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{-# LANGUAGE RecordWildCards #-}
module KAT_AESGCMSIV (tests) where

import Imports

import Data.Proxy
import qualified Data.ByteArray as B

import Crypto.Cipher.AES
import Crypto.Cipher.AESGCMSIV
import Crypto.Cipher.Types
import Crypto.Error

data Vector c = Vector
    { vecPlaintext  :: ByteString
    , vecAAD        :: ByteString
    , vecKey        :: ByteString
    , vecNonce      :: ByteString
    , vecTag        :: ByteString
    , vecCiphertext :: ByteString
    }

vecCipher :: Cipher c => Vector c -> c
vecCipher = throwCryptoError . cipherInit . vecKey

vectors128 :: [Vector AES128]
vectors128 =
    [ Vector
        { vecPlaintext  = ""
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\xdc\x20\xe2\xd8\x3f\x25\x70\x5b\xb4\x9e\x43\x9e\xca\x56\xde\x25"
        , vecCiphertext = ""
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x57\x87\x82\xff\xf6\x01\x3b\x81\x5b\x28\x7c\x22\x49\x3a\x36\x4c"
        , vecCiphertext = "\xb5\xd8\x39\x33\x0a\xc7\xb7\x86"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\xa4\x97\x8d\xb3\x57\x39\x1a\x0b\xc4\xfd\xec\x8b\x0d\x10\x66\x39"
        , vecCiphertext = "\x73\x23\xea\x61\xd0\x59\x32\x26\x00\x47\xd9\x42"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x30\x3a\xaf\x90\xf6\xfe\x21\x19\x9c\x60\x68\x57\x74\x37\xa0\xc4"
        , vecCiphertext = "\x74\x3f\x7c\x80\x77\xab\x25\xf8\x62\x4e\x2e\x94\x85\x79\xcf\x77"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x1a\x8e\x45\xdc\xd4\x57\x8c\x66\x7c\xd8\x68\x47\xbf\x61\x55\xff"
        , vecCiphertext = "\x84\xe0\x7e\x62\xba\x83\xa6\x58\x54\x17\x24\x5d\x7e\xc4\x13\xa9\xfe\x42\x7d\x63\x15\xc0\x9b\x57\xce\x45\xf2\xe3\x93\x6a\x94\x45"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x5e\x6e\x31\x1d\xbf\x39\x5d\x35\xb0\xfe\x39\xc2\x71\x43\x88\xf8"
        , vecCiphertext = "\x3f\xd2\x4c\xe1\xf5\xa6\x7b\x75\xbf\x23\x51\xf1\x81\xa4\x75\xc7\xb8\x00\xa5\xb4\xd3\xdc\xf7\x01\x06\xb1\xee\xa8\x2f\xa1\xd6\x4d\xf4\x2b\xf7\x22\x61\x22\xfa\x92\xe1\x7a\x40\xee\xaa\xc1\x20\x1b"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x8a\x26\x3d\xd3\x17\xaa\x88\xd5\x6b\xdf\x39\x36\xdb\xa7\x5b\xb8"
        , vecCiphertext = "\x24\x33\x66\x8f\x10\x58\x19\x0f\x6d\x43\xe3\x60\xf4\xf3\x5c\xd8\xe4\x75\x12\x7c\xfc\xa7\x02\x8e\xa8\xab\x5c\x20\xf7\xab\x2a\xf0\x25\x16\xa2\xbd\xcb\xc0\x8d\x52\x1b\xe3\x7f\xf2\x8c\x15\x2b\xba\x36\x69\x7f\x25\xb4\xcd\x16\x9c\x65\x90\xd1\xdd\x39\x56\x6d\x3f"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = "\x01"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x3b\x0a\x1a\x25\x60\x96\x9c\xdf\x79\x0d\x99\x75\x9a\xbd\x15\x08"
        , vecCiphertext = "\x1e\x6d\xab\xa3\x56\x69\xf4\x27"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = "\x01"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x08\x29\x9c\x51\x02\x74\x5a\xaa\x3a\x0c\x46\x9f\xad\x9e\x07\x5a"
        , vecCiphertext = "\x29\x6c\x78\x89\xfd\x99\xf4\x19\x17\xf4\x46\x20"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = "\x01"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x8f\x89\x36\xec\x03\x9e\x4e\x4b\xb9\x7e\xbd\x8c\x44\x57\x44\x1f"
        , vecCiphertext = "\xe2\xb0\xc5\xda\x79\xa9\x01\xc1\x74\x5f\x70\x05\x25\xcb\x33\x5b"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = "\x01"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\xe6\xaf\x6a\x7f\x87\x28\x7d\xa0\x59\xa7\x16\x84\xed\x34\x98\xe1"
        , vecCiphertext = "\x62\x00\x48\xef\x3c\x1e\x73\xe5\x7e\x02\xbb\x85\x62\xc4\x16\xa3\x19\xe7\x3e\x4c\xaa\xc8\xe9\x6a\x1e\xcb\x29\x33\x14\x5a\x1d\x71"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = "\x01"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x6a\x8c\xc3\x86\x5f\x76\x89\x7c\x2e\x4b\x24\x5c\xf3\x1c\x51\xf2"
        , vecCiphertext = "\x50\xc8\x30\x3e\xa9\x39\x25\xd6\x40\x90\xd0\x7b\xd1\x09\xdf\xd9\x51\x5a\x5a\x33\x43\x10\x19\xc1\x7d\x93\x46\x59\x99\xa8\xb0\x05\x32\x01\xd7\x23\x12\x0a\x85\x62\xb8\x38\xcd\xff\x25\xbf\x9d\x1e"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x02\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x05\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = "\x01"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\xcd\xc4\x6a\xe4\x75\x56\x3d\xe0\x37\x00\x1e\xf8\x4a\xe2\x17\x44"
        , vecCiphertext = "\x2f\x5c\x64\x05\x9d\xb5\x5e\xe0\xfb\x84\x7e\xd5\x13\x00\x37\x46\xac\xa4\xe6\x1c\x71\x1b\x5d\xe2\xe7\xa7\x7f\xfd\x02\xda\x42\xfe\xec\x60\x19\x10\xd3\x46\x7b\xb8\xb3\x6e\xbb\xae\xbc\xe5\xfb\xa3\x0d\x36\xc9\x5f\x48\xa3\xe7\x98\x0f\x0e\x7a\xc2\x99\x33\x2a\x80"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x02\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x07\xeb\x1f\x84\xfb\x28\xf8\xcb\x73\xde\x8e\x99\xe2\xf4\x8a\x14"
        , vecCiphertext = "\xa8\xfe\x3e\x87"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\x24\xaf\xc9\x80\x5e\x97\x6f\x45\x1e\x6d\x87\xf6\xfe\x10\x65\x14"
        , vecCiphertext = "\x6b\xb0\xfe\xcf\x5d\xed\x9b\x77\xf9\x02\xc7\xd5\xda\x23\x6a\x43\x91\xdd\x02\x97"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x04\x00"
        , vecAAD        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00"
        , vecKey        = "\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x03\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
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    , Vector
        { vecPlaintext  = "\xce\xd5\x32\xce\x41\x59\xb0\x35\x27\x7d\x4d\xfb\xb7\xdb\x62\x96\x8b\x13\xcd\x4e\xec"
        , vecAAD        = "\x73\x43\x20\xcc\xc9\xd9\xbb\xbb\x19\xcb\x81\xb2\xaf\x4e\xcb\xc3\xe7\x28\x34\x32\x1f\x7a\xa0\xf7\x0b\x72\x82\xb4\xf3\x3d\xf2\x3f\x16\x75\x41"
        , vecKey        = "\x3c\x53\x5d\xe1\x92\xea\xed\x38\x22\xa2\xfb\xbe\x2c\xa9\xdf\xc8\x82\x55\xe1\x4a\x66\x1b\x8a\xa8\x2c\xc5\x42\x36\x09\x3b\xbc\x23"
        , vecNonce      = "\x68\x80\x89\xe5\x55\x40\xdb\x18\x72\x50\x4e\x1c"
        , vecTag        = "\x9d\x6c\x70\x29\x67\x5b\x89\xea\xf4\xba\x1d\xed\x1a\x28\x65\x94"
        , vecCiphertext = "\x62\x66\x60\xc2\x6e\xa6\x61\x2f\xb1\x7a\xd9\x1e\x8e\x76\x76\x39\xed\xd6\xc9\xfa\xee"
        }
    ]

vectorsWrap256 :: [Vector AES256]
vectorsWrap256 =
    [ Vector
        { vecPlaintext  = "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x4d\xb9\x23\xdc\x79\x3e\xe6\x49\x7c\x76\xdc\xc0\x3a\x98\xe1\x08"
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\xff\xff\xff\xff\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecCiphertext = "\xf3\xf8\x0f\x2c\xf0\xcb\x2d\xd9\xc5\x98\x4f\xcd\xa9\x08\x45\x6c\xc5\x37\x70\x3b\x5b\xa7\x03\x24\xa6\x79\x3a\x7b\xf2\x18\xd3\xea"
        }
    , Vector
        { vecPlaintext  = "\xeb\x36\x40\x27\x7c\x7f\xfd\x13\x03\xc7\xa5\x42\xd0\x2d\x3e\x4c\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecAAD        = ""
        , vecKey        = "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecNonce      = "\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecTag        = "\xff\xff\xff\xff\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"
        , vecCiphertext = "\x18\xce\x4f\x0b\x8c\xb4\xd0\xca\xc6\x5f\xea\x8f\x79\x25\x7b\x20\x88\x8e\x53\xe7\x22\x99\xe5\x6d"
        }
    ]

makeEncryptionTest :: BlockCipher128 aes => Int -> Vector aes -> TestTree
makeEncryptionTest i vec@Vector{..} =
    testCase (show i) $
        (t, vecCiphertext) @=? encrypt (vecCipher vec) n vecAAD vecPlaintext
  where t = AuthTag (B.convert vecTag)
        n = throwCryptoError (nonce vecNonce)

makeDecryptionTest :: BlockCipher128 aes => Int -> Vector aes -> TestTree
makeDecryptionTest i vec@Vector{..} =
    testCase (show i) $
        Just vecPlaintext @=? decrypt (vecCipher vec) n vecAAD vecCiphertext t
  where t = AuthTag (B.convert vecTag)
        n = throwCryptoError (nonce vecNonce)

katTests :: TestName
         -> (forall c . BlockCipher128 c => Int -> Vector c -> TestTree)
         -> TestTree
katTests name makeTest = testGroup name
    [ testGroup "AES128" $ zipWith makeTest [1..] vectors128
    , testGroup "AES256" $ zipWith makeTest [1..] vectors256
    , testGroup "CounterWrap" $ zipWith makeTest [1..] vectorsWrap256
    ]

newtype Key c = Key ByteString
    deriving (Show,Eq)

instance Arbitrary (Key AES128) where
    arbitrary = Key <$> arbitraryBS 16

instance Arbitrary (Key AES256) where
    arbitrary = Key <$> arbitraryBS 32

instance Arbitrary Nonce where
    arbitrary = throwCryptoError . nonce <$> arbitraryBS 12

encDecTest :: BlockCipher128 c
           => Proxy c -> Key c -> Nonce
           -> ArbitraryBS0_2901 -> ArbitraryBS0_2901 -> Property
encDecTest prx (Key key) iv (ArbitraryBS0_2901 aad) (ArbitraryBS0_2901 input) =
    let c = throwCryptoError (cipherInit key) `asProxyTypeOf` prx
        (tag, ciphertext) = encrypt c iv aad input
     in decrypt c iv aad ciphertext tag === Just input

tests :: TestTree
tests = testGroup "AES-GCM-SIV"
    [ testGroup "KATs"
        [ katTests "encrypt" makeEncryptionTest
        , katTests "decrypt" makeDecryptionTest
        ]
    , testGroup "properties"
        [ testProperty "AES128" $ encDecTest (Proxy :: Proxy AES128)
        , testProperty "AES256" $ encDecTest (Proxy :: Proxy AES256)
        ]
    ]