_in512_mac(i, key);
 262         }
 263         /* test set 4 */
 264         set=4;
 265         nessie_print_setheader(set);
 266         /* we use the same key as above */
 267         nessie_print_set_vector(set, 0);
 268         tv4_mac(key);
 269         /* test set 5 */
 270         for(i=0; i<nessie_mac_ctx.keysize_b; ++i){
 271                 nessie_print_set_vector(set, i);
 272                 memset(key, 0, KEYSIZE_B);
 273                 key[i>>3]=0x80>>(i&0x7);
 274                 ascii_mac("ABC", "\"ABC\"", key);
 275         }
 276         nessie_print_footer();
 277 }