Принудительно заставить RNG openssl возвращать повторяемую последовательность байтов

Question

Для модульных тестов криптографической утилиты я хотел бы иметь возможность использовать криптографический генератор случайных чисел OpenSSL (оба RAND_bytes а также RAND_pseudo_bytes) возвращать предсказуемые, повторяемые последовательности байтов, так что различные шифротексты в свою очередь предсказуемы и могут быть встроены в тестовые векторы. (Все остальные ключевые материалы находятся под моим контролем.)

Я знаю, что это полностью побеждает безопасность. Это будет использоваться только для юнит-тестов.

Я не могу просто позвонить RAND_seed с фиксированным семенем перед каждым испытанием, потому что (кажется) ГСЧ автоматически высевает себя из /dev/urandom хочу ли я этого или нет, и в любом случае RAND_seed не сбрасывает ГСЧ, он только добавляет семя в пул энтропии.

Есть какой-либо способ сделать это? (В крайнем случае, похоже, я мог бы написать свой собственный движок PRNG, но я хотел бы думать, что есть более простой вариант.)

Answer 1

Вы можете принудительно включить RNG FIPS ANSI X9.31 в тестовый режим во время выполнения, но не использовать SSLeay RNG (по умолчанию). Если вы перекомпилируете OpenSSL с -DPREDICTГСЧ по умолчанию выведет предсказуемую последовательность чисел, но это не очень удобно.

RAND_pseudo_bytes Функция генерирует предсказуемый ряд чисел, то есть она не добавляет энтропию к себе автоматически, как RAND_bytes, Но, как вы заметили, можно только добавить энтропию в начальное число, но не указывать начальное в явном виде, поэтому между запусками программы вы получите разные числа. Также не полезно.

Но написание собственного предсказуемого двигателя ГСЧ не сложно. На самом деле, я проведу вас через это, сделав рэнд-движок с помощью stdlib rand() в его ядре:

#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cassert>
#include <openssl/rand.h>

// These don't need to do anything if you don't have anything for them to do.
static void stdlib_rand_cleanup() {}
static void stdlib_rand_add(const void *buf, int num, double add_entropy) {}
static int stdlib_rand_status() { return 1; }

// Seed the RNG.  srand() takes an unsigned int, so we just use the first
// sizeof(unsigned int) bytes in the buffer to seed the RNG.
static void stdlib_rand_seed(const void *buf, int num)
{
        assert(num >= sizeof(unsigned int));
        srand( *((unsigned int *) buf) );
}

// Fill the buffer with random bytes.  For each byte in the buffer, we generate
// a random number and clamp it to the range of a byte, 0-255.
static int stdlib_rand_bytes(unsigned char *buf, int num)
{
        for( int index = 0; index < num; ++index )
        {
                buf[index] = rand() % 256;
        }
        return 1;
}

// Create the table that will link OpenSSL's rand API to our functions.
RAND_METHOD stdlib_rand_meth = {
        stdlib_rand_seed,
        stdlib_rand_bytes,
        stdlib_rand_cleanup,
        stdlib_rand_add,
        stdlib_rand_bytes,
        stdlib_rand_status
};

// This is a public-scope accessor method for our table.
RAND_METHOD *RAND_stdlib() { return &stdlib_rand_meth; }

int main()
{
        // If we're in test mode, tell OpenSSL to use our special RNG.  If we
        // don't call this function, OpenSSL uses the SSLeay RNG.
        int test_mode = 1;
        if( test_mode )
        {
                RAND_set_rand_method(RAND_stdlib());
        }

        unsigned int seed = 0x00beef00;
        unsigned int rnum[5];

        RAND_seed(&seed, sizeof(seed));
        RAND_bytes((unsigned char *)&rnum[0], sizeof(rnum));
        printf("%u %u %u %u %u\n", rnum[0], rnum[1], rnum[2], rnum[3], rnum[4]);

        return 0;
}

Каждый раз, когда вы запускаете эту программу, она сеет srand() с тем же номером и, следовательно, каждый раз дает вам одну и ту же последовательность случайных чисел.

corruptor:scratch indiv$ g++ rand.cpp -o r -lcrypto -g
corruptor:scratch indiv$ ./r
1547399009 981369121 2368920148 925292993 788088604
corruptor:scratch indiv$ ./r
1547399009 981369121 2368920148 925292993 788088604
corruptor:scratch indiv$ 

Answer 2

Напишите обертку вокруг библиотеки. Затем замените его во время теста на ваш собственный макет, который возвращает ваши магические значения.

Помните, что в модульном тесте вы не пытаетесь протестировать OpenSSL. Вы пытаетесь проверить свой код.