5dc186f78d8116a35f526126ae9db5d645a7cdd8
[openssl.git] / crypto / rand / rand_win.c
1 /* crypto/rand/rand_win.c */
2 /* Copyright (C) 1995-1998 Eric Young (eay@cryptsoft.com)
3  * All rights reserved.
4  *
5  * This package is an SSL implementation written
6  * by Eric Young (eay@cryptsoft.com).
7  * The implementation was written so as to conform with Netscapes SSL.
8  * 
9  * This library is free for commercial and non-commercial use as long as
10  * the following conditions are aheared to.  The following conditions
11  * apply to all code found in this distribution, be it the RC4, RSA,
12  * lhash, DES, etc., code; not just the SSL code.  The SSL documentation
13  * included with this distribution is covered by the same copyright terms
14  * except that the holder is Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com).
15  * 
16  * Copyright remains Eric Young's, and as such any Copyright notices in
17  * the code are not to be removed.
18  * If this package is used in a product, Eric Young should be given attribution
19  * as the author of the parts of the library used.
20  * This can be in the form of a textual message at program startup or
21  * in documentation (online or textual) provided with the package.
22  * 
23  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
24  * modification, are permitted provided that the following conditions
25  * are met:
26  * 1. Redistributions of source code must retain the copyright
27  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
28  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
29  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
30  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
31  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
32  *    must display the following acknowledgement:
33  *    "This product includes cryptographic software written by
34  *     Eric Young (eay@cryptsoft.com)"
35  *    The word 'cryptographic' can be left out if the rouines from the library
36  *    being used are not cryptographic related :-).
37  * 4. If you include any Windows specific code (or a derivative thereof) from 
38  *    the apps directory (application code) you must include an acknowledgement:
39  *    "This product includes software written by Tim Hudson (tjh@cryptsoft.com)"
40  * 
41  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY ERIC YOUNG ``AS IS'' AND
42  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
43  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
44  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
45  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
46  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
47  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
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
50  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
51  * SUCH DAMAGE.
52  * 
53  * The licence and distribution terms for any publically available version or
54  * derivative of this code cannot be changed.  i.e. this code cannot simply be
55  * copied and put under another distribution licence
56  * [including the GNU Public Licence.]
57  */
58 /* ====================================================================
59  * Copyright (c) 1998-2000 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
60  *
61  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
62  * modification, are permitted provided that the following conditions
63  * are met:
64  *
65  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
66  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer. 
67  *
68  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
69  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
70  *    the documentation and/or other materials provided with the
71  *    distribution.
72  *
73  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
74  *    software must display the following acknowledgment:
75  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
76  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
77  *
78  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
79  *    endorse or promote products derived from this software without
80  *    prior written permission. For written permission, please contact
81  *    openssl-core@openssl.org.
82  *
83  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
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
93  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
94  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
95  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
96  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
97  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
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 "cryptlib.h"
113 #include <openssl/rand.h>
114 #include "rand_lcl.h"
115
116 #if defined(WINDOWS) || defined(WIN32)
117 #include <windows.h>
118 #ifndef _WIN32_WINNT
119 # define _WIN32_WINNT 0x0400
120 #endif
121 #include <wincrypt.h>
122 #include <tlhelp32.h>
123
124 /* Intel hardware RNG CSP -- available from
125  * http://developer.intel.com/design/security/rng/redist_license.htm
126  */
127 #define PROV_INTEL_SEC 22
128 #define INTEL_DEF_PROV "Intel Hardware Cryptographic Service Provider"
129
130 static void readtimer(void);
131 static void readscreen(void);
132
133 /* It appears like CURSORINFO, PCURSORINFO and LPCURSORINFO are only defined
134    when WINVER is 0x0500 and up, which currently only happens on Win2000.
135    Unfortunately, those are typedefs, so they're a little bit difficult to
136    detect properly.  On the other hand, the macro CURSOR_SHOWING is defined
137    within the same conditional, so it can be use to detect the absence of said
138    typedefs. */
139
140 #ifndef CURSOR_SHOWING
141 /*
142  * Information about the global cursor.
143  */
144 typedef struct tagCURSORINFO
145 {
146     DWORD   cbSize;
147     DWORD   flags;
148     HCURSOR hCursor;
149     POINT   ptScreenPos;
150 } CURSORINFO, *PCURSORINFO, *LPCURSORINFO;
151
152 #define CURSOR_SHOWING     0x00000001
153 #endif /* CURSOR_SHOWING */
154
155 typedef BOOL (WINAPI *CRYPTACQUIRECONTEXT)(HCRYPTPROV *, LPCTSTR, LPCTSTR,
156                                     DWORD, DWORD);
157 typedef BOOL (WINAPI *CRYPTGENRANDOM)(HCRYPTPROV, DWORD, BYTE *);
158 typedef BOOL (WINAPI *CRYPTRELEASECONTEXT)(HCRYPTPROV, DWORD);
159
160 typedef HWND (WINAPI *GETFOREGROUNDWINDOW)(VOID);
161 typedef BOOL (WINAPI *GETCURSORINFO)(PCURSORINFO);
162 typedef DWORD (WINAPI *GETQUEUESTATUS)(UINT);
163
164 typedef HANDLE (WINAPI *CREATETOOLHELP32SNAPSHOT)(DWORD, DWORD);
165 typedef BOOL (WINAPI *HEAP32FIRST)(LPHEAPENTRY32, DWORD, DWORD);
166 typedef BOOL (WINAPI *HEAP32NEXT)(LPHEAPENTRY32);
167 typedef BOOL (WINAPI *HEAP32LIST)(HANDLE, LPHEAPLIST32);
168 typedef BOOL (WINAPI *PROCESS32)(HANDLE, LPPROCESSENTRY32);
169 typedef BOOL (WINAPI *THREAD32)(HANDLE, LPTHREADENTRY32);
170 typedef BOOL (WINAPI *MODULE32)(HANDLE, LPMODULEENTRY32);
171
172 int RAND_poll(void)
173 {
174         MEMORYSTATUS m;
175         HCRYPTPROV hProvider = 0;
176         BYTE buf[64];
177         DWORD w;
178         HWND h;
179
180         HMODULE advapi, kernel, user;
181         CRYPTACQUIRECONTEXT acquire;
182         CRYPTGENRANDOM gen;
183         CRYPTRELEASECONTEXT release;
184
185         /* load functions dynamically - not available on all systems */
186         advapi = GetModuleHandle("ADVAPI32.DLL");
187         kernel = GetModuleHandle("KERNEL32.DLL");
188         user = GetModuleHandle("USER32.DLL");
189
190         if (advapi)
191                 {
192                 acquire = (CRYPTACQUIRECONTEXT) GetProcAddress(advapi,
193                         "CryptAcquireContextA");
194                 gen = (CRYPTGENRANDOM) GetProcAddress(advapi,
195                         "CryptGenRandom");
196                 release = (CRYPTRELEASECONTEXT) GetProcAddress(advapi,
197                         "CryptReleaseContext");
198                 }
199
200         if (acquire && gen && release)
201                 {
202                 /* poll the CryptoAPI PRNG */
203                 if (acquire(&hProvider, 0, 0, PROV_RSA_FULL,
204                         CRYPT_VERIFYCONTEXT))
205                         {
206                         if (gen(hProvider, sizeof(buf), buf) != 0)
207                                 {
208                                 RAND_add(buf, sizeof(buf), 0);
209 #ifdef DEBUG
210                                 printf("randomness from PROV_RSA_FULL\n");
211 #endif
212                                 }
213                         release(hProvider, 0); 
214                         }
215                 
216                 /* poll the Pentium PRG with CryptoAPI */
217                 if (acquire(&hProvider, 0, INTEL_DEF_PROV, PROV_INTEL_SEC, 0))
218                         {
219                         if (gen(hProvider, sizeof(buf), buf) != 0)
220                                 {
221                                 RAND_add(buf, sizeof(buf), 0);
222 #ifdef DEBUG
223                                 printf("randomness from PROV_INTEL_SEC\n");
224 #endif
225                                 }
226                         release(hProvider, 0);
227                         }
228                 }
229
230         /* timer data */
231         readtimer();
232         
233         /* memory usage statistics */
234         GlobalMemoryStatus(&m);
235         RAND_add(&m, sizeof(m), 1);
236
237         /* process ID */
238         w = GetCurrentProcessId();
239         RAND_add(&w, sizeof(w), 0);
240
241         if (user)
242                 {
243                 GETCURSORINFO cursor;
244                 GETFOREGROUNDWINDOW win;
245
246                 win = (GETFOREGROUNDWINDOW) GetProcAddress(user, "GetForegroundWindow");
247                 cursor = (GETCURSORINFO) GetProcAddress(user, "GetCursorInfo");
248
249                 if (win)
250                 {
251                         /* window handle */
252                         h = win();
253                         RAND_add(&h, sizeof(h), 0);
254                 }
255
256                 if (cursor)
257                         {
258                         /* cursor position */
259                         PCURSORINFO p = (PCURSORINFO) buf;
260                         p->cbSize = sizeof(CURSORINFO);
261                         if (cursor(p))
262                              RAND_add(p+sizeof(p->cbSize), p->cbSize-sizeof(p->cbSize), 0);
263                         }
264                 }
265
266         /* Toolhelp32 snapshot: enumerate processes, threads, modules and heap
267          * http://msdn.microsoft.com/library/psdk/winbase/toolhelp_5pfd.htm
268          * (Win 9x only, not available on NT)
269          *
270          * This seeding method was proposed in Peter Gutmann, Software
271          * Generation of Practically Strong Random Numbers,
272          * http://www.usenix.org/publications/library/proceedings/sec98/gutmann.html
273      * revised version at http://www.cryptoengines.com/~peter/06_random.pdf
274          * (The assignment of entropy estimates below is arbitrary, but based
275          * on Peter's analysis the full poll appears to be safe. Additional
276          * interactive seeding is encouraged.)
277          */
278
279         if (kernel)
280                 {
281                 CREATETOOLHELP32SNAPSHOT snap;
282                 HANDLE handle;
283
284                 HEAP32FIRST heap_first;
285                 HEAP32NEXT heap_next;
286                 HEAP32LIST heaplist_first, heaplist_next;
287                 PROCESS32 process_first, process_next;
288                 THREAD32 thread_first, thread_next;
289                 MODULE32 module_first, module_next;
290
291                 HEAPLIST32 hlist;
292                 HEAPENTRY32 hentry;
293                 PROCESSENTRY32 p;
294                 THREADENTRY32 t;
295                 MODULEENTRY32 m;
296
297                 snap = (CREATETOOLHELP32SNAPSHOT)
298                   GetProcAddress(kernel, "CreateToolhelp32Snapshot");
299                 heap_first = (HEAP32FIRST) GetProcAddress(kernel, "Heap32First");
300                 heap_next = (HEAP32NEXT) GetProcAddress(kernel, "Heap32Next");
301                 heaplist_first = (HEAP32LIST) GetProcAddress(kernel, "Heap32ListFirst");
302                 heaplist_next = (HEAP32LIST) GetProcAddress(kernel, "Heap32ListNext");
303                 process_first = (PROCESS32) GetProcAddress(kernel, "Process32First");
304                 process_next = (PROCESS32) GetProcAddress(kernel, "Process32Next");
305                 thread_first = (THREAD32) GetProcAddress(kernel, "Thread32First");
306                 thread_next = (THREAD32) GetProcAddress(kernel, "Thread32Next");
307                 module_first = (MODULE32) GetProcAddress(kernel, "Module32First");
308                 module_next = (MODULE32) GetProcAddress(kernel, "Module32Next");
309
310                 if (snap && heap_first && heap_next && heaplist_first &&
311                         heaplist_next && process_first && process_next &&
312                         thread_first && thread_next && module_first &&
313                         module_next && (handle = snap(TH32CS_SNAPALL,0))
314                         != NULL)
315                         {
316                         /* heap list and heap walking */
317                         hlist.dwSize = sizeof(HEAPLIST32);              
318                         if (heaplist_first(handle, &hlist))
319                                 do
320                                         {
321                                         RAND_add(&hlist, hlist.dwSize, 0);
322                                         hentry.dwSize = sizeof(HEAPENTRY32);
323                                         if (heap_first(&hentry,
324                                                 hlist.th32ProcessID,
325                                                 hlist.th32HeapID))
326                                                 {
327                                                 int entrycnt = 50;
328                                                 do
329                                                         RAND_add(&hentry,
330                                                                 hentry.dwSize, 0);
331                                                 while (heap_next(&hentry)
332                                                         && --entrycnt > 0);
333                                                 }
334                                         } while (heaplist_next(handle,
335                                                 &hlist));
336
337                         /* process walking */
338                         p.dwSize = sizeof(PROCESSENTRY32);
339                         if (process_first(handle, &p))
340                                 do
341                                         RAND_add(&p, p.dwSize, 0);
342                                 while (process_next(handle, &p));
343                         
344                         /* thread walking */
345                         t.dwSize = sizeof(THREADENTRY32);
346                         if (thread_first(handle, &t))
347                                 do
348                                         RAND_add(&t, t.dwSize, 0);
349                                 while (thread_next(handle, &t));
350                         
351                         /* module walking */
352                         m.dwSize = sizeof(MODULEENTRY32);
353                         if (module_first(handle, &m))
354                                 do
355                                         RAND_add(&m, m.dwSize, 1);
356                                 while (module_next(handle, &m));
357                         
358                         CloseHandle(handle);
359                         }
360                 }
361
362 #ifdef DEBUG
363         printf("Exiting RAND_poll\n");
364 #endif
365
366         return(1);
367 }
368
369 int RAND_event(UINT iMsg, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
370         {
371         double add_entropy=0;
372
373         switch (iMsg)
374                 {
375         case WM_KEYDOWN:
376                         {
377                         static WPARAM key;
378                         if (key != wParam)
379                                 add_entropy = 0.05;
380                         key = wParam;
381                         }
382                         break;
383         case WM_MOUSEMOVE:
384                         {
385                         static int lastx,lasty,lastdx,lastdy;
386                         int x,y,dx,dy;
387
388                         x=LOWORD(lParam);
389                         y=HIWORD(lParam);
390                         dx=lastx-x;
391                         dy=lasty-y;
392                         if (dx != 0 && dy != 0 && dx-lastdx != 0 && dy-lastdy != 0)
393                                 add_entropy=.2;
394                         lastx=x, lasty=y;
395                         lastdx=dx, lastdy=dy;
396                         }
397                 break;
398                 }
399
400         readtimer();
401         RAND_add(&iMsg, sizeof(iMsg), add_entropy);
402         RAND_add(&wParam, sizeof(wParam), 0);
403         RAND_add(&lParam, sizeof(lParam), 0);
404  
405         return (RAND_status());
406         }
407
408
409 void RAND_screen(void) /* function available for backward compatibility */
410 {
411         RAND_poll();
412         readscreen();
413 }
414
415
416 /* feed timing information to the PRNG */
417 static void readtimer(void)
418 {
419         DWORD w, cyclecount;
420         LARGE_INTEGER l;
421         static int have_perfc = 1;
422 #ifndef __GNUC__
423         static int have_tsc = 1;
424
425         if (have_tsc) {
426           __try {
427             __asm {
428               rdtsc
429               mov cyclecount, eax
430               }
431             RAND_add(&cyclecount, sizeof(cyclecount), 1);
432           } __except(EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER) {
433             have_tsc = 0;
434           }
435         }
436 #else
437 # define have_tsc 0
438 #endif
439
440         if (have_perfc) {
441           if (QueryPerformanceCounter(&l) == 0)
442             have_perfc = 0;
443           else
444             RAND_add(&l, sizeof(l), 0);
445         }
446
447         if (!have_tsc && !have_perfc) {
448           w = GetTickCount();
449           RAND_add(&w, sizeof(w), 0);
450         }
451 }
452
453 /* feed screen contents to PRNG */
454 /*****************************************************************************
455  *
456  * Created 960901 by Gertjan van Oosten, gertjan@West.NL, West Consulting B.V.
457  *
458  * Code adapted from
459  * <URL:http://www.microsoft.com/kb/developr/win_dk/q97193.htm>;
460  * the original copyright message is:
461  *
462  *   (C) Copyright Microsoft Corp. 1993.  All rights reserved.
463  *
464  *   You have a royalty-free right to use, modify, reproduce and
465  *   distribute the Sample Files (and/or any modified version) in
466  *   any way you find useful, provided that you agree that
467  *   Microsoft has no warranty obligations or liability for any
468  *   Sample Application Files which are modified.
469  */
470
471 static void readscreen(void)
472 {
473   HDC           hScrDC;         /* screen DC */
474   HDC           hMemDC;         /* memory DC */
475   HBITMAP       hBitmap;        /* handle for our bitmap */
476   HBITMAP       hOldBitmap;     /* handle for previous bitmap */
477   BITMAP        bm;             /* bitmap properties */
478   unsigned int  size;           /* size of bitmap */
479   char          *bmbits;        /* contents of bitmap */
480   int           w;              /* screen width */
481   int           h;              /* screen height */
482   int           y;              /* y-coordinate of screen lines to grab */
483   int           n = 16;         /* number of screen lines to grab at a time */
484
485   /* Create a screen DC and a memory DC compatible to screen DC */
486   hScrDC = CreateDC("DISPLAY", NULL, NULL, NULL);
487   hMemDC = CreateCompatibleDC(hScrDC);
488
489   /* Get screen resolution */
490   w = GetDeviceCaps(hScrDC, HORZRES);
491   h = GetDeviceCaps(hScrDC, VERTRES);
492
493   /* Create a bitmap compatible with the screen DC */
494   hBitmap = CreateCompatibleBitmap(hScrDC, w, n);
495
496   /* Select new bitmap into memory DC */
497   hOldBitmap = SelectObject(hMemDC, hBitmap);
498
499   /* Get bitmap properties */
500   GetObject(hBitmap, sizeof(BITMAP), (LPSTR)&bm);
501   size = (unsigned int)bm.bmWidthBytes * bm.bmHeight * bm.bmPlanes;
502
503   bmbits = OPENSSL_malloc(size);
504   if (bmbits) {
505     /* Now go through the whole screen, repeatedly grabbing n lines */
506     for (y = 0; y < h-n; y += n)
507         {
508         unsigned char md[MD_DIGEST_LENGTH];
509
510         /* Bitblt screen DC to memory DC */
511         BitBlt(hMemDC, 0, 0, w, n, hScrDC, 0, y, SRCCOPY);
512
513         /* Copy bitmap bits from memory DC to bmbits */
514         GetBitmapBits(hBitmap, size, bmbits);
515
516         /* Get the hash of the bitmap */
517         MD(bmbits,size,md);
518
519         /* Seed the random generator with the hash value */
520         RAND_add(md, MD_DIGEST_LENGTH, 0);
521         }
522
523     OPENSSL_free(bmbits);
524   }
525
526   /* Select old bitmap back into memory DC */
527   hBitmap = SelectObject(hMemDC, hOldBitmap);
528
529   /* Clean up */
530   DeleteObject(hBitmap);
531   DeleteDC(hMemDC);
532   DeleteDC(hScrDC);
533 }
534
535 #else /* Unix version */
536
537 #include <time.h>
538
539 int RAND_poll(void)
540 {
541         unsigned long l;
542         pid_t curr_pid = getpid();
543 #ifdef DEVRANDOM
544         FILE *fh;
545 #endif
546
547 #ifdef DEVRANDOM
548         /* Use a random entropy pool device. Linux, FreeBSD and OpenBSD
549          * have this. Use /dev/urandom if you can as /dev/random may block
550          * if it runs out of random entries.  */
551
552         if ((fh = fopen(DEVRANDOM, "r")) != NULL)
553                 {
554                 unsigned char tmpbuf[ENTROPY_NEEDED];
555                 int n;
556                 
557                 setvbuf(fh, NULL, _IONBF, 0);
558                 n=fread((unsigned char *)tmpbuf,1,ENTROPY_NEEDED,fh);
559                 fclose(fh);
560                 RAND_add(tmpbuf,sizeof tmpbuf,n);
561                 memset(tmpbuf,0,n);
562                 }
563 #endif
564
565         /* put in some default random data, we need more than just this */
566         l=curr_pid;
567         RAND_add(&l,sizeof(l),0);
568         l=getuid();
569         RAND_add(&l,sizeof(l),0);
570
571         l=time(NULL);
572         RAND_add(&l,sizeof(l),0);
573
574 #ifdef DEVRANDOM
575         return 1;
576 #endif
577         return 0;
578 }
579
580 #endif