Annotation of embedaddon/strongswan/src/libstrongswan/plugins/rdrand/rdrand_rng.c, revision 1.1.1.1

1.1       misho       1: /*
                      2:  * Copyright (C) 2012 Martin Willi
                      3:  * Copyright (C) 2012 revosec AG
                      4:  *
                      5:  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
                      6:  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
                      7:  * Free Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your
                      8:  * option) any later version.  See <http://www.fsf.org/copyleft/gpl.txt>.
                      9:  *
                     10:  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
                     11:  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
                     12:  * or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
                     13:  * for more details.
                     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: }

FreeBSD-CVSweb <freebsd-cvsweb@FreeBSD.org>