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 static inline void
  75 _rs_init(u_char *buf, size_t n)
  76 {
  77         if (n < KEYSZ + IVSZ)
  78                 return;
  79
  80         if (rs == NULL) {
  81 #ifndef UB_ON_WINDOWS
  82                 if ((rs = mmap(NULL, sizeof(*rs), PROT_READ|PROT_WRITE,
  83                     MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
  84                         abort();
  85 #ifdef MAP_INHERIT_ZERO
  86                 if (minherit(rs, sizeof(*rs), MAP_INHERIT_ZERO) == -1)
  87                         abort();
  88 #endif
  89 #else /* WINDOWS */
  90                 rs = malloc(sizeof(*rs));
  91                 if(!rs)
  92                         abort();
  93 #endif
  94         }
  95         if (rsx == NULL) {
  96 #ifndef UB_ON_WINDOWS
  97                 if ((rsx = mmap(NULL, sizeof(*rsx), PROT_READ|PROT_WRITE,
  98                     MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
  99                         abort();
 100 #else /* WINDOWS */
 101                 rsx = malloc(sizeof(*rsx));
 102                 if(!rsx)
 103                         abort();
 104 #endif
 105         }
 106
 107         chacha_keysetup(&rsx->rs_chacha, buf, KEYSZ * 8, 0);
 108         chacha_ivsetup(&rsx->rs_chacha, buf + KEYSZ);
 109 }
 110
 111 static void
 112 _rs_stir(void)
 113 {
 114         u_char rnd[KEYSZ + IVSZ];
 115
 116         if (getentropy(rnd, sizeof rnd) == -1) {
 117 #ifdef SIGKILL
 118                 raise(SIGKILL);
 119 #else
 120                 exit(9); /* windows */
 121 #endif
 122         }
 123
 124         if (!rs)
 125                 _rs_init(rnd, sizeof(rnd));
 126         else
 127                 _rs_rekey(rnd, sizeof(rnd));
 128         explicit_bzero(rnd, sizeof(rnd));       /* discard source seed */
 129
 130         /* invalidate rs_buf */
 131         rs->rs_have = 0;
 132         memset(rsx->rs_buf, 0, sizeof(rsx->rs_buf));
 133
 134         rs->rs_count = 1600000;
 135 }
 136
 137 static inline void
 138 _rs_stir_if_needed(size_t len)
 139 {
 140 #ifndef MAP_INHERIT_ZERO
 141         static pid_t _rs_pid = 0;
 142         pid_t pid = getpid();
 143
 144         /* If a system lacks MAP_INHERIT_ZERO, resort to getpid() */
 145         if (_rs_pid == 0 || _rs_pid != pid) {
 146                 _rs_pid = pid;
 147                 if (rs)
 148                         rs->rs_count = 0;
 149         }
 150 #endif
 151         if (!rs || rs->rs_count <= len)
 152                 _rs_stir();
 153         if (rs->rs_count <= len)
 154                 rs->rs_count = 0;
 155         else
 156                 rs->rs_count -= len;
 157 }
 158
 159 static inline void
 160 _rs_rekey(u_char *dat, size_t datlen)
 161 {
 162 #ifndef KEYSTREAM_ONLY
 163         memset(rsx->rs_buf, 0, sizeof(rsx->rs_buf));
 164 #endif
 165         /* fill rs_buf with the keystream */
 166         chacha_encrypt_bytes(&rsx->rs_chacha, rsx->rs_buf,
 167             rsx->rs_buf, sizeof(rsx->rs_buf));
 168         /* mix in optional user provided data */
 169         if (dat) {
 170                 size_t i, m;
 171
 172                 m = arc4_min(datlen, KEYSZ + IVSZ);
 173                 for (i = 0; i < m; i++)
 174                         rsx->rs_buf[i] ^= dat[i];
 175         }
 176         /* immediately reinit for backtracking resistance */
 177         _rs_init(rsx->rs_buf, KEYSZ + IVSZ);
 178         memset(rsx->rs_buf, 0, KEYSZ + IVSZ);
 179         rs->rs_have = sizeof(rsx->rs_buf) - KEYSZ - IVSZ;
 180 }
 181
 182 static inline void
 183 _rs_random_buf(void *_buf, size_t n)
 184 {
 185         u_char *buf = (u_char *)_buf;
 186         u_char *keystream;
 187         size_t m;
 188
 189         _rs_stir_if_needed(n);
 190         while (n > 0) {
 191                 if (rs->rs_have > 0) {
 192                         m = arc4_min(n, rs->rs_have);
 193                         keystream = rsx->rs_buf + sizeof(rsx->rs_buf)
 194                             - rs->rs_have;
 195                         memcpy(buf, keystream, m);
 196                         memset(keystream, 0, m);
 197                         buf += m;
 198                         n -= m;
 199                         rs->rs_have -= m;
 200                 }
 201                 if (rs->rs_have == 0)
 202                         _rs_rekey(NULL, 0);
 203         }
 204 }
 205
 206 static inline void
 207 _rs_random_u32(uint32_t *val)
 208 {
 209         u_char *keystream;
 210         _rs_stir_if_needed(sizeof(*val));
 211         if (rs->rs_have < sizeof(*val))
 212                 _rs_rekey(NULL, 0);
 213         keystream = rsx->rs_buf + sizeof(rsx->rs_buf) - rs->rs_have;
 214         memcpy(val, keystream, sizeof(*val));
 215         memset(keystream, 0, sizeof(*val));
 216         rs->rs_have -= sizeof(*val);
 217 }
 218
 219 uint32_t
 220 arc4random(void)
 221 {
 222         uint32_t val;
 223
 224         _ARC4_LOCK();
 225         _rs_random_u32(&val);
 226         _ARC4_UNLOCK();
 227         return val;
 228 }
 229
 230 void
 231 arc4random_buf(void *buf, size_t n)
 232 {
 233         _ARC4_LOCK();
 234         _rs_random_buf(buf, n);
 235         _ARC4_UNLOCK();
 236 }