src/vppinfra/test/poly1305.c

   1 /* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
   2  * Copyright(c) 2023 Cisco Systems, Inc.
   3  */
   4
   5 #include <vppinfra/format.h>
   6 #include <vppinfra/test/test.h>
   7 #include <vppinfra/crypto/poly1305.h>
   8
   9 static const u8 text1[375] = {
  10   0x41, 0x6e, 0x79, 0x20, 0x73, 0x75, 0x62, 0x6d, 0x69, 0x73, 0x73, 0x69, 0x6f,
  11   0x6e, 0x20, 0x74, 0x6f, 0x20, 0x74, 0x68, 0x65, 0x20, 0x49, 0x45, 0x54, 0x46,
  12   0x20, 0x69, 0x6e, 0x74, 0x65, 0x6e, 0x64, 0x65, 0x64, 0x20, 0x62, 0x79, 0x20,
  13   0x74, 0x68, 0x65, 0x20, 0x43, 0x6f, 0x6e, 0x74, 0x72, 0x69, 0x62, 0x75, 0x74,
  14   0x6f, 0x72, 0x20, 0x66, 0x6f, 0x72, 0x20, 0x70, 0x75, 0x62, 0x6c, 0x69, 0x63,
  15   0x61, 0x74, 0x69, 0x6f, 0x6e, 0x20, 0x61, 0x73, 0x20, 0x61, 0x6c, 0x6c, 0x20,
  16   0x6f, 0x72, 0x20, 0x70, 0x61, 0x72, 0x74, 0x20, 0x6f, 0x66, 0x20, 0x61, 0x6e,
  17   0x20, 0x49, 0x45, 0x54, 0x46, 0x20, 0x49, 0x6e, 0x74, 0x65, 0x72, 0x6e, 0x65,
  18   0x74, 0x2d, 0x44, 0x72, 0x61, 0x66, 0x74, 0x20, 0x6f, 0x72, 0x20, 0x52, 0x46,
  19   0x43, 0x20, 0x61, 0x6e, 0x64, 0x20, 0x61, 0x6e, 0x79, 0x20, 0x73, 0x74, 0x61,
  20   0x74, 0x65, 0x6d, 0x65, 0x6e, 0x74, 0x20, 0x6d, 0x61, 0x64, 0x65, 0x20, 0x77,
  21   0x69, 0x74, 0x68, 0x69, 0x6e, 0x20, 0x74, 0x68, 0x65, 0x20, 0x63, 0x6f, 0x6e,
  22   0x74, 0x65, 0x78, 0x74, 0x20, 0x6f, 0x66, 0x20, 0x61, 0x6e, 0x20, 0x49, 0x45,
  23   0x54, 0x46, 0x20, 0x61, 0x63, 0x74, 0x69, 0x76, 0x69, 0x74, 0x79, 0x20, 0x69,
  24   0x73, 0x20, 0x63, 0x6f, 0x6e, 0x73, 0x69, 0x64, 0x65, 0x72, 0x65, 0x64, 0x20,
  25   0x61, 0x6e, 0x20, 0x22, 0x49, 0x45, 0x54, 0x46, 0x20, 0x43, 0x6f, 0x6e, 0x74,
  26   0x72, 0x69, 0x62, 0x75, 0x74, 0x69, 0x6f, 0x6e, 0x22, 0x2e, 0x20, 0x53, 0x75,
  27   0x63, 0x68, 0x20, 0x73, 0x74, 0x61, 0x74, 0x65, 0x6d, 0x65, 0x6e, 0x74, 0x73,
  28   0x20, 0x69, 0x6e, 0x63, 0x6c, 0x75, 0x64, 0x65, 0x20, 0x6f, 0x72, 0x61, 0x6c,
  29   0x20, 0x73, 0x74, 0x61, 0x74, 0x65, 0x6d, 0x65, 0x6e, 0x74, 0x73, 0x20, 0x69,
  30   0x6e, 0x20, 0x49, 0x45, 0x54, 0x46, 0x20, 0x73, 0x65, 0x73, 0x73, 0x69, 0x6f,
  31   0x6e, 0x73, 0x2c, 0x20, 0x61, 0x73, 0x20, 0x77, 0x65, 0x6c, 0x6c, 0x20, 0x61,
  32   0x73, 0x20, 0x77, 0x72, 0x69, 0x74, 0x74, 0x65, 0x6e, 0x20, 0x61, 0x6e, 0x64,
  33   0x20, 0x65, 0x6c, 0x65, 0x63, 0x74, 0x72, 0x6f, 0x6e, 0x69, 0x63, 0x20, 0x63,
  34   0x6f, 0x6d, 0x6d, 0x75, 0x6e, 0x69, 0x63, 0x61, 0x74, 0x69, 0x6f, 0x6e, 0x73,
  35   0x20, 0x6d, 0x61, 0x64, 0x65, 0x20, 0x61, 0x74, 0x20, 0x61, 0x6e, 0x79, 0x20,
  36   0x74, 0x69, 0x6d, 0x65, 0x20, 0x6f, 0x72, 0x20, 0x70, 0x6c, 0x61, 0x63, 0x65,
  37   0x2c, 0x20, 0x77, 0x68, 0x69, 0x63, 0x68, 0x20, 0x61, 0x72, 0x65, 0x20, 0x61,
  38   0x64, 0x64, 0x72, 0x65, 0x73, 0x73, 0x65, 0x64, 0x20, 0x74, 0x6f
  39 };
  40
  41 const static struct
  42 {
  43   char *name;
  44   u32 len;
  45   const u8 key[32];
  46   const u8 *msg;
  47   const u8 out[16];
  48 } test_cases[] = {
  49   {
  50     .name = "test1",
  51     .len = 34,
  52     .out = { 0xa8, 0x06, 0x1d, 0xc1, 0x30, 0x51, 0x36, 0xc6, 0xc2, 0x2b, 0x8b,
  53              0xaf, 0x0c, 0x01, 0x27, 0xa9 },
  54     .key = { 0x85, 0xd6, 0xbe, 0x78, 0x57, 0x55, 0x6d, 0x33, 0x7f, 0x44, 0x52,
  55              0xfe, 0x42, 0xd5, 0x06, 0xa8, 0x01, 0x03, 0x80, 0x8a, 0xfb, 0x0d,
  56              0xb2, 0xfd, 0x4a, 0xbf, 0xf6, 0xaf, 0x41, 0x49, 0xf5, 0x1b },
  57     .msg = (u8[34]){ 0x43, 0x72, 0x79, 0x70, 0x74, 0x6f, 0x67, 0x72, 0x61,
  58                      0x70, 0x68, 0x69, 0x63, 0x20, 0x46, 0x6f, 0x72, 0x75,
  59                      0x6d, 0x20, 0x52, 0x65, 0x73, 0x65, 0x61, 0x72, 0x63,
  60                      0x68, 0x20, 0x47, 0x72, 0x6f, 0x75, 0x70 },
  61   },
  62   {
  63     .name = "RFC8439 A3 TV1",
  64     .len = 64,
  65     .out = {},
  66     .key = {},
  67     .msg = (u8[64]){},
  68   },
  69   {
  70     .name = "RFC8439 A3 TV2",
  71     .len = sizeof (text1),
  72     .out = { 0x36, 0xe5, 0xf6, 0xb5, 0xc5, 0xe0, 0x60, 0x70, 0xf0, 0xef, 0xca,
  73              0x96, 0x22, 0x7a, 0x86, 0x3e },
  74     .key = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  75              0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x36, 0xe5, 0xf6, 0xb5, 0xc5, 0xe0,
  76              0x60, 0x70, 0xf0, 0xef, 0xca, 0x96, 0x22, 0x7a, 0x86, 0x3e },
  77     .msg = text1,
  78   },
  79   {
  80     .name = "RFC8439 A3 TV3",
  81     .len = sizeof (text1),
  82     .out = { 0xf3, 0x47, 0x7e, 0x7c, 0xd9, 0x54, 0x17, 0xaf, 0x89, 0xa6, 0xb8,
  83              0x79, 0x4c, 0x31, 0x0c, 0xf0
  84
  85     },
  86     .key = { 0x36, 0xe5, 0xf6, 0xb5, 0xc5, 0xe0, 0x60, 0x70, 0xf0, 0xef, 0xca,
  87              0x96, 0x22, 0x7a, 0x86, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
  88              0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
  89
  90     .msg = text1,
  91   },
  92   {
  93     .name = "RFC8439 A3 TV4",
  94     .len = 127,
  95     .key = { 0x1c, 0x92, 0x40, 0xa5, 0xeb, 0x55, 0xd3, 0x8a, 0xf3, 0x33, 0x88,
  96              0x86, 0x04, 0xf6, 0xb5, 0xf0, 0x47, 0x39, 0x17, 0xc1, 0x40, 0x2b,
  97              0x80, 0x09, 0x9d, 0xca, 0x5c, 0xbc, 0x20, 0x70, 0x75, 0xc0 },
  98     .msg =
  99       (u8[127]){
 100         0x27, 0x54, 0x77, 0x61, 0x73, 0x20, 0x62, 0x72, 0x69, 0x6c, 0x6c, 0x69,
 101         0x67, 0x2c, 0x20, 0x61, 0x6e, 0x64, 0x20, 0x74, 0x68, 0x65, 0x20, 0x73,
 102         0x6c, 0x69, 0x74, 0x68, 0x79, 0x20, 0x74, 0x6f, 0x76, 0x65, 0x73, 0x0a,
 103         0x44, 0x69, 0x64, 0x20, 0x67, 0x79, 0x72, 0x65, 0x20, 0x61, 0x6e, 0x64,
 104         0x20, 0x67, 0x69, 0x6d, 0x62, 0x6c, 0x65, 0x20, 0x69, 0x6e, 0x20, 0x74,
 105         0x68, 0x65, 0x20, 0x77, 0x61, 0x62, 0x65, 0x3a, 0x0a, 0x41, 0x6c, 0x6c,
 106         0x20, 0x6d, 0x69, 0x6d, 0x73, 0x79, 0x20, 0x77, 0x65, 0x72, 0x65, 0x20,
 107         0x74, 0x68, 0x65, 0x20, 0x62, 0x6f, 0x72, 0x6f, 0x67, 0x6f, 0x76, 0x65,
 108         0x73, 0x2c, 0x0a, 0x41, 0x6e, 0x64, 0x20, 0x74, 0x68, 0x65, 0x20, 0x6d,
 109         0x6f, 0x6d, 0x65, 0x20, 0x72, 0x61, 0x74, 0x68, 0x73, 0x20, 0x6f, 0x75,
 110         0x74, 0x67, 0x72, 0x61, 0x62, 0x65, 0x2e },
 111     .out = { 0x45, 0x41, 0x66, 0x9a, 0x7e, 0xaa, 0xee, 0x61, 0xe7, 0x08, 0xdc,
 112              0x7c, 0xbc, 0xc5, 0xeb, 0x62 },
 113   },
 114   {
 115     /* Test Vector #5:
 116      * If one uses 130-bit partial reduction, does the code handle the case
 117      * where partially reduced final result is not fully reduced? */
 118     .name = "RFC8439 A3 TV5",
 119     .len = 16,
 120     .key = { 2 },
 121     .msg = (u8[16]){ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 122                      0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
 123     .out = { 3 },
 124   },
 125   {
 126     /* Test Vector #6:
 127      * What happens if addition of s overflows modulo 2^128? */
 128     .name = "RFC8439 A3 TV6",
 129     .len = 16,
 130     .key = { 0x02, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 131              0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 132              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
 133     .msg = (u8[16]){ 2 },
 134     .out = { 3 },
 135   },
 136   {
 137     /* Test Vector #7:
 138      * What happens if data limb is all ones and there is carry from lower
 139      * limb? */
 140     .name = "RFC8439 A3 TV7",
 141     .len = 48,
 142     .key = { 1 },
 143     .msg =
 144       (u8[48]){ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 145                 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xf0, 0xff, 0xff, 0xff,
 146                 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 147                 0xff, 0xff, 0x11, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 148                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
 149     .out = { 5 },
 150   },
 151   {
 152     /* Test Vector #8:
 153      * What happens if final result from polynomial part is exactly 2^130-5? */
 154     .name = "RFC8439 A3 TV8",
 155     .len = 48,
 156     .key = { 1 },
 157     .msg =
 158       (u8[48]){ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 159                 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xfb, 0xfe, 0xfe, 0xfe,
 160                 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe, 0xfe,
 161                 0xfe, 0xfe, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01,
 162                 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01 },
 163     .out = { 0 },
 164   },
 165   {
 166     /* Test Vector #9:
 167      * What happens if final result from polynomial part is exactly 2^130-6? */
 168     .name = "RFC8439 A3 TV9",
 169     .len = 16,
 170     .key = { 2 },
 171     .msg = (u8[16]){ 0xfd, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 172                      0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
 173     .out = { 0xfa, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff,
 174              0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff },
 175   },
 176   {
 177     /* Test Vector #10:
 178      * What happens if 5*H+L-type reduction produces 131-bit intermediate
 179      * result? */
 180     .name = "RFC8439 A3 TV10",
 181     .len = 64,
 182     .key = { [0] = 1, [8] = 4 },
 183     .msg =
 184       (u8[64]){ 0xE3, 0x35, 0x94, 0xD7, 0x50, 0x5E, 0x43, 0xB9, 0x00, 0x00,
 185                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x33, 0x94, 0xD7, 0x50,
 186                 0x5E, 0x43, 0x79, 0xCD, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 187                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 188                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x00,
 189                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 190                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
 191     .out = { 0x14, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x55, 0x00, 0x00,
 192              0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
 193   },
 194   {
 195     /* Test Vector #11:
 196      * What happens if 5*H+L-type reduction produces 131-bit final result? */
 197     .name = "RFC8439 A3 TV11",
 198     .len = 48,
 199     .key = { [0] = 1, [8] = 4 },
 200     .msg =
 201       (u8[48]){ 0xE3, 0x35, 0x94, 0xD7, 0x50, 0x5E, 0x43, 0xB9, 0x00, 0x00,
 202                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x33, 0x94, 0xD7, 0x50,
 203                 0x5E, 0x43, 0x79, 0xCD, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 204                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00,
 205                 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 },
 206     .out = { 0x13 },
 207   }
 208 };
 209
 210 static clib_error_t *
 211 test_clib_poly1305 (clib_error_t *err)
 212 {
 213   u8 out[16] = {};
 214
 215   FOREACH_ARRAY_ELT (tc, test_cases)
 216     {
 217       clib_poly1305 (tc->key, tc->msg, tc->len, out);
 218       if (memcmp (out, tc->out, 16) != 0)
 219         err = clib_error_return (
 220           err,
 221           "\ntest:     %s"
 222           "\nkey:      %U"
 223           "\ndata:     %U"
 224           "\nexp out:  %U"
 225           "\ncalc out: %U\n",
 226           tc->name, format_hexdump, tc->key, 32, format_hexdump, tc->msg,
 227           tc->len, format_hexdump, tc->out, 16, format_hexdump, out, 16);
 228     }
 229   return err;
 230 }
 231
 232 void __test_perf_fn
 233 perftest_64byte (test_perf_t *tp)
 234 {
 235   u32 n = tp->n_ops;
 236   u8 *m = test_mem_alloc_and_fill_inc_u8 (n * 64, 0, 0);
 237   u8 *k = test_mem_alloc_and_fill_inc_u8 (n * 32, 0, 0);
 238   u8 *t = test_mem_alloc (n * 16);
 239
 240   test_perf_event_enable (tp);
 241   for (int i = 0; i < n; i++, t += 16, k += 32, m += 64)
 242     clib_poly1305 (k, m, 64, t);
 243   test_perf_event_disable (tp);
 244 }
 245
 246 void __test_perf_fn
 247 perftest_byte (test_perf_t *tp)
 248 {
 249   u32 n = tp->n_ops;
 250
 251   u8 *m = test_mem_alloc_and_fill_inc_u8 (n, 0, 0);
 252   u8 *k = test_mem_alloc_and_fill_inc_u8 (32, 0, 0);
 253   u8 *t = test_mem_alloc (16);
 254
 255   test_perf_event_enable (tp);
 256   clib_poly1305 (k, m, n, t);
 257   test_perf_event_disable (tp);
 258 }
 259
 260 REGISTER_TEST (clib_poly1305) = {
 261   .name = "clib_poly1305",
 262   .fn = test_clib_poly1305,
 263   .perf_tests = PERF_TESTS (
 264     { .name = "fixed size (64 bytes)", .n_ops = 1024, .fn = perftest_64byte },
 265     { .name = "variable size (per byte)",
 266       .n_ops = 16384,
 267       .fn = perftest_byte }),
 268 };