secure/lib/libcrypto/man/rand.3

   1 .\" Automatically generated by Pod::Man 4.07 (Pod::Simple 3.35)
   2 .\"
   3 .\" Standard preamble:
   4 .\" ========================================================================
   5 .de Sp \" Vertical space (when we can't use .PP)
   6 .if t .sp .5v
   7 .if n .sp
   8 ..
   9 .de Vb \" Begin verbatim text
  10 .ft CW
  11 .nf
  12 .ne \\$1
  13 ..
  14 .de Ve \" End verbatim text
  15 .ft R
  16 .fi
  17 ..
  18 .\" Set up some character translations and predefined strings.  \*(-- will
  19 .\" give an unbreakable dash, \*(PI will give pi, \*(L" will give a left
  20 .\" double quote, and \*(R" will give a right double quote.  \*(C+ will
  21 .\" give a nicer C++.  Capital omega is used to do unbreakable dashes and
  22 .\" therefore won't be available.  \*(C` and \*(C' expand to `' in nroff,
  23 .\" nothing in troff, for use with C<>.
  24 .tr \(*W-
  25 .ds C+ C\v'-.1v'\h'-1p'\s-2+\h'-1p'+\s0\v'.1v'\h'-1p'
  26 .ie n \{\
  27 .    ds -- \(*W-
  28 .    ds PI pi
  29 .    if (\n(.H=4u)&(1m=24u) .ds -- \(*W\h'-12u'\(*W\h'-12u'-\" diablo 10 pitch
  30 .    if (\n(.H=4u)&(1m=20u) .ds -- \(*W\h'-12u'\(*W\h'-8u'-\"  diablo 12 pitch
  31 .    ds L" ""
  32 .    ds R" ""
  33 .    ds C` ""
  34 .    ds C' ""
  35 'br\}
  36 .el\{\
  37 .    ds -- \|\(em\|
  38 .    ds PI \(*p
  39 .    ds L" ``
  40 .    ds R" ''
  41 .    ds C`
  42 .    ds C'
  43 'br\}
  44 .\"
  45 .\" Escape single quotes in literal strings from groff's Unicode transform.
  46 .ie \n(.g .ds Aq \(aq
  47 .el       .ds Aq '
  48 .\"
  49 .\" If the F register is >0, we'll generate index entries on stderr for
  50 .\" titles (.TH), headers (.SH), subsections (.SS), items (.Ip), and index
  51 .\" entries marked with X<> in POD.  Of course, you'll have to process the
  52 .\" output yourself in some meaningful fashion.
  53 .\"
  54 .\" Avoid warning from groff about undefined register 'F'.
  55 .de IX
  56 ..
  57 .if !\nF .nr F 0
  58 .if \nF>0 \{\
  59 .    de IX
  60 .    tm Index:\\$1\t\\n%\t"\\$2"
  61 ..
  62 .    if !\nF==2 \{\
  63 .        nr % 0
  64 .        nr F 2
  65 .    \}
  66 .\}
  67 .\"
  68 .\" Accent mark definitions (@(#)ms.acc 1.5 88/02/08 SMI; from UCB 4.2).
  69 .\" Fear.  Run.  Save yourself.  No user-serviceable parts.
  70 .    \" fudge factors for nroff and troff
  71 .if n \{\
  72 .    ds #H 0
  73 .    ds #V .8m
  74 .    ds #F .3m
  75 .    ds #[ \f1
  76 .    ds #] \fP
  77 .\}
  78 .if t \{\
  79 .    ds #H ((1u-(\\\\n(.fu%2u))*.13m)
  80 .    ds #V .6m
  81 .    ds #F 0
  82 .    ds #[ \&
  83 .    ds #] \&
  84 .\}
  85 .    \" simple accents for nroff and troff
  86 .if n \{\
  87 .    ds ' \&
  88 .    ds ` \&
  89 .    ds ^ \&
  90 .    ds , \&
  91 .    ds ~ ~
  92 .    ds /
  93 .\}
  94 .if t \{\
  95 .    ds ' \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\'\h"|\\n:u"
  96 .    ds ` \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\`\h'|\\n:u'
  97 .    ds ^ \\k:\h'-(\\n(.wu*10/11-\*(#H)'^\h'|\\n:u'
  98 .    ds , \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10)',\h'|\\n:u'
  99 .    ds ~ \\k:\h'-(\\n(.wu-\*(#H-.1m)'~\h'|\\n:u'
 100 .    ds / \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\z\(sl\h'|\\n:u'
 101 .\}
 102 .    \" troff and (daisy-wheel) nroff accents
 103 .ds : \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H+.1m+\*(#F)'\v'-\*(#V'\z.\h'.2m+\*(#F'.\h'|\\n:u'\v'\*(#V'
 104 .ds 8 \h'\*(#H'\(*b\h'-\*(#H'
 105 .ds o \\k:\h'-(\\n(.wu+\w'\(de'u-\*(#H)/2u'\v'-.3n'\*(#[\z\(de\v'.3n'\h'|\\n:u'\*(#]
 106 .ds d- \h'\*(#H'\(pd\h'-\w'~'u'\v'-.25m'\f2\(hy\fP\v'.25m'\h'-\*(#H'
 107 .ds D- D\\k:\h'-\w'D'u'\v'-.11m'\z\(hy\v'.11m'\h'|\\n:u'
 108 .ds th \*(#[\v'.3m'\s+1I\s-1\v'-.3m'\h'-(\w'I'u*2/3)'\s-1o\s+1\*(#]
 109 .ds Th \*(#[\s+2I\s-2\h'-\w'I'u*3/5'\v'-.3m'o\v'.3m'\*(#]
 110 .ds ae a\h'-(\w'a'u*4/10)'e
 111 .ds Ae A\h'-(\w'A'u*4/10)'E
 112 .    \" corrections for vroff
 113 .if v .ds ~ \\k:\h'-(\\n(.wu*9/10-\*(#H)'\s-2\u~\d\s+2\h'|\\n:u'
 114 .if v .ds ^ \\k:\h'-(\\n(.wu*10/11-\*(#H)'\v'-.4m'^\v'.4m'\h'|\\n:u'
 115 .    \" for low resolution devices (crt and lpr)
 116 .if \n(.H>23 .if \n(.V>19 \
 117 \{\
 118 .    ds : e
 119 .    ds 8 ss
 120 .    ds o a
 121 .    ds d- d\h'-1'\(ga
 122 .    ds D- D\h'-1'\(hy
 123 .    ds th \o'bp'
 124 .    ds Th \o'LP'
 125 .    ds ae ae
 126 .    ds Ae AE
 127 .\}
 128 .rm #[ #] #H #V #F C
 129 .\" ========================================================================
 130 .\"
 131 .IX Title "rand 3"
 132 .TH rand 3 "2017-01-26" "1.0.2k" "OpenSSL"
 133 .\" For nroff, turn off justification.  Always turn off hyphenation; it makes
 134 .\" way too many mistakes in technical documents.
 135 .if n .ad l
 136 .nh
 137 .SH "NAME"
 138 rand \- pseudo\-random number generator
 139 .SH "SYNOPSIS"
 140 .IX Header "SYNOPSIS"
 141 .Vb 1
 142 \& #include <openssl/rand.h>
 143 \&
 144 \& int  RAND_set_rand_engine(ENGINE *engine);
 145 \&
 146 \& int  RAND_bytes(unsigned char *buf, int num);
 147 \& int  RAND_pseudo_bytes(unsigned char *buf, int num);
 148 \&
 149 \& void RAND_seed(const void *buf, int num);
 150 \& void RAND_add(const void *buf, int num, double entropy);
 151 \& int  RAND_status(void);
 152 \&
 153 \& int  RAND_load_file(const char *file, long max_bytes);
 154 \& int  RAND_write_file(const char *file);
 155 \& const char *RAND_file_name(char *file, size_t num);
 156 \&
 157 \& int  RAND_egd(const char *path);
 158 \&
 159 \& void RAND_set_rand_method(const RAND_METHOD *meth);
 160 \& const RAND_METHOD *RAND_get_rand_method(void);
 161 \& RAND_METHOD *RAND_SSLeay(void);
 162 \&
 163 \& void RAND_cleanup(void);
 164 \&
 165 \& /* For Win32 only */
 166 \& void RAND_screen(void);
 167 \& int RAND_event(UINT, WPARAM, LPARAM);
 168 .Ve
 169 .SH "DESCRIPTION"
 170 .IX Header "DESCRIPTION"
 171 Since the introduction of the \s-1ENGINE API,\s0 the recommended way of controlling
 172 default implementations is by using the \s-1ENGINE API\s0 functions. The default
 173 \&\fB\s-1RAND_METHOD\s0\fR, as set by \fIRAND_set_rand_method()\fR and returned by
 174 \&\fIRAND_get_rand_method()\fR, is only used if no \s-1ENGINE\s0 has been set as the default
 175 \&\*(L"rand\*(R" implementation. Hence, these two functions are no longer the recommended
 176 way to control defaults.
 177 .PP
 178 If an alternative \fB\s-1RAND_METHOD\s0\fR implementation is being used (either set
 179 directly or as provided by an \s-1ENGINE\s0 module), then it is entirely responsible
 180 for the generation and management of a cryptographically secure \s-1PRNG\s0 stream. The
 181 mechanisms described below relate solely to the software \s-1PRNG\s0 implementation
 182 built in to OpenSSL and used by default.
 183 .PP
 184 These functions implement a cryptographically secure pseudo-random
 185 number generator (\s-1PRNG\s0). It is used by other library functions for
 186 example to generate random keys, and applications can use it when they
 187 need randomness.
 188 .PP
 189 A cryptographic \s-1PRNG\s0 must be seeded with unpredictable data such as
 190 mouse movements or keys pressed at random by the user. This is
 191 described in \fIRAND_add\fR\|(3). Its state can be saved in a seed file
 192 (see \fIRAND_load_file\fR\|(3)) to avoid having to go through the
 193 seeding process whenever the application is started.
 194 .PP
 195 \&\fIRAND_bytes\fR\|(3) describes how to obtain random data from the
 196 \&\s-1PRNG. \s0
 197 .SH "INTERNALS"
 198 .IX Header "INTERNALS"
 199 The \fIRAND_SSLeay()\fR method implements a \s-1PRNG\s0 based on a cryptographic
 200 hash function.
 201 .PP
 202 The following description of its design is based on the SSLeay
 203 documentation:
 204 .PP
 205 First up I will state the things I believe I need for a good \s-1RNG.\s0
 206 .IP "1." 4
 207 A good hashing algorithm to mix things up and to convert the \s-1RNG \s0'state'
 208 to random numbers.
 209 .IP "2." 4
 210 An initial source of random 'state'.
 211 .IP "3." 4
 212 The state should be very large.  If the \s-1RNG\s0 is being used to generate
 213 4096 bit \s-1RSA\s0 keys, 2 2048 bit random strings are required (at a minimum).
 214 If your \s-1RNG\s0 state only has 128 bits, you are obviously limiting the
 215 search space to 128 bits, not 2048.  I'm probably getting a little
 216 carried away on this last point but it does indicate that it may not be
 217 a bad idea to keep quite a lot of \s-1RNG\s0 state.  It should be easier to
 218 break a cipher than guess the \s-1RNG\s0 seed data.
 219 .IP "4." 4
 220 Any \s-1RNG\s0 seed data should influence all subsequent random numbers
 221 generated.  This implies that any random seed data entered will have
 222 an influence on all subsequent random numbers generated.
 223 .IP "5." 4
 224 When using data to seed the \s-1RNG\s0 state, the data used should not be
 225 extractable from the \s-1RNG\s0 state.  I believe this should be a
 226 requirement because one possible source of 'secret' semi random
 227 data would be a private key or a password.  This data must
 228 not be disclosed by either subsequent random numbers or a
 229 \&'core' dump left by a program crash.
 230 .IP "6." 4
 231 Given the same initial 'state', 2 systems should deviate in their \s-1RNG\s0 state
 232 (and hence the random numbers generated) over time if at all possible.
 233 .IP "7." 4
 234 Given the random number output stream, it should not be possible to determine
 235 the \s-1RNG\s0 state or the next random number.
 236 .PP
 237 The algorithm is as follows.
 238 .PP
 239 There is global state made up of a 1023 byte buffer (the 'state'), a
 240 working hash value ('md'), and a counter ('count').
 241 .PP
 242 Whenever seed data is added, it is inserted into the 'state' as
 243 follows.
 244 .PP
 245 The input is chopped up into units of 20 bytes (or less for
 246 the last block).  Each of these blocks is run through the hash
 247 function as follows:  The data passed to the hash function
 248 is the current 'md', the same number of bytes from the 'state'
 249 (the location determined by in incremented looping index) as
 250 the current 'block', the new key data 'block', and 'count'
 251 (which is incremented after each use).
 252 The result of this is kept in 'md' and also xored into the
 253 \&'state' at the same locations that were used as input into the
 254 hash function. I
 255 believe this system addresses points 1 (hash function; currently
 256 \&\s-1SHA\-1\s0), 3 (the 'state'), 4 (via the 'md'), 5 (by the use of a hash
 257 function and xor).
 258 .PP
 259 When bytes are extracted from the \s-1RNG,\s0 the following process is used.
 260 For each group of 10 bytes (or less), we do the following:
 261 .PP
 262 Input into the hash function the local 'md' (which is initialized from
 263 the global 'md' before any bytes are generated), the bytes that are to
 264 be overwritten by the random bytes, and bytes from the 'state'
 265 (incrementing looping index). From this digest output (which is kept
 266 in 'md'), the top (up to) 10 bytes are returned to the caller and the
 267 bottom 10 bytes are xored into the 'state'.
 268 .PP
 269 Finally, after we have finished 'num' random bytes for the caller,
 270 \&'count' (which is incremented) and the local and global 'md' are fed
 271 into the hash function and the results are kept in the global 'md'.
 272 .PP
 273 I believe the above addressed points 1 (use of \s-1SHA\-1\s0), 6 (by hashing
 274 into the 'state' the 'old' data from the caller that is about to be
 275 overwritten) and 7 (by not using the 10 bytes given to the caller to
 276 update the 'state', but they are used to update 'md').
 277 .PP
 278 So of the points raised, only 2 is not addressed (but see
 279 \&\fIRAND_add\fR\|(3)).
 280 .SH "SEE ALSO"
 281 .IX Header "SEE ALSO"
 282 \&\fIBN_rand\fR\|(3), \fIRAND_add\fR\|(3),
 283 \&\fIRAND_load_file\fR\|(3), \fIRAND_egd\fR\|(3),
 284 \&\fIRAND_bytes\fR\|(3),
 285 \&\fIRAND_set_rand_method\fR\|(3),
 286 \&\fIRAND_cleanup\fR\|(3)