DRBG: make locking api truly private
[openssl.git] / crypto / rand / rand_lcl.h
index 3ced44d803c138d0949559c5b67a4ecdf1439946..ceba8bba3f6ad7ac04c74f53f2cf483b9b8d1cc5 100644 (file)
-/* crypto/rand/rand_lcl.h */
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  */
 
 #ifndef HEADER_RAND_LCL_H
 # define HEADER_RAND_LCL_H
 
-# define ENTROPY_NEEDED 32      /* require 256 bits = 32 bytes of randomness */
+# include <openssl/aes.h>
+# include <openssl/evp.h>
+# include <openssl/sha.h>
+# include <openssl/hmac.h>
+# include <openssl/ec.h>
+# include "internal/rand.h"
 
-# if !defined(USE_MD5_RAND) && !defined(USE_SHA1_RAND) && !defined(USE_MDC2_RAND) && !defined(USE_MD2_RAND)
-#  define USE_SHA1_RAND
-# endif
+/* How many times to read the TSC as a randomness source. */
+# define TSC_READ_COUNT                 4
 
-# include <openssl/evp.h>
-# define MD_Update(a,b,c)        EVP_DigestUpdate(a,b,c)
-# define MD_Final(a,b)           EVP_DigestFinal_ex(a,b,NULL)
-# if defined(USE_MD5_RAND)
-#  include <openssl/md5.h>
-#  define MD_DIGEST_LENGTH        MD5_DIGEST_LENGTH
-#  define MD_Init(a)              EVP_DigestInit_ex(a,EVP_md5(), NULL)
-#  define MD(a,b,c)               EVP_Digest(a,b,c,NULL,EVP_md5(), NULL)
-# elif defined(USE_SHA1_RAND)
-#  include <openssl/sha.h>
-#  define MD_DIGEST_LENGTH        SHA_DIGEST_LENGTH
-#  define MD_Init(a)              EVP_DigestInit_ex(a,EVP_sha1(), NULL)
-#  define MD(a,b,c)               EVP_Digest(a,b,c,NULL,EVP_sha1(), NULL)
-# elif defined(USE_MDC2_RAND)
-#  include <openssl/mdc2.h>
-#  define MD_DIGEST_LENGTH        MDC2_DIGEST_LENGTH
-#  define MD_Init(a)              EVP_DigestInit_ex(a,EVP_mdc2(), NULL)
-#  define MD(a,b,c)               EVP_Digest(a,b,c,NULL,EVP_mdc2(), NULL)
-# elif defined(USE_MD2_RAND)
-#  include <openssl/md2.h>
-#  define MD_DIGEST_LENGTH        MD2_DIGEST_LENGTH
-#  define MD_Init(a)              EVP_DigestInit_ex(a,EVP_md2(), NULL)
-#  define MD(a,b,c)               EVP_Digest(a,b,c,NULL,EVP_md2(), NULL)
-# endif
-
-void rand_hw_xor(unsigned char *buf, size_t num);
+/* Maximum reseed intervals */
+# define MAX_RESEED_INTERVAL                     (1 << 24)
+# define MAX_RESEED_TIME_INTERVAL                (1 << 20) /* approx. 12 days */
+
+/* Default reseed intervals */
+# define MASTER_RESEED_INTERVAL                  (1 << 8)
+# define SLAVE_RESEED_INTERVAL                   (1 << 16)
+# define MASTER_RESEED_TIME_INTERVAL             (60*60)   /* 1 hour */
+# define SLAVE_RESEED_TIME_INTERVAL              (7*60)    /* 7 minutes */
+
+
+
+/* Max size of additional input and personalization string. */
+# define DRBG_MAX_LENGTH                4096
+
+/*
+ * The quotient between max_{entropy,nonce}len and min_{entropy,nonce}len
+ *
+ * The current factor is large enough that the RAND_POOL can store a
+ * random input which has a lousy entropy rate of 0.0625 bits per byte.
+ * This input will be sent through the derivation function which 'compresses'
+ * the low quality input into a high quality output.
+ */
+# define DRBG_MINMAX_FACTOR              128
+
+
+/* DRBG status values */
+typedef enum drbg_status_e {
+    DRBG_UNINITIALISED,
+    DRBG_READY,
+    DRBG_ERROR
+} DRBG_STATUS;
+
+
+/* intantiate */
+typedef int (*RAND_DRBG_instantiate_fn)(RAND_DRBG *ctx,
+                                        const unsigned char *ent,
+                                        size_t entlen,
+                                        const unsigned char *nonce,
+                                        size_t noncelen,
+                                        const unsigned char *pers,
+                                        size_t perslen);
+/* reseed */
+typedef int (*RAND_DRBG_reseed_fn)(RAND_DRBG *ctx,
+                                   const unsigned char *ent,
+                                   size_t entlen,
+                                   const unsigned char *adin,
+                                   size_t adinlen);
+/* generat output */
+typedef int (*RAND_DRBG_generate_fn)(RAND_DRBG *ctx,
+                                     unsigned char *out,
+                                     size_t outlen,
+                                     const unsigned char *adin,
+                                     size_t adinlen);
+/* uninstantiate */
+typedef int (*RAND_DRBG_uninstantiate_fn)(RAND_DRBG *ctx);
+
+
+/*
+ * The DRBG methods
+ */
+
+typedef struct rand_drbg_method_st {
+    RAND_DRBG_instantiate_fn instantiate;
+    RAND_DRBG_reseed_fn reseed;
+    RAND_DRBG_generate_fn generate;
+    RAND_DRBG_uninstantiate_fn uninstantiate;
+} RAND_DRBG_METHOD;
+
+
+/*
+ * The state of a DRBG AES-CTR.
+ */
+typedef struct rand_drbg_ctr_st {
+    AES_KEY ks;
+    size_t keylen;
+    unsigned char K[32];
+    unsigned char V[16];
+    /* Temp variables used by derivation function */
+    AES_KEY df_ks;
+    AES_KEY df_kxks;
+    /* Temporary block storage used by ctr_df */
+    unsigned char bltmp[16];
+    size_t bltmp_pos;
+    unsigned char KX[48];
+} RAND_DRBG_CTR;
+
+
+/*
+ * The state of all types of DRBGs, even though we only have CTR mode
+ * right now.
+ */
+struct rand_drbg_st {
+    CRYPTO_RWLOCK *lock;
+    RAND_DRBG *parent;
+    int secure; /* 1: allocated on the secure heap, 0: otherwise */
+    int nid; /* the underlying algorithm */
+    int fork_count;
+    unsigned short flags; /* various external flags */
+
+    /*
+     * The random pool is used by RAND_add()/drbg_add() to attach random
+     * data to the global drbg, such that the rand_drbg_get_entropy() callback
+     * can pull it during instantiation and reseeding. This is necessary to
+     * reconcile the different philosophies of the RAND and the RAND_DRBG
+     * with respect to how randomness is added to the RNG during reseeding
+     * (see PR #4328).
+     */
+    RAND_POOL *pool;
+
+    /*
+     * The following parameters are setup by the per-type "init" function.
+     *
+     * Currently the only type is CTR_DRBG, its init function is drbg_ctr_init().
+     *
+     * The parameters are closely related to the ones described in
+     * section '10.2.1 CTR_DRBG' of [NIST SP 800-90Ar1], with one
+     * crucial difference: In the NIST standard, all counts are given
+     * in bits, whereas in OpenSSL entropy counts are given in bits
+     * and buffer lengths are given in bytes.
+     *
+     * Since this difference has lead to some confusion in the past,
+     * (see [GitHub Issue #2443], formerly [rt.openssl.org #4055])
+     * the 'len' suffix has been added to all buffer sizes for
+     * clarification.
+     */
+
+    int strength;
+    size_t max_request;
+    size_t min_entropylen, max_entropylen;
+    size_t min_noncelen, max_noncelen;
+    size_t max_perslen, max_adinlen;
+
+    /* Counts the number of generate requests since the last reseed. */
+    unsigned int generate_counter;
+    /*
+     * Maximum number of generate requests until a reseed is required.
+     * This value is ignored if it is zero.
+     */
+    unsigned int reseed_interval;
+    /* Stores the time when the last reseeding occurred */
+    time_t reseed_time;
+    /*
+     * Specifies the maximum time interval (in seconds) between reseeds.
+     * This value is ignored if it is zero.
+     */
+    time_t reseed_time_interval;
+    /*
+     * Counts the number of reseeds since instantiation.
+     * This value is ignored if it is zero.
+     *
+     * This counter is used only for seed propagation from the <master> DRBG
+     * to its two children, the <public> and <private> DRBG. This feature is
+     * very special and its sole purpose is to ensure that any randomness which
+     * is added by RAND_add() or RAND_seed() will have an immediate effect on
+     * the output of RAND_bytes() resp. RAND_priv_bytes().
+     */
+    unsigned int reseed_counter;
+
+    size_t seedlen;
+    DRBG_STATUS state;
+
+    /* Application data, mainly used in the KATs. */
+    CRYPTO_EX_DATA ex_data;
+
+    /* Implementation specific data (currently only one implementation) */
+    union {
+        RAND_DRBG_CTR ctr;
+    } data;
+
+    /* Implementation specific methods */
+    RAND_DRBG_METHOD *meth;
+
+    /* Callback functions.  See comments in rand_lib.c */
+    RAND_DRBG_get_entropy_fn get_entropy;
+    RAND_DRBG_cleanup_entropy_fn cleanup_entropy;
+    RAND_DRBG_get_nonce_fn get_nonce;
+    RAND_DRBG_cleanup_nonce_fn cleanup_nonce;
+};
+
+/* The global RAND method, and the global buffer and DRBG instance. */
+extern RAND_METHOD rand_meth;
+
+/* How often we've forked (only incremented in child). */
+extern int rand_fork_count;
+
+/* Hardware-based seeding functions. */
+size_t rand_acquire_entropy_from_tsc(RAND_POOL *pool);
+size_t rand_acquire_entropy_from_cpu(RAND_POOL *pool);
+
+/* DRBG entropy callbacks. */
+size_t rand_drbg_get_entropy(RAND_DRBG *drbg,
+                             unsigned char **pout,
+                             int entropy, size_t min_len, size_t max_len);
+void rand_drbg_cleanup_entropy(RAND_DRBG *drbg,
+                               unsigned char *out, size_t outlen);
+size_t rand_drbg_get_additional_data(unsigned char **pout, size_t max_len);
+
+/* DRBG helpers */
+int rand_drbg_restart(RAND_DRBG *drbg,
+                      const unsigned char *buffer, size_t len, size_t entropy);
+
+/* locking api */
+int rand_drbg_lock(RAND_DRBG *drbg);
+int rand_drbg_unlock(RAND_DRBG *drbg);
+int rand_drbg_enable_locking(RAND_DRBG *drbg);
+
+
+/* initializes the AES-CTR DRBG implementation */
+int drbg_ctr_init(RAND_DRBG *drbg);
 
 #endif