]> git.saurik.com Git - apple/libc.git/blobdiff - gen/FreeBSD/arc4random.c
Libc-763.13.tar.gz
[apple/libc.git] / gen / FreeBSD / arc4random.c
index 7d882b8154cc02ebe744d7804297ff07ede294e3..869effaf5444733687383514a5e40b6b4e17fcfb 100644 (file)
@@ -1,14 +1,23 @@
 /*
- * Arc4 random number generator for OpenBSD.
- * Copyright 1996 David Mazieres <dm@lcs.mit.edu>.
+ * Copyright (c) 1996, David Mazieres <dm@uun.org>
+ * Copyright (c) 2008, Damien Miller <djm@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
  *
- * Modification and redistribution in source and binary forms is
- * permitted provided that due credit is given to the author and the
- * OpenBSD project (for instance by leaving this copyright notice
- * intact).
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  */
 
 /*
+ * Arc4 random number generator for OpenBSD.
+ *
  * This code is derived from section 17.1 of Applied Cryptography,
  * second edition, which describes a stream cipher allegedly
  * compatible with RSA Labs "RC4" cipher (the actual description of
@@ -24,7 +33,7 @@
  */
 
 #include <sys/cdefs.h>
-__FBSDID("$FreeBSD: src/lib/libc/gen/arc4random.c,v 1.10 2004/03/24 14:44:57 green Exp $");
+__FBSDID("$FreeBSD: src/lib/libc/gen/arc4random.c,v 1.25 2008/09/09 09:46:36 ache Exp $");
 
 #include "namespace.h"
 #include <sys/types.h>
@@ -43,81 +52,111 @@ struct arc4_stream {
        u_int8_t s[256];
 };
 
-static pthread_mutex_t arc4random_mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+static int lock = 0;
+extern void spin_lock(int*);
+extern void spin_unlock(int*);
 
-#define        RANDOMDEV       "/dev/urandom"
+#define        RANDOMDEV       "/dev/random"
+#define KEYSIZE                128
 #define        THREAD_LOCK()                                           \
        do {                                                    \
                if (__isthreaded)                               \
-                       _pthread_mutex_lock(&arc4random_mtx);   \
+                       spin_lock(&lock);                       \
        } while (0)
 
 #define        THREAD_UNLOCK()                                         \
        do {                                                    \
                if (__isthreaded)                               \
-                       _pthread_mutex_unlock(&arc4random_mtx); \
+                       spin_unlock(&lock);                     \
        } while (0)
 
-static struct arc4_stream rs;
+static struct arc4_stream rs = {
+       .i = 0,
+       .j = 0,
+       .s = {
+                 0,   1,   2,   3,   4,   5,   6,   7,   8,   9,  10,  11,  12,  13,  14,  15,
+                16,  17,  18,  19,  20,  21,  22,  23,  24,  25,  26,  27,  28,  29,  30,  31,
+                32,  33,  34,  35,  36,  37,  38,  39,  40,  41,  42,  43,  44,  45,  46,  47,
+                48,  49,  50,  51,  52,  53,  54,  55,  56,  57,  58,  59,  60,  61,  62,  63,
+                64,  65,  66,  67,  68,  69,  70,  71,  72,  73,  74,  75,  76,  77,  78,  79,
+                80,  81,  82,  83,  84,  85,  86,  87,  88,  89,  90,  91,  92,  93,  94,  95,
+                96,  97,  98,  99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111,
+               112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127,
+               128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143,
+               144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159,
+               160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175,
+               176, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 189, 190, 191,
+               192, 193, 194, 195, 196, 197, 198, 199, 200, 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207,
+               208, 209, 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 219, 220, 221, 222, 223,
+               224, 225, 226, 227, 228, 229, 230, 231, 232, 233, 234, 235, 236, 237, 238, 239,
+               240, 241, 242, 243, 244, 245, 246, 247, 248, 249, 250, 251, 252, 253, 254, 255
+       }
+};
 static int rs_initialized;
 static int rs_stired;
+static int arc4_count;
 
-static inline u_int8_t arc4_getbyte(struct arc4_stream *);
-static void arc4_stir(struct arc4_stream *);
+static inline u_int8_t arc4_getbyte(void);
+static void arc4_stir(void);
 
-static inline void
-arc4_init(as)
-       struct arc4_stream *as;
-{
-       int     n;
-
-       for (n = 0; n < 256; n++)
-               as->s[n] = n;
-       as->i = 0;
-       as->j = 0;
-}
+static struct {
+       struct timeval  tv;
+       pid_t           pid;
+       u_int8_t        rnd[KEYSIZE];
+} rdat;
+static volatile int rs_data_available = 0;
 
 static inline void
-arc4_addrandom(as, dat, datlen)
-       struct arc4_stream *as;
-       u_char *dat;
-       int     datlen;
+arc4_addrandom(u_char *dat, int datlen)
 {
        int     n;
        u_int8_t si;
 
-       as->i--;
+       rs.i--;
        for (n = 0; n < 256; n++) {
-               as->i = (as->i + 1);
-               si = as->s[as->i];
-               as->j = (as->j + si + dat[n % datlen]);
-               as->s[as->i] = as->s[as->j];
-               as->s[as->j] = si;
+               rs.i = (rs.i + 1);
+               si = rs.s[rs.i];
+               rs.j = (rs.j + si + dat[n % datlen]);
+               rs.s[rs.i] = rs.s[rs.j];
+               rs.s[rs.j] = si;
        }
+       rs.j = rs.i;
 }
 
 static void
-arc4_stir(as)
-       struct arc4_stream *as;
+arc4_fetch(void)
 {
-       int     fd, n;
-       struct {
-               struct timeval tv;
-               pid_t pid;
-               u_int8_t rnd[128 - sizeof(struct timeval) - sizeof(pid_t)];
-       }       rdat;
-
-       gettimeofday(&rdat.tv, NULL);
-       rdat.pid = getpid();
+       int done, fd;
        fd = _open(RANDOMDEV, O_RDONLY, 0);
+       done = 0;
        if (fd >= 0) {
-               (void) _read(fd, rdat.rnd, sizeof(rdat.rnd));
-               _close(fd);
+               if (_read(fd, &rdat, KEYSIZE) == KEYSIZE)
+                       done = 1;
+               (void)_close(fd);
        } 
-       /* fd < 0?  Ah, what the heck. We'll just take whatever was on the
-        * stack... */
+       if (!done) {
+               (void)gettimeofday(&rdat.tv, NULL);
+               rdat.pid = getpid();
+               /* We'll just take whatever was on the stack too... */
+       }
+}
 
-       arc4_addrandom(as, (void *) &rdat, sizeof(rdat));
+static void
+arc4_stir(void)
+{
+       int n;
+       /*
+        * If we don't have data, we need some now before we can integrate
+        * it into the static buffers
+        */
+       if (!rs_data_available)
+       {
+               arc4_fetch();
+       }
+       rs_data_available = 0;
+       __sync_synchronize();
+
+       arc4_addrandom((u_char *)&rdat, KEYSIZE);
 
        /*
         * Throw away the first N bytes of output, as suggested in the
@@ -127,92 +166,169 @@ arc4_stir(as)
         * by Ilya Mironov.
         */
        for (n = 0; n < 1024; n++)
-               arc4_getbyte(as);
+               (void) arc4_getbyte();
+       arc4_count = 1600000;
+       rs_stired = 1;
 }
 
 static inline u_int8_t
-arc4_getbyte(as)
-       struct arc4_stream *as;
+arc4_getbyte(void)
 {
        u_int8_t si, sj;
 
-       as->i = (as->i + 1);
-       si = as->s[as->i];
-       as->j = (as->j + si);
-       sj = as->s[as->j];
-       as->s[as->i] = sj;
-       as->s[as->j] = si;
+       rs.i = (rs.i + 1);
+       si = rs.s[rs.i];
+       rs.j = (rs.j + si);
+       sj = rs.s[rs.j];
+       rs.s[rs.i] = sj;
+       rs.s[rs.j] = si;
 
-       return (as->s[(si + sj) & 0xff]);
+       return (rs.s[(si + sj) & 0xff]);
 }
 
 static inline u_int32_t
-arc4_getword(as)
-       struct arc4_stream *as;
+arc4_getword(void)
 {
        u_int32_t val;
 
-       val = arc4_getbyte(as) << 24;
-       val |= arc4_getbyte(as) << 16;
-       val |= arc4_getbyte(as) << 8;
-       val |= arc4_getbyte(as);
+       val = arc4_getbyte() << 24;
+       val |= arc4_getbyte() << 16;
+       val |= arc4_getbyte() << 8;
+       val |= arc4_getbyte();
 
        return (val);
 }
 
-static void
-arc4_check_init(void)
+/* 7944700: force restir in child */
+__private_extern__ void
+_arc4_fork_child(void)
 {
-       if (!rs_initialized) {
-               arc4_init(&rs);
-               rs_initialized = 1;
-       }
+       rs_stired = 0;
+       rs_data_available = 0;
 }
 
-static void
+static inline int
 arc4_check_stir(void)
 {
-       if (!rs_stired) {
-               arc4_stir(&rs);
-               rs_stired = 1;
+       if (!rs_stired || arc4_count <= 0) {
+               arc4_stir();
+               return 1;
        }
+       return 0;
 }
 
 void
-arc4random_stir()
+arc4random_stir(void)
 {
        THREAD_LOCK();
-       arc4_check_init();
-       arc4_stir(&rs);
+       arc4_stir();
        THREAD_UNLOCK();
 }
 
 void
-arc4random_addrandom(dat, datlen)
-       u_char *dat;
-       int     datlen;
+arc4random_addrandom(u_char *dat, int datlen)
 {
        THREAD_LOCK();
-       arc4_check_init();
        arc4_check_stir();
-       arc4_addrandom(&rs, dat, datlen);
+       arc4_addrandom(dat, datlen);
        THREAD_UNLOCK();
 }
 
 u_int32_t
-arc4random()
+arc4random(void)
 {
        u_int32_t rnd;
 
        THREAD_LOCK();
-       arc4_check_init();
-       arc4_check_stir();
-       rnd = arc4_getword(&rs);
+
+       int did_stir = arc4_check_stir();
+       rnd = arc4_getword();
+       arc4_count -= 4;
+
        THREAD_UNLOCK();
+       if (did_stir)
+       {
+               /* stirring used up our data pool, we need to read in new data outside of the lock */
+               arc4_fetch();
+               rs_data_available = 1;
+               __sync_synchronize();
+       }
 
        return (rnd);
 }
 
+void
+arc4random_buf(void *_buf, size_t n)
+{
+       u_char *buf = (u_char *)_buf;
+       int did_stir = 0;
+
+       THREAD_LOCK();
+
+       while (n--) {
+               if (arc4_check_stir())
+               {
+                       did_stir = 1;
+               }
+               buf[n] = arc4_getbyte();
+               arc4_count--;
+       }
+       
+       THREAD_UNLOCK();
+       if (did_stir)
+       {
+               /* stirring used up our data pool, we need to read in new data outside of the lock */
+               arc4_fetch();
+               rs_data_available = 1;
+               __sync_synchronize();
+       }
+}
+
+/*
+ * Calculate a uniformly distributed random number less than upper_bound
+ * avoiding "modulo bias".
+ *
+ * Uniformity is achieved by generating new random numbers until the one
+ * returned is outside the range [0, 2**32 % upper_bound).  This
+ * guarantees the selected random number will be inside
+ * [2**32 % upper_bound, 2**32) which maps back to [0, upper_bound)
+ * after reduction modulo upper_bound.
+ */
+u_int32_t
+arc4random_uniform(u_int32_t upper_bound)
+{
+       u_int32_t r, min;
+
+       if (upper_bound < 2)
+               return (0);
+
+#if (ULONG_MAX > 0xffffffffUL)
+       min = 0x100000000UL % upper_bound;
+#else
+       /* Calculate (2**32 % upper_bound) avoiding 64-bit math */
+       if (upper_bound > 0x80000000)
+               min = 1 + ~upper_bound;         /* 2**32 - upper_bound */
+       else {
+               /* (2**32 - (x * 2)) % x == 2**32 % x when x <= 2**31 */
+               min = ((0xffffffff - (upper_bound * 2)) + 1) % upper_bound;
+       }
+#endif
+
+       /*
+        * This could theoretically loop forever but each retry has
+        * p > 0.5 (worst case, usually far better) of selecting a
+        * number inside the range we need, so it should rarely need
+        * to re-roll.
+        */
+       for (;;) {
+               r = arc4random();
+               if (r >= min)
+                       break;
+       }
+
+       return (r % upper_bound);
+}
+
 #if 0
 /*-------- Test code for i386 --------*/
 #include <stdio.h>