]> git.saurik.com Git - apple/security.git/blobdiff - securityd/src/entropy.cpp
Security-57031.1.35.tar.gz
[apple/security.git] / securityd / src / entropy.cpp
diff --git a/securityd/src/entropy.cpp b/securityd/src/entropy.cpp
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5839c2a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,224 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2000-2004,2007-2008,2010,2012-2013 Apple Inc. All Rights Reserved.
+ * 
+ * @APPLE_LICENSE_HEADER_START@
+ * 
+ * This file contains Original Code and/or Modifications of Original Code
+ * as defined in and that are subject to the Apple Public Source License
+ * Version 2.0 (the 'License'). You may not use this file except in
+ * compliance with the License. Please obtain a copy of the License at
+ * http://www.opensource.apple.com/apsl/ and read it before using this
+ * file.
+ * 
+ * The Original Code and all software distributed under the License are
+ * distributed on an 'AS IS' basis, WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EITHER
+ * EXPRESS OR IMPLIED, AND APPLE HEREBY DISCLAIMS ALL SUCH WARRANTIES,
+ * INCLUDING WITHOUT LIMITATION, ANY WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+ * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, QUIET ENJOYMENT OR NON-INFRINGEMENT.
+ * Please see the License for the specific language governing rights and
+ * limitations under the License.
+ * 
+ * @APPLE_LICENSE_HEADER_END@
+ */
+
+
+//
+// EntropyManager - manage entropy on the system.
+//
+// Here is our mission:
+// (1) On startup, read the entropy file and seed it into the RNG for initial use
+// (2) Periodically, collect entropy from the system and seed it into the RNG
+// (3) Once in a while, take entropy from the RNG and write it to the entropy file
+//   for use across reboots.
+//
+// This class will fail to operate if the process has (and retains) root privileges.
+// We re-open the entropy file on each use so that we don't work with a "phantom"
+// file that some fool administrator removed yesterday.
+//
+#include "entropy.h"
+#include "dtrace.h"
+#include <sys/sysctl.h>
+#include <mach/clock_types.h>
+#include <mach/mach_time.h>
+#include <errno.h>
+#include <security_utilities/logging.h>
+#include <sys/sysctl.h>
+#include <security_utilities/debugging.h>
+#include <math.h>
+
+/* when true, action() called every 15 seconds */
+#define ENTROPY_QUICK_UPDATE   0
+#if            ENTROPY_QUICK_UPDATE
+#define COLLECT_INTERVAL               15      
+#else
+#define COLLECT_INTERVAL               collectInterval 
+#endif //ENTROPY_QUICK_UPDATE
+
+using namespace UnixPlusPlus;
+
+
+//
+// During construction, we perform initial entropy file recovery.
+//
+EntropyManager::EntropyManager(MachPlusPlus::MachServer &srv, const char *entropyFile)
+    : DevRandomGenerator(true), server(srv),
+    mEntropyFilePath(entropyFile), mNextUpdate(Time::now())
+{
+    // Read the entropy file and seed the RNG. It is not an error if we can't find one.
+    try {
+        AutoFileDesc oldEntropyFile(entropyFile, O_RDONLY);
+        char buffer[entropyFileSize];
+        if (size_t size = oldEntropyFile.read(buffer))
+            addEntropy(buffer, size);
+    } catch (...) { }
+    
+    // go through a collect/update/reschedule cycle immediately
+    action();
+}
+
+
+//
+// Timer action
+//
+void EntropyManager::action()
+{
+    collectEntropy();
+    updateEntropyFile();
+    
+    server.setTimer(this, Time::Interval(COLLECT_INTERVAL));   // drifting reschedule (desired)
+}
+
+
+static const double kBytesOfEntropyToCollect = 240;
+// that gives us a minimum of 2.16 * 10^609 possible combinations.  It's a finite number to be sure...
+
+static const int kExpectedLoops = 10;
+
+// Calculate the amount of entropy in the buffer (per Shannon's Entropy Calculation)
+static double CalculateEntropy(const void* buffer, size_t bufferSize)
+{
+    double sizef = bufferSize;
+    const u_int8_t* charBuffer = (const u_int8_t*) buffer;
+    
+    // zero the tabulation array
+    int counts[256];
+    memset(counts, 0, sizeof(counts));
+
+    // tabulate the occurances of each byte in the array
+    size_t i;
+    for (i = 0; i < bufferSize; ++i)
+    {
+        counts[charBuffer[i]] += 1;
+    }
+    
+    // calculate the number of bits/byte of entropy
+    double entropy = 0.0;
+    
+    for (i = 0; i < 256; ++i)
+    {
+        if (counts[i] > 0)
+        {
+            double p = ((double) counts[i]) / sizef;
+            double term = p * -log2(p);
+            entropy += term;
+        }
+    }
+    
+    double entropicBytes = bufferSize * entropy / 8.0;
+    
+    return entropicBytes;
+}
+
+
+
+//
+// Collect system timings and seed into the RNG.
+// Note that the sysctl will block until the buffer is full or the timeout expires.
+// We currently use a 1ms timeout, which almost always fills the buffer and
+// does not provide enough of a delay to worry about it. If we ever get worried,
+// we could call longTermActivity on the server object to get another thread going.
+//
+
+void EntropyManager::collectEntropy()
+{
+       SECURITYD_ENTROPY_COLLECT();
+
+    int mib[4];
+    mib[0] = CTL_KERN;
+    mib[1] = KERN_KDEBUG;
+    mib[2] = KERN_KDGETENTROPY;
+    mib[3] = 1;        // milliseconds maximum delay
+       
+       mach_timespec_t buffer[timingsToCollect];
+       
+       int result;
+       
+    double bytesRemaining = kBytesOfEntropyToCollect;
+    
+    int loopCount = 0;
+    
+    while (bytesRemaining >= 0)
+    {
+        size_t size = sizeof(mach_timespec_t) * timingsToCollect;
+        
+        result = sysctl(mib,4, buffer, &size, NULL, 0);
+        if (result == -1) {
+            Syslog::alert("entropy measurement returned no entropy (errno=%d)", errno);
+            sleep(1);
+        }
+        else if (size == 0)
+        {
+            Syslog::alert("entropy measurement returned no entropy.");
+            sleep(1);
+        }
+
+        // remove the non-entropic pieces from the buffer
+        u_int16_t nonEnt[timingsToCollect];
+        
+        // treat the received buffer as an array of u_int16 and only take the first two bytes of each
+        u_int16_t *rawEnt = (u_int16_t*) buffer;
+        
+        int i;
+        for (i = 0; i < timingsToCollect; ++i)
+        {
+            nonEnt[i] = *rawEnt;
+            rawEnt += 4;
+        }
+        
+        SECURITYD_ENTROPY_SEED((void *)nonEnt, (unsigned int) sizeof(nonEnt));
+        addEntropy(nonEnt, sizeof(nonEnt));
+        
+        double entropyRead = CalculateEntropy(nonEnt, sizeof(nonEnt));
+        bytesRemaining -= entropyRead;
+        
+        loopCount += 1;
+    }
+    
+    if (loopCount > kExpectedLoops)
+    {
+        Syslog::alert("Entropy collection fulfillment took %d loops", loopCount);
+    }
+}
+
+
+//
+// (Re)write the entropy file with random data pulled from the RNG
+//
+void EntropyManager::updateEntropyFile()
+{
+    if (Time::now() >= mNextUpdate) {
+        try {
+                       SECURITYD_ENTROPY_SAVE((char *)mEntropyFilePath.c_str());
+                       mNextUpdate = Time::now() + Time::Interval(updateInterval);
+            secdebug("entropy", "updating %s", mEntropyFilePath.c_str());
+               char buffer[entropyFileSize];
+                       random(buffer, entropyFileSize);
+            AutoFileDesc entropyFile(mEntropyFilePath.c_str(), O_WRONLY | O_TRUNC | O_CREAT, 0600);
+            if (entropyFile.write(buffer) != entropyFileSize)
+                Syslog::warning("short write on entropy file %s", mEntropyFilePath.c_str());
+        } catch (...) {
+            Syslog::warning("error writing entropy file %s", mEntropyFilePath.c_str());
+        }
+    }
+}
+