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
  52 #define KEYSZ   32
  53 #define IVSZ    8
  54 #define BLOCKSZ 64
  55 #define RSBUFSZ (16*BLOCKSZ)
  56
  57 /* Marked MAP_INHERIT_ZERO, so zero'd out in fork children. */
  58 static struct {
  59         size_t          rs_have;        /* valid bytes at end of rs_buf */
  60         size_t          rs_count;       /* bytes till reseed */
  61 } *rs;
  62
  63 /* Preserved in fork children. */
  64 static struct {
  65         chacha_ctx      rs_chacha;      /* chacha context for random keystream */
  66         u_char          rs_buf[RSBUFSZ];        /* keystream blocks */
  67 } *rsx;
  68
  69 static inline void _rs_rekey(u_char *dat, size_t datlen);
  70
  71 static inline void
  72 _rs_init(u_char *buf, size_t n)
  73 {
  74         if (n < KEYSZ + IVSZ)
  75                 return;
  76
  77         if (rs == NULL) {
  78 #ifndef UB_ON_WINDOWS
  79                 if ((rs = mmap(NULL, sizeof(*rs), PROT_READ|PROT_WRITE,
  80                     MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
  81                         abort();
  82 #ifdef MAP_INHERIT_ZERO
  83                 if (minherit(rs, sizeof(*rs), MAP_INHERIT_ZERO) == -1)
  84                         abort();
  85 #endif
  86 #else /* WINDOWS */
  87                 rs = malloc(sizeof(*rs));
  88                 if(!rs)
  89                         abort();
  90 #endif
  91         }
  92         if (rsx == NULL) {
  93 #ifndef UB_ON_WINDOWS
  94                 if ((rsx = mmap(NULL, sizeof(*rsx), PROT_READ|PROT_WRITE,
  95                     MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
  96                         abort();
  97 #else /* WINDOWS */
  98                 rsx = malloc(sizeof(*rsx));
  99                 if(!rsx)
 100                         abort();
 101 #endif
 102         }
 103
 104         chacha_keysetup(&rsx->rs_chacha, buf, KEYSZ * 8, 0);
 105         chacha_ivsetup(&rsx->rs_chacha, buf + KEYSZ);
 106 }
 107
 108 static void
 109 _rs_stir(void)
 110 {
 111         u_char rnd[KEYSZ + IVSZ];
 112
 113         if (getentropy(rnd, sizeof rnd) == -1) {
 114 #ifdef SIGKILL
 115                 raise(SIGKILL);
 116 #else
 117                 exit(9); /* windows */
 118 #endif
 119         }
 120
 121         if (!rs)
 122                 _rs_init(rnd, sizeof(rnd));
 123         else
 124                 _rs_rekey(rnd, sizeof(rnd));
 125         explicit_bzero(rnd, sizeof(rnd));       /* discard source seed */
 126
 127         /* invalidate rs_buf */
 128         rs->rs_have = 0;
 129         memset(rsx->rs_buf, 0, sizeof(rsx->rs_buf));
 130
 131         rs->rs_count = 1600000;
 132 }
 133
 134 static inline void
 135 _rs_stir_if_needed(size_t len)
 136 {
 137 #ifndef MAP_INHERIT_ZERO
 138         static pid_t _rs_pid = 0;
 139         pid_t pid = getpid();
 140
 141         /* If a system lacks MAP_INHERIT_ZERO, resort to getpid() */
 142         if (_rs_pid == 0 || _rs_pid != pid) {
 143                 _rs_pid = pid;
 144                 if (rs)
 145                         rs->rs_count = 0;
 146         }
 147 #endif
 148         if (!rs || rs->rs_count <= len)
 149                 _rs_stir();
 150         if (rs->rs_count <= len)
 151                 rs->rs_count = 0;
 152         else
 153                 rs->rs_count -= len;
 154 }
 155
 156 static inline void
 157 _rs_rekey(u_char *dat, size_t datlen)
 158 {
 159 #ifndef KEYSTREAM_ONLY
 160         memset(rsx->rs_buf, 0, sizeof(rsx->rs_buf));
 161 #endif
 162         /* fill rs_buf with the keystream */
 163         chacha_encrypt_bytes(&rsx->rs_chacha, rsx->rs_buf,
 164             rsx->rs_buf, sizeof(rsx->rs_buf));
 165         /* mix in optional user provided data */
 166         if (dat) {
 167                 size_t i, m;
 168
 169                 m = arc4_min(datlen, KEYSZ + IVSZ);
 170                 for (i = 0; i < m; i++)
 171                         rsx->rs_buf[i] ^= dat[i];
 172         }
 173         /* immediately reinit for backtracking resistance */
 174         _rs_init(rsx->rs_buf, KEYSZ + IVSZ);
 175         memset(rsx->rs_buf, 0, KEYSZ + IVSZ);
 176         rs->rs_have = sizeof(rsx->rs_buf) - KEYSZ - IVSZ;
 177 }
 178
 179 static inline void
 180 _rs_random_buf(void *_buf, size_t n)
 181 {
 182         u_char *buf = (u_char *)_buf;
 183         u_char *keystream;
 184         size_t m;
 185
 186         _rs_stir_if_needed(n);
 187         while (n > 0) {
 188                 if (rs->rs_have > 0) {
 189                         m = arc4_min(n, rs->rs_have);
 190                         keystream = rsx->rs_buf + sizeof(rsx->rs_buf)
 191                             - rs->rs_have;
 192                         memcpy(buf, keystream, m);
 193                         memset(keystream, 0, m);
 194                         buf += m;
 195                         n -= m;
 196                         rs->rs_have -= m;
 197                 }
 198                 if (rs->rs_have == 0)
 199                         _rs_rekey(NULL, 0);
 200         }
 201 }
 202
 203 static inline void
 204 _rs_random_u32(uint32_t *val)
 205 {
 206         u_char *keystream;
 207         _rs_stir_if_needed(sizeof(*val));
 208         if (rs->rs_have < sizeof(*val))
 209                 _rs_rekey(NULL, 0);
 210         keystream = rsx->rs_buf + sizeof(rsx->rs_buf) - rs->rs_have;
 211         memcpy(val, keystream, sizeof(*val));
 212         memset(keystream, 0, sizeof(*val));
 213         rs->rs_have -= sizeof(*val);
 214 }
 215
 216 uint32_t
 217 arc4random(void)
 218 {
 219         uint32_t val;
 220
 221         _ARC4_LOCK();
 222         _rs_random_u32(&val);
 223         _ARC4_UNLOCK();
 224         return val;
 225 }
 226
 227 void
 228 arc4random_buf(void *buf, size_t n)
 229 {
 230         _ARC4_LOCK();
 231         _rs_random_buf(buf, n);
 232         _ARC4_UNLOCK();
 233 }