Ниже — предлагаемая архитектура тестирования библиотеки, генерирующей криптографические подписи. Я разбил план по уровням тестов, описал важные крайние случаи и метрики, привёл практики для воспроизводимости и методы тестирования безопасности, не раскрывая секретных ключей.

1) Общая архитектура тестовой подсистемы

Разделение тестов по слоям: Unit → Property-based → Integration → Conformance / Interop → Fuzzing / Stress → Security / Side‑channel → Performance / Benchmarks.CI-пайплайн:
PR: быстрые unit и property-based тесты, статический анализ, sanitizer‑build $ASAN/UBSAN$, линтер.Merge / Nightly: полная интеграция, межреализационные тесты, Wycheproof/CAVP, fuzzing, трассировки производительности.Nightly/Continuous fuzzing: запуск libFuzzer/AFL/OSS‑Fuzz или облачного fuzzing‑сервиса.Разделение тестовой инфраструктуры: локальные dev тесты, CI, изолированные окружения для security‑тестов $HSM/KMS/securevault$.

2) Уровни тестирования и что на них проверять

Unit tests $быстрые,детерминированные$ Тривиальные функции: сериализация/десериализация ключей и подписей, парсинг форматов $DER/PEM/JWS$.Малые случаи: пустые и короткие сообщения, максимально допустимые длины, проверка ошибок при некорректных входах.Проверка контрактов API: возвращаемые ошибки, обработка nil/None, resource cleanup.Mock RNG‑интерфейсы — проверка поведения при отказе RNG $ошибка/пустаявыдача$.Property‑based testing $QuickCheck/Hypothesis$ Свойства: verify$sign(m,sk),pk$ == true для случайного m.Невозможность верификации для случайных $m,signature$ пар: с высокой вероятностью verify$randomSig,pk$ == false.Для детерминированных схем $RFC6979etc.$: повторные подписи с одинаковыми inputs дают одинаковый результат.Для схем с nonce: проверка, что двукратное использование nonce приводит к компрометации $проверкапобочныхпоследствий$ — полезно как тест‑проверка, что библиотека не допускает reuse.Генерация широкого набора входов: длины от 0 до большого, нестандартные байты, не‑UTF‑8.Integration tests
Генерация ключей, подпись и верификация «end-to-end».Interop: подписать в вашей библиотеке — верифицировать другой реализацией $OpenSSL,BoringSSL,libsodiumит.п.$ и наоборот.Форматы: PEM/DER/JWK/JWS/COSE — round‑trip.Тестирование с реальными backends: HSM, KMS, TPM, PKCS#11 адаптеры.Conformance tests / Test vectors
Статические наборы: NIST CAVP, RFC test vectors $Ed25519RFC8032$, Google Wycheproof. Запуск всех доступных кейсов $валидные/негативные$.Fuzzing
Парсеров ключей/подписей/форматов: libFuzzer/OSS‑Fuzz, AFL.Тестирование входных данных подписания/верификации: случайные/мутированные подписи/сообщения.Интегрировать coverage‑guided fuzzing, сохранять интересные $crash/coverage$ артефакты.Security / Side‑channel tests
Тест на постоянство времени: dudect $Statisticaltestingfortimingleaks$ — сравнение двух наборов input с разными ключами/битами.ctgrind / Valgrind‑plugin или clang + DataFlow‑injection для обнаружения branch‑dependent memory access.Статистический анализ тайминга $p‑values$ с большим числом измерений на разных платформах.Кеш‑атак симуляции $flush+reload$ — в лаборатории с контролем аппаратного окружения.Fault injection tests $еслиподдерживается$: инъекция ошибок в RNG, переполнение буфера, аппаратные сбои.Performance / Benchmarks
Времена генерации ключа / подписи / верификации для разных алгоритмов и параметров $ключиразмераN,secp256k1,Ed25519ит.д.$.Память, аллокации, peak RSS, stack usage.Latency percentiles, throughput under concurrency.

3) Критические крайние случаи $конкретныепримеры$

Нулевые/пустые сообщения; очень большие сообщения $свышеожидаемого$, длинные ленты байт.Трюки с кодировкой: много нулей в начале, лишние ведущие нули в big-endian, неправильный DER TLV‑формат, повторяющиеся параметры.Транзакции с изменённой последовательностью байт: подпись с добавленными/удалёнными байтами, подпись с правильной длиной, но с мусором в конце.Коррупция подписи: изменение одного бита, изменение s или r компоненты $дляECDSA$.Неверные публичные ключи: неверный кривой/параметр, несовместимый формат.Подписи с параметрами, выходящими за допустимый диапазон (s > curve_order).Повторное использование nonce; повторяющиеся RNG‑выходы $симулироватьполомкуRNG$.Неочевидные краевые случаи: проверки алгоритов, зависящие от endianness, непроинициализированная память.Неправильное использование API: несколько одновременных вызовов sign с одним RNG без синхронизации.

4) Метрики для мониторинга качества тестов

Кодовое покрытие $строки,ветви,функции$. Цель: >= 90% для критичных модулей, но не заменяет другие тесты.Mutation testing score — показывает насколько тесты обнаруживают искусственные изменения.Fuzzing metrics: количество найденных unique crashes, уникальных path coverage, corpus size, time to first crash.Sanitizer findings $ASAN/UBSAN/MSAN$ — кол-во ошибок.Performance baselines $latencyp50/p99,throughput$.Security metrics: p‑values из dudect/стат‑тестов, количество потенциальных timing leaks.Flakiness rate: % тестов, дающих нестабильные результаты на CI.Mean time to detect $MTTD$ багов — как быстро тест раскрывает регрессии.

5) Воспроизводимость тестов

Детерминизм там, где нужно:
В тестах, где важен повторяемый результат, используйте mock‑RNG или фиксированные seed‑ы.Логировать использованные seed‑ы/входы для отладки и реплея $носм.пунктпросекреты$.Пинning toolchain: фиксированные версии компиляторов/библиотек в CI $билдывконтейнерах$.Изоляция окружения: контейнеры, VM, фиксированные зависимости.Хранение артефактов: сохранять corpus/interesting inputs от fuzzers в CI artifacts.Deterministic builds: подпись артефактов, reproducible build flags.Фиксация аппаратных условий в side‑channel тестах: блокировка частоты CPU, одинаковые режимы энергосбережения, запуск в воскресное/ночное время и запись всех метаданных $CPUmodel,microcode,OS$.Обязательный реплей: для найденного бага сохранять минимальный регрессирующий тест и добавлять в unit/property corpus.

6) Как тестировать безопасность без раскрытия секретных ключей

Принцип первый: никогда не включать production private keys в репозиторий или CI.Использование тестовых ключей:
Генерировать ephemeral test keys динамически в тестовом окружении $тест‑толькоключи$. Такие ключи имеют нулевую ценность в prod.Для воспроизводимости допускается хранить тестовые seed‑ы в защищённом CI‑vault $идоступтолькодлятестовойсреды$.Изоляция ключей в KMS/HSM:
Интеграционные тесты, где подпись выполняет внешний сервис $KMS/HSM$ — библиотека отправляет запросы на sign, ключ никогда не покидает HSM. Это эмулирует реальные условия без экспорта ключа.Использовать dev‑HSM / YubiHSM / SoftHSM $дляCI$ или mock‑HSM с тем же API.Мокирование приватных операций:
Абстрагировать signer interface; в unit‑тестах подменять реальный signer на stub, который возвращает подписанные данные по предопределённой логике.Для property‑tests можно использовать два режима: «real signer» в integration и «mock signer» в unit.Redaction и безопасное логирование:
Никогда не логировать приватные ключи, сырой seed или полные подписи в CI logs; включать redaction middleware.Удалять core dumps или отключать их в CI.Минимизация времени жизни секретов:
Использовать ephemeral keys, которые создаются в начале теста и уничтожаются после.Привилегии доступа:
CI job, выполняющий тесты с реальными ключами, должен запускаться в строго ограниченном проекте/аккаунте; ключи должны иметь минимальные права и автоматическую ротацию.Ограниченные test keys / canary keys:
Создавать ключи, которые подписывают только тестовые сообщения и имеют короткий TTL; это позволяет проводить интеграционные тесты без риска компрометации.Использование приватных апи вместо экспорта ключа:
Например, для проверки чего‑то в духе “ключ не был утечён”, запрашивать от HSM позиционные атрибуты $e.g.publickey$ или выполнять attestation, не выгружая секрет.Формальные/статичные проверки:
Формальная верификация алгоритма $тамгдеможно$ и статический анализ могут дать уверенность без работы с секретами.

7) Тестирование таймингов и side‑channels безопасно

Использовать тестовые ключи / HSM: секретов вне среды тестирования нет.dudect workflow:
Подготовить набор вызовов с двух групп input и измерять времена; важна статистика.Запускать тесты на изолированном железе, фиксируя среду.ctgrind/Valgrind/llvm tools для нахождения branch‑зависимых обращений.Запуск на разном железе: x86/ARM, разные микроархитектуры.Не записывать детали ключей; хранить только агрегированные измерения и p‑values.

8) Инструменты и ресурсы

Fuzzing: libFuzzer, AFL, OSS‑Fuzz.Property testing: Hypothesis $Python$, QuickCheck $Haskell$, RBT $Rustproptests$.Conformance vectors: NIST CAVP, Wycheproof, RFC test vectors $RFC8032,RFC6979ит.д.$.Sanitizers: ASAN, UBSAN, MSAN $состорожностью$.Side‑channel: dudect, ctgrind, CacheAudit‑style tools, perf counters.Static analyzers: clang static analyzer, Coverity, CodeQL.Formal verification: F* $ProjectEverest$, Coq, K-framework для отдельных модулей — где это оправдано.CI: GitHub Actions, GitLab CI, CircleCI + специальные runners для hardware‑dependent tests.

9) Процедуры при нахождении уязвимости

Реплей теста → минимальный тест‑кейс в unit/smoke suite.Добавление case в регрессионный набор и в corpus для fuzzer.Тriage уязвимости: классификация $logic/crypto/side‑channel/memory$, CVE процесс.Ротация тестовых/реальных ключей $еслинеобходимо$.Автоматическое уведомление и метрики MTTD/MTTR.

10) Практические рекомендации / checklist при внедрении

Всегда иметь набор базовых unit+property тестов, которые выполняются на PR за < 1–2 min.Проводить полную security‑suite nightly.Хранить и версионировать тестовые vectors и corpus для fuzzers.Ограничить и логировать доступ к CI secrets; не добавлять приватные ключи в репо.Автоматизировать сбор и хранение минимальных repro case при crash/fuzz.Рассмотреть использование зрелых, верифицированных библиотек $напримерlibsodium,BoringSSL$ для критичных алгоритмов или как референс для cross‑testing.

Если хотите, могу:

Предложить пример тестовой матрицы $конкретныетестыпоалгоритму:Ed25519,ECDSA/secp256k1,RSA-PSS$.Написать шаблон CI‑pipeline с шагами и таймингами.Сформировать список конкретных property‑tests и edge‑cases в виде набора примеров кода $наязыкевашегопроекта$.