third_party/mbedtls/repo/library/havege.c

   1 /**
   2  *  \brief HAVEGE: HArdware Volatile Entropy Gathering and Expansion
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2006-2015, ARM Limited, All Rights Reserved
   5  *  SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
   6  *
   7  *  Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); you may
   8  *  not use this file except in compliance with the License.
   9  *  You may obtain a copy of the License at
  10  *
  11  *  http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  12  *
  13  *  Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  14  *  distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT
  15  *  WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  16  *  See the License for the specific language governing permissions and
  17  *  limitations under the License.
  18  *
  19  *  This file is part of mbed TLS (https://tls.mbed.org)
  20  */
  21 /*
  22  *  The HAVEGE RNG was designed by Andre Seznec in 2002.
  23  *
  24  *  http://www.irisa.fr/caps/projects/hipsor/publi.php
  25  *
  26  *  Contact: seznec(at)irisa_dot_fr - orocheco(at)irisa_dot_fr
  27  */
  28
  29 #if !defined(MBEDTLS_CONFIG_FILE)
  30 #include "mbedtls/config.h"
  31 #else
  32 #include MBEDTLS_CONFIG_FILE
  33 #endif
  34
  35 #if defined(MBEDTLS_HAVEGE_C)
  36
  37 #include "mbedtls/havege.h"
  38 #include "mbedtls/timing.h"
  39 #include "mbedtls/platform_util.h"
  40
  41 #include <string.h>
  42
  43 /* ------------------------------------------------------------------------
  44  * On average, one iteration accesses two 8-word blocks in the havege WALK
  45  * table, and generates 16 words in the RES array.
  46  *
  47  * The data read in the WALK table is updated and permuted after each use.
  48  * The result of the hardware clock counter read is used  for this update.
  49  *
  50  * 25 conditional tests are present.  The conditional tests are grouped in
  51  * two nested  groups of 12 conditional tests and 1 test that controls the
  52  * permutation; on average, there should be 6 tests executed and 3 of them
  53  * should be mispredicted.
  54  * ------------------------------------------------------------------------
  55  */
  56
  57 #define SWAP(X,Y) { int *T = (X); (X) = (Y); (Y) = T; }
  58
  59 #define TST1_ENTER if( PTEST & 1 ) { PTEST ^= 3; PTEST >>= 1;
  60 #define TST2_ENTER if( PTEST & 1 ) { PTEST ^= 3; PTEST >>= 1;
  61
  62 #define TST1_LEAVE U1++; }
  63 #define TST2_LEAVE U2++; }
  64
  65 #define ONE_ITERATION                                   \
  66                                                         \
  67     PTEST = PT1 >> 20;                                  \
  68                                                         \
  69     TST1_ENTER  TST1_ENTER  TST1_ENTER  TST1_ENTER      \
  70     TST1_ENTER  TST1_ENTER  TST1_ENTER  TST1_ENTER      \
  71     TST1_ENTER  TST1_ENTER  TST1_ENTER  TST1_ENTER      \
  72                                                         \
  73     TST1_LEAVE  TST1_LEAVE  TST1_LEAVE  TST1_LEAVE      \
  74     TST1_LEAVE  TST1_LEAVE  TST1_LEAVE  TST1_LEAVE      \
  75     TST1_LEAVE  TST1_LEAVE  TST1_LEAVE  TST1_LEAVE      \
  76                                                         \
  77     PTX = (PT1 >> 18) & 7;                              \
  78     PT1 &= 0x1FFF;                                      \
  79     PT2 &= 0x1FFF;                                      \
  80     CLK = (int) mbedtls_timing_hardclock();                            \
  81                                                         \
  82     i = 0;                                              \
  83     A = &WALK[PT1    ]; RES[i++] ^= *A;                 \
  84     B = &WALK[PT2    ]; RES[i++] ^= *B;                 \
  85     C = &WALK[PT1 ^ 1]; RES[i++] ^= *C;                 \
  86     D = &WALK[PT2 ^ 4]; RES[i++] ^= *D;                 \
  87                                                         \
  88     IN = (*A >> (1)) ^ (*A << (31)) ^ CLK;              \
  89     *A = (*B >> (2)) ^ (*B << (30)) ^ CLK;              \
  90     *B = IN ^ U1;                                       \
  91     *C = (*C >> (3)) ^ (*C << (29)) ^ CLK;              \
  92     *D = (*D >> (4)) ^ (*D << (28)) ^ CLK;              \
  93                                                         \
  94     A = &WALK[PT1 ^ 2]; RES[i++] ^= *A;                 \
  95     B = &WALK[PT2 ^ 2]; RES[i++] ^= *B;                 \
  96     C = &WALK[PT1 ^ 3]; RES[i++] ^= *C;                 \
  97     D = &WALK[PT2 ^ 6]; RES[i++] ^= *D;                 \
  98                                                         \
  99     if( PTEST & 1 ) SWAP( A, C );                       \
 100                                                         \
 101     IN = (*A >> (5)) ^ (*A << (27)) ^ CLK;              \
 102     *A = (*B >> (6)) ^ (*B << (26)) ^ CLK;              \
 103     *B = IN; CLK = (int) mbedtls_timing_hardclock();                   \
 104     *C = (*C >> (7)) ^ (*C << (25)) ^ CLK;              \
 105     *D = (*D >> (8)) ^ (*D << (24)) ^ CLK;              \
 106                                                         \
 107     A = &WALK[PT1 ^ 4];                                 \
 108     B = &WALK[PT2 ^ 1];                                 \
 109                                                         \
 110     PTEST = PT2 >> 1;                                   \
 111                                                         \
 112     PT2 = (RES[(i - 8) ^ PTY] ^ WALK[PT2 ^ PTY ^ 7]);   \
 113     PT2 = ((PT2 & 0x1FFF) & (~8)) ^ ((PT1 ^ 8) & 0x8);  \
 114     PTY = (PT2 >> 10) & 7;                              \
 115                                                         \
 116     TST2_ENTER  TST2_ENTER  TST2_ENTER  TST2_ENTER      \
 117     TST2_ENTER  TST2_ENTER  TST2_ENTER  TST2_ENTER      \
 118     TST2_ENTER  TST2_ENTER  TST2_ENTER  TST2_ENTER      \
 119                                                         \
 120     TST2_LEAVE  TST2_LEAVE  TST2_LEAVE  TST2_LEAVE      \
 121     TST2_LEAVE  TST2_LEAVE  TST2_LEAVE  TST2_LEAVE      \
 122     TST2_LEAVE  TST2_LEAVE  TST2_LEAVE  TST2_LEAVE      \
 123                                                         \
 124     C = &WALK[PT1 ^ 5];                                 \
 125     D = &WALK[PT2 ^ 5];                                 \
 126                                                         \
 127     RES[i++] ^= *A;                                     \
 128     RES[i++] ^= *B;                                     \
 129     RES[i++] ^= *C;                                     \
 130     RES[i++] ^= *D;                                     \
 131                                                         \
 132     IN = (*A >> ( 9)) ^ (*A << (23)) ^ CLK;             \
 133     *A = (*B >> (10)) ^ (*B << (22)) ^ CLK;             \
 134     *B = IN ^ U2;                                       \
 135     *C = (*C >> (11)) ^ (*C << (21)) ^ CLK;             \
 136     *D = (*D >> (12)) ^ (*D << (20)) ^ CLK;             \
 137                                                         \
 138     A = &WALK[PT1 ^ 6]; RES[i++] ^= *A;                 \
 139     B = &WALK[PT2 ^ 3]; RES[i++] ^= *B;                 \
 140     C = &WALK[PT1 ^ 7]; RES[i++] ^= *C;                 \
 141     D = &WALK[PT2 ^ 7]; RES[i++] ^= *D;                 \
 142                                                         \
 143     IN = (*A >> (13)) ^ (*A << (19)) ^ CLK;             \
 144     *A = (*B >> (14)) ^ (*B << (18)) ^ CLK;             \
 145     *B = IN;                                            \
 146     *C = (*C >> (15)) ^ (*C << (17)) ^ CLK;             \
 147     *D = (*D >> (16)) ^ (*D << (16)) ^ CLK;             \
 148                                                         \
 149     PT1 = ( RES[( i - 8 ) ^ PTX] ^                      \
 150             WALK[PT1 ^ PTX ^ 7] ) & (~1);               \
 151     PT1 ^= (PT2 ^ 0x10) & 0x10;                         \
 152                                                         \
 153     for( n++, i = 0; i < 16; i++ )                      \
 154         hs->pool[n % MBEDTLS_HAVEGE_COLLECT_SIZE] ^= RES[i];
 155
 156 /*
 157  * Entropy gathering function
 158  */
 159 static void havege_fill( mbedtls_havege_state *hs )
 160 {
 161     int i, n = 0;
 162     int  U1,  U2, *A, *B, *C, *D;
 163     int PT1, PT2, *WALK, RES[16];
 164     int PTX, PTY, CLK, PTEST, IN;
 165
 166     WALK = hs->WALK;
 167     PT1  = hs->PT1;
 168     PT2  = hs->PT2;
 169
 170     PTX  = U1 = 0;
 171     PTY  = U2 = 0;
 172
 173     (void)PTX;
 174
 175     memset( RES, 0, sizeof( RES ) );
 176
 177     while( n < MBEDTLS_HAVEGE_COLLECT_SIZE * 4 )
 178     {
 179         ONE_ITERATION
 180         ONE_ITERATION
 181         ONE_ITERATION
 182         ONE_ITERATION
 183     }
 184
 185     hs->PT1 = PT1;
 186     hs->PT2 = PT2;
 187
 188     hs->offset[0] = 0;
 189     hs->offset[1] = MBEDTLS_HAVEGE_COLLECT_SIZE / 2;
 190 }
 191
 192 /*
 193  * HAVEGE initialization
 194  */
 195 void mbedtls_havege_init( mbedtls_havege_state *hs )
 196 {
 197     memset( hs, 0, sizeof( mbedtls_havege_state ) );
 198
 199     havege_fill( hs );
 200 }
 201
 202 void mbedtls_havege_free( mbedtls_havege_state *hs )
 203 {
 204     if( hs == NULL )
 205         return;
 206
 207     mbedtls_platform_zeroize( hs, sizeof( mbedtls_havege_state ) );
 208 }
 209
 210 /*
 211  * HAVEGE rand function
 212  */
 213 int mbedtls_havege_random( void *p_rng, unsigned char *buf, size_t len )
 214 {
 215     int val;
 216     size_t use_len;
 217     mbedtls_havege_state *hs = (mbedtls_havege_state *) p_rng;
 218     unsigned char *p = buf;
 219
 220     while( len > 0 )
 221     {
 222         use_len = len;
 223         if( use_len > sizeof(int) )
 224             use_len = sizeof(int);
 225
 226         if( hs->offset[1] >= MBEDTLS_HAVEGE_COLLECT_SIZE )
 227             havege_fill( hs );
 228
 229         val  = hs->pool[hs->offset[0]++];
 230         val ^= hs->pool[hs->offset[1]++];
 231
 232         memcpy( p, &val, use_len );
 233
 234         len -= use_len;
 235         p += use_len;
 236     }
 237
 238     return( 0 );
 239 }
 240
 241 #endif /* MBEDTLS_HAVEGE_C */