arc4random.c

   1 /* $MirOS: contrib/code/Snippets/arc4random.c,v 1.2 2007/09/09 22:14:04 tg Exp $ */
   2
   3 /*-
   4  * Arc4 random number generator for OpenBSD.
   5  * Copyright 1996 David Mazieres <dm@lcs.mit.edu>.
   6  *
   7  * Modification and redistribution in source and binary forms is
   8  * permitted provided that due credit is given to the author and the
   9  * OpenBSD project by leaving this copyright notice intact.
  10  */
  11
  12 /*-
  13  * This code is derived from section 17.1 of Applied Cryptography,
  14  * second edition, which describes a stream cipher allegedly
  15  * compatible with RSA Labs "RC4" cipher (the actual description of
  16  * which is a trade secret).  The same algorithm is used as a stream
  17  * cipher called "arcfour" in Tatu Ylonen's ssh package.
  18  *
  19  * Here the stream cipher has been modified always to include the time
  20  * when initializing the state.  That makes it impossible to
  21  * regenerate the same random sequence twice, so this can't be used
  22  * for encryption, but will generate good random numbers.
  23  *
  24  * RC4 is a registered trademark of RSA Laboratories.
  25  */
  26
  27 /*-
  28  * Modified by Robert Connolly from OpenBSD lib/libc/crypt/arc4random.c v1.11.
  29  * This is arc4random(3) using urandom.
  30  */
  31
  32 #include <sys/param.h>
  33 #include <sys/types.h>
  34 #include <sys/time.h>
  35 #if HAVE_SYS_SYSCTL_H
  36 #include <sys/sysctl.h>
  37 #endif
  38 #include <fcntl.h>
  39 #if HAVE_STDINT_H
  40 #include <stdint.h>
  41 #endif
  42 #include <stdio.h>
  43 #include <stdlib.h>
  44 #include <unistd.h>
  45
  46 struct arc4_stream {
  47         uint8_t i;
  48         uint8_t j;
  49         uint8_t s[256];
  50 };
  51
  52 static int rs_initialized;
  53 static struct arc4_stream rs;
  54 static pid_t arc4_stir_pid;
  55
  56 static uint8_t arc4_getbyte(struct arc4_stream *);
  57
  58 u_int32_t arc4random(void);
  59 void arc4random_addrandom(u_char *, int);
  60 void arc4random_stir(void);
  61
  62 static void
  63 arc4_init(struct arc4_stream *as)
  64 {
  65         int     n;
  66
  67         for (n = 0; n < 256; n++)
  68                 as->s[n] = n;
  69         as->i = 0;
  70         as->j = 0;
  71 }
  72
  73 static void
  74 arc4_addrandom(struct arc4_stream *as, u_char *dat, int datlen)
  75 {
  76         int     n;
  77         uint8_t si;
  78
  79         as->i--;
  80         for (n = 0; n < 256; n++) {
  81                 as->i = (as->i + 1);
  82                 si = as->s[as->i];
  83                 as->j = (as->j + si + dat[n % datlen]);
  84                 as->s[as->i] = as->s[as->j];
  85                 as->s[as->j] = si;
  86         }
  87         as->j = as->i;
  88 }
  89
  90 static void
  91 arc4_stir(struct arc4_stream *as)
  92 {
  93         int     n, fd;
  94         struct {
  95                 struct timeval tv;
  96                 u_int rnd[(128 - sizeof(struct timeval)) / sizeof(u_int)];
  97         }       rdat;
  98
  99         gettimeofday(&rdat.tv, NULL);
 100
 101         /* /dev/urandom is a multithread interface, sysctl is not. */
 102         /* Try to use /dev/urandom before sysctl. */
 103         fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY);
 104         if (fd != -1) {
 105                 read(fd, rdat.rnd, sizeof(rdat.rnd));
 106                 close(fd);
 107         } else {
 108                 /* /dev/urandom failed? Maybe we're in a chroot. */
 109 //#if defined(CTL_KERN) && defined(KERN_RANDOM) && defined(RANDOM_UUID)
 110 #ifdef _LINUX_SYSCTL_H
 111                 /* XXX this is for Linux, which uses enums */
 112
 113                 int mib[3];
 114                 size_t i, len;
 115
 116                 mib[0] = CTL_KERN;
 117                 mib[1] = KERN_RANDOM;
 118                 mib[2] = RANDOM_UUID;
 119
 120                 for (i = 0; i < sizeof(rdat.rnd) / sizeof(u_int); i ++) {
 121                         len = sizeof(u_int);
 122                         if (sysctl(mib, 3, &rdat.rnd[i], &len, NULL, 0) == -1) {
 123                                 fprintf(stderr, "warning: no entropy source\n");
 124                                 break;
 125                         }
 126                 }
 127 #else
 128                 /* XXX kFreeBSD doesn't seem to have KERN_ARND or so */
 129                 ;
 130 #endif
 131         }
 132
 133         arc4_stir_pid = getpid();
 134         /*
 135          * Time to give up. If no entropy could be found then we will just
 136          * use gettimeofday.
 137          */
 138         arc4_addrandom(as, (void *)&rdat, sizeof(rdat));
 139
 140         /*
 141          * Discard early keystream, as per recommendations in:
 142          * http://www.wisdom.weizmann.ac.il/~itsik/RC4/Papers/Rc4_ksa.ps
 143          * We discard 256 words. A long word is 4 bytes.
 144          */
 145         for (n = 0; n < 256 * 4; n ++)
 146                 arc4_getbyte(as);
 147 }
 148
 149 static uint8_t
 150 arc4_getbyte(struct arc4_stream *as)
 151 {
 152         uint8_t si, sj;
 153
 154         as->i = (as->i + 1);
 155         si = as->s[as->i];
 156         as->j = (as->j + si);
 157         sj = as->s[as->j];
 158         as->s[as->i] = sj;
 159         as->s[as->j] = si;
 160         return (as->s[(si + sj) & 0xff]);
 161 }
 162
 163 static uint32_t
 164 arc4_getword(struct arc4_stream *as)
 165 {
 166         uint32_t val;
 167         val = arc4_getbyte(as) << 24;
 168         val |= arc4_getbyte(as) << 16;
 169         val |= arc4_getbyte(as) << 8;
 170         val |= arc4_getbyte(as);
 171         return val;
 172 }
 173
 174 void
 175 arc4random_stir(void)
 176 {
 177         if (!rs_initialized) {
 178                 arc4_init(&rs);
 179                 rs_initialized = 1;
 180         }
 181         arc4_stir(&rs);
 182 }
 183
 184 void
 185 arc4random_addrandom(u_char *dat, int datlen)
 186 {
 187         if (!rs_initialized)
 188                 arc4random_stir();
 189         arc4_addrandom(&rs, dat, datlen);
 190 }
 191
 192 u_int32_t
 193 arc4random(void)
 194 {
 195         if (!rs_initialized || arc4_stir_pid != getpid())
 196                 arc4random_stir();
 197         return arc4_getword(&rs);
 198 }