]> git.saurik.com Git - apple/xnu.git/blobdiff - bsd/dev/random/randomdev.c
xnu-1699.22.81.tar.gz
[apple/xnu.git] / bsd / dev / random / randomdev.c
index 04e1883a4d1941ad194ae6cf80ccfdcb1f4a48de..c081bd20904ca64b7dc49b091f1cb734eac98ad6 100644 (file)
@@ -1,25 +1,42 @@
 /*
- * Copyright (c)1999-2004 Apple Computer, Inc. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 1999-2009 Apple, Inc. All rights reserved.
  *
- * @APPLE_LICENSE_HEADER_START@
+ * @APPLE_OSREFERENCE_LICENSE_HEADER_START@
  * 
- * The contents of this file constitute Original Code as defined in and
- * are subject to the Apple Public Source License Version 1.1 (the
- * "License").  You may not use this file except in compliance with the
- * License.  Please obtain a copy of the License at
- * http://www.apple.com/publicsource and read it before using this file.
+ * 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. The rights granted to you under the License
+ * may not be used to create, or enable the creation or redistribution of,
+ * unlawful or unlicensed copies of an Apple operating system, or to
+ * circumvent, violate, or enable the circumvention or violation of, any
+ * terms of an Apple operating system software license agreement.
  * 
- * This Original Code and all software distributed under the License are
- * distributed on an "AS IS" basis, WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EITHER
+ * 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 OR NON-INFRINGEMENT.  Please see the
- * License for the specific language governing rights and limitations
- * under the License.
+ * 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@
+ * @APPLE_OSREFERENCE_LICENSE_HEADER_END@
  */
 
+/*
+       WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING!
+       
+       THIS FILE IS NEEDED TO PASS FIPS ACCEPTANCE FOR THE RANDOM NUMBER GENERATOR.
+       IF YOU ALTER IT IN ANY WAY, WE WILL NEED TO GO THOUGH FIPS ACCEPTANCE AGAIN,
+       AN OPERATION THAT IS VERY EXPENSIVE AND TIME CONSUMING.  IN OTHER WORDS,
+       DON'T MESS WITH THIS FILE.
+
+       WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING!
+*/
+
 #include <sys/param.h>
 #include <sys/systm.h>
 #include <sys/proc.h>
 #include <string.h>
 #include <miscfs/devfs/devfs.h>
 #include <kern/lock.h>
+#include <kern/clock.h>
 #include <sys/time.h>
 #include <sys/malloc.h>
 #include <sys/uio_internal.h>
 
 #include <dev/random/randomdev.h>
 #include <dev/random/YarrowCoreLib/include/yarrow.h>
-#include <crypto/sha1.h>
+
+#include <libkern/OSByteOrder.h>
+
+#include <mach/mach_time.h>
+#include <machine/machine_routines.h>
+
+#include "fips_sha1.h"
 
 #define RANDOM_MAJOR  -1 /* let the kernel pick the device number */
 
@@ -64,21 +88,34 @@ static struct cdevsw random_cdevsw =
        0                                       /* type */
 };
 
+
+/*
+       WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING!
+
+       ANY CODE PROTECTED UNDER "#ifdef __arm__" IS SERIOUSLY SUPPOSED TO BE THERE!
+       IF YOU REMOVE ARM CODE, RANDOM WILL NOT MEAN ANYTHING FOR iPHONES ALL OVER.
+       PLEASE DON'T TOUCH __arm__ CODE IN THIS FILE!
+
+       WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING! WARNING!
+*/
+
+
 /* Used to detect whether we've already been initialized */
 static int gRandomInstalled = 0;
 static PrngRef gPrngRef;
 static int gRandomError = 1;
-static mutex_t *gYarrowMutex = 0;
+static lck_grp_t *gYarrowGrp;
+static lck_attr_t *gYarrowAttr;
+static lck_grp_attr_t *gYarrowGrpAttr;
+static lck_mtx_t *gYarrowMutex = 0;
 
 #define RESEED_TICKS 50 /* how long a reseed operation can take */
 
 
-enum {kBSizeInBits = 160}; // MUST be a multiple of 32!!!
-enum {kBSizeInBytes = kBSizeInBits / 8};
-typedef u_int32_t BlockWord;
-enum {kWordSizeInBits = 32};
-enum {kBSize = 5};
+typedef u_int8_t BlockWord;
+enum {kBSize = 20};
 typedef BlockWord Block[kBSize];
+enum {kBlockSize = sizeof(Block)};
 
 /* define prototypes to keep the compiler happy... */
 
@@ -97,26 +134,26 @@ u_int32_t CalculateCRC(u_int8_t* buffer, size_t length);
 void
 add_blocks(Block a, Block b, BlockWord carry)
 {
-       int i = kBSize;
-       while (--i >= 0)
+       int i = kBlockSize - 1;
+       while (i >= 0)
        {
-               u_int64_t c = (u_int64_t)carry +
-                                         (u_int64_t)a[i] +
-                                         (u_int64_t)b[i];
-               a[i] = c & ((1LL << kWordSizeInBits) - 1);
-               carry = c >> kWordSizeInBits;
+               u_int32_t c = (u_int32_t)carry +
+                                         (u_int32_t)a[i] +
+                                         (u_int32_t)b[i];
+               a[i] = c & 0xff;
+               carry = c >> 8;
+               i -= 1;
        }
 }
 
 
 
-struct sha1_ctxt g_sha1_ctx;
-char zeros[(512 - kBSizeInBits) / 8];
-Block g_xkey;
-Block g_random_data;
-int g_bytes_used;
-unsigned char g_SelfTestInitialized = 0;
-u_int32_t gLastBlockChecksum;
+static char zeros[(512 - kBSize * 8) / 8];
+static Block g_xkey;
+static Block g_random_data;
+static int g_bytes_used;
+static unsigned char g_SelfTestInitialized = 0;
+static u_int32_t gLastBlockChecksum;
 
 static const u_int32_t g_crc_table[] =
 {
@@ -181,12 +218,16 @@ u_int32_t CalculateCRC(u_int8_t* buffer, size_t length)
 void
 random_block(Block b, int addOptional)
 {
+       SHA1_CTX sha1_ctx;
+       
        int repeatCount = 0;
        do
        {
+               // do one iteration
+               
                if (addOptional)
                {
-                       // do one iteration
+                       // create an xSeed to add.
                        Block xSeed;
                        prngOutput (gPrngRef, (BYTE*) &xSeed, sizeof (xSeed));
                        
@@ -194,17 +235,33 @@ random_block(Block b, int addOptional)
                        add_blocks (g_xkey, xSeed, 0);
                }
                
+               // initialize the value of H
+               FIPS_SHA1Init(&sha1_ctx);
+               
+               // to stay compatible with the FIPS specification, we need to flip the bytes in
+               // g_xkey to little endian byte order.  In our case, this makes exactly no difference
+               // (random is random), but we need to do it anyway to keep FIPS happy
+               
                // compute "G"
-               SHA1Update (&g_sha1_ctx, (const u_int8_t *) &g_xkey, sizeof (g_xkey));
+               FIPS_SHA1Update(&sha1_ctx, g_xkey, kBlockSize);
                
                // add zeros to fill the internal SHA-1 buffer
-               SHA1Update (&g_sha1_ctx, (const u_int8_t *)zeros, sizeof (zeros));
+               FIPS_SHA1Update (&sha1_ctx, (const u_int8_t *)zeros, sizeof (zeros));
+               
+               // we have to do a byte order correction here because the sha1 math is being done internally
+               // as u_int32_t, not a stream of bytes.  Since we maintain our data as a byte stream, we need
+               // to convert
                
-               // write the resulting block
-               memmove(b, g_sha1_ctx.h.b8, sizeof (Block));
+               u_int32_t* finger = (u_int32_t*) b;
+               
+               unsigned j;
+               for (j = 0; j < kBlockSize / sizeof (u_int32_t); ++j)
+               {
+                       *finger++ = OSSwapHostToBigInt32(sha1_ctx.h.b32[j]);
+               }               
                
                // calculate the CRC-32 of the block
-               u_int32_t new_crc = CalculateCRC(g_sha1_ctx.h.b8, sizeof (Block));
+               u_int32_t new_crc = CalculateCRC(sha1_ctx.h.b8, sizeof (Block));
                
                // make sure we don't repeat
                int cmp = new_crc == gLastBlockChecksum;
@@ -249,8 +306,6 @@ void
 PreliminarySetup(void)
 {
     prng_error_status perr;
-    struct timeval tt;
-    char buffer [16];
 
     /* create a Yarrow object */
     perr = prngInitialize(&gPrngRef);
@@ -262,6 +317,9 @@ PreliminarySetup(void)
        /* clear the error flag, reads and write should then work */
     gRandomError = 0;
 
+    struct timeval tt;
+    char buffer [16];
+
     /* get a little non-deterministic data as an initial seed. */
     microtime(&tt);
 
@@ -280,18 +338,21 @@ PreliminarySetup(void)
     }
     
     /* turn the data around */
-    perr = prngOutput(gPrngRef, (BYTE*)buffer, sizeof (buffer));
+    perr = prngOutput(gPrngRef, (BYTE*) buffer, sizeof (buffer));
     
     /* and scramble it some more */
     perr = prngForceReseed(gPrngRef, RESEED_TICKS);
     
     /* make a mutex to control access */
-    gYarrowMutex = mutex_alloc(0);
+    gYarrowGrpAttr = lck_grp_attr_alloc_init();
+    gYarrowGrp     = lck_grp_alloc_init("random", gYarrowGrpAttr);
+    gYarrowAttr    = lck_attr_alloc_init();
+    gYarrowMutex   = lck_mtx_alloc_init(gYarrowGrp, gYarrowAttr);
        
        fips_initialize ();
 }
 
-const Block kKnownAnswer = {0x92b404e5, 0x56588ced, 0x6c1acd4e, 0xbf053f68, 0x9f73a93};
+const Block kKnownAnswer = {0x92, 0xb4, 0x04, 0xe5, 0x56, 0x58, 0x8c, 0xed, 0x6c, 0x1a, 0xcd, 0x4e, 0xbf, 0x05, 0x3f, 0x68, 0x09, 0xf7, 0x3a, 0x93};
 
 void
 fips_initialize(void)
@@ -299,25 +360,18 @@ fips_initialize(void)
        /* So that we can do the self test, set the seed to zero */
        memset(&g_xkey, 0, sizeof(g_xkey));
        
-       /* initialize our SHA1 generator */
-       SHA1Init (&g_sha1_ctx);
-       
        /* other initializations */
        memset (zeros, 0, sizeof (zeros));
        g_bytes_used = 0;
        random_block(g_random_data, FALSE);
        
        // check here to see if we got the initial data we were expecting
-       int i;
-       for (i = 0; i < kBSize; ++i)
+       if (memcmp(kKnownAnswer, g_random_data, kBlockSize) != 0)
        {
-               if (kKnownAnswer[i] != g_random_data[i])
-               {
-                       panic("FIPS random self test failed");
-               }
+               panic("FIPS random self test failed");
        }
-
-       // now do the random block again to make sure that userland doesn't get predictable data
+       
+       // now do the random block again to make sure that userland doesn't get predicatable data
        random_block(g_random_data, TRUE);
 }
 
@@ -428,20 +482,19 @@ random_write (__unused dev_t dev, struct uio *uio, __unused int ioflag)
     }
     
     /* get control of the Yarrow instance, Yarrow is NOT thread safe */
-    mutex_lock(gYarrowMutex);
+    lck_mtx_lock(gYarrowMutex);
     
     /* Security server is sending us entropy */
 
     while (uio_resid(uio) > 0 && retCode == 0) {
         /* get the user's data */
-        // LP64todo - fix this!  uio_resid may be 64-bit value
         int bytesToInput = min(uio_resid(uio), sizeof (rdBuffer));
         retCode = uiomove(rdBuffer, bytesToInput, uio);
         if (retCode != 0)
             goto /*ugh*/ error_exit;
         
         /* put it in Yarrow */
-        if (prngInput(gPrngRef, (BYTE*)rdBuffer,
+        if (prngInput(gPrngRef, (BYTE*) rdBuffer,
                        bytesToInput, SYSTEM_SOURCE,
                bytesToInput * 8) != 0) {
             retCode = EIO;
@@ -458,14 +511,15 @@ random_write (__unused dev_t dev, struct uio *uio, __unused int ioflag)
     /* retCode should be 0 at this point */
     
 error_exit: /* do this to make sure the mutex unlocks. */
-    mutex_unlock(gYarrowMutex);
+    lck_mtx_unlock(gYarrowMutex);
     return (retCode);
 }
 
 /*
  * return data to the caller.  Results unpredictable.
  */ 
-int random_read(__unused dev_t dev, struct uio *uio, __unused int ioflag)
+int
+random_read(__unused dev_t dev, struct uio *uio, __unused int ioflag)
 {
     int retCode = 0;
        
@@ -473,24 +527,25 @@ int random_read(__unused dev_t dev, struct uio *uio, __unused int ioflag)
         return (ENOTSUP);
 
    /* lock down the mutex */
-    mutex_lock(gYarrowMutex);
+    lck_mtx_lock(gYarrowMutex);
+
 
        int bytes_remaining = uio_resid(uio);
     while (bytes_remaining > 0 && retCode == 0) {
         /* get the user's data */
                int bytes_to_read = 0;
                
-               int bytes_available = kBSizeInBytes - g_bytes_used;
+               int bytes_available = kBlockSize - g_bytes_used;
         if (bytes_available == 0)
                {
                        random_block(g_random_data, TRUE);
                        g_bytes_used = 0;
-                       bytes_available = kBSizeInBytes;
+                       bytes_available = kBlockSize;
                }
                
                bytes_to_read = min (bytes_remaining, bytes_available);
                
-        retCode = uiomove(((u_int8_t*)g_random_data)+ g_bytes_used, bytes_to_read, uio);
+        retCode = uiomove(((caddr_t)g_random_data)+ g_bytes_used, bytes_to_read, uio);
         g_bytes_used += bytes_to_read;
 
         if (retCode != 0)
@@ -502,7 +557,7 @@ int random_read(__unused dev_t dev, struct uio *uio, __unused int ioflag)
     retCode = 0;
     
 error_exit:
-    mutex_unlock(gYarrowMutex);
+    lck_mtx_unlock(gYarrowMutex);
     return retCode;
 }
 
@@ -514,36 +569,35 @@ read_random(void* buffer, u_int numbytes)
         PreliminarySetup ();
     }
     
-    mutex_lock(gYarrowMutex);
-       
+    lck_mtx_lock(gYarrowMutex);
        int bytes_read = 0;
 
        int bytes_remaining = numbytes;
     while (bytes_remaining > 0) {
-        int bytes_to_read = min(bytes_remaining, kBSizeInBytes - g_bytes_used);
+        int bytes_to_read = min(bytes_remaining, kBlockSize - g_bytes_used);
         if (bytes_to_read == 0)
                {
                        random_block(g_random_data, TRUE);
                        g_bytes_used = 0;
-                       bytes_to_read = min(bytes_remaining, kBSizeInBytes);
+                       bytes_to_read = min(bytes_remaining, kBlockSize);
                }
                
-               memmove (buffer, ((u_int8_t*)g_random_data)+ bytes_read, bytes_to_read);
+               memmove ((u_int8_t*) buffer + bytes_read, ((u_int8_t*)g_random_data)+ g_bytes_used, bytes_to_read);
                g_bytes_used += bytes_to_read;
                bytes_read += bytes_to_read;
                bytes_remaining -= bytes_to_read;
     }
 
-    mutex_unlock(gYarrowMutex);
+    lck_mtx_unlock(gYarrowMutex);
 }
 
 /*
- * Return an unsigned long pseudo-random number.
+ * Return an u_int32_t pseudo-random number.
  */
-u_long
+u_int32_t
 RandomULong(void)
 {
-       u_long buf;
+       u_int32_t buf;
        read_random(&buf, sizeof (buf));
        return (buf);
 }