crypto/bn/bn_rand.c

   1 /* crypto/bn/bn_rand.c */
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   6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
   7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
   8  *
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  15  *
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  34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
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  43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
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  48  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  49  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
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  51  * SUCH DAMAGE.
  52  *
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  56  * [including the GNU Public Licence.]
  57  */
  58 /* ====================================================================
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  60  *
  61  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  62  * modification, are permitted provided that the following conditions
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  75  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  76  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
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  81  *    openssl-core@openssl.org.
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  84  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  85  *    permission of the OpenSSL Project.
  86  *
  87  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  88  *    acknowledgment:
  89  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  90  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
  91  *
  92  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
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  98  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  99  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
 100  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
 101  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 102  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
 103  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 104  * ====================================================================
 105  *
 106  * This product includes cryptographic software written by Eric Young
 107  * (eay@cryptsoft.com).  This product includes software written by Tim
 108  * Hudson (tjh@cryptsoft.com).
 109  *
 110  */
 111
 112 #include <stdio.h>
 113 #include <time.h>
 114 #include "cryptlib.h"
 115 #include "bn_lcl.h"
 116 #include <openssl/rand.h>
 117
 118 static int bnrand(int pseudorand, BIGNUM *rnd, int bits, int top, int bottom)
 119 {
 120     unsigned char *buf = NULL;
 121     int ret = 0, bit, bytes, mask;
 122     time_t tim;
 123
 124     if (bits < 0 || (bits == 1 && top > 0)) {
 125         BNerr(BN_F_BNRAND, BN_R_BITS_TOO_SMALL);
 126         return 0;
 127     }
 128
 129     if (bits == 0) {
 130         BN_zero(rnd);
 131         return 1;
 132     }
 133
 134     bytes = (bits + 7) / 8;
 135     bit = (bits - 1) % 8;
 136     mask = 0xff << (bit + 1);
 137
 138     buf = (unsigned char *)OPENSSL_malloc(bytes);
 139     if (buf == NULL) {
 140         BNerr(BN_F_BNRAND, ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 141         goto err;
 142     }
 143
 144     /* make a random number and set the top and bottom bits */
 145     time(&tim);
 146     RAND_add(&tim, sizeof(tim), 0.0);
 147
 148     /* We ignore the value of pseudorand and always call RAND_bytes */
 149     if (RAND_bytes(buf, bytes) <= 0)
 150         goto err;
 151
 152 #if 1
 153     if (pseudorand == 2) {
 154         /*
 155          * generate patterns that are more likely to trigger BN library bugs
 156          */
 157         int i;
 158         unsigned char c;
 159
 160         for (i = 0; i < bytes; i++) {
 161             if (RAND_pseudo_bytes(&c, 1) < 0)
 162                 goto err;
 163             if (c >= 128 && i > 0)
 164                 buf[i] = buf[i - 1];
 165             else if (c < 42)
 166                 buf[i] = 0;
 167             else if (c < 84)
 168                 buf[i] = 255;
 169         }
 170     }
 171 #endif
 172
 173     if (top >= 0) {
 174         if (top) {
 175             if (bit == 0) {
 176                 buf[0] = 1;
 177                 buf[1] |= 0x80;
 178             } else {
 179                 buf[0] |= (3 << (bit - 1));
 180             }
 181         } else {
 182             buf[0] |= (1 << bit);
 183         }
 184     }
 185     buf[0] &= ~mask;
 186     if (bottom)                 /* set bottom bit if requested */
 187         buf[bytes - 1] |= 1;
 188     if (!BN_bin2bn(buf, bytes, rnd))
 189         goto err;
 190     ret = 1;
 191  err:
 192     if (buf != NULL) {
 193         OPENSSL_cleanse(buf, bytes);
 194         OPENSSL_free(buf);
 195     }
 196     bn_check_top(rnd);
 197     return (ret);
 198 }
 199
 200 int BN_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top, int bottom)
 201 {
 202     return bnrand(0, rnd, bits, top, bottom);
 203 }
 204
 205 int BN_pseudo_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top, int bottom)
 206 {
 207     return bnrand(1, rnd, bits, top, bottom);
 208 }
 209
 210 #if 1
 211 int BN_bntest_rand(BIGNUM *rnd, int bits, int top, int bottom)
 212 {
 213     return bnrand(2, rnd, bits, top, bottom);
 214 }
 215 #endif
 216
 217 /* random number r:  0 <= r < range */
 218 static int bn_rand_range(int pseudo, BIGNUM *r, const BIGNUM *range)
 219 {
 220     int (*bn_rand) (BIGNUM *, int, int, int) =
 221         pseudo ? BN_pseudo_rand : BN_rand;
 222     int n;
 223     int count = 100;
 224
 225     if (range->neg || BN_is_zero(range)) {
 226         BNerr(BN_F_BN_RAND_RANGE, BN_R_INVALID_RANGE);
 227         return 0;
 228     }
 229
 230     n = BN_num_bits(range);     /* n > 0 */
 231
 232     /* BN_is_bit_set(range, n - 1) always holds */
 233
 234     if (n == 1)
 235         BN_zero(r);
 236     else if (!BN_is_bit_set(range, n - 2) && !BN_is_bit_set(range, n - 3)) {
 237         /*
 238          * range = 100..._2, so 3*range (= 11..._2) is exactly one bit longer
 239          * than range
 240          */
 241         do {
 242             if (!bn_rand(r, n + 1, -1, 0))
 243                 return 0;
 244             /*
 245              * If r < 3*range, use r := r MOD range (which is either r, r -
 246              * range, or r - 2*range). Otherwise, iterate once more. Since
 247              * 3*range = 11..._2, each iteration succeeds with probability >=
 248              * .75.
 249              */
 250             if (BN_cmp(r, range) >= 0) {
 251                 if (!BN_sub(r, r, range))
 252                     return 0;
 253                 if (BN_cmp(r, range) >= 0)
 254                     if (!BN_sub(r, r, range))
 255                         return 0;
 256             }
 257
 258             if (!--count) {
 259                 BNerr(BN_F_BN_RAND_RANGE, BN_R_TOO_MANY_ITERATIONS);
 260                 return 0;
 261             }
 262
 263         }
 264         while (BN_cmp(r, range) >= 0);
 265     } else {
 266         do {
 267             /* range = 11..._2  or  range = 101..._2 */
 268             if (!bn_rand(r, n, -1, 0))
 269                 return 0;
 270
 271             if (!--count) {
 272                 BNerr(BN_F_BN_RAND_RANGE, BN_R_TOO_MANY_ITERATIONS);
 273                 return 0;
 274             }
 275         }
 276         while (BN_cmp(r, range) >= 0);
 277     }
 278
 279     bn_check_top(r);
 280     return 1;
 281 }
 282
 283 int BN_rand_range(BIGNUM *r, const BIGNUM *range)
 284 {
 285     return bn_rand_range(0, r, range);
 286 }
 287
 288 int BN_pseudo_rand_range(BIGNUM *r, const BIGNUM *range)
 289 {
 290     return bn_rand_range(1, r, range);
 291 }