Merge tag 'u-boot-rockchip-20200501' of https://gitlab.denx.de/u-boot/custodians...
[oweals/u-boot.git] / test / py / tests / test_vboot.py
index c77989591c7e094f5a637dac0f40718d7e24de9f..6b998cfd70e8c6997d6d921e0439ac94f67ff1e0 100644 (file)
@@ -1,6 +1,5 @@
-# Copyright (c) 2013, Google Inc.
-#
 # SPDX-License-Identifier:     GPL-2.0+
+# Copyright (c) 2016, Google Inc.
 #
 # U-Boot Verified Boot Test
 
@@ -16,7 +15,7 @@ For image verification:
 For configuration verification:
 - Corrupt signature and check for failure
 - Create FIT (with unsigned configuration) with mkimage
-- Check that image veriication works
+- Check that image verification works
 - Sign the FIT and mark the key as 'required' for verification
 - Check that image verification works
 - Corrupt the signature
@@ -25,12 +24,32 @@ For configuration verification:
 Tests run with both SHA1 and SHA256 hashing.
 """
 
+import struct
 import pytest
-import sys
 import u_boot_utils as util
-
+import vboot_forge
+
+TESTDATA = [
+    ['sha1', '', None, False],
+    ['sha1', '', '-E -p 0x10000', False],
+    ['sha1', '-pss', None, False],
+    ['sha1', '-pss', '-E -p 0x10000', False],
+    ['sha256', '', None, False],
+    ['sha256', '', '-E -p 0x10000', False],
+    ['sha256', '-pss', None, False],
+    ['sha256', '-pss', '-E -p 0x10000', False],
+    ['sha256', '-pss', None, True],
+    ['sha256', '-pss', '-E -p 0x10000', True],
+]
+
+@pytest.mark.boardspec('sandbox')
 @pytest.mark.buildconfigspec('fit_signature')
-def test_vboot(u_boot_console):
+@pytest.mark.requiredtool('dtc')
+@pytest.mark.requiredtool('fdtget')
+@pytest.mark.requiredtool('fdtput')
+@pytest.mark.requiredtool('openssl')
+@pytest.mark.parametrize("sha_algo,padding,sign_options,required", TESTDATA)
+def test_vboot(u_boot_console, sha_algo, padding, sign_options, required):
     """Test verified boot signing with mkimage and verification with 'bootm'.
 
     This works using sandbox only as it needs to update the device tree used
@@ -40,7 +59,7 @@ def test_vboot(u_boot_console):
     key-generation process is quite slow and we want to avoid doing it twice.
     """
     def dtc(dts):
-        """Run the device-tree compiler to compile a .dts file
+        """Run the device tree compiler to compile a .dts file
 
         The output file will be the same as the input file but with a .dtb
         extension.
@@ -49,137 +68,253 @@ def test_vboot(u_boot_console):
             dts: Device tree file to compile.
         """
         dtb = dts.replace('.dts', '.dtb')
-        util.cmd(cons, 'dtc %s %s%s -O dtb '
-                       '-o %s%s' % (dtc_args, datadir, dts, tmpdir, dtb))
+        util.run_and_log(cons, 'dtc %s %s%s -O dtb '
+                         '-o %s%s' % (dtc_args, datadir, dts, tmpdir, dtb))
 
-    def run_bootm(test_type, expect_string):
+    def run_bootm(sha_algo, test_type, expect_string, boots):
         """Run a 'bootm' command U-Boot.
 
         This always starts a fresh U-Boot instance since the device tree may
         contain a new public key.
 
         Args:
-            test_type: A string identifying the test type
-            expect_string: A string which is expected in the output
+            test_type: A string identifying the test type.
+            expect_string: A string which is expected in the output.
+            sha_algo: Either 'sha1' or 'sha256', to select the algorithm to
+                    use.
+            boots: A boolean that is True if Linux should boot and False if
+                    we are expected to not boot
         """
-        cons.cleanup_spawn()
-        cons.ensure_spawned()
-        cons.log.action('%s: Test Verified Boot Run: %s' % (algo, test_type))
-        output = cons.run_command_list(
-            ['sb load hostfs - 100 %stest.fit' % tmpdir,
-             'fdt addr 100',
-             'bootm 100'])
-        assert(expect_string in output)
+        cons.restart_uboot()
+        with cons.log.section('Verified boot %s %s' % (sha_algo, test_type)):
+            output = cons.run_command_list(
+                ['host load hostfs - 100 %stest.fit' % tmpdir,
+                 'fdt addr 100',
+                 'bootm 100'])
+        assert expect_string in ''.join(output)
+        if boots:
+            assert 'sandbox: continuing, as we cannot run' in ''.join(output)
+        else:
+            assert('sandbox: continuing, as we cannot run'
+                   not in ''.join(output))
 
     def make_fit(its):
-        """Make a new FIT from the .its source file
+        """Make a new FIT from the .its source file.
 
         This runs 'mkimage -f' to create a new FIT.
 
         Args:
-            its: Filename containing .its source
+            its: Filename containing .its source.
         """
         util.run_and_log(cons, [mkimage, '-D', dtc_args, '-f',
                                 '%s%s' % (datadir, its), fit])
 
-    def sign_fit():
+    def sign_fit(sha_algo, options):
         """Sign the FIT
 
         Signs the FIT and writes the signature into it. It also writes the
         public key into the dtb.
+
+        Args:
+            sha_algo: Either 'sha1' or 'sha256', to select the algorithm to
+                    use.
+            options: Options to provide to mkimage.
         """
-        cons.log.action('%s: Sign images' % algo)
-        util.run_and_log(cons, [mkimage, '-F', '-k', tmpdir, '-K', dtb,
-                                '-r', fit])
+        args = [mkimage, '-F', '-k', tmpdir, '-K', dtb, '-r', fit]
+        if options:
+            args += options.split(' ')
+        cons.log.action('%s: Sign images' % sha_algo)
+        util.run_and_log(cons, args)
 
-    def test_with_algo(sha):
-        """Test verified boot with the given hash algorithm
+    def replace_fit_totalsize(size):
+        """Replace FIT header's totalsize with something greater.
 
-        This is the main part of the test code. The same procedure is followed
-        for both hashing algorithms.
+        The totalsize must be less than or equal to FIT_SIGNATURE_MAX_SIZE.
+        If the size is greater, the signature verification should return false.
+
+        Args:
+            size: The new totalsize of the header
+
+        Returns:
+            prev_size: The previous totalsize read from the header
+        """
+        total_size = 0
+        with open(fit, 'r+b') as handle:
+            handle.seek(4)
+            total_size = handle.read(4)
+            handle.seek(4)
+            handle.write(struct.pack(">I", size))
+        return struct.unpack(">I", total_size)[0]
+
+    def create_rsa_pair(name):
+        """Generate a new RSA key paid and certificate
 
         Args:
-            sha: Either 'sha1' or 'sha256', to select the algorithm to use
+            name: Name of of the key (e.g. 'dev')
         """
-        global algo
+        public_exponent = 65537
+        util.run_and_log(cons, 'openssl genpkey -algorithm RSA -out %s%s.key '
+                     '-pkeyopt rsa_keygen_bits:2048 '
+                     '-pkeyopt rsa_keygen_pubexp:%d' %
+                     (tmpdir, name, public_exponent))
 
-        algo = sha
+        # Create a certificate containing the public key
+        util.run_and_log(cons, 'openssl req -batch -new -x509 -key %s%s.key '
+                         '-out %s%s.crt' % (tmpdir, name, tmpdir, name))
+
+    def test_with_algo(sha_algo, padding, sign_options):
+        """Test verified boot with the given hash algorithm.
+
+        This is the main part of the test code. The same procedure is followed
+        for both hashing algorithms.
 
-        # Compile our device tree files for kernel and U-Boot
+        Args:
+            sha_algo: Either 'sha1' or 'sha256', to select the algorithm to
+                    use.
+            padding: Either '' or '-pss', to select the padding to use for the
+                    rsa signature algorithm.
+            sign_options: Options to mkimage when signing a fit image.
+        """
+        # Compile our device tree files for kernel and U-Boot. These are
+        # regenerated here since mkimage will modify them (by adding a
+        # public key) below.
         dtc('sandbox-kernel.dts')
         dtc('sandbox-u-boot.dts')
 
         # Build the FIT, but don't sign anything yet
-        cons.log.action('%s: Test FIT with signed images' % algo)
-        make_fit('sign-images-%s.its' % algo)
-        run_bootm('unsigned images', 'dev-')
+        cons.log.action('%s: Test FIT with signed images' % sha_algo)
+        make_fit('sign-images-%s%s.its' % (sha_algo, padding))
+        run_bootm(sha_algo, 'unsigned images', 'dev-', True)
 
         # Sign images with our dev keys
-        sign_fit()
-        run_bootm('signed images', 'dev+')
+        sign_fit(sha_algo, sign_options)
+        run_bootm(sha_algo, 'signed images', 'dev+', True)
 
         # Create a fresh .dtb without the public keys
         dtc('sandbox-u-boot.dts')
 
-        cons.log.action('%s: Test FIT with signed configuration' % algo)
-        make_fit('sign-configs-%s.its' % algo)
-        run_bootm('unsigned config', '%s+ OK' % algo)
+        cons.log.action('%s: Test FIT with signed configuration' % sha_algo)
+        make_fit('sign-configs-%s%s.its' % (sha_algo, padding))
+        run_bootm(sha_algo, 'unsigned config', '%s+ OK' % sha_algo, True)
 
         # Sign images with our dev keys
-        sign_fit()
-        run_bootm('signed config', 'dev+')
-
-        cons.log.action('%s: Check signed config on the host' % algo)
-
-        util.run_and_log(cons, [fit_check_sign, '-f', fit, '-k', tmpdir,
-                                '-k', dtb])
+        sign_fit(sha_algo, sign_options)
+        run_bootm(sha_algo, 'signed config', 'dev+', True)
+
+        cons.log.action('%s: Check signed config on the host' % sha_algo)
+
+        util.run_and_log(cons, [fit_check_sign, '-f', fit, '-k', dtb])
+
+        # Make sure that U-Boot checks that the config is in the list of hashed
+        # nodes. If it isn't, a security bypass is possible.
+        with open(fit, 'rb') as fd:
+            root, strblock = vboot_forge.read_fdt(fd)
+        root, strblock = vboot_forge.manipulate(root, strblock)
+        with open(fit, 'w+b') as fd:
+            vboot_forge.write_fdt(root, strblock, fd)
+        util.run_and_log_expect_exception(
+            cons, [fit_check_sign, '-f', fit, '-k', dtb],
+            1, 'Failed to verify required signature')
+
+        run_bootm(sha_algo, 'forged config', 'Bad Data Hash', False)
+
+        # Create a new properly signed fit and replace header bytes
+        make_fit('sign-configs-%s%s.its' % (sha_algo, padding))
+        sign_fit(sha_algo, sign_options)
+        bcfg = u_boot_console.config.buildconfig
+        max_size = int(bcfg.get('config_fit_signature_max_size', 0x10000000), 0)
+        existing_size = replace_fit_totalsize(max_size + 1)
+        run_bootm(sha_algo, 'Signed config with bad hash', 'Bad Data Hash',
+                  False)
+        cons.log.action('%s: Check overflowed FIT header totalsize' % sha_algo)
+
+        # Replace with existing header bytes
+        replace_fit_totalsize(existing_size)
+        run_bootm(sha_algo, 'signed config', 'dev+', True)
+        cons.log.action('%s: Check default FIT header totalsize' % sha_algo)
 
         # Increment the first byte of the signature, which should cause failure
-        sig = util.cmd(cons, 'fdtget -t bx %s %s value' % (fit, sig_node))
+        sig = util.run_and_log(cons, 'fdtget -t bx %s %s value' %
+                               (fit, sig_node))
         byte_list = sig.split()
         byte = int(byte_list[0], 16)
-        byte_list = ['%x' % (byte + 1)] + byte_list[1:]
+        byte_list[0] = '%x' % (byte + 1)
         sig = ' '.join(byte_list)
-        util.cmd(cons, 'fdtput -t bx %s %s value %s' % (fit, sig_node, sig))
+        util.run_and_log(cons, 'fdtput -t bx %s %s value %s' %
+                         (fit, sig_node, sig))
+
+        run_bootm(sha_algo, 'Signed config with bad hash', 'Bad Data Hash',
+                  False)
+
+        cons.log.action('%s: Check bad config on the host' % sha_algo)
+        util.run_and_log_expect_exception(
+            cons, [fit_check_sign, '-f', fit, '-k', dtb],
+            1, 'Failed to verify required signature')
+
+    def test_required_key(sha_algo, padding, sign_options):
+        """Test verified boot with the given hash algorithm.
+
+        This function tests if U-Boot rejects an image when a required key isn't
+        used to sign a FIT.
 
-        run_bootm('Signed config with bad hash', 'Bad Data Hash')
+        Args:
+            sha_algo: Either 'sha1' or 'sha256', to select the algorithm to use
+            padding: Either '' or '-pss', to select the padding to use for the
+                    rsa signature algorithm.
+            sign_options: Options to mkimage when signing a fit image.
+        """
+        # Compile our device tree files for kernel and U-Boot. These are
+        # regenerated here since mkimage will modify them (by adding a
+        # public key) below.
+        dtc('sandbox-kernel.dts')
+        dtc('sandbox-u-boot.dts')
 
-        cons.log.action('%s: Check bad config on the host' % algo)
-        util.run_and_log_expect_exception(cons, [fit_check_sign, '-f', fit,
-                '-k', dtb], 1, 'Failed to verify required signature')
+        cons.log.action('%s: Test FIT with configs images' % sha_algo)
+
+        # Build the FIT with prod key (keys required) and sign it. This puts the
+        # signature into sandbox-u-boot.dtb, marked 'required'
+        make_fit('sign-configs-%s%s-prod.its' % (sha_algo, padding))
+        sign_fit(sha_algo, sign_options)
+
+        # Build the FIT with dev key (keys NOT required). This adds the
+        # signature into sandbox-u-boot.dtb, NOT marked 'required'.
+        make_fit('sign-configs-%s%s.its' % (sha_algo, padding))
+        sign_fit(sha_algo, sign_options)
+
+        # So now sandbox-u-boot.dtb two signatures, for the prod and dev keys.
+        # Only the prod key is set as 'required'. But FIT we just built has
+        # a dev signature only (sign_fit() overwrites the FIT).
+        # Try to boot the FIT with dev key. This FIT should not be accepted by
+        # U-Boot because the prod key is required.
+        run_bootm(sha_algo, 'required key', '', False)
 
     cons = u_boot_console
     tmpdir = cons.config.result_dir + '/'
-    tmp = tmpdir + 'vboot.tmp'
-    datadir = 'test/py/tests/vboot/'
+    datadir = cons.config.source_dir + '/test/py/tests/vboot/'
     fit = '%stest.fit' % tmpdir
     mkimage = cons.config.build_dir + '/tools/mkimage'
     fit_check_sign = cons.config.build_dir + '/tools/fit_check_sign'
     dtc_args = '-I dts -O dtb -i %s' % tmpdir
     dtb = '%ssandbox-u-boot.dtb' % tmpdir
-    sig_node = '/configurations/conf@1/signature@1'
-
-    # Create an RSA key pair
-    public_exponent = 65537
-    util.cmd(cons, 'openssl genpkey -algorithm RSA -out %sdev.key '
-                   '-pkeyopt rsa_keygen_bits:2048 '
-                   '-pkeyopt rsa_keygen_pubexp:%d '
-                   '2>/dev/null'  % (tmpdir, public_exponent))
+    sig_node = '/configurations/conf-1/signature'
 
-    # Create a certificate containing the public key
-    util.cmd(cons, 'openssl req -batch -new -x509 -key %sdev.key -out '
-                   '%sdev.crt' % (tmpdir, tmpdir))
+    create_rsa_pair('dev')
+    create_rsa_pair('prod')
 
     # Create a number kernel image with zeroes
     with open('%stest-kernel.bin' % tmpdir, 'w') as fd:
-        fd.write(5000 * chr(0))
+        fd.write(500 * chr(0))
 
     try:
         # We need to use our own device tree file. Remember to restore it
         # afterwards.
         old_dtb = cons.config.dtb
         cons.config.dtb = dtb
-        test_with_algo('sha1')
-        test_with_algo('sha256')
+        if required:
+            test_required_key(sha_algo, padding, sign_options)
+        else:
+            test_with_algo(sha_algo, padding, sign_options)
     finally:
+        # Go back to the original U-Boot with the correct dtb.
         cons.config.dtb = old_dtb
+        cons.restart_uboot()