sshrand.c

   1 /*
   2  * cryptographic random number generator for PuTTY's ssh client
   3  */
   4
   5 #include "putty.h"
   6 #include "ssh.h"
   7
   8 /* Collect environmental noise every 5 minutes */
   9 #define NOISE_REGULAR_INTERVAL (5*60*TICKSPERSEC)
  10
  11 void noise_get_heavy(void (*func) (void *, int));
  12 void noise_get_light(void (*func) (void *, int));
  13
  14 /*
  15  * `pool' itself is a pool of random data which we actually use: we
  16  * return bytes from `pool', at position `poolpos', until `poolpos'
  17  * reaches the end of the pool. At this point we generate more
  18  * random data, by adding noise, stirring well, and resetting
  19  * `poolpos' to point to just past the beginning of the pool (not
  20  * _the_ beginning, since otherwise we'd give away the whole
  21  * contents of our pool, and attackers would just have to guess the
  22  * next lot of noise).
  23  *
  24  * `incomingb' buffers acquired noise data, until it gets full, at
  25  * which point the acquired noise is SHA'ed into `incoming' and
  26  * `incomingb' is cleared. The noise in `incoming' is used as part
  27  * of the noise for each stirring of the pool, in addition to local
  28  * time, process listings, and other such stuff.
  29  */
  30
  31 #define HASHINPUT 64                   /* 64 bytes SHA input */
  32 #define HASHSIZE 20                    /* 160 bits SHA output */
  33 #define POOLSIZE 1200                  /* size of random pool */
  34
  35 struct RandPool {
  36     unsigned char pool[POOLSIZE];
  37     int poolpos;
  38
  39     unsigned char incoming[HASHSIZE];
  40
  41     unsigned char incomingb[HASHINPUT];
  42     int incomingpos;
  43 };
  44
  45 static struct RandPool pool;
  46 int random_active = 0;
  47 long next_noise_collection;
  48
  49 static void random_stir(void)
  50 {
  51     word32 block[HASHINPUT / sizeof(word32)];
  52     word32 digest[HASHSIZE / sizeof(word32)];
  53     int i, j, k;
  54
  55     noise_get_light(random_add_noise);
  56
  57     SHATransform((word32 *) pool.incoming, (word32 *) pool.incomingb);
  58     pool.incomingpos = 0;
  59
  60     /*
  61      * Chunks of this code are blatantly endianness-dependent, but
  62      * as it's all random bits anyway, WHO CARES?
  63      */
  64     memcpy(digest, pool.incoming, sizeof(digest));
  65
  66     /*
  67      * Make two passes over the pool.
  68      */
  69     for (i = 0; i < 2; i++) {
  70
  71         /*
  72          * We operate SHA in CFB mode, repeatedly adding the same
  73          * block of data to the digest. But we're also fiddling
  74          * with the digest-so-far, so this shouldn't be Bad or
  75          * anything.
  76          */
  77         memcpy(block, pool.pool, sizeof(block));
  78
  79         /*
  80          * Each pass processes the pool backwards in blocks of
  81          * HASHSIZE, just so that in general we get the output of
  82          * SHA before the corresponding input, in the hope that
  83          * things will be that much less predictable that way
  84          * round, when we subsequently return bytes ...
  85          */
  86         for (j = POOLSIZE; (j -= HASHSIZE) >= 0;) {
  87             /*
  88              * XOR the bit of the pool we're processing into the
  89              * digest.
  90              */
  91
  92             for (k = 0; k < sizeof(digest) / sizeof(*digest); k++)
  93                 digest[k] ^= ((word32 *) (pool.pool + j))[k];
  94
  95             /*
  96              * Munge our unrevealed first block of the pool into
  97              * it.
  98              */
  99             SHATransform(digest, block);
 100
 101             /*
 102              * Stick the result back into the pool.
 103              */
 104
 105             for (k = 0; k < sizeof(digest) / sizeof(*digest); k++)
 106                 ((word32 *) (pool.pool + j))[k] = digest[k];
 107         }
 108     }
 109
 110     /*
 111      * Might as well save this value back into `incoming', just so
 112      * there'll be some extra bizarreness there.
 113      */
 114     SHATransform(digest, block);
 115     memcpy(pool.incoming, digest, sizeof(digest));
 116
 117     pool.poolpos = sizeof(pool.incoming);
 118 }
 119
 120 void random_add_noise(void *noise, int length)
 121 {
 122     unsigned char *p = noise;
 123     int i;
 124
 125     if (!random_active)
 126         return;
 127
 128     /*
 129      * This function processes HASHINPUT bytes into only HASHSIZE
 130      * bytes, so _if_ we were getting incredibly high entropy
 131      * sources then we would be throwing away valuable stuff.
 132      */
 133     while (length >= (HASHINPUT - pool.incomingpos)) {
 134         memcpy(pool.incomingb + pool.incomingpos, p,
 135                HASHINPUT - pool.incomingpos);
 136         p += HASHINPUT - pool.incomingpos;
 137         length -= HASHINPUT - pool.incomingpos;
 138         SHATransform((word32 *) pool.incoming, (word32 *) pool.incomingb);
 139         for (i = 0; i < HASHSIZE; i++) {
 140             pool.pool[pool.poolpos++] ^= pool.incomingb[i];
 141             if (pool.poolpos >= POOLSIZE)
 142                 pool.poolpos = 0;
 143         }
 144         if (pool.poolpos < HASHSIZE)
 145             random_stir();
 146
 147         pool.incomingpos = 0;
 148     }
 149
 150     memcpy(pool.incomingb + pool.incomingpos, p, length);
 151     pool.incomingpos += length;
 152 }
 153
 154 void random_add_heavynoise(void *noise, int length)
 155 {
 156     unsigned char *p = noise;
 157     int i;
 158
 159     while (length >= POOLSIZE) {
 160         for (i = 0; i < POOLSIZE; i++)
 161             pool.pool[i] ^= *p++;
 162         random_stir();
 163         length -= POOLSIZE;
 164     }
 165
 166     for (i = 0; i < length; i++)
 167         pool.pool[i] ^= *p++;
 168     random_stir();
 169 }
 170
 171 static void random_add_heavynoise_bitbybit(void *noise, int length)
 172 {
 173     unsigned char *p = noise;
 174     int i;
 175
 176     while (length >= POOLSIZE - pool.poolpos) {
 177         for (i = 0; i < POOLSIZE - pool.poolpos; i++)
 178             pool.pool[pool.poolpos + i] ^= *p++;
 179         random_stir();
 180         length -= POOLSIZE - pool.poolpos;
 181         pool.poolpos = 0;
 182     }
 183
 184     for (i = 0; i < length; i++)
 185         pool.pool[i] ^= *p++;
 186     pool.poolpos = i;
 187 }
 188
 189 static void random_timer(void *ctx, long now)
 190 {
 191     if (random_active > 0 && now - next_noise_collection >= 0) {
 192         noise_regular();
 193         next_noise_collection =
 194             schedule_timer(NOISE_REGULAR_INTERVAL, random_timer, &pool);
 195     }
 196 }
 197
 198 void random_ref(void)
 199 {
 200     if (!random_active) {
 201         memset(&pool, 0, sizeof(pool));    /* just to start with */
 202
 203         noise_get_heavy(random_add_heavynoise_bitbybit);
 204         random_stir();
 205
 206         next_noise_collection =
 207             schedule_timer(NOISE_REGULAR_INTERVAL, random_timer, &pool);
 208     }
 209
 210     random_active++;
 211 }
 212
 213 void random_unref(void)
 214 {
 215     random_active--;
 216 }
 217
 218 int random_byte(void)
 219 {
 220     if (pool.poolpos >= POOLSIZE)
 221         random_stir();
 222
 223     return pool.pool[pool.poolpos++];
 224 }
 225
 226 void random_get_savedata(void **data, int *len)
 227 {
 228     void *buf = snewn(POOLSIZE / 2, char);
 229     random_stir();
 230     memcpy(buf, pool.pool + pool.poolpos, POOLSIZE / 2);
 231     *len = POOLSIZE / 2;
 232     *data = buf;
 233     random_stir();
 234 }