Annotation of embedaddon/strongswan/src/libstrongswan/plugins/rdrand/rdrand_rng.c, revision 1.1

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        !            14:  */
        !            15: 
        !            16: #include "rdrand_rng.h"
        !            17: 
        !            18: #include <unistd.h>
        !            19: 
        !            20: typedef struct private_rdrand_rng_t private_rdrand_rng_t;
        !            21: 
        !            22: /**
        !            23:  * Private data of an rdrand_rng_t object.
        !            24:  */
        !            25: struct private_rdrand_rng_t {
        !            26: 
        !            27:        /**
        !            28:         * Public rdrand_rng_t interface.
        !            29:         */
        !            30:        rdrand_rng_t public;
        !            31: 
        !            32:        /**
        !            33:         * Quality we produce RNG data
        !            34:         */
        !            35:        rng_quality_t quality;
        !            36: };
        !            37: 
        !            38: /**
        !            39:  * Retries for failed RDRAND instructions
        !            40:  */
        !            41: #define MAX_TRIES 16
        !            42: 
        !            43: /**
        !            44:  * After how many bytes should we reseed for RNG_STRONG
        !            45:  * (must be a power of two >= 8)
        !            46:  */
        !            47: #define FORCE_RESEED 16
        !            48: 
        !            49: /**
        !            50:  * How many times we mix reseeded RDRAND output when using RNG_TRUE
        !            51:  */
        !            52: #define MIX_ROUNDS 32
        !            53: 
        !            54: /**
        !            55:  * Get a two byte word using RDRAND
        !            56:  */
        !            57: static bool rdrand16(uint16_t *out)
        !            58: {
        !            59:        u_char res;
        !            60:        int i;
        !            61: 
        !            62:        for (i = 0; i < MAX_TRIES; i++)
        !            63:        {
        !            64:                asm(".byte 0x66;.byte 0x0f;.byte 0xc7;.byte 0xf0; " /* rdrand */
        !            65:                        "setc %1;"
        !            66:                        : "=a"(*out), "=qm"(res));
        !            67: 
        !            68:                if (res)
        !            69:                {
        !            70:                        return TRUE;
        !            71:                }
        !            72:        }
        !            73:        return FALSE;
        !            74: }
        !            75: 
        !            76: /**
        !            77:  * Get a four byte word using RDRAND
        !            78:  */
        !            79: static bool rdrand32(uint32_t *out)
        !            80: {
        !            81:        u_char res;
        !            82:        int i;
        !            83: 
        !            84:        for (i = 0; i < MAX_TRIES; i++)
        !            85:        {
        !            86:                asm(".byte 0x0f;.byte 0xc7;.byte 0xf0;" /* rdrand */
        !            87:                        "setc %1;"
        !            88:                        : "=a"(*out), "=qm"(res));
        !            89: 
        !            90:                if (res)
        !            91:                {
        !            92:                        return TRUE;
        !            93:                }
        !            94:        }
        !            95:        return FALSE;
        !            96: }
        !            97: 
        !            98: #ifdef __x86_64__
        !            99: /**
        !           100:  * Get a eight byte word using RDRAND
        !           101:  */
        !           102: static bool rdrand64(uint64_t *out)
        !           103: {
        !           104:        u_char res;
        !           105:        int i;
        !           106: 
        !           107:        for (i = 0; i < MAX_TRIES; i++)
        !           108:        {
        !           109:                asm(".byte 0x48;.byte 0x0f;.byte 0xc7;.byte 0xf0;" /* rdrand */
        !           110:                        "setc %1;"
        !           111:                        : "=a"(*out), "=qm"(res));
        !           112: 
        !           113:                if (res)
        !           114:                {
        !           115:                        return TRUE;
        !           116:                }
        !           117:        }
        !           118:        return FALSE;
        !           119: }
        !           120: #endif /* __x86_64__ */
        !           121: 
        !           122: /**
        !           123:  * Get a one byte word using RDRAND
        !           124:  */
        !           125: static bool rdrand8(uint8_t *out)
        !           126: {
        !           127:        uint16_t u16;
        !           128: 
        !           129:        if (!rdrand16(&u16))
        !           130:        {
        !           131:                return FALSE;
        !           132:        }
        !           133:        *out = u16;
        !           134:        return TRUE;
        !           135: }
        !           136: 
        !           137: /**
        !           138:  * Get a 16 byte word using RDRAND
        !           139:  */
        !           140: static bool rdrand128(void *out)
        !           141: {
        !           142: #ifdef __x86_64__
        !           143:        if (!rdrand64(out) ||
        !           144:                !rdrand64(out + sizeof(uint64_t)))
        !           145:        {
        !           146:                return FALSE;
        !           147:        }
        !           148: #else /* __i386__ */
        !           149:        if (!rdrand32(out) ||
        !           150:                !rdrand32(out + 1 * sizeof(uint32_t)) ||
        !           151:                !rdrand32(out + 2 * sizeof(uint32_t)) ||
        !           152:                !rdrand32(out + 3 * sizeof(uint32_t)))
        !           153:        {
        !           154:                return FALSE;
        !           155:        }
        !           156: #endif /* __x86_64__ / __i386__ */
        !           157:        return TRUE;
        !           158: }
        !           159: 
        !           160: /**
        !           161:  * Enforce a DRNG reseed by reading 511 128-bit samples
        !           162:  */
        !           163: static bool reseed()
        !           164: {
        !           165:        int i;
        !           166: 
        !           167: #ifdef __x86_64__
        !           168:        uint64_t tmp;
        !           169: 
        !           170:        for (i = 0; i < 511 * 16 / sizeof(uint64_t); i++)
        !           171:        {
        !           172:                if (!rdrand64(&tmp))
        !           173:                {
        !           174:                        return FALSE;
        !           175:                }
        !           176:        }
        !           177: #else /* __i386__ */
        !           178:        uint32_t tmp;
        !           179: 
        !           180:        for (i = 0; i < 511 * 16 / sizeof(uint32_t); i++)
        !           181:        {
        !           182:                if (!rdrand32(&tmp))
        !           183:                {
        !           184:                        return FALSE;
        !           185:                }
        !           186:        }
        !           187: #endif /* __x86_64__ / __i386__ */
        !           188:        return TRUE;
        !           189: }
        !           190: 
        !           191: /**
        !           192:  * Fill a preallocated chunk of data with random bytes
        !           193:  */
        !           194: static bool rdrand_chunk(private_rdrand_rng_t *this, chunk_t chunk)
        !           195: {
        !           196:        if (this->quality == RNG_STRONG)
        !           197:        {
        !           198:                if (!reseed())
        !           199:                {
        !           200:                        return FALSE;
        !           201:                }
        !           202:        }
        !           203: 
        !           204:        /* align to 2 byte */
        !           205:        if (chunk.len >= sizeof(uint8_t))
        !           206:        {
        !           207:                if ((uintptr_t)chunk.ptr % 2)
        !           208:                {
        !           209:                        if (!rdrand8((uint8_t*)chunk.ptr))
        !           210:                        {
        !           211:                                return FALSE;
        !           212:                        }
        !           213:                        chunk = chunk_skip(chunk, sizeof(uint8_t));
        !           214:                }
        !           215:        }
        !           216: 
        !           217:        /* align to 4 byte */
        !           218:        if (chunk.len >= sizeof(uint16_t))
        !           219:        {
        !           220:                if ((uintptr_t)chunk.ptr % 4)
        !           221:                {
        !           222:                        if (!rdrand16((uint16_t*)chunk.ptr))
        !           223:                        {
        !           224:                                return FALSE;
        !           225:                        }
        !           226:                        chunk = chunk_skip(chunk, sizeof(uint16_t));
        !           227:                }
        !           228:        }
        !           229: 
        !           230: #ifdef __x86_64__
        !           231: 
        !           232:        /* align to 8 byte */
        !           233:        if (chunk.len >= sizeof(uint32_t))
        !           234:        {
        !           235:                if ((uintptr_t)chunk.ptr % 8)
        !           236:                {
        !           237:                        if (!rdrand32((uint32_t*)chunk.ptr))
        !           238:                        {
        !           239:                                return FALSE;
        !           240:                        }
        !           241:                        chunk = chunk_skip(chunk, sizeof(uint32_t));
        !           242:                }
        !           243:        }
        !           244: 
        !           245:        /* fill with 8 byte words */
        !           246:        while (chunk.len >= sizeof(uint64_t))
        !           247:        {
        !           248:                if (this->quality == RNG_STRONG && chunk.len % FORCE_RESEED == 0)
        !           249:                {
        !           250:                        if (!reseed())
        !           251:                        {
        !           252:                                return FALSE;
        !           253:                        }
        !           254:                }
        !           255:                if (!rdrand64((uint64_t*)chunk.ptr))
        !           256:                {
        !           257:                        return FALSE;
        !           258:                }
        !           259:                chunk = chunk_skip(chunk, sizeof(uint64_t));
        !           260:        }
        !           261: 
        !           262:        /* append 4 byte word */
        !           263:        if (chunk.len >= sizeof(uint32_t))
        !           264:        {
        !           265:                if (!rdrand32((uint32_t*)chunk.ptr))
        !           266:                {
        !           267:                        return FALSE;
        !           268:                }
        !           269:                chunk = chunk_skip(chunk, sizeof(uint32_t));
        !           270:        }
        !           271: 
        !           272: #else /* __i386__ */
        !           273: 
        !           274:        /* fill with 4 byte words */
        !           275:        while (chunk.len >= sizeof(uint32_t))
        !           276:        {
        !           277:                if (this->quality == RNG_STRONG && chunk.len % FORCE_RESEED == 0)
        !           278:                {
        !           279:                        if (!reseed())
        !           280:                        {
        !           281:                                return FALSE;
        !           282:                        }
        !           283:                }
        !           284:                if (!rdrand32((uint32_t*)chunk.ptr))
        !           285:                {
        !           286:                        return FALSE;
        !           287:                }
        !           288:                chunk = chunk_skip(chunk, sizeof(uint32_t));
        !           289:        }
        !           290: 
        !           291: #endif /* __x86_64__ / __i386__ */
        !           292: 
        !           293:        if (this->quality == RNG_STRONG)
        !           294:        {
        !           295:                if (!reseed())
        !           296:                {
        !           297:                        return FALSE;
        !           298:                }
        !           299:        }
        !           300: 
        !           301:        /* append 2 byte word */
        !           302:        if (chunk.len >= sizeof(uint16_t))
        !           303:        {
        !           304:                if (!rdrand16((uint16_t*)chunk.ptr))
        !           305:                {
        !           306:                        return FALSE;
        !           307:                }
        !           308:                chunk = chunk_skip(chunk, sizeof(uint16_t));
        !           309:        }
        !           310: 
        !           311:        /* append 1 byte word */
        !           312:        if (chunk.len >= sizeof(uint8_t))
        !           313:        {
        !           314:                if (!rdrand8((uint8_t*)chunk.ptr))
        !           315:                {
        !           316:                        return FALSE;
        !           317:                }
        !           318:                chunk = chunk_skip(chunk, sizeof(uint8_t));
        !           319:        }
        !           320: 
        !           321:        return TRUE;
        !           322: }
        !           323: 
        !           324: /**
        !           325:  * Stronger variant mixing reseeded results of rdrand output
        !           326:  *
        !           327:  * This is based on the Intel DRNG "Software Implementation Guide", using
        !           328:  * AES-CBC to mix several reseeded RDRAND outputs.
        !           329:  */
        !           330: static bool rdrand_mixed(private_rdrand_rng_t *this, chunk_t chunk)
        !           331: {
        !           332:        u_char block[16], forward[16], key[16], iv[16];
        !           333:        crypter_t *crypter;
        !           334:        int i, len;
        !           335: 
        !           336:        memset(iv, 0, sizeof(iv));
        !           337:        crypter = lib->crypto->create_crypter(lib->crypto, ENCR_AES_CBC, 16);
        !           338:        if (!crypter)
        !           339:        {
        !           340:                return FALSE;
        !           341:        }
        !           342:        for (i = 0; i < sizeof(key); i++)
        !           343:        {
        !           344:                key[i] = i;
        !           345:        }
        !           346:        if (!crypter->set_key(crypter, chunk_from_thing(key)))
        !           347:        {
        !           348:                crypter->destroy(crypter);
        !           349:                return FALSE;
        !           350:        }
        !           351:        while (chunk.len > 0)
        !           352:        {
        !           353:                memset(forward, 0, sizeof(forward));
        !           354:                for (i = 0; i < MIX_ROUNDS; i++)
        !           355:                {
        !           356:                        /* sleep to reseed PRNG */
        !           357:                        usleep(10);
        !           358:                        if (!rdrand128(block))
        !           359:                        {
        !           360:                                crypter->destroy(crypter);
        !           361:                                return FALSE;
        !           362:                        }
        !           363:                        memxor(forward, block, sizeof(block));
        !           364:                        if (!crypter->encrypt(crypter, chunk_from_thing(forward),
        !           365:                                                                  chunk_from_thing(iv), NULL))
        !           366:                        {
        !           367:                                crypter->destroy(crypter);
        !           368:                                return FALSE;
        !           369:                        }
        !           370:                }
        !           371:                len = min(chunk.len, sizeof(forward));
        !           372:                memcpy(chunk.ptr, forward, len);
        !           373:                chunk = chunk_skip(chunk, len);
        !           374:        }
        !           375:        crypter->destroy(crypter);
        !           376: 
        !           377:        return TRUE;
        !           378: }
        !           379: 
        !           380: METHOD(rng_t, get_bytes, bool,
        !           381:        private_rdrand_rng_t *this, size_t bytes, uint8_t *buffer)
        !           382: {
        !           383:        switch (this->quality)
        !           384:        {
        !           385:                case RNG_WEAK:
        !           386:                case RNG_STRONG:
        !           387:                        return rdrand_chunk(this, chunk_create(buffer, bytes));
        !           388:                case RNG_TRUE:
        !           389:                        return rdrand_mixed(this, chunk_create(buffer, bytes));
        !           390:                default:
        !           391:                        return FALSE;
        !           392:        }
        !           393: }
        !           394: 
        !           395: METHOD(rng_t, allocate_bytes, bool,
        !           396:        private_rdrand_rng_t *this, size_t bytes, chunk_t *chunk)
        !           397: {
        !           398:        *chunk = chunk_alloc(bytes);
        !           399:        if (get_bytes(this, bytes, chunk->ptr))
        !           400:        {
        !           401:                return TRUE;
        !           402:        }
        !           403:        free(chunk->ptr);
        !           404:        return FALSE;
        !           405: }
        !           406: 
        !           407: METHOD(rng_t, destroy, void,
        !           408:        private_rdrand_rng_t *this)
        !           409: {
        !           410:        free(this);
        !           411: }
        !           412: 
        !           413: /*
        !           414:  * Described in header.
        !           415:  */
        !           416: rdrand_rng_t *rdrand_rng_create(rng_quality_t quality)
        !           417: {
        !           418:        private_rdrand_rng_t *this;
        !           419: 
        !           420:        switch (quality)
        !           421:        {
        !           422:                case RNG_WEAK:
        !           423:                case RNG_STRONG:
        !           424:                case RNG_TRUE:
        !           425:                        break;
        !           426:                default:
        !           427:                        return NULL;
        !           428:        }
        !           429: 
        !           430:        INIT(this,
        !           431:                .public = {
        !           432:                        .rng = {
        !           433:                                .get_bytes = _get_bytes,
        !           434:                                .allocate_bytes = _allocate_bytes,
        !           435:                                .destroy = _destroy,
        !           436:                        },
        !           437:                },
        !           438:                .quality = quality,
        !           439:        );
        !           440: 
        !           441:        return &this->public;
        !           442: }

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