fgl-aircon/tests/ayla/test_crypto.cpp

// Тесты криптографии Ayla LAN: KDF по векторам (эталон = APK), CBC-цепочка,
// подписи, оба варианта паддинга.
#include "kdf_vectors.hpp"
#include "doctest/doctest.h"

#include <cstring>
#include <string>

#include "ayla/crypto.hpp"

using fgl::ayla::test::kKdfVectorCount;
using fgl::ayla::test::kKdfVectors;

namespace {

// base64 для сравнения в тестах.
std::string b64(const uint8_t* data, size_t len) {
  static const char kTable[] =
      "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
  std::string out;
  for (size_t i = 0; i < len; i += 3) {
    uint32_t v = data[i] << 16;
    if (i + 1 < len) v |= data[i + 1] << 8;
    if (i + 2 < len) v |= data[i + 2];
    out += kTable[(v >> 18) & 63];
    out += kTable[(v >> 12) & 63];
    out += (i + 1 < len) ? kTable[(v >> 6) & 63] : '=';
    out += (i + 2 < len) ? kTable[v & 63] : '=';
  }
  return out;
}

}  // namespace

TEST_CASE("KDF+envelope: векторы APK (шифрование app-направления, цепочка)") {
  for (size_t v = 0; v < kKdfVectorCount; v++) {
    CAPTURE(v);
    const auto& vec = kKdfVectors[v];
    fgl::ayla::SessionCrypto sc;
    REQUIRE(sc.init(vec.lanip_key, vec.random_1, vec.random_2, vec.time_1,
                    vec.time_2));

    // Отправитель всегда использует Java-паддинг (>=1 NUL) — сверяем 0..2.
    // (Вектор 3 — legacy-приём без NUL; проверяется в decrypt-тесте.)
    for (int m = 0; m < 3; m++) {
      CAPTURE(m);
      uint8_t ct[1024];
      long ct_len = sc.app.encrypt(ct, sizeof(ct),
                                   reinterpret_cast<const uint8_t*>(vec.plaintexts[m]),
                                   strlen(vec.plaintexts[m]));
      REQUIRE(ct_len > 0);
      CHECK(b64(ct, static_cast<size_t>(ct_len)) == std::string(vec.enc_base64[m]));
    }

    // Подписи направлений.
    uint8_t mac[32];
    sc.app.sign(mac, reinterpret_cast<const uint8_t*>(vec.plaintexts[0]),
                strlen(vec.plaintexts[0]));
    CHECK(b64(mac, sizeof(mac)) == std::string(vec.app_sign_msg0_b64));
    sc.dev.sign(mac, reinterpret_cast<const uint8_t*>(vec.plaintexts[1]),
                strlen(vec.plaintexts[1]));
    CHECK(b64(mac, sizeof(mac)) == std::string(vec.dev_sign_msg1_b64));
  }
}

TEST_CASE("Расшифровка векторов: независимый приёмник, цепочка, оба паддинга") {
  for (size_t v = 0; v < kKdfVectorCount; v++) {
    const auto& vec = kKdfVectors[v];
    // «Приёмник» — свежая сессия: цепочка стартует с iv_seed.
    fgl::ayla::SessionCrypto rx;
    REQUIRE(rx.init(vec.lanip_key, vec.random_1, vec.random_2, vec.time_1,
                    vec.time_2));

    // base64-декодирование вектора (таблица для теста).
    auto unb64 = [](const char* in, uint8_t* out) -> size_t {
      auto val = [](char c) -> int {
        if (c >= 'A' && c <= 'Z') return c - 'A';
        if (c >= 'a' && c <= 'z') return c - 'a' + 26;
        if (c >= '0' && c <= '9') return c - '0' + 52;
        if (c == '+') return 62;
        if (c == '/') return 63;
        return -1;
      };
      size_t len = strlen(in), out_len = 0;
      uint32_t acc = 0;
      int bits = 0;
      for (size_t i = 0; i < len; i++) {
        if (in[i] == '=') break;
        int d = val(in[i]);
        if (d < 0) return 0;
        acc = (acc << 6) | static_cast<uint32_t>(d);
        bits += 6;
        if (bits >= 8) {
          bits -= 8;
          out[out_len++] = static_cast<uint8_t>((acc >> bits) & 0xff);
        }
      }
      return out_len;
    };

    for (int m = 0; m < 4; m++) {
      uint8_t ct[1024];
      size_t ct_len = unb64(vec.enc_base64[m], ct);
      REQUIRE(ct_len > 0);
      REQUIRE(ct_len % 16 == 0);
      uint8_t pt[1024] = {};
      long pt_len = rx.app.decrypt(pt, sizeof(pt), ct, ct_len);
      REQUIRE(pt_len > 0);
      // Открытый текст совпадает (NUL-паддинг снят; legacy-вариант — точно).
      CHECK(pt_len == static_cast<long>(strlen(vec.plaintexts[m])));
      CHECK(memcmp(pt, vec.plaintexts[m], pt_len) == 0);
    }
  }
}

TEST_CASE("dev-направление: roundtrip цепочки encrypt→decrypt") {
  const char* key = "UnitTestKey01234567890==";
  const char* msgs[] = {
      "{\"seq_no\":0,\"data\":{\"name\":\"a\",\"value\":1}}",
      "{\"seq_no\":1,\"data\":{\"name\":\"b\",\"value\":2}}",
      "{\"seq_no\":2,\"data\":{}}",
  };
  fgl::ayla::SessionCrypto tx, rx;
  REQUIRE(tx.init(key, "aaaa1111aaaa1111", "bbbb2222bbbb2222", 111, 222));
  REQUIRE(rx.init(key, "aaaa1111aaaa1111", "bbbb2222bbbb2222", 111, 222));

  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    uint8_t ct[512];
    long ct_len = tx.dev.encrypt(ct, sizeof(ct),
                                 reinterpret_cast<const uint8_t*>(msgs[i]),
                                 strlen(msgs[i]));
    REQUIRE(ct_len > 0);
    uint8_t pt[512];
    long pt_len = rx.dev.decrypt(pt, sizeof(pt), ct, static_cast<size_t>(ct_len));
    REQUIRE(pt_len == static_cast<long>(strlen(msgs[i])));
    CHECK(memcmp(pt, msgs[i], pt_len) == 0);
  }
}

TEST_CASE("encrypt/decrypt: граничные случаи") {
  fgl::ayla::SessionCrypto sc;
  REQUIRE(sc.init("k", "a", "b", 1, 2));

  uint8_t out[2048];
  // out_cap меньше padded — ошибка.
  CHECK(sc.app.encrypt(out, 1, reinterpret_cast<const uint8_t*>("xx"), 2) == -1);
  // Некратная длина шифротекста — ошибка расшифровки.
  uint8_t junk[17] = {};
  CHECK(sc.app.decrypt(out, sizeof(out), junk, 17) == -1);
  // Нулевая длина — ошибка.
  CHECK(sc.app.decrypt(out, sizeof(out), junk, 0) == -1);
}

TEST_CASE("DirectionCrypto: смешение encrypt/decrypt одного направления запрещено") {
  fgl::ayla::SessionCrypto sc;
  REQUIRE(sc.init("k", "a", "b", 1, 2));
  uint8_t out[64];
  // Фиксируем режим шифрованием.
  REQUIRE(sc.app.encrypt(out, sizeof(out),
                         reinterpret_cast<const uint8_t*>("1234567890123456"), 16) == 32);
  // Расшифровка тем же направлением — отказ (misuse-защита одной цепочки).
  uint8_t pt[64];
  CHECK(sc.app.decrypt(pt, sizeof(pt), out, 16) == -1);
  // Обратный порядок для dev-направления.
  fgl::ayla::SessionCrypto sc2;
  REQUIRE(sc2.init("k", "a", "b", 1, 2));
  uint8_t junk[16] = {};
  REQUIRE(sc2.dev.decrypt(pt, sizeof(pt), junk, 16) >= 0);
  CHECK(sc2.dev.encrypt(out, sizeof(out),
                        reinterpret_cast<const uint8_t*>("1234567890123456"), 16) == -1);
}