]> git.ipfire.org Git - thirdparty/libbsd.git/commitdiff
Update arc4random module from OpenBSD and LibreSSL
authorGuillem Jover <guillem@hadrons.org>
Wed, 23 Sep 2015 17:39:47 +0000 (19:39 +0200)
committerGuillem Jover <guillem@hadrons.org>
Mon, 30 Nov 2015 22:48:50 +0000 (23:48 +0100)
Rework arc4random_stir() and arc4random_addrandom() code over the new
internal API, and documentation in the man page. Adapt the code to the
local build system.

Fixes: https://bugs.freedesktop.org/show_bug.cgi?id=85827
configure.ac
man/arc4random.3
src/Makefile.am
src/arc4random.c
src/arc4random.h [new file with mode: 0644]
src/arc4random_bsd.h [new file with mode: 0644]
src/arc4random_linux.h [new file with mode: 0644]
src/arc4random_openbsd.h [new file with mode: 0644]
src/arc4random_uniform.c [new file with mode: 0644]
src/arc4random_unix.h [new file with mode: 0644]
src/chacha_private.h [new file with mode: 0644]

index 0e797ce153d68932873fe254151fd36ab59a0cc3..f194fa95a0d8d330f2500bb5fc083cd0b475a6c7 100644 (file)
@@ -129,7 +129,7 @@ AC_LINK_IFELSE(
        [AC_MSG_RESULT([no])])
 
 AC_CHECK_FUNCS([clearenv dirfd fopencookie __fpurge \
-                getentropy getexecname getline \
+                getauxval getentropy getexecname getline \
                 pstat_getproc sysconf])
 AM_CONDITIONAL(HAVE_GETENTROPY, [test "x$ac_cv_func_getentropy" = "xtrue"])
 
index 90264ceec26769209a15005833e92c42c915b2bf..9602ad90879b652b2b80a5c7fd50d8827750cafe 100644 (file)
@@ -1,4 +1,5 @@
-.\" $OpenBSD: arc4random.3,v 1.2 1997/04/27 22:40:25 angelos Exp $
+.\" $OpenBSD: arc4random.3,v 1.34 2014/07/19 16:11:16 naddy Exp $
+.\"
 .\" Copyright 1997 Niels Provos <provos@physnet.uni-hamburg.de>
 .\" All rights reserved.
 .\"
@@ -28,9 +29,8 @@
 .\" THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 .\"
 .\" Manual page, using -mandoc macros
-.\" $FreeBSD$
 .\"
-.Dd April 15, 1997
+.Dd $Mdocdate: July 19 2014 $
 .Dt ARC4RANDOM 3
 .Os
 .Sh NAME
 .Ft void
 .Fn arc4random_addrandom "unsigned char *dat" "int datlen"
 .Sh DESCRIPTION
+This family of functions provides higher quality data than those
+described in
+.Xr rand 3 ,
+.Xr random 3 ,
+and
+.Xr rand48 3 .
+.Pp
+Use of these functions is encouraged for almost all random number
+consumption because the other interfaces are deficient in either
+quality, portability, standardization, or availability.
+These functions can be called in almost all coding environments,
+including
+.Xr pthreads 3
+and
+.Xr chroot 2 .
+.Pp
+High quality 32-bit pseudo-random numbers are generated very quickly.
+On each call, a cryptographic pseudo-random number generator is used
+to generate a new result.
+One data pool is used for all consumers in a process, so that consumption
+under program flow can act as additional stirring.
+The subsystem is re-seeded from the kernel random number subsystem using
+.Xr getentropy 2
+on a regular basis, and also upon
+.Xr fork 2 .
+.Pp
 The
 .Fn arc4random
-function uses the key stream generator employed by the
-arc4 cipher, which uses 8*8 8 bit S-Boxes.
-The S-Boxes
-can be in about
-.if t 2\u\s71700\s10\d
-.if n (2**1700)
-states.
-The
-.Fn arc4random
-function returns pseudo-random numbers in the range of 0 to
-.if t 2\u\s731\s10\d\(mi1,
-.if n (2**32)\(mi1,
-and therefore has twice the range of
-.Xr rand 3
-and
-.Xr random 3 .
+function returns a single 32-bit value.
 .Pp
+The
 .Fn arc4random_buf
 function fills the region
 .Fa buf
 of length
 .Fa nbytes
-with ARC4-derived random data.
+with random data.
 .Pp
 .Fn arc4random_uniform
-will return a uniformly distributed random number less than
+will return a single 32-bit value, uniformly distributed but less than
 .Fa upper_bound .
-.Fn arc4random_uniform
-is recommended over constructions like
+This is recommended over constructions like
 .Dq Li arc4random() % upper_bound
 as it avoids "modulo bias" when the upper bound is not a power of two.
+In the worst case, this function may consume multiple iterations
+to ensure uniformity; see the source code to understand the problem
+and solution.
 .Pp
 The
 .Fn arc4random_stir
 function reads data from
-.Pa /dev/urandom
-and uses it to permute the S-Boxes via
+.Xr getentropy 2
+and uses it to re-seed the subsystem via
 .Fn arc4random_addrandom .
 .Pp
 There is no need to call
@@ -103,26 +117,22 @@ before using
 .Fn arc4random
 functions family, since
 they automatically initialize themselves.
-.Sh EXAMPLES
-The following produces a drop-in replacement for the traditional
-.Fn rand
-and
-.Fn random
-functions using
-.Fn arc4random :
-.Pp
-.Dl "#define foo4random() (arc4random() % ((unsigned)RAND_MAX + 1))"
+.Sh RETURN VALUES
+These functions are always successful, and no return value is
+reserved to indicate an error.
 .Sh SEE ALSO
 .Xr rand 3 ,
-.Xr random 3 ,
-.Xr srandomdev 3
+.Xr rand48 3 ,
+.Xr random 3
 .Sh HISTORY
-.Pa RC4
-has been designed by RSA Data Security, Inc.
-It was posted anonymously
-to the USENET and was confirmed to be equivalent by several sources who
-had access to the original cipher.
-Since
-.Pa RC4
-used to be a trade secret, the cipher is now referred to as
-.Pa ARC4 .
+These functions first appeared in
+.Ox 2.1 .
+.Pp
+The original version of this random number generator used the
+RC4 (also known as ARC4) algorithm.
+In
+.Ox 5.5
+it was replaced with the ChaCha20 cipher, and it may be replaced
+again in the future as cryptographic techniques advance.
+A good mnemonic is
+.Dq A Replacement Call for Random .
index bd490fd50d433a68b543f75f8ef2ea73f9b0effa..cc2b78485a86aa977354774078fba433a99a870d 100644 (file)
@@ -56,7 +56,14 @@ libbsd_la_LDFLAGS = \
        -version-number $(LIBBSD_ABI)
 libbsd_la_SOURCES = \
        arc4random.c \
+       arc4random.h \
+       arc4random_bsd.h \
+       arc4random_linux.h \
+       arc4random_unix.h \
+       arc4random_openbsd.h \
+       arc4random_uniform.c \
        bsd_getopt.c \
+       chacha_private.h \
        closefrom.c \
        dehumanize_number.c \
        err.c \
index fc8db6d5beb8c61b65af774ab6c16eae101978db..fb167578be19e0f82b4bd39f26a789fac9f2c3f8 100644 (file)
@@ -1,6 +1,11 @@
+/*     $OpenBSD: arc4random.c,v 1.53 2015/09/10 18:53:50 bcook Exp $   */
+
 /*
  * Copyright (c) 1996, David Mazieres <dm@uun.org>
  * Copyright (c) 2008, Damien Miller <djm@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2013, Markus Friedl <markus@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2014, Theo de Raadt <deraadt@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2015, Guillem Jover <guillem@hadrons.org>
  *
  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
  * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
  */
 
 /*
- * Arc4 random number generator for OpenBSD.
- *
- * This code is derived from section 17.1 of Applied Cryptography,
- * second edition, which describes a stream cipher allegedly
- * compatible with RSA Labs "RC4" cipher (the actual description of
- * which is a trade secret).  The same algorithm is used as a stream
- * cipher called "arcfour" in Tatu Ylonen's ssh package.
- *
- * Here the stream cipher has been modified always to include the time
- * when initializing the state.  That makes it impossible to
- * regenerate the same random sequence twice, so this can't be used
- * for encryption, but will generate good random numbers.
- *
- * RC4 is a registered trademark of RSA Laboratories.
+ * ChaCha based random number generator for OpenBSD.
  */
 
-#include <sys/cdefs.h>
-__FBSDID("$FreeBSD$");
-
-#include <sys/types.h>
-#include <sys/time.h>
-#include <stdlib.h>
 #include <fcntl.h>
+#include <limits.h>
+#include <signal.h>
+#include <stdint.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
 #include <unistd.h>
-#include <pthread.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/time.h>
 
-struct arc4_stream {
-       uint8_t i;
-       uint8_t j;
-       uint8_t s[256];
-};
+#define KEYSTREAM_ONLY
+#include "chacha_private.h"
 
-#define        RANDOMDEV       "/dev/urandom"
-#define KEYSIZE                128
+#define minimum(a, b) ((a) < (b) ? (a) : (b))
 
-#ifdef __REENTRANT
-static pthread_mutex_t arc4random_mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
-#define        THREAD_LOCK()   pthread_mutex_lock(&arc4random_mtx)
-#define        THREAD_UNLOCK() pthread_mutex_unlock(&arc4random_mtx)
-#else
-#define        THREAD_LOCK()
-#define        THREAD_UNLOCK()
-#endif
+#if defined(__GNUC__) || defined(_MSC_VER)
+#define inline __inline
+#else                          /* __GNUC__ || _MSC_VER */
+#define inline
+#endif                         /* !__GNUC__ && !_MSC_VER */
+
+#define KEYSZ  32
+#define IVSZ   8
+#define BLOCKSZ        64
+#define RSBUFSZ        (16*BLOCKSZ)
+
+/* Marked MAP_INHERIT_ZERO, so zero'd out in fork children. */
+static struct _rs {
+       size_t          rs_have;        /* valid bytes at end of rs_buf */
+       size_t          rs_count;       /* bytes till reseed */
+} *rs;
 
-static struct arc4_stream rs;
-static int rs_initialized;
-static int rs_stired;
-static int arc4_count;
+/* Maybe be preserved in fork children, if _rs_allocate() decides. */
+static struct _rsx {
+       chacha_ctx      rs_chacha;      /* chacha context for random keystream */
+       u_char          rs_buf[RSBUFSZ];        /* keystream blocks */
+} *rsx;
 
-static inline uint8_t arc4_getbyte(void);
-static void arc4_stir(void);
+static inline int _rs_allocate(struct _rs **, struct _rsx **);
+static inline void _rs_forkdetect(void);
+#include "arc4random.h"
 
 static inline void
-arc4_init(void)
+_rs_init(u_char *buf, size_t n)
 {
-       int     n;
+       if (n < KEYSZ + IVSZ)
+               return;
 
-       for (n = 0; n < 256; n++)
-               rs.s[n] = n;
-       rs.i = 0;
-       rs.j = 0;
+       if (rs == NULL) {
+               if (_rs_allocate(&rs, &rsx) == -1)
+                       abort();
+       }
+
+       chacha_keysetup(&rsx->rs_chacha, buf, KEYSZ * 8, 0);
+       chacha_ivsetup(&rsx->rs_chacha, buf + KEYSZ);
 }
 
 static inline void
-arc4_addrandom(u_char *dat, int datlen)
+_rs_rekey(u_char *dat, size_t datlen)
 {
-       int     n;
-       uint8_t si;
-
-       rs.i--;
-       for (n = 0; n < 256; n++) {
-               rs.i = (rs.i + 1);
-               si = rs.s[rs.i];
-               rs.j = (rs.j + si + dat[n % datlen]);
-               rs.s[rs.i] = rs.s[rs.j];
-               rs.s[rs.j] = si;
+#ifndef KEYSTREAM_ONLY
+       memset(rsx->rs_buf, 0, sizeof(rsx->rs_buf));
+#endif
+       /* fill rs_buf with the keystream */
+       chacha_encrypt_bytes(&rsx->rs_chacha, rsx->rs_buf,
+           rsx->rs_buf, sizeof(rsx->rs_buf));
+       /* mix in optional user provided data */
+       if (dat) {
+               size_t i, m;
+
+               m = minimum(datlen, KEYSZ + IVSZ);
+               for (i = 0; i < m; i++)
+                       rsx->rs_buf[i] ^= dat[i];
        }
-       rs.j = rs.i;
+       /* immediately reinit for backtracking resistance */
+       _rs_init(rsx->rs_buf, KEYSZ + IVSZ);
+       memset(rsx->rs_buf, 0, KEYSZ + IVSZ);
+       rs->rs_have = sizeof(rsx->rs_buf) - KEYSZ - IVSZ;
 }
 
 static void
-arc4_stir(void)
+_rs_stir(void)
 {
-       int done, fd, n;
-       struct {
-               struct timeval  tv;
-               pid_t           pid;
-               uint8_t         rnd[KEYSIZE];
-       } rdat;
-
-       fd = open(RANDOMDEV, O_RDONLY, 0);
-       done = 0;
-       if (fd >= 0) {
-               if (read(fd, &rdat, KEYSIZE) == KEYSIZE)
-                       done = 1;
-               (void)close(fd);
-       } 
-       if (!done) {
-               (void)gettimeofday(&rdat.tv, NULL);
-               rdat.pid = getpid();
-               /* We'll just take whatever was on the stack too... */
-       }
-
-       arc4_addrandom((u_char *)&rdat, KEYSIZE);
+       u_char rnd[KEYSZ + IVSZ];
 
-       /*
-        * Throw away the first N bytes of output, as suggested in the
-        * paper "Weaknesses in the Key Scheduling Algorithm of RC4"
-        * by Fluher, Mantin, and Shamir.  N=1024 is based on
-        * suggestions in the paper "(Not So) Random Shuffles of RC4"
-        * by Ilya Mironov.
-        */
-       for (n = 0; n < 1024; n++)
-               (void) arc4_getbyte();
-       arc4_count = 1600000;
-}
+       if (getentropy(rnd, sizeof rnd) == -1)
+               _getentropy_fail();
 
-static inline uint8_t
-arc4_getbyte(void)
-{
-       uint8_t si, sj;
+       if (!rs)
+               _rs_init(rnd, sizeof(rnd));
+       else
+               _rs_rekey(rnd, sizeof(rnd));
+       explicit_bzero(rnd, sizeof(rnd));       /* discard source seed */
 
-       rs.i = (rs.i + 1);
-       si = rs.s[rs.i];
-       rs.j = (rs.j + si);
-       sj = rs.s[rs.j];
-       rs.s[rs.i] = sj;
-       rs.s[rs.j] = si;
+       /* invalidate rs_buf */
+       rs->rs_have = 0;
+       memset(rsx->rs_buf, 0, sizeof(rsx->rs_buf));
 
-       return (rs.s[(si + sj) & 0xff]);
+       rs->rs_count = 1600000;
 }
 
-static inline uint32_t
-arc4_getword(void)
+static inline void
+_rs_stir_if_needed(size_t len)
 {
-       uint32_t val;
-
-       val = arc4_getbyte() << 24;
-       val |= arc4_getbyte() << 16;
-       val |= arc4_getbyte() << 8;
-       val |= arc4_getbyte();
-
-       return (val);
+       _rs_forkdetect();
+       if (!rs || rs->rs_count <= len)
+               _rs_stir();
+       if (rs->rs_count <= len)
+               rs->rs_count = 0;
+       else
+               rs->rs_count -= len;
 }
 
-static void
-arc4_check_init(void)
+static inline void
+_rs_random_buf(void *_buf, size_t n)
 {
-       if (!rs_initialized) {
-               arc4_init();
-               rs_initialized = 1;
+       u_char *buf = (u_char *)_buf;
+       u_char *keystream;
+       size_t m;
+
+       _rs_stir_if_needed(n);
+       while (n > 0) {
+               if (rs->rs_have > 0) {
+                       m = minimum(n, rs->rs_have);
+                       keystream = rsx->rs_buf + sizeof(rsx->rs_buf)
+                           - rs->rs_have;
+                       memcpy(buf, keystream, m);
+                       memset(keystream, 0, m);
+                       buf += m;
+                       n -= m;
+                       rs->rs_have -= m;
+               }
+               if (rs->rs_have == 0)
+                       _rs_rekey(NULL, 0);
        }
 }
 
 static inline void
-arc4_check_stir(void)
+_rs_random_u32(uint32_t *val)
 {
-       if (!rs_stired || arc4_count <= 0) {
-               arc4_stir();
-               rs_stired = 1;
-       }
+       u_char *keystream;
+
+       _rs_stir_if_needed(sizeof(*val));
+       if (rs->rs_have < sizeof(*val))
+               _rs_rekey(NULL, 0);
+       keystream = rsx->rs_buf + sizeof(rsx->rs_buf) - rs->rs_have;
+       memcpy(val, keystream, sizeof(*val));
+       memset(keystream, 0, sizeof(*val));
+       rs->rs_have -= sizeof(*val);
 }
 
 void
 arc4random_stir(void)
 {
-       THREAD_LOCK();
-       arc4_check_init();
-       arc4_stir();
-       rs_stired = 1;
-       THREAD_UNLOCK();
+       _ARC4_LOCK();
+       _rs_stir();
+       _ARC4_UNLOCK();
 }
 
 void
 arc4random_addrandom(u_char *dat, int datlen)
 {
-       THREAD_LOCK();
-       arc4_check_init();
-       arc4_check_stir();
-       arc4_addrandom(dat, datlen);
-       THREAD_UNLOCK();
+       _ARC4_LOCK();
+       _rs_stir_if_needed(datlen);
+       _rs_rekey(dat, datlen);
+       _ARC4_UNLOCK();
 }
 
 uint32_t
 arc4random(void)
 {
-       uint32_t rnd;
-
-       THREAD_LOCK();
-       arc4_check_init();
-       arc4_check_stir();
-       rnd = arc4_getword();
-       arc4_count -= 4;
-       THREAD_UNLOCK();
+       uint32_t val;
 
-       return (rnd);
+       _ARC4_LOCK();
+       _rs_random_u32(&val);
+       _ARC4_UNLOCK();
+       return val;
 }
 
 void
-arc4random_buf(void *_buf, size_t n)
-{
-       u_char *buf = (u_char *)_buf;
-
-       THREAD_LOCK();
-       arc4_check_init();
-       while (n--) {
-               arc4_check_stir();
-               buf[n] = arc4_getbyte();
-               arc4_count--;
-       }
-       THREAD_UNLOCK();
-}
-
-/*
- * Calculate a uniformly distributed random number less than upper_bound
- * avoiding "modulo bias".
- *
- * Uniformity is achieved by generating new random numbers until the one
- * returned is outside the range [0, 2**32 % upper_bound).  This
- * guarantees the selected random number will be inside
- * [2**32 % upper_bound, 2**32) which maps back to [0, upper_bound)
- * after reduction modulo upper_bound.
- */
-uint32_t
-arc4random_uniform(uint32_t upper_bound)
-{
-       uint32_t r, min;
-
-       if (upper_bound < 2)
-               return (0);
-
-#if (ULONG_MAX > 0xffffffffUL)
-       min = 0x100000000UL % upper_bound;
-#else
-       /* Calculate (2**32 % upper_bound) avoiding 64-bit math */
-       if (upper_bound > 0x80000000)
-               min = 1 + ~upper_bound;         /* 2**32 - upper_bound */
-       else {
-               /* (2**32 - (x * 2)) % x == 2**32 % x when x <= 2**31 */
-               min = ((0xffffffff - (upper_bound * 2)) + 1) % upper_bound;
-       }
-#endif
-
-       /*
-        * This could theoretically loop forever but each retry has
-        * p > 0.5 (worst case, usually far better) of selecting a
-        * number inside the range we need, so it should rarely need
-        * to re-roll.
-        */
-       for (;;) {
-               r = arc4random();
-               if (r >= min)
-                       break;
-       }
-
-       return (r % upper_bound);
-}
-
-#if 0
-/*-------- Test code for i386 --------*/
-#include <stdio.h>
-#include <machine/pctr.h>
-int
-main(int argc, char **argv)
+arc4random_buf(void *buf, size_t n)
 {
-       const int iter = 1000000;
-       int     i;
-       pctrval v;
-
-       v = rdtsc();
-       for (i = 0; i < iter; i++)
-               arc4random();
-       v = rdtsc() - v;
-       v /= iter;
-
-       printf("%qd cycles\n", v);
+       _ARC4_LOCK();
+       _rs_random_buf(buf, n);
+       _ARC4_UNLOCK();
 }
-#endif
diff --git a/src/arc4random.h b/src/arc4random.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..de52922
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,29 @@
+#ifndef LIBBSD_ARC4RANDOM_H
+#define LIBBSD_ARC4RANDOM_H
+
+#include <sys/param.h>
+
+int
+getentropy(void *buf, size_t len);
+
+#if defined(__linux__)
+#include "arc4random_linux.h"
+#elif defined(__FreeBSD__)
+#include "arc4random_bsd.h"
+#elif defined(__NetBSD__)
+#include "arc4random_bsd.h"
+#elif defined(__OpenBSD__)
+#include "arc4random_openbsd.h"
+#elif defined(__sun)
+#include "arc4random_unix.h"
+#elif defined(__APPLE__)
+#include "arc4random_unix.h"
+#elif defined(_AIX)
+#include "arc4random_unix.h"
+#elif defined(__hpux)
+#include "arc4random_unix.h"
+#else
+#error "No arc4random hooks defined for this platform."
+#endif
+
+#endif
diff --git a/src/arc4random_bsd.h b/src/arc4random_bsd.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ece2f85
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,86 @@
+/*     $OpenBSD: arc4random_freebsd.h,v 1.2 2015/01/15 06:57:18 deraadt Exp $  */
+
+/*
+ * Copyright (c) 1996, David Mazieres <dm@uun.org>
+ * Copyright (c) 2008, Damien Miller <djm@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2013, Markus Friedl <markus@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2014, Theo de Raadt <deraadt@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+/*
+ * Stub functions for portability.
+ */
+
+#include <sys/mman.h>
+
+#include <pthread.h>
+#include <signal.h>
+
+static pthread_mutex_t arc4random_mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+#define _ARC4_LOCK()   pthread_mutex_lock(&arc4random_mtx)
+#define _ARC4_UNLOCK() pthread_mutex_unlock(&arc4random_mtx)
+
+/*
+ * Unfortunately, pthread_atfork() is broken on FreeBSD (at least 9 and 10) if
+ * a program does not link to -lthr. Callbacks registered with pthread_atfork()
+ * appear to fail silently. So, it is not always possible to detect a PID
+ * wraparound.
+ */
+#define _ARC4_ATFORK(f) pthread_atfork(NULL, NULL, (f))
+
+static inline void
+_getentropy_fail(void)
+{
+       raise(SIGKILL);
+}
+
+static volatile sig_atomic_t _rs_forked;
+
+static inline void
+_rs_forkhandler(void)
+{
+       _rs_forked = 1;
+}
+
+static inline void
+_rs_forkdetect(void)
+{
+       static pid_t _rs_pid = 0;
+       pid_t pid = getpid();
+
+       if (_rs_pid == 0 || _rs_pid != pid || _rs_forked) {
+               _rs_pid = pid;
+               _rs_forked = 0;
+               if (rs)
+                       memset(rs, 0, sizeof(*rs));
+       }
+}
+
+static inline int
+_rs_allocate(struct _rs **rsp, struct _rsx **rsxp)
+{
+       if ((*rsp = mmap(NULL, sizeof(**rsp), PROT_READ|PROT_WRITE,
+           MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
+               return (-1);
+
+       if ((*rsxp = mmap(NULL, sizeof(**rsxp), PROT_READ|PROT_WRITE,
+           MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED) {
+               munmap(*rsp, sizeof(**rsp));
+               return (-1);
+       }
+
+       _ARC4_ATFORK(_rs_forkhandler);
+       return (0);
+}
diff --git a/src/arc4random_linux.h b/src/arc4random_linux.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d61a8db
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,86 @@
+/*     $OpenBSD: arc4random_linux.h,v 1.8 2014/08/13 06:04:10 deraadt Exp $    */
+
+/*
+ * Copyright (c) 1996, David Mazieres <dm@uun.org>
+ * Copyright (c) 2008, Damien Miller <djm@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2013, Markus Friedl <markus@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2014, Theo de Raadt <deraadt@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+/*
+ * Stub functions for portability.
+ */
+
+#include <sys/mman.h>
+
+#include <pthread.h>
+#include <signal.h>
+
+static pthread_mutex_t arc4random_mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+#define _ARC4_LOCK()   pthread_mutex_lock(&arc4random_mtx)
+#define _ARC4_UNLOCK() pthread_mutex_unlock(&arc4random_mtx)
+
+#ifdef __GLIBC__
+extern void *__dso_handle;
+extern int __register_atfork(void (*)(void), void(*)(void), void (*)(void), void *);
+#define _ARC4_ATFORK(f) __register_atfork(NULL, NULL, (f), __dso_handle)
+#else
+#define _ARC4_ATFORK(f) pthread_atfork(NULL, NULL, (f))
+#endif
+
+static inline void
+_getentropy_fail(void)
+{
+       raise(SIGKILL);
+}
+
+static volatile sig_atomic_t _rs_forked;
+
+static inline void
+_rs_forkhandler(void)
+{
+       _rs_forked = 1;
+}
+
+static inline void
+_rs_forkdetect(void)
+{
+       static pid_t _rs_pid = 0;
+       pid_t pid = getpid();
+
+       if (_rs_pid == 0 || _rs_pid != pid || _rs_forked) {
+               _rs_pid = pid;
+               _rs_forked = 0;
+               if (rs)
+                       memset(rs, 0, sizeof(*rs));
+       }
+}
+
+static inline int
+_rs_allocate(struct _rs **rsp, struct _rsx **rsxp)
+{
+       if ((*rsp = mmap(NULL, sizeof(**rsp), PROT_READ|PROT_WRITE,
+           MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
+               return (-1);
+
+       if ((*rsxp = mmap(NULL, sizeof(**rsxp), PROT_READ|PROT_WRITE,
+           MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED) {
+               munmap(*rsp, sizeof(**rsp));
+               return (-1);
+       }
+
+       _ARC4_ATFORK(_rs_forkhandler);
+       return (0);
+}
diff --git a/src/arc4random_openbsd.h b/src/arc4random_openbsd.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9cd8b68
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,61 @@
+/*     $OpenBSD: arc4random.h,v 1.3 2014/07/20 20:51:13 bcook Exp $    */
+
+/*
+ * Copyright (c) 1996, David Mazieres <dm@uun.org>
+ * Copyright (c) 2008, Damien Miller <djm@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2013, Markus Friedl <markus@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2014, Theo de Raadt <deraadt@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+/*
+ * Stub functions for portability.
+ */
+#include <sys/mman.h>
+
+#include <signal.h>
+
+#include "thread_private.h"
+
+static inline void
+_getentropy_fail(void)
+{
+       raise(SIGKILL);
+}
+
+static inline int
+_rs_allocate(struct _rs **rsp, struct _rsx **rsxp)
+{
+       struct {
+               struct _rs rs;
+               struct _rsx rsx;
+       } *p;
+
+       if ((p = mmap(NULL, sizeof(*p), PROT_READ|PROT_WRITE,
+           MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
+               return (-1);
+       if (minherit(p, sizeof(*p), MAP_INHERIT_ZERO) == -1) {
+               munmap(p, sizeof(*p));
+               return (-1);
+       }
+
+       *rsp = &p->rs;
+       *rsxp = &p->rsx;
+       return (0);
+}
+
+static inline void
+_rs_forkdetect(void)
+{
+}
diff --git a/src/arc4random_uniform.c b/src/arc4random_uniform.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0c89a2d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,57 @@
+/*     $OpenBSD: arc4random_uniform.c,v 1.1 2014/07/12 13:24:54 deraadt Exp $  */
+
+/*
+ * Copyright (c) 2008, Damien Miller <djm@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+#include <sys/types.h>
+#include <stdlib.h>
+
+/*
+ * Calculate a uniformly distributed random number less than upper_bound
+ * avoiding "modulo bias".
+ *
+ * Uniformity is achieved by generating new random numbers until the one
+ * returned is outside the range [0, 2**32 % upper_bound).  This
+ * guarantees the selected random number will be inside
+ * [2**32 % upper_bound, 2**32) which maps back to [0, upper_bound)
+ * after reduction modulo upper_bound.
+ */
+uint32_t
+arc4random_uniform(uint32_t upper_bound)
+{
+       uint32_t r, min;
+
+       if (upper_bound < 2)
+               return 0;
+
+       /* 2**32 % x == (2**32 - x) % x */
+       min = -upper_bound % upper_bound;
+
+       /*
+        * This could theoretically loop forever but each retry has
+        * p > 0.5 (worst case, usually far better) of selecting a
+        * number inside the range we need, so it should rarely need
+        * to re-roll.
+        */
+       for (;;) {
+               r = arc4random();
+               if (r >= min)
+                       break;
+       }
+
+       return r % upper_bound;
+}
+//DEF_WEAK(arc4random_uniform);
diff --git a/src/arc4random_unix.h b/src/arc4random_unix.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..c200abc
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,80 @@
+/*     $OpenBSD: arc4random_hpux.h,v 1.1 2015/01/06 21:08:11 bcook Exp $       */
+
+/*
+ * Copyright (c) 1996, David Mazieres <dm@uun.org>
+ * Copyright (c) 2008, Damien Miller <djm@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2013, Markus Friedl <markus@openbsd.org>
+ * Copyright (c) 2014, Theo de Raadt <deraadt@openbsd.org>
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+ * purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+ * copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+ * WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+ * MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+ * ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+ * WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+ * ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+ * OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+/*
+ * Stub functions for portability.
+ */
+
+#include <sys/mman.h>
+
+#include <pthread.h>
+#include <signal.h>
+
+static pthread_mutex_t arc4random_mtx = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+#define _ARC4_LOCK()   pthread_mutex_lock(&arc4random_mtx)
+#define _ARC4_UNLOCK() pthread_mutex_unlock(&arc4random_mtx)
+
+#define _ARC4_ATFORK(f) pthread_atfork(NULL, NULL, (f))
+
+static inline void
+_getentropy_fail(void)
+{
+       raise(SIGKILL);
+}
+
+static volatile sig_atomic_t _rs_forked;
+
+static inline void
+_rs_forkhandler(void)
+{
+       _rs_forked = 1;
+}
+
+static inline void
+_rs_forkdetect(void)
+{
+       static pid_t _rs_pid = 0;
+       pid_t pid = getpid();
+
+       if (_rs_pid == 0 || _rs_pid != pid || _rs_forked) {
+               _rs_pid = pid;
+               _rs_forked = 0;
+               if (rs)
+                       memset(rs, 0, sizeof(*rs));
+       }
+}
+
+static inline int
+_rs_allocate(struct _rs **rsp, struct _rsx **rsxp)
+{
+       if ((*rsp = mmap(NULL, sizeof(**rsp), PROT_READ|PROT_WRITE,
+           MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED)
+               return (-1);
+
+       if ((*rsxp = mmap(NULL, sizeof(**rsxp), PROT_READ|PROT_WRITE,
+           MAP_ANON|MAP_PRIVATE, -1, 0)) == MAP_FAILED) {
+               munmap(*rsp, sizeof(**rsp));
+               return (-1);
+       }
+
+       _ARC4_ATFORK(_rs_forkhandler);
+       return (0);
+}
diff --git a/src/chacha_private.h b/src/chacha_private.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b720d93
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,222 @@
+/*
+chacha-merged.c version 20080118
+D. J. Bernstein
+Public domain.
+*/
+
+/* $OpenBSD$ */
+
+typedef unsigned char u8;
+typedef unsigned int u32;
+
+typedef struct
+{
+  u32 input[16]; /* could be compressed */
+} chacha_ctx;
+
+#define U8C(v) (v##U)
+#define U32C(v) (v##U)
+
+#define U8V(v) ((u8)(v) & U8C(0xFF))
+#define U32V(v) ((u32)(v) & U32C(0xFFFFFFFF))
+
+#define ROTL32(v, n) \
+  (U32V((v) << (n)) | ((v) >> (32 - (n))))
+
+#define U8TO32_LITTLE(p) \
+  (((u32)((p)[0])      ) | \
+   ((u32)((p)[1]) <<  8) | \
+   ((u32)((p)[2]) << 16) | \
+   ((u32)((p)[3]) << 24))
+
+#define U32TO8_LITTLE(p, v) \
+  do { \
+    (p)[0] = U8V((v)      ); \
+    (p)[1] = U8V((v) >>  8); \
+    (p)[2] = U8V((v) >> 16); \
+    (p)[3] = U8V((v) >> 24); \
+  } while (0)
+
+#define ROTATE(v,c) (ROTL32(v,c))
+#define XOR(v,w) ((v) ^ (w))
+#define PLUS(v,w) (U32V((v) + (w)))
+#define PLUSONE(v) (PLUS((v),1))
+
+#define QUARTERROUND(a,b,c,d) \
+  a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a),16); \
+  c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c),12); \
+  a = PLUS(a,b); d = ROTATE(XOR(d,a), 8); \
+  c = PLUS(c,d); b = ROTATE(XOR(b,c), 7);
+
+static const char sigma[16] = "expand 32-byte k";
+static const char tau[16] = "expand 16-byte k";
+
+static void
+chacha_keysetup(chacha_ctx *x,const u8 *k,u32 kbits,u32 ivbits)
+{
+  const char *constants;
+
+  x->input[4] = U8TO32_LITTLE(k + 0);
+  x->input[5] = U8TO32_LITTLE(k + 4);
+  x->input[6] = U8TO32_LITTLE(k + 8);
+  x->input[7] = U8TO32_LITTLE(k + 12);
+  if (kbits == 256) { /* recommended */
+    k += 16;
+    constants = sigma;
+  } else { /* kbits == 128 */
+    constants = tau;
+  }
+  x->input[8] = U8TO32_LITTLE(k + 0);
+  x->input[9] = U8TO32_LITTLE(k + 4);
+  x->input[10] = U8TO32_LITTLE(k + 8);
+  x->input[11] = U8TO32_LITTLE(k + 12);
+  x->input[0] = U8TO32_LITTLE(constants + 0);
+  x->input[1] = U8TO32_LITTLE(constants + 4);
+  x->input[2] = U8TO32_LITTLE(constants + 8);
+  x->input[3] = U8TO32_LITTLE(constants + 12);
+}
+
+static void
+chacha_ivsetup(chacha_ctx *x,const u8 *iv)
+{
+  x->input[12] = 0;
+  x->input[13] = 0;
+  x->input[14] = U8TO32_LITTLE(iv + 0);
+  x->input[15] = U8TO32_LITTLE(iv + 4);
+}
+
+static void
+chacha_encrypt_bytes(chacha_ctx *x,const u8 *m,u8 *c,u32 bytes)
+{
+  u32 x0, x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, x9, x10, x11, x12, x13, x14, x15;
+  u32 j0, j1, j2, j3, j4, j5, j6, j7, j8, j9, j10, j11, j12, j13, j14, j15;
+  u8 *ctarget = NULL;
+  u8 tmp[64];
+  u_int i;
+
+  if (!bytes) return;
+
+  j0 = x->input[0];
+  j1 = x->input[1];
+  j2 = x->input[2];
+  j3 = x->input[3];
+  j4 = x->input[4];
+  j5 = x->input[5];
+  j6 = x->input[6];
+  j7 = x->input[7];
+  j8 = x->input[8];
+  j9 = x->input[9];
+  j10 = x->input[10];
+  j11 = x->input[11];
+  j12 = x->input[12];
+  j13 = x->input[13];
+  j14 = x->input[14];
+  j15 = x->input[15];
+
+  for (;;) {
+    if (bytes < 64) {
+      for (i = 0;i < bytes;++i) tmp[i] = m[i];
+      m = tmp;
+      ctarget = c;
+      c = tmp;
+    }
+    x0 = j0;
+    x1 = j1;
+    x2 = j2;
+    x3 = j3;
+    x4 = j4;
+    x5 = j5;
+    x6 = j6;
+    x7 = j7;
+    x8 = j8;
+    x9 = j9;
+    x10 = j10;
+    x11 = j11;
+    x12 = j12;
+    x13 = j13;
+    x14 = j14;
+    x15 = j15;
+    for (i = 20;i > 0;i -= 2) {
+      QUARTERROUND( x0, x4, x8,x12)
+      QUARTERROUND( x1, x5, x9,x13)
+      QUARTERROUND( x2, x6,x10,x14)
+      QUARTERROUND( x3, x7,x11,x15)
+      QUARTERROUND( x0, x5,x10,x15)
+      QUARTERROUND( x1, x6,x11,x12)
+      QUARTERROUND( x2, x7, x8,x13)
+      QUARTERROUND( x3, x4, x9,x14)
+    }
+    x0 = PLUS(x0,j0);
+    x1 = PLUS(x1,j1);
+    x2 = PLUS(x2,j2);
+    x3 = PLUS(x3,j3);
+    x4 = PLUS(x4,j4);
+    x5 = PLUS(x5,j5);
+    x6 = PLUS(x6,j6);
+    x7 = PLUS(x7,j7);
+    x8 = PLUS(x8,j8);
+    x9 = PLUS(x9,j9);
+    x10 = PLUS(x10,j10);
+    x11 = PLUS(x11,j11);
+    x12 = PLUS(x12,j12);
+    x13 = PLUS(x13,j13);
+    x14 = PLUS(x14,j14);
+    x15 = PLUS(x15,j15);
+
+#ifndef KEYSTREAM_ONLY
+    x0 = XOR(x0,U8TO32_LITTLE(m + 0));
+    x1 = XOR(x1,U8TO32_LITTLE(m + 4));
+    x2 = XOR(x2,U8TO32_LITTLE(m + 8));
+    x3 = XOR(x3,U8TO32_LITTLE(m + 12));
+    x4 = XOR(x4,U8TO32_LITTLE(m + 16));
+    x5 = XOR(x5,U8TO32_LITTLE(m + 20));
+    x6 = XOR(x6,U8TO32_LITTLE(m + 24));
+    x7 = XOR(x7,U8TO32_LITTLE(m + 28));
+    x8 = XOR(x8,U8TO32_LITTLE(m + 32));
+    x9 = XOR(x9,U8TO32_LITTLE(m + 36));
+    x10 = XOR(x10,U8TO32_LITTLE(m + 40));
+    x11 = XOR(x11,U8TO32_LITTLE(m + 44));
+    x12 = XOR(x12,U8TO32_LITTLE(m + 48));
+    x13 = XOR(x13,U8TO32_LITTLE(m + 52));
+    x14 = XOR(x14,U8TO32_LITTLE(m + 56));
+    x15 = XOR(x15,U8TO32_LITTLE(m + 60));
+#endif
+
+    j12 = PLUSONE(j12);
+    if (!j12) {
+      j13 = PLUSONE(j13);
+      /* stopping at 2^70 bytes per nonce is user's responsibility */
+    }
+
+    U32TO8_LITTLE(c + 0,x0);
+    U32TO8_LITTLE(c + 4,x1);
+    U32TO8_LITTLE(c + 8,x2);
+    U32TO8_LITTLE(c + 12,x3);
+    U32TO8_LITTLE(c + 16,x4);
+    U32TO8_LITTLE(c + 20,x5);
+    U32TO8_LITTLE(c + 24,x6);
+    U32TO8_LITTLE(c + 28,x7);
+    U32TO8_LITTLE(c + 32,x8);
+    U32TO8_LITTLE(c + 36,x9);
+    U32TO8_LITTLE(c + 40,x10);
+    U32TO8_LITTLE(c + 44,x11);
+    U32TO8_LITTLE(c + 48,x12);
+    U32TO8_LITTLE(c + 52,x13);
+    U32TO8_LITTLE(c + 56,x14);
+    U32TO8_LITTLE(c + 60,x15);
+
+    if (bytes <= 64) {
+      if (bytes < 64) {
+        for (i = 0;i < bytes;++i) ctarget[i] = c[i];
+      }
+      x->input[12] = j12;
+      x->input[13] = j13;
+      return;
+    }
+    bytes -= 64;
+    c += 64;
+#ifndef KEYSTREAM_ONLY
+    m += 64;
+#endif
+  }
+}