Added SILC Server library.
[silc.git] / lib / silccrypt / silcrng.c
index 4c69e9bf566cbb578272750015f340eeb6c6b9f6..d32b708b1613dbee7a617df2d0ea86bc7b22b404 100644 (file)
@@ -1,10 +1,10 @@
 /*
 
-  silcrng.c 
+  silcrng.c
 
   Author: Pekka Riikonen <priikone@silcnet.org>
 
-  Copyright (C) 1997 - 2002 Pekka Riikonen
+  Copyright (C) 1997 - 2003 Pekka Riikonen
 
   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
  * Created: Sun Mar  9 00:09:18 1997
  *
  * The original RNG was based on Secure Shell's random number generator
- * by Tatu Ylönen and was used as reference when programming this RNG.  
+ * by Tatu Ylönen and was used as reference when programming this RNG.
  * This RNG has been rewritten twice since the creation.
  */
 
-#include "silcincludes.h"
+#include "silc.h"
 
 #ifndef WIN32
 #ifdef HAVE_GETSID
@@ -44,17 +44,17 @@ extern pid_t getpgid (pid_t __pid);
 #define SILC_RNG_STATE_NUM 4
 
 /* Byte size of the random data pool. */
-#define SILC_RNG_POOLSIZE 1024
+#define SILC_RNG_POOLSIZE (20 * 48)
 
-static uint32 silc_rng_get_position(SilcRng rng);
+static SilcUInt32 silc_rng_get_position(SilcRng rng);
 static void silc_rng_stir_pool(SilcRng rng);
-static void silc_rng_xor(SilcRng rng, uint32 val, unsigned int pos);
+static void silc_rng_xor(SilcRng rng, SilcUInt32 val, unsigned int pos);
 static void silc_rng_exec_command(SilcRng rng, char *command);
 static void silc_rng_get_hard_noise(SilcRng rng);
 static void silc_rng_get_medium_noise(SilcRng rng);
 static void silc_rng_get_soft_noise(SilcRng rng);
 
-/* 
+/*
    SILC SilcRng State context.
 
    This object is used by the random number generator to provide
@@ -63,8 +63,8 @@ static void silc_rng_get_soft_noise(SilcRng rng);
    from the same point of the pool. Short description of the fields
    following.
 
-   uint32 low
-   uint32 pos
+   SilcUInt32 low
+   SilcUInt32 pos
 
        The index for the random pool buffer. Lowest and current
        positions.
@@ -76,13 +76,13 @@ static void silc_rng_get_soft_noise(SilcRng rng);
 
 */
 typedef struct SilcRngStateContext {
-  uint32 low;
-  uint32 pos;
+  SilcUInt32 low;
+  SilcUInt32 pos;
   struct SilcRngStateContext *next;
 } *SilcRngState;
 
-/* 
-   SILC Random Number Generator object. 
+/*
+   SILC Random Number Generator object.
 
    This object holds random pool which is used to generate the random
    numbers used by various routines needing cryptographically strong
@@ -111,7 +111,7 @@ typedef struct SilcRngStateContext {
        random pool. This is allocated when RNG object is allocated and
        free'd when RNG object is free'd.
 
-   uint8 threshold
+   SilcUInt8 threshold
 
        Threshold to indicate when it is required to acquire more
        noise from the environment.  More soft noise is acquired after
@@ -123,7 +123,7 @@ struct SilcRngStruct {
   unsigned char key[64];
   SilcRngState state;
   SilcHash sha1;
-  uint8 threshold;
+  SilcUInt8 threshold;
   char *devrandom;
   int fd_devurandom;
 };
@@ -158,6 +158,8 @@ SilcRng silc_rng_alloc(void)
 void silc_rng_free(SilcRng rng)
 {
   if (rng) {
+    SilcRngState t, n;
+
     memset(rng->pool, 0, sizeof(rng->pool));
     memset(rng->key, 0, sizeof(rng->key));
     silc_hash_free(rng->sha1);
@@ -166,11 +168,18 @@ void silc_rng_free(SilcRng rng)
     if (rng->fd_devurandom != -1)
       close(rng->fd_devurandom);
 
+    for (t = rng->state->next; t != rng->state; ) {
+      n = t->next;
+      silc_free(t);
+      t = n;
+    }
+    silc_free(rng->state);
+
     silc_free(rng);
   }
 }
 
-/* Initializes random number generator by getting noise from environment. 
+/* Initializes random number generator by getting noise from environment.
    The environmental noise is our so called seed. One should not call
    this function more than once. */
 
@@ -191,7 +200,7 @@ void silc_rng_init(SilcRng rng)
   first = rng->state;
   for (i = SILC_RNG_STATE_NUM - 1; i >= 1; i--) {
     next = silc_calloc(1, sizeof(*rng->state));
-    next->low = 
+    next->low =
       (i * (sizeof(rng->pool) / SILC_RNG_STATE_NUM));
     next->pos =
       (i * (sizeof(rng->pool) / SILC_RNG_STATE_NUM)) + 8;
@@ -219,8 +228,11 @@ static void silc_rng_get_soft_noise(SilcRng rng)
 #ifndef SILC_WIN32
   struct tms ptime;
 #endif
-  uint32 pos;
-  
+  SilcUInt32 pos;
+#ifdef HAVE_GETRUSAGE
+  struct rusage r;
+#endif
+
   pos = silc_rng_get_position(rng);
 
   silc_rng_xor(rng, clock(), 0);
@@ -268,7 +280,30 @@ static void silc_rng_get_soft_noise(SilcRng rng)
   silc_rng_xor(rng, getpgrp(), pos++);
 #endif
 #endif
-
+#ifdef HAVE_GETRUSAGE
+  getrusage(RUSAGE_SELF, &r);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_utime.tv_sec + r.ru_utime.tv_usec), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_utime.tv_sec ^ r.ru_utime.tv_usec), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_stime.tv_sec + r.ru_stime.tv_usec), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_stime.tv_sec ^ r.ru_stime.tv_usec), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_maxrss + r.ru_ixrss), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_maxrss ^ r.ru_ixrss), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_idrss + r.ru_idrss), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_idrss ^ r.ru_idrss), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_idrss << 16), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_minflt + r.ru_majflt), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_minflt ^ r.ru_majflt), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_nswap + r.ru_oublock + r.ru_inblock), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_nswap << 8), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_inblock + r.ru_oublock), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_inblock ^ r.ru_oublock), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_msgsnd ^ r.ru_msgrcv), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_nsignals + r.ru_msgsnd + r.ru_msgrcv), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_nsignals << 16), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_nvcsw + r.ru_nivcsw), pos++);
+  silc_rng_xor(rng, (r.ru_nvcsw ^ r.ru_nivcsw), pos++);
+#endif
+  
 #ifdef SILC_RNG_DEBUG
   SILC_LOG_HEXDUMP(("pool"), rng->pool, sizeof(rng->pool));
 #endif
@@ -281,6 +316,10 @@ static void silc_rng_get_soft_noise(SilcRng rng)
 
 static void silc_rng_get_medium_noise(SilcRng rng)
 {
+  /* If getrusage is available, there is no need for shell commands */
+#ifdef HAVE_GETRUSAGE
+  return;
+#endif
   silc_rng_exec_command(rng, "ps -leaww 2> /dev/null");
   silc_rng_exec_command(rng, "ls -afiln ~ 2> /dev/null");
   silc_rng_exec_command(rng, "ls -afiln /proc 2> /dev/null");
@@ -299,7 +338,7 @@ static void silc_rng_get_hard_noise(SilcRng rng)
 #ifndef SILC_WIN32
   unsigned char buf[32];
   int fd, len, i;
-  
+
   /* Get noise from /dev/[u]random if available */
   fd = open(rng->devrandom, O_RDONLY);
   if (fd < 0)
@@ -333,37 +372,36 @@ static void silc_rng_exec_command(SilcRng rng, char *command)
   FILE *fd;
   int i;
   int c;
-  
+
   /* Open process */
   fd = popen(command, "r");
   if (!fd)
     return;
-  
+
   /* Get data as much as we can get into the buffer */
   for (i = 0; i < sizeof(buf); i++) {
     c = fgetc(fd);
-    if (c == EOF) {
-      if (!i)
-       return;
-      break; 
-    }
+    if (c == EOF)
+      break;
     buf[i] = c;
   }
-  
+
   pclose(fd);
-  
-  /* Add the buffer into random pool */
-  silc_rng_add_noise(rng, buf, i);
-  memset(buf, 0, sizeof(buf));
+
+  if (i != 0) {
+    /* Add the buffer into random pool */
+    silc_rng_add_noise(rng, buf, i);
+    memset(buf, 0, sizeof(buf));
+  }
 #endif
 }
 
-/* This function adds the contents of the buffer as noise into random 
+/* This function adds the contents of the buffer as noise into random
    pool. After adding the noise the pool is stirred. */
 
-void silc_rng_add_noise(SilcRng rng, unsigned char *buffer, uint32 len)
+void silc_rng_add_noise(SilcRng rng, unsigned char *buffer, SilcUInt32 len)
 {
-  uint32 i, pos;
+  SilcUInt32 i, pos;
 
   pos = silc_rng_get_position(rng);
 
@@ -380,44 +418,81 @@ void silc_rng_add_noise(SilcRng rng, unsigned char *buffer, uint32 len)
 
 /* XOR's data into the pool */
 
-static void silc_rng_xor(SilcRng rng, uint32 val, unsigned int pos)
+static void silc_rng_xor(SilcRng rng, SilcUInt32 val, unsigned int pos)
 {
-  assert(rng != NULL);
-  rng->pool[pos] ^= val + val;
+  SilcUInt32 tmp;
+
+  SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[pos]);
+  val ^= tmp + val;
+  SILC_PUT32_MSB(val, &rng->pool[pos]);
 }
 
-/* This function stirs the random pool by encrypting buffer in CFB 
+/* This function stirs the random pool by encrypting buffer in CFB
    (cipher feedback) mode with SHA1 algorithm. */
 
 static void silc_rng_stir_pool(SilcRng rng)
 {
   int i;
-  uint32 iv[5];
+  SilcUInt32 iv[5], tmp;
 
   /* Get the IV */
-  memcpy(iv, &rng->pool[16], sizeof(iv));
+  SILC_GET32_MSB(iv[0], &rng->pool[16     ]);
+  SILC_GET32_MSB(iv[1], &rng->pool[16 +  4]);
+  SILC_GET32_MSB(iv[2], &rng->pool[16 +  8]);
+  SILC_GET32_MSB(iv[3], &rng->pool[16 + 12]);
+  SILC_GET32_MSB(iv[4], &rng->pool[16 + 16]);
 
   /* First CFB pass */
-  for (i = 0; i < SILC_RNG_POOLSIZE; i += 5) {
-    rng->sha1->hash->transform(iv, rng->key);
-    iv[0] = rng->pool[i] ^= iv[0];
-    iv[1] = rng->pool[i + 1] ^= iv[1];
-    iv[2] = rng->pool[i + 2] ^= iv[2];
-    iv[3] = rng->pool[i + 3] ^= iv[3];
-    iv[4] = rng->pool[i + 4] ^= iv[4];
+  for (i = 0; i < SILC_RNG_POOLSIZE; i += 20) {
+    silc_hash_transform(rng->sha1, iv, rng->key);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i]);
+    iv[0] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[0], &rng->pool[i]);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i + 4]);
+    iv[1] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[1], &rng->pool[i + 4]);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i + 8]);
+    iv[2] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[2], &rng->pool[i + 8]);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i + 12]);
+    iv[3] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[3], &rng->pool[i + 12]);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i + 16]);
+    iv[4] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[4], &rng->pool[i + 16]);
   }
 
   /* Get new key */
   memcpy(rng->key, &rng->pool[silc_rng_get_position(rng)], sizeof(rng->key));
 
   /* Second CFB pass */
-  for (i = 0; i < SILC_RNG_POOLSIZE; i += 5) {
-    rng->sha1->hash->transform(iv, rng->key);
-    iv[0] = rng->pool[i] ^= iv[0];
-    iv[1] = rng->pool[i + 1] ^= iv[1];
-    iv[2] = rng->pool[i + 2] ^= iv[2];
-    iv[3] = rng->pool[i + 3] ^= iv[3];
-    iv[4] = rng->pool[i + 4] ^= iv[4];
+  for (i = 0; i < SILC_RNG_POOLSIZE; i += 20) {
+    silc_hash_transform(rng->sha1, iv, rng->key);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i]);
+    iv[0] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[0], &rng->pool[i]);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i + 4]);
+    iv[1] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[1], &rng->pool[i + 4]);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i + 8]);
+    iv[2] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[2], &rng->pool[i + 8]);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i + 12]);
+    iv[3] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[3], &rng->pool[i + 12]);
+
+    SILC_GET32_MSB(tmp, &rng->pool[i + 16]);
+    iv[4] ^= tmp;
+    SILC_PUT32_MSB(iv[4], &rng->pool[i + 16]);
   }
 
   memset(iv, 0, sizeof(iv));
@@ -426,10 +501,10 @@ static void silc_rng_stir_pool(SilcRng rng)
 /* Returns next position where data is fetched from the pool or
    put to the pool. */
 
-static uint32 silc_rng_get_position(SilcRng rng)
+static SilcUInt32 silc_rng_get_position(SilcRng rng)
 {
   SilcRngState next;
-  uint32 pos;
+  SilcUInt32 pos;
 
   next = rng->state->next;
 
@@ -438,7 +513,7 @@ static uint32 silc_rng_get_position(SilcRng rng)
     rng->state->pos = rng->state->low;
 
 #ifdef SILC_RNG_DEBUG
-    fprintf(stderr, "state: %p: low: %lu, pos: %lu\n", 
+    fprintf(stderr, "state: %p: low: %lu, pos: %lu\n",
            rng->state, rng->state->low, rng->state->pos);
 #endif
 
@@ -449,8 +524,10 @@ static uint32 silc_rng_get_position(SilcRng rng)
 
 /* Returns random byte. */
 
-uint8 silc_rng_get_byte(SilcRng rng)
+SilcUInt8 silc_rng_get_byte(SilcRng rng)
 {
+  SilcUInt8 byte;
+
   rng->threshold++;
 
   /* Get more soft noise after 64 bits threshold */
@@ -463,15 +540,40 @@ uint8 silc_rng_get_byte(SilcRng rng)
     silc_rng_get_hard_noise(rng);
   }
 
-  return rng->pool[silc_rng_get_position(rng)];
+  do byte = rng->pool[silc_rng_get_position(rng)]; while (byte == 0x00);
+  return byte;
+}
+
+/* Return random byte as fast as possible. Reads from /dev/urandom if
+   available. If not then return from normal RNG (not so fast). */
+
+SilcUInt8 silc_rng_get_byte_fast(SilcRng rng)
+{
+#ifndef SILC_WIN32
+  unsigned char buf[1];
+
+  if (rng->fd_devurandom == -1) {
+    rng->fd_devurandom = open("/dev/urandom", O_RDONLY);
+    if (rng->fd_devurandom < 0)
+      return silc_rng_get_byte(rng);
+    fcntl(rng->fd_devurandom, F_SETFL, O_NONBLOCK);
+  }
+
+  if (read(rng->fd_devurandom, buf, sizeof(buf)) < 0)
+    return silc_rng_get_byte(rng);
+
+  return buf[0] != 0x00 ? buf[0] : silc_rng_get_byte(rng);
+#else
+  return silc_rng_get_byte(rng);
+#endif
 }
 
 /* Returns 16 bit random number */
 
-uint16 silc_rng_get_rn16(SilcRng rng)
+SilcUInt16 silc_rng_get_rn16(SilcRng rng)
 {
   unsigned char rn[2];
-  uint16 num;
+  SilcUInt16 num;
 
   rn[0] = silc_rng_get_byte(rng);
   rn[1] = silc_rng_get_byte(rng);
@@ -482,10 +584,10 @@ uint16 silc_rng_get_rn16(SilcRng rng)
 
 /* Returns 32 bit random number */
 
-uint32 silc_rng_get_rn32(SilcRng rng)
+SilcUInt32 silc_rng_get_rn32(SilcRng rng)
 {
   unsigned char rn[4];
-  uint16 num;
+  SilcUInt32 num;
 
   rn[0] = silc_rng_get_byte(rng);
   rn[1] = silc_rng_get_byte(rng);
@@ -496,9 +598,9 @@ uint32 silc_rng_get_rn32(SilcRng rng)
   return num;
 }
 
-/* Returns random number string. Returned string is in HEX format. */
+/* Returns non-zero random number string. Returned string is in HEX format. */
 
-unsigned char *silc_rng_get_rn_string(SilcRng rng, uint32 len)
+unsigned char *silc_rng_get_rn_string(SilcRng rng, SilcUInt32 len)
 {
   int i;
   unsigned char *string;
@@ -511,9 +613,9 @@ unsigned char *silc_rng_get_rn_string(SilcRng rng, uint32 len)
   return string;
 }
 
-/* Returns random number binary data. */
+/* Returns non-zero random number binary data. */
 
-unsigned char *silc_rng_get_rn_data(SilcRng rng, uint32 len)
+unsigned char *silc_rng_get_rn_data(SilcRng rng, SilcUInt32 len)
 {
   int i;
   unsigned char *data;
@@ -536,19 +638,22 @@ SilcRng global_rng = NULL;
 /* Initialize global RNG. If `rng' is provided it is set as the global
    RNG object (it can be allocated by the application for example). */
 
-bool silc_rng_global_init(SilcRng rng)
+SilcBool silc_rng_global_init(SilcRng rng)
 {
-  if (rng)
+  if (rng) {
     global_rng = rng;
-  else
-    global_rng = silc_rng_alloc();
+    return TRUE;
+  }
+
+  global_rng = silc_rng_alloc();
+  silc_rng_init(global_rng);
 
   return TRUE;
 }
 
 /* Uninitialize global RNG */
 
-bool silc_rng_global_uninit(void)
+SilcBool silc_rng_global_uninit(void)
 {
   if (global_rng) {
     silc_rng_free(global_rng);
@@ -560,7 +665,7 @@ bool silc_rng_global_uninit(void)
 
 /* These are analogous to the functions above. */
 
-uint8 silc_rng_global_get_byte(void)
+SilcUInt8 silc_rng_global_get_byte(void)
 {
   return global_rng ? silc_rng_get_byte(global_rng) : 0;
 }
@@ -568,51 +673,32 @@ uint8 silc_rng_global_get_byte(void)
 /* Return random byte as fast as possible. Reads from /dev/urandom if
    available. If not then return from normal RNG (not so fast). */
 
-uint8 silc_rng_global_get_byte_fast(void)
+SilcUInt8 silc_rng_global_get_byte_fast(void)
 {
-#ifndef SILC_WIN32
-  unsigned char buf[1];
-
-  if (!global_rng)
-    return 0;
-
-  if (global_rng->fd_devurandom == -1) {
-    global_rng->fd_devurandom = open("/dev/urandom", O_RDONLY);
-    if (global_rng < 0)
-      return silc_rng_global_get_byte();
-    fcntl(global_rng->fd_devurandom, F_SETFL, O_NONBLOCK);
-  }
-
-  if (read(global_rng->fd_devurandom, buf, sizeof(buf)) < 0)
-    return silc_rng_global_get_byte();
-
-  return buf[0];
-#else
-  return silc_rng_global_get_byte();
-#endif
+  return global_rng ? silc_rng_get_byte_fast(global_rng) : 0;
 }
 
-uint16 silc_rng_global_get_rn16(void)
+SilcUInt16 silc_rng_global_get_rn16(void)
 {
   return global_rng ? silc_rng_get_rn16(global_rng) : 0;
 }
 
-uint32 silc_rng_global_get_rn32(void)
+SilcUInt32 silc_rng_global_get_rn32(void)
 {
   return global_rng ? silc_rng_get_rn32(global_rng) : 0;
 }
 
-unsigned char *silc_rng_global_get_rn_string(uint32 len)
+unsigned char *silc_rng_global_get_rn_string(SilcUInt32 len)
 {
   return global_rng ? silc_rng_get_rn_string(global_rng, len) : NULL;
 }
 
-unsigned char *silc_rng_global_get_rn_data(uint32 len)
+unsigned char *silc_rng_global_get_rn_data(SilcUInt32 len)
 {
   return global_rng ? silc_rng_get_rn_data(global_rng, len) : NULL;
 }
 
-void silc_rng_global_add_noise(unsigned char *buffer, uint32 len)
+void silc_rng_global_add_noise(unsigned char *buffer, SilcUInt32 len)
 {
   if (global_rng)
     silc_rng_add_noise(global_rng, buffer, len);