contrib/unbound/compat/arc4random.c

   1 /*      $OpenBSD: arc4random.c,v 1.41 2014/07/12 13:24:54 deraadt Exp $ */
   2
   3 /*
   4  * Copyright (c) 1996, David Mazieres <dm@uun.org>
   5  * Copyright (c) 2008, Damien Miller <djm@openbsd.org>
   6  * Copyright (c) 2013, Markus Friedl <markus@openbsd.org>
   7  *
   8  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
   9  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
  10  * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
  11  *
  12  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
  13  * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
  14  * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
  15  * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
  16  * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
  17  * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
  18  * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
  19  */
  20 #include "config.h"
  21
  22 /*
  23  * ChaCha based random number generator for OpenBSD.
  24  */
  25
  26 #include <fcntl.h>
  27 #include <limits.h>
  28 #include <signal.h>
  29 #ifdef HAVE_STDINT_H
  30 #include <stdint.h>
  31 #endif
  32 #include <stdlib.h>
  33 #include <string.h>
  34 #include <unistd.h>
  35 #include <sys/types.h>
  36 #include <sys/param.h>
  37 #include <sys/time.h>
  38 #ifndef UB_ON_WINDOWS
  39 #include <sys/mman.h>
  40 #endif
  41
  42 #define KEYSTREAM_ONLY
  43 #include "chacha_private.h"
  44
  45 #define arc4_min(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
  46 #ifdef __GNUC__
  47 #define inline __inline
  48 #else                           /* !__GNUC__ */
  49 #define inline
  50 #endif                          /* !__GNUC__ */
  51 #ifndef MAP_ANON
  52 #define MAP_ANON MAP_ANONYMOUS
  53 #endif
  54
  55 #define KEYSZ   32
  56 #define IVSZ    8
  57 #define BLOCKSZ 64
  58 #define RSBUFSZ (16*BLOCKSZ)
  59
  60 /* Marked MAP_INHERIT_ZERO, so zero'd out in fork children. */
  61 static struct {
  62         size_t          rs_have;        /* valid bytes at end of rs_buf */
  63         size_t          rs_count;       /* bytes till reseed */
  64 } *rs;
  65
  66 /* Preserved in fork children. */
  67 static struct {
  68         chacha_ctx      rs_chacha;      /* chacha context for random keystream */
  69         u_char          rs_buf[RSBUFSZ];        /* keystream blocks */
  70 } *rsx;
  71
  72 static inline void _rs_rekey(u_char *dat, size_t datlen);
  73
  74 /*
  75  * Basic sanity checking; wish we could do better.
  76  */
  77 static int
  78 fallback_gotdata(char *buf, size_t len)
  79 {
  80         char    any_set = 0;
  81         size_t  i;
  82
  83         for (i = 0; i < len; ++i)
  84                 any_set |= buf[i];
  85         if (any_set == 0)
  86                 return -1;
  87         return 0;
  88 }
  89
  90 /* fallback for getentropy in case libc returns failure */
  91 static int
  92 fallback_getentropy_urandom(void *buf, size_t len)
  93 {
  94         size_t i;
  95         int fd, flags;
  96         int save_errno = errno;
  97
  98 start:
  99
 100         flags = O_RDONLY;
 101 #ifdef O_NOFOLLOW
 102         flags |= O_NOFOLLOW;
 103 #endif
 104 #ifdef O_CLOEXEC
 105         flags |= O_CLOEXEC;
 106 #endif
 107         fd = open("/dev/urandom", flags, 0);
 108         if (fd == -1) {
 109                 if (errno == EINTR)
 110                         goto start;
 111                 goto nodevrandom;
 112         }
 113 #ifndef O_CLOEXEC
 114 #  ifdef HAVE_FCNTL
 115         fcntl(fd, F_SETFD, fcntl(fd, F_GETFD) | FD_CLOEXEC);
 116 #  endif
 117 #endif
 118         for (i = 0; i < len; ) {
 119                 size_t wanted = len - i;
 120                 ssize_t ret = read(fd, (char*)buf + i, wanted);
 121
 122                 if (ret == -1) {
 123                         if (errno == EAGAIN || errno == EINTR)
 124                                 continue;
 125                         close(fd);
 126                         goto nodevrandom;
 127                 }
 128                 i += ret;
 129         }
 130         close(fd);
 131         if (fallback_gotdata(buf, len) == 0) {
 132                 errno = save_errno;
 133                 return 0;               /* satisfied */
 134         }
 135 nodevrandom:
 136         errno = EIO;
 137         return -1;
 138 }
 139
 140 static inline void
 141 _rs_init(u_char *buf, size_t n)
 142 {
 143         if (n < KEYSZ + IVSZ)
 144                 return;
 145
 146         if (rs == NULL) {
 147 #ifndef UB_ON_WINDOWS
 148                 if ((rs = mmap(NULL, sizeof(*rs), PROT_READ|PROT_WRITE,
 149                     MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
 150                         abort();
 151 #ifdef MAP_INHERIT_ZERO
 152                 if (minherit(rs, sizeof(*rs), MAP_INHERIT_ZERO) == -1)
 153                         abort();
 154 #endif
 155 #else /* WINDOWS */
 156                 rs = malloc(sizeof(*rs));
 157                 if(!rs)
 158                         abort();
 159 #endif
 160         }
 161         if (rsx == NULL) {
 162 #ifndef UB_ON_WINDOWS
 163                 if ((rsx = mmap(NULL, sizeof(*rsx), PROT_READ|PROT_WRITE,
 164                     MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
 165                         abort();
 166 #else /* WINDOWS */
 167                 rsx = malloc(sizeof(*rsx));
 168                 if(!rsx)
 169                         abort();
 170 #endif
 171         }
 172
 173         chacha_keysetup(&rsx->rs_chacha, buf, KEYSZ * 8, 0);
 174         chacha_ivsetup(&rsx->rs_chacha, buf + KEYSZ);
 175 }
 176
 177 static void
 178 _rs_stir(void)
 179 {
 180         u_char rnd[KEYSZ + IVSZ];
 181
 182         if (getentropy(rnd, sizeof rnd) == -1) {
 183                 if(errno != ENOSYS ||
 184                         fallback_getentropy_urandom(rnd, sizeof rnd) == -1) {
 185 #ifdef SIGKILL
 186                         raise(SIGKILL);
 187 #else
 188                         exit(9); /* windows */
 189 #endif
 190                 }
 191         }
 192
 193         if (!rs)
 194                 _rs_init(rnd, sizeof(rnd));
 195         else
 196                 _rs_rekey(rnd, sizeof(rnd));
 197         explicit_bzero(rnd, sizeof(rnd));       /* discard source seed */
 198
 199         /* invalidate rs_buf */
 200         rs->rs_have = 0;
 201         memset(rsx->rs_buf, 0, sizeof(rsx->rs_buf));
 202
 203         rs->rs_count = 1600000;
 204 }
 205
 206 static inline void
 207 _rs_stir_if_needed(size_t len)
 208 {
 209 #ifndef MAP_INHERIT_ZERO
 210         static pid_t _rs_pid = 0;
 211         pid_t pid = getpid();
 212
 213         /* If a system lacks MAP_INHERIT_ZERO, resort to getpid() */
 214         if (_rs_pid == 0 || _rs_pid != pid) {
 215                 _rs_pid = pid;
 216                 if (rs)
 217                         rs->rs_count = 0;
 218         }
 219 #endif
 220         if (!rs || rs->rs_count <= len)
 221                 _rs_stir();
 222         if (rs->rs_count <= len)
 223                 rs->rs_count = 0;
 224         else
 225                 rs->rs_count -= len;
 226 }
 227
 228 static inline void
 229 _rs_rekey(u_char *dat, size_t datlen)
 230 {
 231 #ifndef KEYSTREAM_ONLY
 232         memset(rsx->rs_buf, 0, sizeof(rsx->rs_buf));
 233 #endif
 234         /* fill rs_buf with the keystream */
 235         chacha_encrypt_bytes(&rsx->rs_chacha, rsx->rs_buf,
 236             rsx->rs_buf, sizeof(rsx->rs_buf));
 237         /* mix in optional user provided data */
 238         if (dat) {
 239                 size_t i, m;
 240
 241                 m = arc4_min(datlen, KEYSZ + IVSZ);
 242                 for (i = 0; i < m; i++)
 243                         rsx->rs_buf[i] ^= dat[i];
 244         }
 245         /* immediately reinit for backtracking resistance */
 246         _rs_init(rsx->rs_buf, KEYSZ + IVSZ);
 247         memset(rsx->rs_buf, 0, KEYSZ + IVSZ);
 248         rs->rs_have = sizeof(rsx->rs_buf) - KEYSZ - IVSZ;
 249 }
 250
 251 static inline void
 252 _rs_random_buf(void *_buf, size_t n)
 253 {
 254         u_char *buf = (u_char *)_buf;
 255         u_char *keystream;
 256         size_t m;
 257
 258         _rs_stir_if_needed(n);
 259         while (n > 0) {
 260                 if (rs->rs_have > 0) {
 261                         m = arc4_min(n, rs->rs_have);
 262                         keystream = rsx->rs_buf + sizeof(rsx->rs_buf)
 263                             - rs->rs_have;
 264                         memcpy(buf, keystream, m);
 265                         memset(keystream, 0, m);
 266                         buf += m;
 267                         n -= m;
 268                         rs->rs_have -= m;
 269                 }
 270                 if (rs->rs_have == 0)
 271                         _rs_rekey(NULL, 0);
 272         }
 273 }
 274
 275 static inline void
 276 _rs_random_u32(uint32_t *val)
 277 {
 278         u_char *keystream;
 279         _rs_stir_if_needed(sizeof(*val));
 280         if (rs->rs_have < sizeof(*val))
 281                 _rs_rekey(NULL, 0);
 282         keystream = rsx->rs_buf + sizeof(rsx->rs_buf) - rs->rs_have;
 283         memcpy(val, keystream, sizeof(*val));
 284         memset(keystream, 0, sizeof(*val));
 285         rs->rs_have -= sizeof(*val);
 286 }
 287
 288 uint32_t
 289 arc4random(void)
 290 {
 291         uint32_t val;
 292
 293         _ARC4_LOCK();
 294         _rs_random_u32(&val);
 295         _ARC4_UNLOCK();
 296         return val;
 297 }
 298
 299 void
 300 arc4random_buf(void *buf, size_t n)
 301 {
 302         _ARC4_LOCK();
 303         _rs_random_buf(buf, n);
 304         _ARC4_UNLOCK();
 305 }