src/tests.c

   1 // Copyright (c) 2013 Pieter Wuille
   2 // Distributed under the MIT/X11 software license, see the accompanying
   3 // file COPYING or http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
   4
   5 #if defined HAVE_CONFIG_H
   6 #include "libsecp256k1-config.h"
   7 #endif
   8
   9 #include <stdio.h>
  10 #include <stdlib.h>
  11
  12 #include "util_impl.h"
  13 #include "secp256k1.c"
  14
  15 #ifdef ENABLE_OPENSSL_TESTS
  16 #include "openssl/bn.h"
  17 #include "openssl/ec.h"
  18 #include "openssl/ecdsa.h"
  19 #include "openssl/obj_mac.h"
  20 #endif
  21
  22 static int count = 100;
  23
  24 /***** NUM TESTS *****/
  25
  26 void random_num_negate(secp256k1_num_t *num) {
  27     if (secp256k1_rand32() & 1)
  28         secp256k1_num_negate(num);
  29 }
  30
  31 void random_num_order_test(secp256k1_num_t *num) {
  32     do {
  33         unsigned char b32[32];
  34         secp256k1_rand256_test(b32);
  35         secp256k1_num_set_bin(num, b32, 32);
  36         if (secp256k1_num_is_zero(num))
  37             continue;
  38         if (secp256k1_num_cmp(num, &secp256k1_ge_consts->order) >= 0)
  39             continue;
  40         break;
  41     } while(1);
  42 }
  43
  44 void random_num_order(secp256k1_num_t *num) {
  45     do {
  46         unsigned char b32[32];
  47         secp256k1_rand256(b32);
  48         secp256k1_num_set_bin(num, b32, 32);
  49         if (secp256k1_num_is_zero(num))
  50             continue;
  51         if (secp256k1_num_cmp(num, &secp256k1_ge_consts->order) >= 0)
  52             continue;
  53         break;
  54     } while(1);
  55 }
  56
  57 void test_num_copy_inc_cmp() {
  58     secp256k1_num_t n1,n2;
  59     secp256k1_num_init(&n1);
  60     secp256k1_num_init(&n2);
  61     random_num_order(&n1);
  62     secp256k1_num_copy(&n2, &n1);
  63     CHECK(secp256k1_num_eq(&n1, &n2));
  64     CHECK(secp256k1_num_eq(&n2, &n1));
  65     secp256k1_num_inc(&n2);
  66     CHECK(!secp256k1_num_eq(&n1, &n2));
  67     CHECK(!secp256k1_num_eq(&n2, &n1));
  68     secp256k1_num_free(&n1);
  69     secp256k1_num_free(&n2);
  70 }
  71
  72
  73 void test_num_get_set_hex() {
  74     secp256k1_num_t n1,n2;
  75     secp256k1_num_init(&n1);
  76     secp256k1_num_init(&n2);
  77     random_num_order_test(&n1);
  78     char c[64];
  79     secp256k1_num_get_hex(c, 64, &n1);
  80     secp256k1_num_set_hex(&n2, c, 64);
  81     CHECK(secp256k1_num_eq(&n1, &n2));
  82     for (int i=0; i<64; i++) {
  83         // check whether the lower 4 bits correspond to the last hex character
  84         int low1 = secp256k1_num_shift(&n1, 4);
  85         int lowh = c[63];
  86         int low2 = (lowh>>6)*9+(lowh-'0')&15;
  87         CHECK(low1 == low2);
  88         // shift bits off the hex representation, and compare
  89         memmove(c+1, c, 63);
  90         c[0] = '0';
  91         secp256k1_num_set_hex(&n2, c, 64);
  92         CHECK(secp256k1_num_eq(&n1, &n2));
  93     }
  94     secp256k1_num_free(&n2);
  95     secp256k1_num_free(&n1);
  96 }
  97
  98 void test_num_get_set_bin() {
  99     secp256k1_num_t n1,n2;
 100     secp256k1_num_init(&n1);
 101     secp256k1_num_init(&n2);
 102     random_num_order_test(&n1);
 103     unsigned char c[32];
 104     secp256k1_num_get_bin(c, 32, &n1);
 105     secp256k1_num_set_bin(&n2, c, 32);
 106     CHECK(secp256k1_num_eq(&n1, &n2));
 107     for (int i=0; i<32; i++) {
 108         // check whether the lower 8 bits correspond to the last byte
 109         int low1 = secp256k1_num_shift(&n1, 8);
 110         int low2 = c[31];
 111         CHECK(low1 == low2);
 112         // shift bits off the byte representation, and compare
 113         memmove(c+1, c, 31);
 114         c[0] = 0;
 115         secp256k1_num_set_bin(&n2, c, 32);
 116         CHECK(secp256k1_num_eq(&n1, &n2));
 117     }
 118     secp256k1_num_free(&n2);
 119     secp256k1_num_free(&n1);
 120 }
 121
 122 void run_num_int() {
 123     secp256k1_num_t n1;
 124     secp256k1_num_init(&n1);
 125     for (int i=-255; i<256; i++) {
 126         unsigned char c1[3] = {};
 127         c1[2] = abs(i);
 128         unsigned char c2[3] = {0x11,0x22,0x33};
 129         secp256k1_num_set_int(&n1, i);
 130         secp256k1_num_get_bin(c2, 3, &n1);
 131         CHECK(memcmp(c1, c2, 3) == 0);
 132     }
 133     secp256k1_num_free(&n1);
 134 }
 135
 136 void test_num_negate() {
 137     secp256k1_num_t n1;
 138     secp256k1_num_t n2;
 139     secp256k1_num_init(&n1);
 140     secp256k1_num_init(&n2);
 141     random_num_order_test(&n1); // n1 = R
 142     random_num_negate(&n1);
 143     secp256k1_num_copy(&n2, &n1); // n2 = R
 144     secp256k1_num_sub(&n1, &n2, &n1); // n1 = n2-n1 = 0
 145     CHECK(secp256k1_num_is_zero(&n1));
 146     secp256k1_num_copy(&n1, &n2); // n1 = R
 147     secp256k1_num_negate(&n1); // n1 = -R
 148     CHECK(!secp256k1_num_is_zero(&n1));
 149     secp256k1_num_add(&n1, &n2, &n1); // n1 = n2+n1 = 0
 150     CHECK(secp256k1_num_is_zero(&n1));
 151     secp256k1_num_copy(&n1, &n2); // n1 = R
 152     secp256k1_num_negate(&n1); // n1 = -R
 153     CHECK(secp256k1_num_is_neg(&n1) != secp256k1_num_is_neg(&n2));
 154     secp256k1_num_negate(&n1); // n1 = R
 155     CHECK(secp256k1_num_eq(&n1, &n2));
 156     secp256k1_num_free(&n2);
 157     secp256k1_num_free(&n1);
 158 }
 159
 160 void test_num_add_sub() {
 161     int r = secp256k1_rand32();
 162     secp256k1_num_t n1;
 163     secp256k1_num_t n2;
 164     secp256k1_num_init(&n1);
 165     secp256k1_num_init(&n2);
 166     random_num_order_test(&n1); // n1 = R1
 167     if (r & 1) {
 168         random_num_negate(&n1);
 169     }
 170     random_num_order_test(&n2); // n2 = R2
 171     if (r & 2) {
 172         random_num_negate(&n2);
 173     }
 174     secp256k1_num_t n1p2, n2p1, n1m2, n2m1;
 175     secp256k1_num_init(&n1p2);
 176     secp256k1_num_init(&n2p1);
 177     secp256k1_num_init(&n1m2);
 178     secp256k1_num_init(&n2m1);
 179     secp256k1_num_add(&n1p2, &n1, &n2); // n1p2 = R1 + R2
 180     secp256k1_num_add(&n2p1, &n2, &n1); // n2p1 = R2 + R1
 181     secp256k1_num_sub(&n1m2, &n1, &n2); // n1m2 = R1 - R2
 182     secp256k1_num_sub(&n2m1, &n2, &n1); // n2m1 = R2 - R1
 183     CHECK(secp256k1_num_eq(&n1p2, &n2p1));
 184     CHECK(!secp256k1_num_eq(&n1p2, &n1m2));
 185     secp256k1_num_negate(&n2m1); // n2m1 = -R2 + R1
 186     CHECK(secp256k1_num_eq(&n2m1, &n1m2));
 187     CHECK(!secp256k1_num_eq(&n2m1, &n1));
 188     secp256k1_num_add(&n2m1, &n2m1, &n2); // n2m1 = -R2 + R1 + R2 = R1
 189     CHECK(secp256k1_num_eq(&n2m1, &n1));
 190     CHECK(!secp256k1_num_eq(&n2p1, &n1));
 191     secp256k1_num_sub(&n2p1, &n2p1, &n2); // n2p1 = R2 + R1 - R2 = R1
 192     CHECK(secp256k1_num_eq(&n2p1, &n1));
 193     secp256k1_num_free(&n2m1);
 194     secp256k1_num_free(&n1m2);
 195     secp256k1_num_free(&n2p1);
 196     secp256k1_num_free(&n1p2);
 197     secp256k1_num_free(&n2);
 198     secp256k1_num_free(&n1);
 199 }
 200
 201 void run_num_smalltests() {
 202     for (int i=0; i<100*count; i++) {
 203         test_num_copy_inc_cmp();
 204         test_num_get_set_hex();
 205         test_num_get_set_bin();
 206         test_num_negate();
 207         test_num_add_sub();
 208     }
 209     run_num_int();
 210 }
 211
 212 /***** FIELD TESTS *****/
 213
 214 void random_fe(secp256k1_fe_t *x) {
 215     unsigned char bin[32];
 216     secp256k1_rand256(bin);
 217     secp256k1_fe_set_b32(x, bin);
 218 }
 219
 220 void random_fe_non_zero(secp256k1_fe_t *nz) {
 221     int tries = 10;
 222     while (--tries >= 0) {
 223         random_fe(nz);
 224         secp256k1_fe_normalize(nz);
 225         if (!secp256k1_fe_is_zero(nz))
 226             break;
 227     }
 228     // Infinitesimal probability of spurious failure here
 229     CHECK(tries >= 0);
 230 }
 231
 232 void random_fe_non_square(secp256k1_fe_t *ns) {
 233     random_fe_non_zero(ns);
 234     secp256k1_fe_t r;
 235     if (secp256k1_fe_sqrt(&r, ns)) {
 236         secp256k1_fe_negate(ns, ns, 1);
 237     }
 238 }
 239
 240 int check_fe_equal(const secp256k1_fe_t *a, const secp256k1_fe_t *b) {
 241     secp256k1_fe_t an = *a; secp256k1_fe_normalize(&an);
 242     secp256k1_fe_t bn = *b; secp256k1_fe_normalize(&bn);
 243     return secp256k1_fe_equal(&an, &bn);
 244 }
 245
 246 int check_fe_inverse(const secp256k1_fe_t *a, const secp256k1_fe_t *ai) {
 247     secp256k1_fe_t x; secp256k1_fe_mul(&x, a, ai);
 248     secp256k1_fe_t one; secp256k1_fe_set_int(&one, 1);
 249     return check_fe_equal(&x, &one);
 250 }
 251
 252 void run_field_inv() {
 253     secp256k1_fe_t x, xi, xii;
 254     for (int i=0; i<10*count; i++) {
 255         random_fe_non_zero(&x);
 256         secp256k1_fe_inv(&xi, &x);
 257         CHECK(check_fe_inverse(&x, &xi));
 258         secp256k1_fe_inv(&xii, &xi);
 259         CHECK(check_fe_equal(&x, &xii));
 260     }
 261 }
 262
 263 void run_field_inv_var() {
 264     secp256k1_fe_t x, xi, xii;
 265     for (int i=0; i<10*count; i++) {
 266         random_fe_non_zero(&x);
 267         secp256k1_fe_inv_var(&xi, &x);
 268         CHECK(check_fe_inverse(&x, &xi));
 269         secp256k1_fe_inv_var(&xii, &xi);
 270         CHECK(check_fe_equal(&x, &xii));
 271     }
 272 }
 273
 274 void run_field_inv_all() {
 275     secp256k1_fe_t x[16], xi[16], xii[16];
 276     // Check it's safe to call for 0 elements
 277     secp256k1_fe_inv_all(0, xi, x);
 278     for (int i=0; i<count; i++) {
 279         size_t len = (secp256k1_rand32() & 15) + 1;
 280         for (int j=0; j<len; j++)
 281             random_fe_non_zero(&x[j]);
 282         secp256k1_fe_inv_all(len, xi, x);
 283         for (int j=0; j<len; j++)
 284             CHECK(check_fe_inverse(&x[j], &xi[j]));
 285         secp256k1_fe_inv_all(len, xii, xi);
 286         for (int j=0; j<len; j++)
 287             CHECK(check_fe_equal(&x[j], &xii[j]));
 288     }
 289 }
 290
 291 void run_field_inv_all_var() {
 292     secp256k1_fe_t x[16], xi[16], xii[16];
 293     // Check it's safe to call for 0 elements
 294     secp256k1_fe_inv_all_var(0, xi, x);
 295     for (int i=0; i<count; i++) {
 296         size_t len = (secp256k1_rand32() & 15) + 1;
 297         for (int j=0; j<len; j++)
 298             random_fe_non_zero(&x[j]);
 299         secp256k1_fe_inv_all_var(len, xi, x);
 300         for (int j=0; j<len; j++)
 301             CHECK(check_fe_inverse(&x[j], &xi[j]));
 302         secp256k1_fe_inv_all_var(len, xii, xi);
 303         for (int j=0; j<len; j++)
 304             CHECK(check_fe_equal(&x[j], &xii[j]));
 305     }
 306 }
 307
 308 void run_sqr() {
 309     secp256k1_fe_t x, s;
 310
 311     {
 312         secp256k1_fe_set_int(&x, 1);
 313         secp256k1_fe_negate(&x, &x, 1);
 314
 315         for (int i=1; i<=512; ++i) {
 316             secp256k1_fe_mul_int(&x, 2);
 317             secp256k1_fe_normalize(&x);
 318             secp256k1_fe_sqr(&s, &x);
 319         }
 320     }
 321 }
 322
 323 void test_sqrt(const secp256k1_fe_t *a, const secp256k1_fe_t *k) {
 324     secp256k1_fe_t r1, r2;
 325     int v = secp256k1_fe_sqrt(&r1, a);
 326     CHECK((v == 0) == (k == NULL));
 327
 328     if (k != NULL) {
 329         // Check that the returned root is +/- the given known answer
 330         secp256k1_fe_negate(&r2, &r1, 1);
 331         secp256k1_fe_add(&r1, k); secp256k1_fe_add(&r2, k);
 332         secp256k1_fe_normalize(&r1); secp256k1_fe_normalize(&r2);
 333         CHECK(secp256k1_fe_is_zero(&r1) || secp256k1_fe_is_zero(&r2));
 334     }
 335 }
 336
 337 void run_sqrt() {
 338     secp256k1_fe_t ns, x, s, t;
 339
 340     // Check sqrt(0) is 0
 341     secp256k1_fe_set_int(&x, 0);
 342     secp256k1_fe_sqr(&s, &x);
 343     test_sqrt(&s, &x);
 344
 345     // Check sqrt of small squares (and their negatives)
 346     for (int i=1; i<=100; i++) {
 347         secp256k1_fe_set_int(&x, i);
 348         secp256k1_fe_sqr(&s, &x);
 349         test_sqrt(&s, &x);
 350         secp256k1_fe_negate(&t, &s, 1);
 351         test_sqrt(&t, NULL);
 352     }
 353
 354     // Consistency checks for large random values
 355     for (int i=0; i<10; i++) {
 356         random_fe_non_square(&ns);
 357         for (int j=0; j<count; j++) {
 358             random_fe(&x);
 359             secp256k1_fe_sqr(&s, &x);
 360             test_sqrt(&s, &x);
 361             secp256k1_fe_negate(&t, &s, 1);
 362             test_sqrt(&t, NULL);
 363             secp256k1_fe_mul(&t, &s, &ns);
 364             test_sqrt(&t, NULL);
 365         }
 366     }
 367 }
 368
 369 /***** ECMULT TESTS *****/
 370
 371 void run_ecmult_chain() {
 372     // random starting point A (on the curve)
 373     secp256k1_fe_t ax; secp256k1_fe_set_hex(&ax, "8b30bbe9ae2a990696b22f670709dff3727fd8bc04d3362c6c7bf458e2846004", 64);
 374     secp256k1_fe_t ay; secp256k1_fe_set_hex(&ay, "a357ae915c4a65281309edf20504740f0eb3343990216b4f81063cb65f2f7e0f", 64);
 375     secp256k1_gej_t a; secp256k1_gej_set_xy(&a, &ax, &ay);
 376     // two random initial factors xn and gn
 377     secp256k1_num_t xn;
 378     secp256k1_num_init(&xn);
 379     secp256k1_num_set_hex(&xn, "84cc5452f7fde1edb4d38a8ce9b1b84ccef31f146e569be9705d357a42985407", 64);
 380     secp256k1_num_t gn;
 381     secp256k1_num_init(&gn);
 382     secp256k1_num_set_hex(&gn, "a1e58d22553dcd42b23980625d4c57a96e9323d42b3152e5ca2c3990edc7c9de", 64);
 383     // two small multipliers to be applied to xn and gn in every iteration:
 384     secp256k1_num_t xf;
 385     secp256k1_num_init(&xf);
 386     secp256k1_num_set_hex(&xf, "1337", 4);
 387     secp256k1_num_t gf;
 388     secp256k1_num_init(&gf);
 389     secp256k1_num_set_hex(&gf, "7113", 4);
 390     // accumulators with the resulting coefficients to A and G
 391     secp256k1_num_t ae;
 392     secp256k1_num_init(&ae);
 393     secp256k1_num_set_int(&ae, 1);
 394     secp256k1_num_t ge;
 395     secp256k1_num_init(&ge);
 396     secp256k1_num_set_int(&ge, 0);
 397     // the point being computed
 398     secp256k1_gej_t x = a;
 399     const secp256k1_num_t *order = &secp256k1_ge_consts->order;
 400     for (int i=0; i<200*count; i++) {
 401         // in each iteration, compute X = xn*X + gn*G;
 402         secp256k1_ecmult(&x, &x, &xn, &gn);
 403         // also compute ae and ge: the actual accumulated factors for A and G
 404         // if X was (ae*A+ge*G), xn*X + gn*G results in (xn*ae*A + (xn*ge+gn)*G)
 405         secp256k1_num_mod_mul(&ae, &ae, &xn, order);
 406         secp256k1_num_mod_mul(&ge, &ge, &xn, order);
 407         secp256k1_num_add(&ge, &ge, &gn);
 408         secp256k1_num_mod(&ge, order);
 409         // modify xn and gn
 410         secp256k1_num_mod_mul(&xn, &xn, &xf, order);
 411         secp256k1_num_mod_mul(&gn, &gn, &gf, order);
 412
 413         // verify
 414         if (i == 19999) {
 415             char res[132]; int resl = 132;
 416             secp256k1_gej_get_hex(res, &resl, &x);
 417             CHECK(strcmp(res, "(D6E96687F9B10D092A6F35439D86CEBEA4535D0D409F53586440BD74B933E830,B95CBCA2C77DA786539BE8FD53354D2D3B4F566AE658045407ED6015EE1B2A88)") == 0);
 418         }
 419     }
 420     // redo the computation, but directly with the resulting ae and ge coefficients:
 421     secp256k1_gej_t x2; secp256k1_ecmult(&x2, &a, &ae, &ge);
 422     char res[132]; int resl = 132;
 423     char res2[132]; int resl2 = 132;
 424     secp256k1_gej_get_hex(res, &resl, &x);
 425     secp256k1_gej_get_hex(res2, &resl2, &x2);
 426     CHECK(strcmp(res, res2) == 0);
 427     CHECK(strlen(res) == 131);
 428     secp256k1_num_free(&xn);
 429     secp256k1_num_free(&gn);
 430     secp256k1_num_free(&xf);
 431     secp256k1_num_free(&gf);
 432     secp256k1_num_free(&ae);
 433     secp256k1_num_free(&ge);
 434 }
 435
 436 void test_point_times_order(const secp256k1_gej_t *point) {
 437     // multiplying a point by the order results in O
 438     const secp256k1_num_t *order = &secp256k1_ge_consts->order;
 439     secp256k1_num_t zero;
 440     secp256k1_num_init(&zero);
 441     secp256k1_num_set_int(&zero, 0);
 442     secp256k1_gej_t res;
 443     secp256k1_ecmult(&res, point, order, order); // calc res = order * point + order * G;
 444     CHECK(secp256k1_gej_is_infinity(&res));
 445     secp256k1_num_free(&zero);
 446 }
 447
 448 void run_point_times_order() {
 449     secp256k1_fe_t x; secp256k1_fe_set_hex(&x, "02", 2);
 450     for (int i=0; i<500; i++) {
 451         secp256k1_ge_t p;
 452         if (secp256k1_ge_set_xo(&p, &x, 1)) {
 453             CHECK(secp256k1_ge_is_valid(&p));
 454             secp256k1_gej_t j;
 455             secp256k1_gej_set_ge(&j, &p);
 456             CHECK(secp256k1_gej_is_valid(&j));
 457             test_point_times_order(&j);
 458         }
 459         secp256k1_fe_sqr(&x, &x);
 460     }
 461     char c[65]; int cl=65;
 462     secp256k1_fe_get_hex(c, &cl, &x);
 463     CHECK(strcmp(c, "7603CB59B0EF6C63FE6084792A0C378CDB3233A80F8A9A09A877DEAD31B38C45") == 0);
 464 }
 465
 466 void test_wnaf(const secp256k1_num_t *number, int w) {
 467     secp256k1_num_t x, two, t;
 468     secp256k1_num_init(&x);
 469     secp256k1_num_init(&two);
 470     secp256k1_num_init(&t);
 471     secp256k1_num_set_int(&x, 0);
 472     secp256k1_num_set_int(&two, 2);
 473     int wnaf[257];
 474     int bits = secp256k1_ecmult_wnaf(wnaf, number, w);
 475     int zeroes = -1;
 476     for (int i=bits-1; i>=0; i--) {
 477         secp256k1_num_mul(&x, &x, &two);
 478         int v = wnaf[i];
 479         if (v) {
 480             CHECK(zeroes == -1 || zeroes >= w-1); // check that distance between non-zero elements is at least w-1
 481             zeroes=0;
 482             CHECK((v & 1) == 1); // check non-zero elements are odd
 483             CHECK(v <= (1 << (w-1)) - 1); // check range below
 484             CHECK(v >= -(1 << (w-1)) - 1); // check range above
 485         } else {
 486             CHECK(zeroes != -1); // check that no unnecessary zero padding exists
 487             zeroes++;
 488         }
 489         secp256k1_num_set_int(&t, v);
 490         secp256k1_num_add(&x, &x, &t);
 491     }
 492     CHECK(secp256k1_num_eq(&x, number)); // check that wnaf represents number
 493     secp256k1_num_free(&x);
 494     secp256k1_num_free(&two);
 495     secp256k1_num_free(&t);
 496 }
 497
 498 void run_wnaf() {
 499     secp256k1_num_t n;
 500     secp256k1_num_init(&n);
 501     for (int i=0; i<count; i++) {
 502         random_num_order(&n);
 503         if (i % 1)
 504             secp256k1_num_negate(&n);
 505         test_wnaf(&n, 4+(i%10));
 506     }
 507     secp256k1_num_free(&n);
 508 }
 509
 510 void random_sign(secp256k1_ecdsa_sig_t *sig, const secp256k1_num_t *key, const secp256k1_num_t *msg, int *recid) {
 511     secp256k1_num_t nonce;
 512     secp256k1_num_init(&nonce);
 513     do {
 514         random_num_order_test(&nonce);
 515     } while(!secp256k1_ecdsa_sig_sign(sig, key, msg, &nonce, recid));
 516     secp256k1_num_free(&nonce);
 517 }
 518
 519 void test_ecdsa_sign_verify() {
 520     const secp256k1_ge_consts_t *c = secp256k1_ge_consts;
 521     secp256k1_num_t msg, key;
 522     secp256k1_num_init(&msg);
 523     random_num_order_test(&msg);
 524     secp256k1_num_init(&key);
 525     random_num_order_test(&key);
 526     secp256k1_gej_t pubj; secp256k1_ecmult_gen(&pubj, &key);
 527     secp256k1_ge_t pub; secp256k1_ge_set_gej(&pub, &pubj);
 528     secp256k1_ecdsa_sig_t sig;
 529     secp256k1_ecdsa_sig_init(&sig);
 530     random_sign(&sig, &key, &msg, NULL);
 531     CHECK(secp256k1_ecdsa_sig_verify(&sig, &pub, &msg));
 532     secp256k1_num_inc(&msg);
 533     CHECK(!secp256k1_ecdsa_sig_verify(&sig, &pub, &msg));
 534     secp256k1_ecdsa_sig_free(&sig);
 535     secp256k1_num_free(&msg);
 536     secp256k1_num_free(&key);
 537 }
 538
 539 void run_ecdsa_sign_verify() {
 540     for (int i=0; i<10*count; i++) {
 541         test_ecdsa_sign_verify();
 542     }
 543 }
 544
 545 void test_ecdsa_end_to_end() {
 546     unsigned char privkey[32];
 547     unsigned char message[32];
 548
 549     // Generate a random key and message.
 550     {
 551         secp256k1_num_t msg, key;
 552         secp256k1_num_init(&msg);
 553         random_num_order_test(&msg);
 554         secp256k1_num_init(&key);
 555         random_num_order_test(&key);
 556         secp256k1_num_get_bin(privkey, 32, &key);
 557         secp256k1_num_get_bin(message, 32, &msg);
 558         secp256k1_num_free(&msg);
 559         secp256k1_num_free(&key);
 560     }
 561
 562     // Construct and verify corresponding public key.
 563     CHECK(secp256k1_ecdsa_seckey_verify(privkey) == 1);
 564     char pubkey[65]; int pubkeylen = 65;
 565     CHECK(secp256k1_ecdsa_pubkey_create(pubkey, &pubkeylen, privkey, secp256k1_rand32() % 2) == 1);
 566     CHECK(secp256k1_ecdsa_pubkey_verify(pubkey, pubkeylen));
 567
 568     // Verify private key import and export.
 569     unsigned char seckey[300]; int seckeylen = 300;
 570     CHECK(secp256k1_ecdsa_privkey_export(privkey, seckey, &seckeylen, secp256k1_rand32() % 2) == 1);
 571     unsigned char privkey2[32];
 572     CHECK(secp256k1_ecdsa_privkey_import(privkey2, seckey, seckeylen) == 1);
 573     CHECK(memcmp(privkey, privkey2, 32) == 0);
 574
 575     // Optionally tweak the keys using addition.
 576     if (secp256k1_rand32() % 3 == 0) {
 577         unsigned char rnd[32];
 578         secp256k1_rand256_test(rnd);
 579         int ret1 = secp256k1_ecdsa_privkey_tweak_add(privkey, rnd);
 580         int ret2 = secp256k1_ecdsa_pubkey_tweak_add(pubkey, pubkeylen, rnd);
 581         CHECK(ret1 == ret2);
 582         if (ret1 == 0) return;
 583         char pubkey2[65]; int pubkeylen2 = 65;
 584         CHECK(secp256k1_ecdsa_pubkey_create(pubkey2, &pubkeylen2, privkey, pubkeylen == 33) == 1);
 585         CHECK(memcmp(pubkey, pubkey2, pubkeylen) == 0);
 586     }
 587
 588     // Optionally tweak the keys using multiplication.
 589     if (secp256k1_rand32() % 3 == 0) {
 590         unsigned char rnd[32];
 591         secp256k1_rand256_test(rnd);
 592         int ret1 = secp256k1_ecdsa_privkey_tweak_mul(privkey, rnd);
 593         int ret2 = secp256k1_ecdsa_pubkey_tweak_mul(pubkey, pubkeylen, rnd);
 594         CHECK(ret1 == ret2);
 595         if (ret1 == 0) return;
 596         char pubkey2[65]; int pubkeylen2 = 65;
 597         CHECK(secp256k1_ecdsa_pubkey_create(pubkey2, &pubkeylen2, privkey, pubkeylen == 33) == 1);
 598         CHECK(memcmp(pubkey, pubkey2, pubkeylen) == 0);
 599     }
 600
 601     // Sign.
 602     unsigned char signature[72]; unsigned int signaturelen = 72;
 603     while(1) {
 604         unsigned char rnd[32];
 605         secp256k1_rand256_test(rnd);
 606         if (secp256k1_ecdsa_sign(message, 32, signature, &signaturelen, privkey, rnd) == 1) {
 607             break;
 608         }
 609     }
 610     // Verify.
 611     CHECK(secp256k1_ecdsa_verify(message, 32, signature, signaturelen, pubkey, pubkeylen) == 1);
 612     // Destroy signature and verify again.
 613     signature[signaturelen - 1 - secp256k1_rand32() % 20] += 1 + (secp256k1_rand32() % 255);
 614     CHECK(secp256k1_ecdsa_verify(message, 32, signature, signaturelen, pubkey, pubkeylen) != 1);
 615
 616     // Compact sign.
 617     unsigned char csignature[64]; unsigned int recid = 0;
 618     while(1) {
 619         unsigned char rnd[32];
 620         secp256k1_rand256_test(rnd);
 621         if (secp256k1_ecdsa_sign_compact(message, 32, csignature, privkey, rnd, &recid) == 1) {
 622             break;
 623         }
 624     }
 625     // Recover.
 626     unsigned char recpubkey[65]; unsigned recpubkeylen = 0;
 627     CHECK(secp256k1_ecdsa_recover_compact(message, 32, csignature, recpubkey, &recpubkeylen, pubkeylen == 33, recid) == 1);
 628     CHECK(recpubkeylen == pubkeylen);
 629     CHECK(memcmp(pubkey, recpubkey, pubkeylen) == 0);
 630     // Destroy signature and verify again.
 631     csignature[secp256k1_rand32() % 64] += 1 + (secp256k1_rand32() % 255);
 632     CHECK(secp256k1_ecdsa_recover_compact(message, 32, csignature, recpubkey, &recpubkeylen, pubkeylen == 33, recid) != 1 ||
 633           memcmp(pubkey, recpubkey, pubkeylen) != 0);
 634     CHECK(recpubkeylen == pubkeylen);
 635 }
 636
 637 void run_ecdsa_end_to_end() {
 638     for (int i=0; i<64*count; i++) {
 639         test_ecdsa_end_to_end();
 640     }
 641 }
 642
 643
 644 #ifdef ENABLE_OPENSSL_TESTS
 645 EC_KEY *get_openssl_key(const secp256k1_num_t *key) {
 646     unsigned char privkey[300];
 647     int privkeylen;
 648     int compr = secp256k1_rand32() & 1;
 649     const unsigned char* pbegin = privkey;
 650     EC_KEY *ec_key = EC_KEY_new_by_curve_name(NID_secp256k1);
 651     CHECK(secp256k1_ecdsa_privkey_serialize(privkey, &privkeylen, key, compr));
 652     CHECK(d2i_ECPrivateKey(&ec_key, &pbegin, privkeylen));
 653     CHECK(EC_KEY_check_key(ec_key));
 654     return ec_key;
 655 }
 656
 657 void test_ecdsa_openssl() {
 658     const secp256k1_ge_consts_t *c = secp256k1_ge_consts;
 659     secp256k1_num_t key, msg;
 660     secp256k1_num_init(&msg);
 661     unsigned char message[32];
 662     secp256k1_rand256_test(message);
 663     secp256k1_num_set_bin(&msg, message, 32);
 664     secp256k1_num_init(&key);
 665     random_num_order_test(&key);
 666     secp256k1_gej_t qj;
 667     secp256k1_ecmult_gen(&qj, &key);
 668     secp256k1_ge_t q;
 669     secp256k1_ge_set_gej(&q, &qj);
 670     EC_KEY *ec_key = get_openssl_key(&key);
 671     CHECK(ec_key);
 672     unsigned char signature[80];
 673     int sigsize = 80;
 674     CHECK(ECDSA_sign(0, message, sizeof(message), signature, &sigsize, ec_key));
 675     secp256k1_ecdsa_sig_t sig;
 676     secp256k1_ecdsa_sig_init(&sig);
 677     CHECK(secp256k1_ecdsa_sig_parse(&sig, signature, sigsize));
 678     CHECK(secp256k1_ecdsa_sig_verify(&sig, &q, &msg));
 679     secp256k1_num_inc(&sig.r);
 680     CHECK(!secp256k1_ecdsa_sig_verify(&sig, &q, &msg));
 681
 682     random_sign(&sig, &key, &msg, NULL);
 683     sigsize = 80;
 684     CHECK(secp256k1_ecdsa_sig_serialize(signature, &sigsize, &sig));
 685     CHECK(ECDSA_verify(0, message, sizeof(message), signature, sigsize, ec_key) == 1);
 686
 687     secp256k1_ecdsa_sig_free(&sig);
 688     EC_KEY_free(ec_key);
 689     secp256k1_num_free(&key);
 690     secp256k1_num_free(&msg);
 691 }
 692
 693 void run_ecdsa_openssl() {
 694     for (int i=0; i<10*count; i++) {
 695         test_ecdsa_openssl();
 696     }
 697 }
 698 #endif
 699
 700 int main(int argc, char **argv) {
 701     if (argc > 1)
 702         count = strtol(argv[1], NULL, 0)*47;
 703
 704     printf("test count = %i\n", count);
 705
 706     // initialize
 707     secp256k1_start(SECP256K1_START_SIGN | SECP256K1_START_VERIFY);
 708
 709     // num tests
 710     run_num_smalltests();
 711
 712     // field tests
 713     run_field_inv();
 714     run_field_inv_var();
 715     run_field_inv_all();
 716     run_field_inv_all_var();
 717     run_sqr();
 718     run_sqrt();
 719
 720     // ecmult tests
 721     run_wnaf();
 722     run_point_times_order();
 723     run_ecmult_chain();
 724
 725     // ecdsa tests
 726     run_ecdsa_sign_verify();
 727     run_ecdsa_end_to_end();
 728 #ifdef ENABLE_OPENSSL_TESTS
 729     run_ecdsa_openssl();
 730 #endif
 731
 732     // shutdown
 733     secp256k1_stop();
 734     return 0;
 735 }