home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Ian & Stuart's Australian Mac: Not for Sale / Another.not.for.sale (Australia).iso / hold me in your arms / PGP 2.6 / pgp2.6 Source / src / randpool.c < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1994-05-18  |  6KB  |  190 lines
  1. /*
  2.  * True random number computation and storage
  3.  *
  4.  * (c) Copyright 1990-1994 by Philip Zimmermann.  All rights reserved.
  5.  * The author assumes no liability for damages resulting from the use
  6.  * of this software, even if the damage results from defects in this
  7.  * software.  No warranty is expressed or implied.
  8.  *
  9.  * Note that while most PGP source modules bear Philip Zimmermann's
  10.  * copyright notice, many of them have been revised or entirely written
  11.  * by contributors who frequently failed to put their names in their
  12.  * code.  Code that has been incorporated into PGP from other authors
  13.  * was either originally published in the public domain or is used with
  14.  * permission from the various authors.
  15.  *
  16.  * PGP is available for free to the public under certain restrictions.
  17.  * See the PGP User's Guide (included in the release package) for
  18.  * important information about licensing, patent restrictions on
  19.  * certain algorithms, trademarks, copyrights, and export controls.
  20.  *
  21.  * Written by Colin Plumb.
  22.  */
  23. #include <stdlib.h>
  24. #include <string.h>
  25.  
  26. #include "randpool.h"
  27. #include "usuals.h"
  28. #include "md5.h"
  29.  
  30. /* The pool must be a multiple of the 16-byte (128-bit) MD5 block size */
  31. #define RANDPOOLWORDS ((RANDPOOLBITS+127 & ~127) >> 5)
  32. #if RANDPOOLWORDS <= 16
  33. #error Random pool too small - please increase RANDPOOLBITS in randpool.h
  34. #endif
  35.  
  36. /* Must be word-aligned, so make it words.  Cast to bytes as needed. */
  37. static word32 randPool[RANDPOOLWORDS];    /* Random pool */
  38. static unsigned randPoolGetPos = sizeof(randPool); /* Position to get from */
  39. static unsigned randPoolAddPos = 0;    /* Position to add to */
  40.  
  41. static void
  42. xorbytes(byte *dest, byte const *src, unsigned len)
  43. {
  44.     while (len--)
  45.         *dest++ = *src++;
  46. }
  47.  
  48. /*
  49.  * Destroys already-used random numbers.  Ensures no sensitive data
  50.  * remains in memory that can be recovered later.  This is also
  51.  * called to "stir in" newly acquired environmental noise bits before
  52.  * removing any random bytes.
  53.  *
  54.  * The transformation is carried out by "encrypting" the data in CFB
  55.  * mode with MD5 as the block cipher.  Then, to make certain the stirring
  56.  * operation is strictly one-way, we destroy the key, getting 64 bytes
  57.  * from the beginning of the pool and using them to reinitialize the
  58.  * key.  These bytes are not returned by randPoolGetBytes().
  59.  *
  60.  * The stirring operation is done twice, to ensure that each bit in the
  61.  * pool depends on each bit of entropy XORed in after each call to
  62.  * randPoolStir().
  63.  *
  64.  * To make this useful for pseudo-random (that is, repeatable) operations,
  65.  * the MD5 transformation is always done with a consistent byte order.
  66.  * MD5Transform itself works with 32-bit words, not bytes, so the pool,
  67.  * usually an array of bytes, is transformed into an array of 32-bit words,
  68.  * taking each group of 4 bytes in big-endian order.  At the end of the
  69.  * stirring, the transformation is reversed.
  70.  */
  71. void
  72. randPoolStir(void)
  73. {
  74.     int i;
  75.     byte *p;
  76.     word32 t;
  77.     word32 iv[4];
  78.     static word32 randPoolKey[16] = {0};
  79.  
  80.     /* Convert to word32s for stirring operation */
  81.     p = (byte *)randPool;
  82.     for (i = 0; i < RANDPOOLWORDS; i++) {
  83.         t = (word32)((unsigned)p[3]<<8 | p[2]) << 16 |
  84.                      (unsigned)p[1]<<8 | p[0];
  85.         randPool[i] = t;
  86.         p += 4;
  87.     }
  88.  
  89.     /* Start IV from last block of randPool */
  90.     memcpy(iv, randPool+RANDPOOLWORDS-4, sizeof(iv));
  91.  
  92.     /* First CFB pass */
  93.     for (i = 0; i < RANDPOOLWORDS; i += 4) {
  94.         MD5Transform(iv, randPoolKey);
  95.         iv[0] = randPool[i  ] ^= iv[0];
  96.         iv[1] = randPool[i+1] ^= iv[1];
  97.         iv[2] = randPool[i+2] ^= iv[2];
  98.         iv[3] = randPool[i+3] ^= iv[3];
  99.     }
  100.  
  101.     /* Get new key */
  102.     memcpy(randPoolKey, randPool, sizeof(randPoolKey));
  103.  
  104.     /* Second CFB pass */
  105.     for (i = 0; i < RANDPOOLWORDS; i += 4) {
  106.         MD5Transform(iv, randPoolKey);
  107.         iv[0] = randPool[i  ] ^= iv[0];
  108.         iv[1] = randPool[i+1] ^= iv[1];
  109.         iv[2] = randPool[i+2] ^= iv[2];
  110.         iv[3] = randPool[i+3] ^= iv[3];
  111.     }
  112.  
  113.     /* Get new key */
  114.     memcpy(randPoolKey, randPool, sizeof(randPoolKey));
  115.  
  116.     /* Wipe iv from memory */
  117.     memset(iv, 0, sizeof(iv));
  118.  
  119.     /* Convert randPool back to bytes for further use */
  120.     p = (byte *)randPool;
  121.     for (i = 0; i < RANDPOOLWORDS; i++) {
  122.         t = randPool[i];
  123.         p[0] = t>>24;
  124.         p[1] = t>>16;
  125.         p[2] = t>>8;
  126.         p[3] = t;
  127.         p += 4;
  128.     }
  129.  
  130.     /* Set up pointers for future addition or removal of random bytes */
  131.     randPoolAddPos = 0;
  132.     randPoolGetPos = sizeof(randPoolKey);
  133. }
  134.  
  135. /*
  136.  * Make a deposit of information (entropy) into the pool.  The bits
  137.  * deposited need not have any particular distribution; the stirring
  138.  * operation transformes them to uniformly-distributed bits.
  139.  */
  140. void
  141. randPoolAddBytes(byte const *buf, unsigned len)
  142. {
  143.     unsigned t;
  144.  
  145.     while (len > (t = sizeof(randPool) - randPoolAddPos)) {
  146.         xorbytes((byte *)randPool+randPoolAddPos, buf, t);
  147.         buf += t;
  148.         len -= t;
  149.         randPoolStir();
  150.     }
  151.  
  152.     if (len) {
  153.         xorbytes((byte *)randPool+randPoolAddPos, buf, len);
  154.         randPoolAddPos += len;
  155.         randPoolGetPos = sizeof(randPool); /* Force stir on get */
  156.     }
  157. }
  158.  
  159. /*
  160.  * Withdraw some bits from the pool.  Regardless of the distribution of the
  161.  * input bits, the bits returned are uniformly distributed, although they
  162.  * cannot, of course, contain more Shannon entropy than the input bits.
  163.  */
  164. void
  165. randPoolGetBytes(byte *buf, unsigned len)
  166. {
  167.     unsigned t;
  168.  
  169.     while (len > (t = sizeof(randPool) - randPoolGetPos)) {
  170.         memcpy(buf, (byte *)randPool+randPoolGetPos, t);
  171.         buf += t;
  172.         len -= t;
  173.         randPoolStir();
  174.     }
  175.  
  176.     if (len) {
  177.         memcpy(buf, (byte *)randPool+randPoolGetPos, len);
  178.         randPoolGetPos += len;
  179.     }
  180. }
  181.  
  182. byte
  183. randPoolGetByte(void)
  184. {
  185.     if (randPoolGetPos == sizeof(randPool))
  186.         randPoolStir();
  187.  
  188.     return (((byte *)randPool)[randPoolGetPos++]);
  189. }
  190.