OneRoundIoT/openssl/openssl_evp_chacha20_poly1305_v2.c

   1 //gcc pixmap_io.c  -c
   2 //gcc openssl_evp.c pixmap_io.o -o  openssl_evp -I /usr/include/openssl/ -lcrypto -O3 -std=c99
   3
   4
   5 #include <openssl/conf.h>
   6 #include <openssl/evp.h>
   7 #include <openssl/err.h>
   8 #include <openssl/ssl.h>
   9 #include <openssl/bio.h>
  10 #include <string.h>
  11 #include <sys/time.h>
  12 #include "pixmap_io.h"
  13
  14 typedef unsigned char   uchar;
  15
  16 int nb_test=1;
  17 int ctr=0;
  18
  19
  20
  21
  22
  23 double TimeStart()
  24 {
  25   struct timeval tstart;
  26   gettimeofday(&tstart,0);
  27   return( (double) (tstart.tv_sec + tstart.tv_usec*1e-6) );
  28 }
  29
  30 double TimeStop(double t)
  31 {
  32   struct timeval tend;
  33
  34   gettimeofday(&tend,0);
  35   t = (double) (tend.tv_sec + tend.tv_usec*1e-6) - t;
  36   return (t);
  37 }
  38
  39
  40 void handleErrors(void)
  41 {
  42   ERR_print_errors_fp(stderr);
  43   abort();
  44 }
  45
  46
  47 int encryptccm(unsigned char *plaintext, int plaintext_len, unsigned char *aad,
  48         int aad_len, unsigned char *key, unsigned char *iv,
  49         unsigned char *ciphertext, unsigned char *tag)
  50 {
  51         EVP_CIPHER_CTX *ctx;
  52
  53         int len;
  54
  55         int ciphertext_len;
  56
  57
  58         /* Create and initialise the context */
  59         if(!(ctx = EVP_CIPHER_CTX_new())) handleErrors();
  60
  61         /* Initialise the encryption operation. */
  62         if(1 != EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_chacha20_poly1305(), NULL, NULL, NULL))
  63                 handleErrors();
  64
  65         /* Setting IV len to 7. Not strictly necessary as this is the default
  66          * but shown here for the purposes of this example */
  67         if(1 != EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, 7, NULL))
  68                 handleErrors();
  69
  70         /* Set tag length */
  71         EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG, 16, NULL);
  72
  73         /* Initialise key and IV */
  74         if(1 != EVP_EncryptInit_ex(ctx, NULL, NULL, key, iv)) handleErrors();
  75
  76         /* Provide the total plaintext length
  77          */
  78         if(1 != EVP_EncryptUpdate(ctx, NULL, &len, NULL, plaintext_len))
  79                 handleErrors();
  80
  81         /* Provide any AAD data. This can be called zero or one times as
  82          * required
  83          */
  84         if(1 != EVP_EncryptUpdate(ctx, NULL, &len, aad, aad_len))
  85                 handleErrors();
  86
  87         /* Provide the message to be encrypted, and obtain the encrypted output.
  88          * EVP_EncryptUpdate can only be called once for this
  89          */
  90         if(1 != EVP_EncryptUpdate(ctx, ciphertext, &len, plaintext, plaintext_len))
  91                 handleErrors();
  92         ciphertext_len = len;
  93
  94         /* Finalise the encryption. Normally ciphertext bytes may be written at
  95          * this stage, but this does not occur in CCM mode
  96          */
  97         if(1 != EVP_EncryptFinal_ex(ctx, ciphertext + len, &len)) handleErrors();
  98         ciphertext_len += len;
  99
 100         /* Get the tag */
 101         if(1 != EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_AEAD_GET_TAG, 16, tag))
 102                 handleErrors();
 103
 104         /* Clean up */
 105         EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
 106
 107         return ciphertext_len;
 108 }
 109
 110
 111 int decryptccm(unsigned char *ciphertext, int ciphertext_len, unsigned char *aad,
 112         int aad_len, unsigned char *tag, unsigned char *key, unsigned char *iv,
 113         unsigned char *plaintext)
 114 {
 115         EVP_CIPHER_CTX *ctx;
 116         int len;
 117         int plaintext_len;
 118         int ret;
 119
 120         /* Create and initialise the context */
 121         if(!(ctx = EVP_CIPHER_CTX_new())) handleErrors();
 122
 123         /* Initialise the decryption operation. */
 124         if(1 != EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_chacha20_poly1305(), NULL, NULL, NULL))
 125                 handleErrors();
 126
 127         /* Setting IV len to 7. Not strictly necessary as this is the default
 128          * but shown here for the purposes of this example */
 129         if(1 != EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_IVLEN, 7, NULL))
 130                 handleErrors();
 131
 132         /* Set expected tag value. */
 133         if(1 != EVP_CIPHER_CTX_ctrl(ctx, EVP_CTRL_AEAD_SET_TAG, 16, tag))
 134                 handleErrors();
 135
 136         /* Initialise key and IV */
 137         if(1 != EVP_DecryptInit_ex(ctx, NULL, NULL, key, iv)) handleErrors();
 138
 139
 140         /* Provide the total ciphertext length
 141          */
 142         if(1 != EVP_DecryptUpdate(ctx, NULL, &len, NULL, ciphertext_len))
 143                 handleErrors();
 144
 145         /* Provide any AAD data. This can be called zero or more times as
 146          * required
 147          */
 148         if(1 != EVP_DecryptUpdate(ctx, NULL, &len, aad, aad_len))
 149                 handleErrors();
 150
 151         /* Provide the message to be decrypted, and obtain the plaintext output.
 152          * EVP_DecryptUpdate can be called multiple times if necessary
 153          */
 154         ret = EVP_DecryptUpdate(ctx, plaintext, &len, ciphertext, ciphertext_len);
 155
 156         //      printf("RET %d len %d\n",ret,len);
 157
 158         plaintext_len = len;
 159
 160         /* Clean up */
 161         EVP_CIPHER_CTX_free(ctx);
 162
 163         if(ret > 0)
 164         {
 165                 /* Success */
 166                 return plaintext_len;
 167         }
 168         else
 169         {
 170                 /* Verify failed */
 171                 return -1;
 172         }
 173 }
 174
 175
 176
 177
 178 /* int encrypt(unsigned char *plaintext, int plaintext_len, unsigned char *key, */
 179 /*          unsigned char *iv, unsigned char *ciphertext, int ctr, int index) */
 180 /* { */
 181 /*   EVP_CIPHER_CTX *ctx; */
 182
 183 /*   int len; */
 184
 185 /*   int ciphertext_len; */
 186
 187 /*   /\* Create and initialise the context *\/ */
 188 /*   if(!(ctx = EVP_CIPHER_CTX_new())) handleErrors(); */
 189
 190 /*   /\* Initialise the encryption operation. IMPORTANT - ensure you use a key */
 191 /*    * and IV size appropriate for your cipher */
 192 /*    * In this example we are using 256 bit AES (i.e. a 256 bit key). The */
 193 /*    * IV size for *most* modes is the same as the block size. For AES this */
 194 /*    * is 128 bits *\/ */
 195 /*   //static double  time=0; */
 196 /*   //double t=0; */
 197 /*   //t=TimeStart(); */
 198 /*   //256 */
 199 /*   //avant ecb */
 200 /*   if(ctr) { */
 201 /*     if(1 != EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_aes_128_ctr(), NULL, key, iv)) */
 202 /*       handleErrors(); */
 203 /*   } */
 204 /*   else */
 205 /*       if(1 != EVP_EncryptInit_ex(ctx, EVP_aes_128_cbc(), NULL, key, iv)) */
 206 /*      handleErrors(); */
 207
 208 /*   //time+=TimeStop(t); */
 209 /*   //printf("Time init %f\n",time); */
 210
 211
 212 /* //  int cipherBlockSize = EVP_CIPHER_CTX_block_size(ctx);   */
 213 /* //  printf("INFO(evp_encrypt): block size: %d\n", cipherBlockSize); */
 214
 215
 216 /*   /\* Provide the message to be encrypted, and obtain the encrypted output. */
 217 /*    * EVP_EncryptUpdate can be called multiple times if necessary */
 218 /*    *\/ */
 219
 220 /* /\* */
 221 /*   static double  time=0; */
 222 /*   double t=0; */
 223 /*   t=TimeStart(); */
 224 /* *\/ */
 225 /*   for(int i=0;i<nb_test;i++) */
 226 /*   {   */
 227
 228 /*       if(1 != EVP_EncryptUpdate(ctx, ciphertext, &len, plaintext, plaintext_len)) */
 229 /*       handleErrors(); */
 230 /*     ciphertext_len = len; */
 231
 232 /*   } */
 233 /* /\*  time+=TimeStop(t); */
 234 /*   // if(index==nb_test-1) */
 235 /*   printf("Time encrypt %f\n",time); */
 236
 237 /* *\/ */
 238
 239
 240 /*   /\* Finalise the encryption. Further ciphertext bytes may be written at */
 241 /*    * this stage. */
 242 /*    *\/ */
 243 /*   if(1 != EVP_EncryptFinal_ex(ctx, ciphertext + len, &len)) handleErrors(); */
 244 /*   ciphertext_len += len; */
 245
 246 /*   /\* Clean up *\/ */
 247 /*   EVP_CIPHER_CTX_free(ctx); */
 248
 249 /*   return ciphertext_len; */
 250 /* } */
 251
 252 /* int decrypt(unsigned char *ciphertext, int ciphertext_len, unsigned char *key, */
 253 /*          unsigned char *iv, unsigned char *plaintext, int ctr, int index) */
 254 /* { */
 255 /*   EVP_CIPHER_CTX *ctx; */
 256
 257 /*   int len; */
 258
 259 /*   int plaintext_len; */
 260
 261 /*   /\* Create and initialise the context *\/ */
 262 /*   if(!(ctx = EVP_CIPHER_CTX_new())) handleErrors(); */
 263
 264 /*   /\* Initialise the decryption operation. IMPORTANT - ensure you use a key */
 265 /*    * and IV size appropriate for your cipher */
 266 /*    * In this example we are using 256 bit AES (i.e. a 256 bit key). The */
 267 /*    * IV size for *most* modes is the same as the block size. For AES this */
 268 /*    * is 128 bits *\/ */
 269
 270 /*   //256 */
 271
 272 /*   //avant => ecb */
 273 /*   if(ctr) { */
 274 /*     if(1 != EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_128_ctr(), NULL, key, iv)) */
 275 /*       handleErrors(); */
 276 /*   } */
 277 /*   else */
 278 /*       if(1 != EVP_DecryptInit_ex(ctx, EVP_aes_128_cbc(), NULL, key, iv)) */
 279 /*     handleErrors(); */
 280
 281 /*   /\* Provide the message to be decrypted, and obtain the plaintext output. */
 282 /*    * EVP_DecryptUpdate can be called multiple times if necessary */
 283 /*    *\/ */
 284
 285 /* /\*  static double time=0; */
 286 /*   double t=0; */
 287 /*   t=TimeStart(); */
 288 /* *\/ */
 289 /*   for(int i=0;i<nb_test;i++) */
 290 /*   {   */
 291 /*     plaintext_len = 0; */
 292 /*     if(1 != EVP_DecryptUpdate(ctx, plaintext, &len, ciphertext, ciphertext_len)) */
 293 /*       handleErrors(); */
 294 /*     plaintext_len = len; */
 295 /*   } */
 296 /* /\*  time+=TimeStop(t); */
 297 /* //  if(index==nb_test-1) */
 298 /*     printf("Time decrypt %f\n",time); */
 299 /* *\/ */
 300
 301
 302 /*   /\* Finalise the decryption. Further plaintext bytes may be written at */
 303 /*    * this stage. */
 304 /*    *\/ */
 305 /*   if(1 != EVP_DecryptFinal_ex(ctx, plaintext + len, &len)) handleErrors(); */
 306 /*   plaintext_len += len; */
 307
 308
 309
 310 /*   /\* Clean up *\/ */
 311 /*   EVP_CIPHER_CTX_free(ctx); */
 312
 313 /*   return plaintext_len; */
 314 /* } */
 315
 316
 317
 318
 319 int main (int argc, char** argv)
 320 {
 321   /* Set up the key and iv. Do I need to say to not hard code these in a
 322    * real application? :-)
 323    */
 324
 325   int size_buf=1;
 326   int lena=0;
 327
 328
 329   for(int i=1; i<argc; i++){
 330     if(strncmp(argv[i],"nb",2)==0)    nb_test = atoi(&(argv[i][2]));    //nb of test
 331     if(strncmp(argv[i],"ctr",3)==0) ctr = atoi(&(argv[i][3]));          //CTR ? 1  otherwise CBC like
 332     if(strncmp(argv[i],"sizebuf",7)==0) size_buf = atoi(&(argv[i][7]));          //SIZE of the buffer
 333     if(strncmp(argv[i],"lena",4)==0) lena = atoi(&(argv[i][4]));          //Use Lena or buffer
 334   }
 335
 336 /*  printf("nb times %d\n",nb_test);
 337   printf("ctr %d\n",ctr);
 338   printf("lena %d\n",lena);
 339   printf("size_buf %d\n",size_buf);
 340 */
 341
 342
 343
 344
 345   /* A 256 bit key */
 346 //  unsigned char *key = (unsigned char *)"01234567890123456789012345678901";
 347   unsigned char *key = (unsigned char *)"01234567890123450123456789012345";
 348
 349   /* A 128 bit IV */
 350   unsigned char *iv = (unsigned char *)"0123456789012345";
 351
 352   unsigned char *tag=  malloc(16);
 353
 354   /* Message to be encrypted */
 355
 356   /* Buffer for ciphertext. Ensure the buffer is long enough for the
 357    * ciphertext which may be longer than the plaintext, dependant on the
 358    * algorithm and mode
 359    */
 360
 361   int width;
 362   int height;
 363   uchar *data_R, *data_G, *data_B;
 364   int imsize;
 365   uchar *buffer;
 366
 367
 368   if(lena==1) {
 369     load_RGB_pixmap("lena.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 370     imsize=width*height*3;
 371 //  load_RGB_pixmap("No_ecb_mode_picture.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 372   }
 373   else {
 374     width=size_buf;
 375     height=size_buf;
 376     imsize=width*height;
 377     buffer=malloc(imsize*sizeof(uchar));
 378     for(int i=0;i<imsize;i++) {
 379       buffer[i]=lrand48();
 380     }
 381   }
 382
 383
 384
 385   int oneD=width*height;
 386   uchar *plaintext = malloc(imsize+1000);   //add that for cbc
 387   if(lena) {
 388     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 389       plaintext[i]=data_R[i];
 390       plaintext[oneD+i]=data_G[i];
 391       plaintext[2*oneD+i]=data_B[i];
 392     }
 393   }
 394   else
 395   {
 396      for(int i=0;i<oneD;i++) {
 397        plaintext[i]=buffer[i];
 398     }
 399   }
 400
 401
 402
 403   uchar *ciphertext = malloc(imsize+1000); //add that for cbc
 404
 405   /* Buffer for the decrypted text */
 406   uchar *decryptedtext = malloc(imsize+1000); //add that for cbc
 407
 408   int decryptedtext_len, ciphertext_len;
 409
 410   /* Initialise the library */
 411 /*  ERR_load_crypto_strings();
 412   OpenSSL_add_all_algorithms();
 413   OPENSSL_config(NULL);
 414 */
 415
 416
 417   double time_encrypt=0;
 418   double time_decrypt=0;
 419   double t=TimeStart();
 420
 421
 422   /* Encrypt the plaintext */
 423
 424
 425   int i;
 426
 427
 428
 429   /*  for(int i=0;i<16;i++)
 430     printf("%d ",tag[i]);
 431   printf("\n");
 432   */
 433  for(i=0;i<nb_test;i++)
 434   {
 435     ciphertext_len = encryptccm (plaintext, imsize, plaintext, imsize, key, iv,
 436                               ciphertext, tag);
 437   }
 438   /*for(int i=0;i<16;i++) {
 439     printf("%d ",tag[i]);
 440   }
 441   printf("\n");*/
 442  time_encrypt+=TimeStop(t);
 443
 444 // printf("Time encrypt %f\n",time);
 445  printf("%e\t",(double)imsize*nb_test/time_encrypt);
 446
 447  if(lena) {
 448    for(int i=0;i<oneD;i++) {
 449      data_R[i]=ciphertext[i];
 450      data_G[i]=ciphertext[oneD+i];
 451      data_B[i]=ciphertext[2*oneD+i];
 452    }
 453    store_RGB_pixmap("lena2.ppm", data_R, data_G, data_B, width, height);
 454  }
 455
 456
 457   t=0;
 458   t=TimeStart();
 459
 460
 461
 462   for(int i=0;i<nb_test;i++)
 463   {
 464     /* Decrypt the ciphertext */
 465     decryptedtext_len = decryptccm(ciphertext, ciphertext_len,ciphertext, ciphertext_len,tag,  key, iv,
 466                                 decryptedtext);
 467   }
 468
 469  time_decrypt+=TimeStop(t);
 470
 471  //printf("Time decrypt %f\n",time);
 472  printf("%e\t",(double)imsize*nb_test/time_decrypt);
 473
 474  if(lena) {
 475    for(int i=0;i<oneD;i++) {
 476      data_R[i]=decryptedtext[i];
 477      data_G[i]=decryptedtext[oneD+i];
 478      data_B[i]=decryptedtext[2*oneD+i];
 479    }
 480    store_RGB_pixmap("lena3.ppm", data_R, data_G, data_B, width, height);
 481  }
 482  else {
 483    int equal=1;
 484    for(int i=0;i<imsize;i++) {
 485      //cout<<(int)buffer[i]<<endl;
 486      if(buffer[i]!=decryptedtext[i]) {
 487        equal=0;
 488      }
 489    }
 490 //   printf("RESULT CORRECT: %d\n",equal);
 491  }
 492
 493
 494   /* Clean up */
 495   EVP_cleanup();
 496   ERR_free_strings();
 497
 498   return 0;
 499 }