Merge tag 'random_for_linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tytso...
[~shefty/rdma-dev.git] / drivers / char / random.c
1 /*
2  * random.c -- A strong random number generator
3  *
4  * Copyright Matt Mackall <mpm@selenic.com>, 2003, 2004, 2005
5  *
6  * Copyright Theodore Ts'o, 1994, 1995, 1996, 1997, 1998, 1999.  All
7  * rights reserved.
8  *
9  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
10  * modification, are permitted provided that the following conditions
11  * are met:
12  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
13  *    notice, and the entire permission notice in its entirety,
14  *    including the disclaimer of warranties.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. The name of the author may not be used to endorse or promote
19  *    products derived from this software without specific prior
20  *    written permission.
21  *
22  * ALTERNATIVELY, this product may be distributed under the terms of
23  * the GNU General Public License, in which case the provisions of the GPL are
24  * required INSTEAD OF the above restrictions.  (This clause is
25  * necessary due to a potential bad interaction between the GPL and
26  * the restrictions contained in a BSD-style copyright.)
27  *
28  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
29  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
30  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE, ALL OF
31  * WHICH ARE HEREBY DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE
32  * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
33  * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT
34  * OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR
35  * BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
36  * LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
37  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE
38  * USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF NOT ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH
39  * DAMAGE.
40  */
41
42 /*
43  * (now, with legal B.S. out of the way.....)
44  *
45  * This routine gathers environmental noise from device drivers, etc.,
46  * and returns good random numbers, suitable for cryptographic use.
47  * Besides the obvious cryptographic uses, these numbers are also good
48  * for seeding TCP sequence numbers, and other places where it is
49  * desirable to have numbers which are not only random, but hard to
50  * predict by an attacker.
51  *
52  * Theory of operation
53  * ===================
54  *
55  * Computers are very predictable devices.  Hence it is extremely hard
56  * to produce truly random numbers on a computer --- as opposed to
57  * pseudo-random numbers, which can easily generated by using a
58  * algorithm.  Unfortunately, it is very easy for attackers to guess
59  * the sequence of pseudo-random number generators, and for some
60  * applications this is not acceptable.  So instead, we must try to
61  * gather "environmental noise" from the computer's environment, which
62  * must be hard for outside attackers to observe, and use that to
63  * generate random numbers.  In a Unix environment, this is best done
64  * from inside the kernel.
65  *
66  * Sources of randomness from the environment include inter-keyboard
67  * timings, inter-interrupt timings from some interrupts, and other
68  * events which are both (a) non-deterministic and (b) hard for an
69  * outside observer to measure.  Randomness from these sources are
70  * added to an "entropy pool", which is mixed using a CRC-like function.
71  * This is not cryptographically strong, but it is adequate assuming
72  * the randomness is not chosen maliciously, and it is fast enough that
73  * the overhead of doing it on every interrupt is very reasonable.
74  * As random bytes are mixed into the entropy pool, the routines keep
75  * an *estimate* of how many bits of randomness have been stored into
76  * the random number generator's internal state.
77  *
78  * When random bytes are desired, they are obtained by taking the SHA
79  * hash of the contents of the "entropy pool".  The SHA hash avoids
80  * exposing the internal state of the entropy pool.  It is believed to
81  * be computationally infeasible to derive any useful information
82  * about the input of SHA from its output.  Even if it is possible to
83  * analyze SHA in some clever way, as long as the amount of data
84  * returned from the generator is less than the inherent entropy in
85  * the pool, the output data is totally unpredictable.  For this
86  * reason, the routine decreases its internal estimate of how many
87  * bits of "true randomness" are contained in the entropy pool as it
88  * outputs random numbers.
89  *
90  * If this estimate goes to zero, the routine can still generate
91  * random numbers; however, an attacker may (at least in theory) be
92  * able to infer the future output of the generator from prior
93  * outputs.  This requires successful cryptanalysis of SHA, which is
94  * not believed to be feasible, but there is a remote possibility.
95  * Nonetheless, these numbers should be useful for the vast majority
96  * of purposes.
97  *
98  * Exported interfaces ---- output
99  * ===============================
100  *
101  * There are three exported interfaces; the first is one designed to
102  * be used from within the kernel:
103  *
104  *      void get_random_bytes(void *buf, int nbytes);
105  *
106  * This interface will return the requested number of random bytes,
107  * and place it in the requested buffer.
108  *
109  * The two other interfaces are two character devices /dev/random and
110  * /dev/urandom.  /dev/random is suitable for use when very high
111  * quality randomness is desired (for example, for key generation or
112  * one-time pads), as it will only return a maximum of the number of
113  * bits of randomness (as estimated by the random number generator)
114  * contained in the entropy pool.
115  *
116  * The /dev/urandom device does not have this limit, and will return
117  * as many bytes as are requested.  As more and more random bytes are
118  * requested without giving time for the entropy pool to recharge,
119  * this will result in random numbers that are merely cryptographically
120  * strong.  For many applications, however, this is acceptable.
121  *
122  * Exported interfaces ---- input
123  * ==============================
124  *
125  * The current exported interfaces for gathering environmental noise
126  * from the devices are:
127  *
128  *      void add_device_randomness(const void *buf, unsigned int size);
129  *      void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code,
130  *                                unsigned int value);
131  *      void add_interrupt_randomness(int irq, int irq_flags);
132  *      void add_disk_randomness(struct gendisk *disk);
133  *
134  * add_device_randomness() is for adding data to the random pool that
135  * is likely to differ between two devices (or possibly even per boot).
136  * This would be things like MAC addresses or serial numbers, or the
137  * read-out of the RTC. This does *not* add any actual entropy to the
138  * pool, but it initializes the pool to different values for devices
139  * that might otherwise be identical and have very little entropy
140  * available to them (particularly common in the embedded world).
141  *
142  * add_input_randomness() uses the input layer interrupt timing, as well as
143  * the event type information from the hardware.
144  *
145  * add_interrupt_randomness() uses the interrupt timing as random
146  * inputs to the entropy pool. Using the cycle counters and the irq source
147  * as inputs, it feeds the randomness roughly once a second.
148  *
149  * add_disk_randomness() uses what amounts to the seek time of block
150  * layer request events, on a per-disk_devt basis, as input to the
151  * entropy pool. Note that high-speed solid state drives with very low
152  * seek times do not make for good sources of entropy, as their seek
153  * times are usually fairly consistent.
154  *
155  * All of these routines try to estimate how many bits of randomness a
156  * particular randomness source.  They do this by keeping track of the
157  * first and second order deltas of the event timings.
158  *
159  * Ensuring unpredictability at system startup
160  * ============================================
161  *
162  * When any operating system starts up, it will go through a sequence
163  * of actions that are fairly predictable by an adversary, especially
164  * if the start-up does not involve interaction with a human operator.
165  * This reduces the actual number of bits of unpredictability in the
166  * entropy pool below the value in entropy_count.  In order to
167  * counteract this effect, it helps to carry information in the
168  * entropy pool across shut-downs and start-ups.  To do this, put the
169  * following lines an appropriate script which is run during the boot
170  * sequence:
171  *
172  *      echo "Initializing random number generator..."
173  *      random_seed=/var/run/random-seed
174  *      # Carry a random seed from start-up to start-up
175  *      # Load and then save the whole entropy pool
176  *      if [ -f $random_seed ]; then
177  *              cat $random_seed >/dev/urandom
178  *      else
179  *              touch $random_seed
180  *      fi
181  *      chmod 600 $random_seed
182  *      dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=512
183  *
184  * and the following lines in an appropriate script which is run as
185  * the system is shutdown:
186  *
187  *      # Carry a random seed from shut-down to start-up
188  *      # Save the whole entropy pool
189  *      echo "Saving random seed..."
190  *      random_seed=/var/run/random-seed
191  *      touch $random_seed
192  *      chmod 600 $random_seed
193  *      dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=512
194  *
195  * For example, on most modern systems using the System V init
196  * scripts, such code fragments would be found in
197  * /etc/rc.d/init.d/random.  On older Linux systems, the correct script
198  * location might be in /etc/rcb.d/rc.local or /etc/rc.d/rc.0.
199  *
200  * Effectively, these commands cause the contents of the entropy pool
201  * to be saved at shut-down time and reloaded into the entropy pool at
202  * start-up.  (The 'dd' in the addition to the bootup script is to
203  * make sure that /etc/random-seed is different for every start-up,
204  * even if the system crashes without executing rc.0.)  Even with
205  * complete knowledge of the start-up activities, predicting the state
206  * of the entropy pool requires knowledge of the previous history of
207  * the system.
208  *
209  * Configuring the /dev/random driver under Linux
210  * ==============================================
211  *
212  * The /dev/random driver under Linux uses minor numbers 8 and 9 of
213  * the /dev/mem major number (#1).  So if your system does not have
214  * /dev/random and /dev/urandom created already, they can be created
215  * by using the commands:
216  *
217  *      mknod /dev/random c 1 8
218  *      mknod /dev/urandom c 1 9
219  *
220  * Acknowledgements:
221  * =================
222  *
223  * Ideas for constructing this random number generator were derived
224  * from Pretty Good Privacy's random number generator, and from private
225  * discussions with Phil Karn.  Colin Plumb provided a faster random
226  * number generator, which speed up the mixing function of the entropy
227  * pool, taken from PGPfone.  Dale Worley has also contributed many
228  * useful ideas and suggestions to improve this driver.
229  *
230  * Any flaws in the design are solely my responsibility, and should
231  * not be attributed to the Phil, Colin, or any of authors of PGP.
232  *
233  * Further background information on this topic may be obtained from
234  * RFC 1750, "Randomness Recommendations for Security", by Donald
235  * Eastlake, Steve Crocker, and Jeff Schiller.
236  */
237
238 #include <linux/utsname.h>
239 #include <linux/module.h>
240 #include <linux/kernel.h>
241 #include <linux/major.h>
242 #include <linux/string.h>
243 #include <linux/fcntl.h>
244 #include <linux/slab.h>
245 #include <linux/random.h>
246 #include <linux/poll.h>
247 #include <linux/init.h>
248 #include <linux/fs.h>
249 #include <linux/genhd.h>
250 #include <linux/interrupt.h>
251 #include <linux/mm.h>
252 #include <linux/spinlock.h>
253 #include <linux/percpu.h>
254 #include <linux/cryptohash.h>
255 #include <linux/fips.h>
256 #include <linux/ptrace.h>
257 #include <linux/kmemcheck.h>
258
259 #ifdef CONFIG_GENERIC_HARDIRQS
260 # include <linux/irq.h>
261 #endif
262
263 #include <asm/processor.h>
264 #include <asm/uaccess.h>
265 #include <asm/irq.h>
266 #include <asm/irq_regs.h>
267 #include <asm/io.h>
268
269 #define CREATE_TRACE_POINTS
270 #include <trace/events/random.h>
271
272 /*
273  * Configuration information
274  */
275 #define INPUT_POOL_WORDS 128
276 #define OUTPUT_POOL_WORDS 32
277 #define SEC_XFER_SIZE 512
278 #define EXTRACT_SIZE 10
279
280 #define LONGS(x) (((x) + sizeof(unsigned long) - 1)/sizeof(unsigned long))
281
282 /*
283  * The minimum number of bits of entropy before we wake up a read on
284  * /dev/random.  Should be enough to do a significant reseed.
285  */
286 static int random_read_wakeup_thresh = 64;
287
288 /*
289  * If the entropy count falls under this number of bits, then we
290  * should wake up processes which are selecting or polling on write
291  * access to /dev/random.
292  */
293 static int random_write_wakeup_thresh = 128;
294
295 /*
296  * When the input pool goes over trickle_thresh, start dropping most
297  * samples to avoid wasting CPU time and reduce lock contention.
298  */
299
300 static int trickle_thresh __read_mostly = INPUT_POOL_WORDS * 28;
301
302 static DEFINE_PER_CPU(int, trickle_count);
303
304 /*
305  * A pool of size .poolwords is stirred with a primitive polynomial
306  * of degree .poolwords over GF(2).  The taps for various sizes are
307  * defined below.  They are chosen to be evenly spaced (minimum RMS
308  * distance from evenly spaced; the numbers in the comments are a
309  * scaled squared error sum) except for the last tap, which is 1 to
310  * get the twisting happening as fast as possible.
311  */
312 static struct poolinfo {
313         int poolwords;
314         int tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
315 } poolinfo_table[] = {
316         /* x^128 + x^103 + x^76 + x^51 +x^25 + x + 1 -- 105 */
317         { 128,  103,    76,     51,     25,     1 },
318         /* x^32 + x^26 + x^20 + x^14 + x^7 + x + 1 -- 15 */
319         { 32,   26,     20,     14,     7,      1 },
320 #if 0
321         /* x^2048 + x^1638 + x^1231 + x^819 + x^411 + x + 1  -- 115 */
322         { 2048, 1638,   1231,   819,    411,    1 },
323
324         /* x^1024 + x^817 + x^615 + x^412 + x^204 + x + 1 -- 290 */
325         { 1024, 817,    615,    412,    204,    1 },
326
327         /* x^1024 + x^819 + x^616 + x^410 + x^207 + x^2 + 1 -- 115 */
328         { 1024, 819,    616,    410,    207,    2 },
329
330         /* x^512 + x^411 + x^308 + x^208 + x^104 + x + 1 -- 225 */
331         { 512,  411,    308,    208,    104,    1 },
332
333         /* x^512 + x^409 + x^307 + x^206 + x^102 + x^2 + 1 -- 95 */
334         { 512,  409,    307,    206,    102,    2 },
335         /* x^512 + x^409 + x^309 + x^205 + x^103 + x^2 + 1 -- 95 */
336         { 512,  409,    309,    205,    103,    2 },
337
338         /* x^256 + x^205 + x^155 + x^101 + x^52 + x + 1 -- 125 */
339         { 256,  205,    155,    101,    52,     1 },
340
341         /* x^128 + x^103 + x^78 + x^51 + x^27 + x^2 + 1 -- 70 */
342         { 128,  103,    78,     51,     27,     2 },
343
344         /* x^64 + x^52 + x^39 + x^26 + x^14 + x + 1 -- 15 */
345         { 64,   52,     39,     26,     14,     1 },
346 #endif
347 };
348
349 #define POOLBITS        poolwords*32
350 #define POOLBYTES       poolwords*4
351
352 /*
353  * For the purposes of better mixing, we use the CRC-32 polynomial as
354  * well to make a twisted Generalized Feedback Shift Reigster
355  *
356  * (See M. Matsumoto & Y. Kurita, 1992.  Twisted GFSR generators.  ACM
357  * Transactions on Modeling and Computer Simulation 2(3):179-194.
358  * Also see M. Matsumoto & Y. Kurita, 1994.  Twisted GFSR generators
359  * II.  ACM Transactions on Mdeling and Computer Simulation 4:254-266)
360  *
361  * Thanks to Colin Plumb for suggesting this.
362  *
363  * We have not analyzed the resultant polynomial to prove it primitive;
364  * in fact it almost certainly isn't.  Nonetheless, the irreducible factors
365  * of a random large-degree polynomial over GF(2) are more than large enough
366  * that periodicity is not a concern.
367  *
368  * The input hash is much less sensitive than the output hash.  All
369  * that we want of it is that it be a good non-cryptographic hash;
370  * i.e. it not produce collisions when fed "random" data of the sort
371  * we expect to see.  As long as the pool state differs for different
372  * inputs, we have preserved the input entropy and done a good job.
373  * The fact that an intelligent attacker can construct inputs that
374  * will produce controlled alterations to the pool's state is not
375  * important because we don't consider such inputs to contribute any
376  * randomness.  The only property we need with respect to them is that
377  * the attacker can't increase his/her knowledge of the pool's state.
378  * Since all additions are reversible (knowing the final state and the
379  * input, you can reconstruct the initial state), if an attacker has
380  * any uncertainty about the initial state, he/she can only shuffle
381  * that uncertainty about, but never cause any collisions (which would
382  * decrease the uncertainty).
383  *
384  * The chosen system lets the state of the pool be (essentially) the input
385  * modulo the generator polymnomial.  Now, for random primitive polynomials,
386  * this is a universal class of hash functions, meaning that the chance
387  * of a collision is limited by the attacker's knowledge of the generator
388  * polynomail, so if it is chosen at random, an attacker can never force
389  * a collision.  Here, we use a fixed polynomial, but we *can* assume that
390  * ###--> it is unknown to the processes generating the input entropy. <-###
391  * Because of this important property, this is a good, collision-resistant
392  * hash; hash collisions will occur no more often than chance.
393  */
394
395 /*
396  * Static global variables
397  */
398 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_read_wait);
399 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_write_wait);
400 static struct fasync_struct *fasync;
401
402 static bool debug;
403 module_param(debug, bool, 0644);
404 #define DEBUG_ENT(fmt, arg...) do { \
405         if (debug) \
406                 printk(KERN_DEBUG "random %04d %04d %04d: " \
407                 fmt,\
408                 input_pool.entropy_count,\
409                 blocking_pool.entropy_count,\
410                 nonblocking_pool.entropy_count,\
411                 ## arg); } while (0)
412
413 /**********************************************************************
414  *
415  * OS independent entropy store.   Here are the functions which handle
416  * storing entropy in an entropy pool.
417  *
418  **********************************************************************/
419
420 struct entropy_store;
421 struct entropy_store {
422         /* read-only data: */
423         struct poolinfo *poolinfo;
424         __u32 *pool;
425         const char *name;
426         struct entropy_store *pull;
427         int limit;
428
429         /* read-write data: */
430         spinlock_t lock;
431         unsigned add_ptr;
432         unsigned input_rotate;
433         int entropy_count;
434         int entropy_total;
435         unsigned int initialized:1;
436         bool last_data_init;
437         __u8 last_data[EXTRACT_SIZE];
438 };
439
440 static __u32 input_pool_data[INPUT_POOL_WORDS];
441 static __u32 blocking_pool_data[OUTPUT_POOL_WORDS];
442 static __u32 nonblocking_pool_data[OUTPUT_POOL_WORDS];
443
444 static struct entropy_store input_pool = {
445         .poolinfo = &poolinfo_table[0],
446         .name = "input",
447         .limit = 1,
448         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(input_pool.lock),
449         .pool = input_pool_data
450 };
451
452 static struct entropy_store blocking_pool = {
453         .poolinfo = &poolinfo_table[1],
454         .name = "blocking",
455         .limit = 1,
456         .pull = &input_pool,
457         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(blocking_pool.lock),
458         .pool = blocking_pool_data
459 };
460
461 static struct entropy_store nonblocking_pool = {
462         .poolinfo = &poolinfo_table[1],
463         .name = "nonblocking",
464         .pull = &input_pool,
465         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(nonblocking_pool.lock),
466         .pool = nonblocking_pool_data
467 };
468
469 static __u32 const twist_table[8] = {
470         0x00000000, 0x3b6e20c8, 0x76dc4190, 0x4db26158,
471         0xedb88320, 0xd6d6a3e8, 0x9b64c2b0, 0xa00ae278 };
472
473 /*
474  * This function adds bytes into the entropy "pool".  It does not
475  * update the entropy estimate.  The caller should call
476  * credit_entropy_bits if this is appropriate.
477  *
478  * The pool is stirred with a primitive polynomial of the appropriate
479  * degree, and then twisted.  We twist by three bits at a time because
480  * it's cheap to do so and helps slightly in the expected case where
481  * the entropy is concentrated in the low-order bits.
482  */
483 static void _mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
484                             int nbytes, __u8 out[64])
485 {
486         unsigned long i, j, tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
487         int input_rotate;
488         int wordmask = r->poolinfo->poolwords - 1;
489         const char *bytes = in;
490         __u32 w;
491
492         tap1 = r->poolinfo->tap1;
493         tap2 = r->poolinfo->tap2;
494         tap3 = r->poolinfo->tap3;
495         tap4 = r->poolinfo->tap4;
496         tap5 = r->poolinfo->tap5;
497
498         smp_rmb();
499         input_rotate = ACCESS_ONCE(r->input_rotate);
500         i = ACCESS_ONCE(r->add_ptr);
501
502         /* mix one byte at a time to simplify size handling and churn faster */
503         while (nbytes--) {
504                 w = rol32(*bytes++, input_rotate & 31);
505                 i = (i - 1) & wordmask;
506
507                 /* XOR in the various taps */
508                 w ^= r->pool[i];
509                 w ^= r->pool[(i + tap1) & wordmask];
510                 w ^= r->pool[(i + tap2) & wordmask];
511                 w ^= r->pool[(i + tap3) & wordmask];
512                 w ^= r->pool[(i + tap4) & wordmask];
513                 w ^= r->pool[(i + tap5) & wordmask];
514
515                 /* Mix the result back in with a twist */
516                 r->pool[i] = (w >> 3) ^ twist_table[w & 7];
517
518                 /*
519                  * Normally, we add 7 bits of rotation to the pool.
520                  * At the beginning of the pool, add an extra 7 bits
521                  * rotation, so that successive passes spread the
522                  * input bits across the pool evenly.
523                  */
524                 input_rotate += i ? 7 : 14;
525         }
526
527         ACCESS_ONCE(r->input_rotate) = input_rotate;
528         ACCESS_ONCE(r->add_ptr) = i;
529         smp_wmb();
530
531         if (out)
532                 for (j = 0; j < 16; j++)
533                         ((__u32 *)out)[j] = r->pool[(i - j) & wordmask];
534 }
535
536 static void __mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
537                              int nbytes, __u8 out[64])
538 {
539         trace_mix_pool_bytes_nolock(r->name, nbytes, _RET_IP_);
540         _mix_pool_bytes(r, in, nbytes, out);
541 }
542
543 static void mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
544                            int nbytes, __u8 out[64])
545 {
546         unsigned long flags;
547
548         trace_mix_pool_bytes(r->name, nbytes, _RET_IP_);
549         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
550         _mix_pool_bytes(r, in, nbytes, out);
551         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
552 }
553
554 struct fast_pool {
555         __u32           pool[4];
556         unsigned long   last;
557         unsigned short  count;
558         unsigned char   rotate;
559         unsigned char   last_timer_intr;
560 };
561
562 /*
563  * This is a fast mixing routine used by the interrupt randomness
564  * collector.  It's hardcoded for an 128 bit pool and assumes that any
565  * locks that might be needed are taken by the caller.
566  */
567 static void fast_mix(struct fast_pool *f, const void *in, int nbytes)
568 {
569         const char      *bytes = in;
570         __u32           w;
571         unsigned        i = f->count;
572         unsigned        input_rotate = f->rotate;
573
574         while (nbytes--) {
575                 w = rol32(*bytes++, input_rotate & 31) ^ f->pool[i & 3] ^
576                         f->pool[(i + 1) & 3];
577                 f->pool[i & 3] = (w >> 3) ^ twist_table[w & 7];
578                 input_rotate += (i++ & 3) ? 7 : 14;
579         }
580         f->count = i;
581         f->rotate = input_rotate;
582 }
583
584 /*
585  * Credit (or debit) the entropy store with n bits of entropy
586  */
587 static void credit_entropy_bits(struct entropy_store *r, int nbits)
588 {
589         int entropy_count, orig;
590
591         if (!nbits)
592                 return;
593
594         DEBUG_ENT("added %d entropy credits to %s\n", nbits, r->name);
595 retry:
596         entropy_count = orig = ACCESS_ONCE(r->entropy_count);
597         entropy_count += nbits;
598
599         if (entropy_count < 0) {
600                 DEBUG_ENT("negative entropy/overflow\n");
601                 entropy_count = 0;
602         } else if (entropy_count > r->poolinfo->POOLBITS)
603                 entropy_count = r->poolinfo->POOLBITS;
604         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
605                 goto retry;
606
607         if (!r->initialized && nbits > 0) {
608                 r->entropy_total += nbits;
609                 if (r->entropy_total > 128)
610                         r->initialized = 1;
611         }
612
613         trace_credit_entropy_bits(r->name, nbits, entropy_count,
614                                   r->entropy_total, _RET_IP_);
615
616         /* should we wake readers? */
617         if (r == &input_pool && entropy_count >= random_read_wakeup_thresh) {
618                 wake_up_interruptible(&random_read_wait);
619                 kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_IN);
620         }
621 }
622
623 /*********************************************************************
624  *
625  * Entropy input management
626  *
627  *********************************************************************/
628
629 /* There is one of these per entropy source */
630 struct timer_rand_state {
631         cycles_t last_time;
632         long last_delta, last_delta2;
633         unsigned dont_count_entropy:1;
634 };
635
636 /*
637  * Add device- or boot-specific data to the input and nonblocking
638  * pools to help initialize them to unique values.
639  *
640  * None of this adds any entropy, it is meant to avoid the
641  * problem of the nonblocking pool having similar initial state
642  * across largely identical devices.
643  */
644 void add_device_randomness(const void *buf, unsigned int size)
645 {
646         unsigned long time = get_cycles() ^ jiffies;
647
648         mix_pool_bytes(&input_pool, buf, size, NULL);
649         mix_pool_bytes(&input_pool, &time, sizeof(time), NULL);
650         mix_pool_bytes(&nonblocking_pool, buf, size, NULL);
651         mix_pool_bytes(&nonblocking_pool, &time, sizeof(time), NULL);
652 }
653 EXPORT_SYMBOL(add_device_randomness);
654
655 static struct timer_rand_state input_timer_state;
656
657 /*
658  * This function adds entropy to the entropy "pool" by using timing
659  * delays.  It uses the timer_rand_state structure to make an estimate
660  * of how many bits of entropy this call has added to the pool.
661  *
662  * The number "num" is also added to the pool - it should somehow describe
663  * the type of event which just happened.  This is currently 0-255 for
664  * keyboard scan codes, and 256 upwards for interrupts.
665  *
666  */
667 static void add_timer_randomness(struct timer_rand_state *state, unsigned num)
668 {
669         struct {
670                 long jiffies;
671                 unsigned cycles;
672                 unsigned num;
673         } sample;
674         long delta, delta2, delta3;
675
676         preempt_disable();
677         /* if over the trickle threshold, use only 1 in 4096 samples */
678         if (input_pool.entropy_count > trickle_thresh &&
679             ((__this_cpu_inc_return(trickle_count) - 1) & 0xfff))
680                 goto out;
681
682         sample.jiffies = jiffies;
683         sample.cycles = get_cycles();
684         sample.num = num;
685         mix_pool_bytes(&input_pool, &sample, sizeof(sample), NULL);
686
687         /*
688          * Calculate number of bits of randomness we probably added.
689          * We take into account the first, second and third-order deltas
690          * in order to make our estimate.
691          */
692
693         if (!state->dont_count_entropy) {
694                 delta = sample.jiffies - state->last_time;
695                 state->last_time = sample.jiffies;
696
697                 delta2 = delta - state->last_delta;
698                 state->last_delta = delta;
699
700                 delta3 = delta2 - state->last_delta2;
701                 state->last_delta2 = delta2;
702
703                 if (delta < 0)
704                         delta = -delta;
705                 if (delta2 < 0)
706                         delta2 = -delta2;
707                 if (delta3 < 0)
708                         delta3 = -delta3;
709                 if (delta > delta2)
710                         delta = delta2;
711                 if (delta > delta3)
712                         delta = delta3;
713
714                 /*
715                  * delta is now minimum absolute delta.
716                  * Round down by 1 bit on general principles,
717                  * and limit entropy entimate to 12 bits.
718                  */
719                 credit_entropy_bits(&input_pool,
720                                     min_t(int, fls(delta>>1), 11));
721         }
722 out:
723         preempt_enable();
724 }
725
726 void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code,
727                                  unsigned int value)
728 {
729         static unsigned char last_value;
730
731         /* ignore autorepeat and the like */
732         if (value == last_value)
733                 return;
734
735         DEBUG_ENT("input event\n");
736         last_value = value;
737         add_timer_randomness(&input_timer_state,
738                              (type << 4) ^ code ^ (code >> 4) ^ value);
739 }
740 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_input_randomness);
741
742 static DEFINE_PER_CPU(struct fast_pool, irq_randomness);
743
744 void add_interrupt_randomness(int irq, int irq_flags)
745 {
746         struct entropy_store    *r;
747         struct fast_pool        *fast_pool = &__get_cpu_var(irq_randomness);
748         struct pt_regs          *regs = get_irq_regs();
749         unsigned long           now = jiffies;
750         __u32                   input[4], cycles = get_cycles();
751
752         input[0] = cycles ^ jiffies;
753         input[1] = irq;
754         if (regs) {
755                 __u64 ip = instruction_pointer(regs);
756                 input[2] = ip;
757                 input[3] = ip >> 32;
758         }
759
760         fast_mix(fast_pool, input, sizeof(input));
761
762         if ((fast_pool->count & 1023) &&
763             !time_after(now, fast_pool->last + HZ))
764                 return;
765
766         fast_pool->last = now;
767
768         r = nonblocking_pool.initialized ? &input_pool : &nonblocking_pool;
769         __mix_pool_bytes(r, &fast_pool->pool, sizeof(fast_pool->pool), NULL);
770         /*
771          * If we don't have a valid cycle counter, and we see
772          * back-to-back timer interrupts, then skip giving credit for
773          * any entropy.
774          */
775         if (cycles == 0) {
776                 if (irq_flags & __IRQF_TIMER) {
777                         if (fast_pool->last_timer_intr)
778                                 return;
779                         fast_pool->last_timer_intr = 1;
780                 } else
781                         fast_pool->last_timer_intr = 0;
782         }
783         credit_entropy_bits(r, 1);
784 }
785
786 #ifdef CONFIG_BLOCK
787 void add_disk_randomness(struct gendisk *disk)
788 {
789         if (!disk || !disk->random)
790                 return;
791         /* first major is 1, so we get >= 0x200 here */
792         DEBUG_ENT("disk event %d:%d\n",
793                   MAJOR(disk_devt(disk)), MINOR(disk_devt(disk)));
794
795         add_timer_randomness(disk->random, 0x100 + disk_devt(disk));
796 }
797 #endif
798
799 /*********************************************************************
800  *
801  * Entropy extraction routines
802  *
803  *********************************************************************/
804
805 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
806                                size_t nbytes, int min, int rsvd);
807
808 /*
809  * This utility inline function is responsible for transferring entropy
810  * from the primary pool to the secondary extraction pool. We make
811  * sure we pull enough for a 'catastrophic reseed'.
812  */
813 static void xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes)
814 {
815         __u32   tmp[OUTPUT_POOL_WORDS];
816
817         if (r->pull && r->entropy_count < nbytes * 8 &&
818             r->entropy_count < r->poolinfo->POOLBITS) {
819                 /* If we're limited, always leave two wakeup worth's BITS */
820                 int rsvd = r->limit ? 0 : random_read_wakeup_thresh/4;
821                 int bytes = nbytes;
822
823                 /* pull at least as many as BYTES as wakeup BITS */
824                 bytes = max_t(int, bytes, random_read_wakeup_thresh / 8);
825                 /* but never more than the buffer size */
826                 bytes = min_t(int, bytes, sizeof(tmp));
827
828                 DEBUG_ENT("going to reseed %s with %d bits "
829                           "(%zu of %d requested)\n",
830                           r->name, bytes * 8, nbytes * 8, r->entropy_count);
831
832                 bytes = extract_entropy(r->pull, tmp, bytes,
833                                         random_read_wakeup_thresh / 8, rsvd);
834                 mix_pool_bytes(r, tmp, bytes, NULL);
835                 credit_entropy_bits(r, bytes*8);
836         }
837 }
838
839 /*
840  * These functions extracts randomness from the "entropy pool", and
841  * returns it in a buffer.
842  *
843  * The min parameter specifies the minimum amount we can pull before
844  * failing to avoid races that defeat catastrophic reseeding while the
845  * reserved parameter indicates how much entropy we must leave in the
846  * pool after each pull to avoid starving other readers.
847  *
848  * Note: extract_entropy() assumes that .poolwords is a multiple of 16 words.
849  */
850
851 static size_t account(struct entropy_store *r, size_t nbytes, int min,
852                       int reserved)
853 {
854         unsigned long flags;
855         int wakeup_write = 0;
856
857         /* Hold lock while accounting */
858         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
859
860         BUG_ON(r->entropy_count > r->poolinfo->POOLBITS);
861         DEBUG_ENT("trying to extract %zu bits from %s\n",
862                   nbytes * 8, r->name);
863
864         /* Can we pull enough? */
865         if (r->entropy_count / 8 < min + reserved) {
866                 nbytes = 0;
867         } else {
868                 /* If limited, never pull more than available */
869                 if (r->limit && nbytes + reserved >= r->entropy_count / 8)
870                         nbytes = r->entropy_count/8 - reserved;
871
872                 if (r->entropy_count / 8 >= nbytes + reserved)
873                         r->entropy_count -= nbytes*8;
874                 else
875                         r->entropy_count = reserved;
876
877                 if (r->entropy_count < random_write_wakeup_thresh)
878                         wakeup_write = 1;
879         }
880
881         DEBUG_ENT("debiting %zu entropy credits from %s%s\n",
882                   nbytes * 8, r->name, r->limit ? "" : " (unlimited)");
883
884         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
885
886         if (wakeup_write) {
887                 wake_up_interruptible(&random_write_wait);
888                 kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_OUT);
889         }
890
891         return nbytes;
892 }
893
894 static void extract_buf(struct entropy_store *r, __u8 *out)
895 {
896         int i;
897         union {
898                 __u32 w[5];
899                 unsigned long l[LONGS(EXTRACT_SIZE)];
900         } hash;
901         __u32 workspace[SHA_WORKSPACE_WORDS];
902         __u8 extract[64];
903         unsigned long flags;
904
905         /* Generate a hash across the pool, 16 words (512 bits) at a time */
906         sha_init(hash.w);
907         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
908         for (i = 0; i < r->poolinfo->poolwords; i += 16)
909                 sha_transform(hash.w, (__u8 *)(r->pool + i), workspace);
910
911         /*
912          * We mix the hash back into the pool to prevent backtracking
913          * attacks (where the attacker knows the state of the pool
914          * plus the current outputs, and attempts to find previous
915          * ouputs), unless the hash function can be inverted. By
916          * mixing at least a SHA1 worth of hash data back, we make
917          * brute-forcing the feedback as hard as brute-forcing the
918          * hash.
919          */
920         __mix_pool_bytes(r, hash.w, sizeof(hash.w), extract);
921         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
922
923         /*
924          * To avoid duplicates, we atomically extract a portion of the
925          * pool while mixing, and hash one final time.
926          */
927         sha_transform(hash.w, extract, workspace);
928         memset(extract, 0, sizeof(extract));
929         memset(workspace, 0, sizeof(workspace));
930
931         /*
932          * In case the hash function has some recognizable output
933          * pattern, we fold it in half. Thus, we always feed back
934          * twice as much data as we output.
935          */
936         hash.w[0] ^= hash.w[3];
937         hash.w[1] ^= hash.w[4];
938         hash.w[2] ^= rol32(hash.w[2], 16);
939
940         /*
941          * If we have a architectural hardware random number
942          * generator, mix that in, too.
943          */
944         for (i = 0; i < LONGS(EXTRACT_SIZE); i++) {
945                 unsigned long v;
946                 if (!arch_get_random_long(&v))
947                         break;
948                 hash.l[i] ^= v;
949         }
950
951         memcpy(out, &hash, EXTRACT_SIZE);
952         memset(&hash, 0, sizeof(hash));
953 }
954
955 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
956                                  size_t nbytes, int min, int reserved)
957 {
958         ssize_t ret = 0, i;
959         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
960
961         /* if last_data isn't primed, we need EXTRACT_SIZE extra bytes */
962         if (fips_enabled && !r->last_data_init)
963                 nbytes += EXTRACT_SIZE;
964
965         trace_extract_entropy(r->name, nbytes, r->entropy_count, _RET_IP_);
966         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
967         nbytes = account(r, nbytes, min, reserved);
968
969         while (nbytes) {
970                 extract_buf(r, tmp);
971
972                 if (fips_enabled) {
973                         unsigned long flags;
974
975
976                         /* prime last_data value if need be, per fips 140-2 */
977                         if (!r->last_data_init) {
978                                 spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
979                                 memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
980                                 r->last_data_init = true;
981                                 nbytes -= EXTRACT_SIZE;
982                                 spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
983                                 extract_buf(r, tmp);
984                         }
985
986                         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
987                         if (!memcmp(tmp, r->last_data, EXTRACT_SIZE))
988                                 panic("Hardware RNG duplicated output!\n");
989                         memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
990                         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
991                 }
992                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
993                 memcpy(buf, tmp, i);
994                 nbytes -= i;
995                 buf += i;
996                 ret += i;
997         }
998
999         /* Wipe data just returned from memory */
1000         memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
1001
1002         return ret;
1003 }
1004
1005 static ssize_t extract_entropy_user(struct entropy_store *r, void __user *buf,
1006                                     size_t nbytes)
1007 {
1008         ssize_t ret = 0, i;
1009         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1010
1011         trace_extract_entropy_user(r->name, nbytes, r->entropy_count, _RET_IP_);
1012         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1013         nbytes = account(r, nbytes, 0, 0);
1014
1015         while (nbytes) {
1016                 if (need_resched()) {
1017                         if (signal_pending(current)) {
1018                                 if (ret == 0)
1019                                         ret = -ERESTARTSYS;
1020                                 break;
1021                         }
1022                         schedule();
1023                 }
1024
1025                 extract_buf(r, tmp);
1026                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
1027                 if (copy_to_user(buf, tmp, i)) {
1028                         ret = -EFAULT;
1029                         break;
1030                 }
1031
1032                 nbytes -= i;
1033                 buf += i;
1034                 ret += i;
1035         }
1036
1037         /* Wipe data just returned from memory */
1038         memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
1039
1040         return ret;
1041 }
1042
1043 /*
1044  * This function is the exported kernel interface.  It returns some
1045  * number of good random numbers, suitable for key generation, seeding
1046  * TCP sequence numbers, etc.  It does not use the hw random number
1047  * generator, if available; use get_random_bytes_arch() for that.
1048  */
1049 void get_random_bytes(void *buf, int nbytes)
1050 {
1051         extract_entropy(&nonblocking_pool, buf, nbytes, 0, 0);
1052 }
1053 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes);
1054
1055 /*
1056  * This function will use the architecture-specific hardware random
1057  * number generator if it is available.  The arch-specific hw RNG will
1058  * almost certainly be faster than what we can do in software, but it
1059  * is impossible to verify that it is implemented securely (as
1060  * opposed, to, say, the AES encryption of a sequence number using a
1061  * key known by the NSA).  So it's useful if we need the speed, but
1062  * only if we're willing to trust the hardware manufacturer not to
1063  * have put in a back door.
1064  */
1065 void get_random_bytes_arch(void *buf, int nbytes)
1066 {
1067         char *p = buf;
1068
1069         trace_get_random_bytes(nbytes, _RET_IP_);
1070         while (nbytes) {
1071                 unsigned long v;
1072                 int chunk = min(nbytes, (int)sizeof(unsigned long));
1073
1074                 if (!arch_get_random_long(&v))
1075                         break;
1076                 
1077                 memcpy(p, &v, chunk);
1078                 p += chunk;
1079                 nbytes -= chunk;
1080         }
1081
1082         if (nbytes)
1083                 extract_entropy(&nonblocking_pool, p, nbytes, 0, 0);
1084 }
1085 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes_arch);
1086
1087
1088 /*
1089  * init_std_data - initialize pool with system data
1090  *
1091  * @r: pool to initialize
1092  *
1093  * This function clears the pool's entropy count and mixes some system
1094  * data into the pool to prepare it for use. The pool is not cleared
1095  * as that can only decrease the entropy in the pool.
1096  */
1097 static void init_std_data(struct entropy_store *r)
1098 {
1099         int i;
1100         ktime_t now = ktime_get_real();
1101         unsigned long rv;
1102
1103         r->entropy_count = 0;
1104         r->entropy_total = 0;
1105         r->last_data_init = false;
1106         mix_pool_bytes(r, &now, sizeof(now), NULL);
1107         for (i = r->poolinfo->POOLBYTES; i > 0; i -= sizeof(rv)) {
1108                 if (!arch_get_random_long(&rv))
1109                         break;
1110                 mix_pool_bytes(r, &rv, sizeof(rv), NULL);
1111         }
1112         mix_pool_bytes(r, utsname(), sizeof(*(utsname())), NULL);
1113 }
1114
1115 /*
1116  * Note that setup_arch() may call add_device_randomness()
1117  * long before we get here. This allows seeding of the pools
1118  * with some platform dependent data very early in the boot
1119  * process. But it limits our options here. We must use
1120  * statically allocated structures that already have all
1121  * initializations complete at compile time. We should also
1122  * take care not to overwrite the precious per platform data
1123  * we were given.
1124  */
1125 static int rand_initialize(void)
1126 {
1127         init_std_data(&input_pool);
1128         init_std_data(&blocking_pool);
1129         init_std_data(&nonblocking_pool);
1130         return 0;
1131 }
1132 module_init(rand_initialize);
1133
1134 #ifdef CONFIG_BLOCK
1135 void rand_initialize_disk(struct gendisk *disk)
1136 {
1137         struct timer_rand_state *state;
1138
1139         /*
1140          * If kzalloc returns null, we just won't use that entropy
1141          * source.
1142          */
1143         state = kzalloc(sizeof(struct timer_rand_state), GFP_KERNEL);
1144         if (state)
1145                 disk->random = state;
1146 }
1147 #endif
1148
1149 static ssize_t
1150 random_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1151 {
1152         ssize_t n, retval = 0, count = 0;
1153
1154         if (nbytes == 0)
1155                 return 0;
1156
1157         while (nbytes > 0) {
1158                 n = nbytes;
1159                 if (n > SEC_XFER_SIZE)
1160                         n = SEC_XFER_SIZE;
1161
1162                 DEBUG_ENT("reading %zu bits\n", n*8);
1163
1164                 n = extract_entropy_user(&blocking_pool, buf, n);
1165
1166                 if (n < 0) {
1167                         retval = n;
1168                         break;
1169                 }
1170
1171                 DEBUG_ENT("read got %zd bits (%zd still needed)\n",
1172                           n*8, (nbytes-n)*8);
1173
1174                 if (n == 0) {
1175                         if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
1176                                 retval = -EAGAIN;
1177                                 break;
1178                         }
1179
1180                         DEBUG_ENT("sleeping?\n");
1181
1182                         wait_event_interruptible(random_read_wait,
1183                                 input_pool.entropy_count >=
1184                                                  random_read_wakeup_thresh);
1185
1186                         DEBUG_ENT("awake\n");
1187
1188                         if (signal_pending(current)) {
1189                                 retval = -ERESTARTSYS;
1190                                 break;
1191                         }
1192
1193                         continue;
1194                 }
1195
1196                 count += n;
1197                 buf += n;
1198                 nbytes -= n;
1199                 break;          /* This break makes the device work */
1200                                 /* like a named pipe */
1201         }
1202
1203         return (count ? count : retval);
1204 }
1205
1206 static ssize_t
1207 urandom_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1208 {
1209         return extract_entropy_user(&nonblocking_pool, buf, nbytes);
1210 }
1211
1212 static unsigned int
1213 random_poll(struct file *file, poll_table * wait)
1214 {
1215         unsigned int mask;
1216
1217         poll_wait(file, &random_read_wait, wait);
1218         poll_wait(file, &random_write_wait, wait);
1219         mask = 0;
1220         if (input_pool.entropy_count >= random_read_wakeup_thresh)
1221                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
1222         if (input_pool.entropy_count < random_write_wakeup_thresh)
1223                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
1224         return mask;
1225 }
1226
1227 static int
1228 write_pool(struct entropy_store *r, const char __user *buffer, size_t count)
1229 {
1230         size_t bytes;
1231         __u32 buf[16];
1232         const char __user *p = buffer;
1233
1234         while (count > 0) {
1235                 bytes = min(count, sizeof(buf));
1236                 if (copy_from_user(&buf, p, bytes))
1237                         return -EFAULT;
1238
1239                 count -= bytes;
1240                 p += bytes;
1241
1242                 mix_pool_bytes(r, buf, bytes, NULL);
1243                 cond_resched();
1244         }
1245
1246         return 0;
1247 }
1248
1249 static ssize_t random_write(struct file *file, const char __user *buffer,
1250                             size_t count, loff_t *ppos)
1251 {
1252         size_t ret;
1253
1254         ret = write_pool(&blocking_pool, buffer, count);
1255         if (ret)
1256                 return ret;
1257         ret = write_pool(&nonblocking_pool, buffer, count);
1258         if (ret)
1259                 return ret;
1260
1261         return (ssize_t)count;
1262 }
1263
1264 static long random_ioctl(struct file *f, unsigned int cmd, unsigned long arg)
1265 {
1266         int size, ent_count;
1267         int __user *p = (int __user *)arg;
1268         int retval;
1269
1270         switch (cmd) {
1271         case RNDGETENTCNT:
1272                 /* inherently racy, no point locking */
1273                 if (put_user(input_pool.entropy_count, p))
1274                         return -EFAULT;
1275                 return 0;
1276         case RNDADDTOENTCNT:
1277                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1278                         return -EPERM;
1279                 if (get_user(ent_count, p))
1280                         return -EFAULT;
1281                 credit_entropy_bits(&input_pool, ent_count);
1282                 return 0;
1283         case RNDADDENTROPY:
1284                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1285                         return -EPERM;
1286                 if (get_user(ent_count, p++))
1287                         return -EFAULT;
1288                 if (ent_count < 0)
1289                         return -EINVAL;
1290                 if (get_user(size, p++))
1291                         return -EFAULT;
1292                 retval = write_pool(&input_pool, (const char __user *)p,
1293                                     size);
1294                 if (retval < 0)
1295                         return retval;
1296                 credit_entropy_bits(&input_pool, ent_count);
1297                 return 0;
1298         case RNDZAPENTCNT:
1299         case RNDCLEARPOOL:
1300                 /* Clear the entropy pool counters. */
1301                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1302                         return -EPERM;
1303                 rand_initialize();
1304                 return 0;
1305         default:
1306                 return -EINVAL;
1307         }
1308 }
1309
1310 static int random_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
1311 {
1312         return fasync_helper(fd, filp, on, &fasync);
1313 }
1314
1315 const struct file_operations random_fops = {
1316         .read  = random_read,
1317         .write = random_write,
1318         .poll  = random_poll,
1319         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1320         .fasync = random_fasync,
1321         .llseek = noop_llseek,
1322 };
1323
1324 const struct file_operations urandom_fops = {
1325         .read  = urandom_read,
1326         .write = random_write,
1327         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1328         .fasync = random_fasync,
1329         .llseek = noop_llseek,
1330 };
1331
1332 /***************************************************************
1333  * Random UUID interface
1334  *
1335  * Used here for a Boot ID, but can be useful for other kernel
1336  * drivers.
1337  ***************************************************************/
1338
1339 /*
1340  * Generate random UUID
1341  */
1342 void generate_random_uuid(unsigned char uuid_out[16])
1343 {
1344         get_random_bytes(uuid_out, 16);
1345         /* Set UUID version to 4 --- truly random generation */
1346         uuid_out[6] = (uuid_out[6] & 0x0F) | 0x40;
1347         /* Set the UUID variant to DCE */
1348         uuid_out[8] = (uuid_out[8] & 0x3F) | 0x80;
1349 }
1350 EXPORT_SYMBOL(generate_random_uuid);
1351
1352 /********************************************************************
1353  *
1354  * Sysctl interface
1355  *
1356  ********************************************************************/
1357
1358 #ifdef CONFIG_SYSCTL
1359
1360 #include <linux/sysctl.h>
1361
1362 static int min_read_thresh = 8, min_write_thresh;
1363 static int max_read_thresh = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1364 static int max_write_thresh = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1365 static char sysctl_bootid[16];
1366
1367 /*
1368  * These functions is used to return both the bootid UUID, and random
1369  * UUID.  The difference is in whether table->data is NULL; if it is,
1370  * then a new UUID is generated and returned to the user.
1371  *
1372  * If the user accesses this via the proc interface, it will be returned
1373  * as an ASCII string in the standard UUID format.  If accesses via the
1374  * sysctl system call, it is returned as 16 bytes of binary data.
1375  */
1376 static int proc_do_uuid(ctl_table *table, int write,
1377                         void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
1378 {
1379         ctl_table fake_table;
1380         unsigned char buf[64], tmp_uuid[16], *uuid;
1381
1382         uuid = table->data;
1383         if (!uuid) {
1384                 uuid = tmp_uuid;
1385                 generate_random_uuid(uuid);
1386         } else {
1387                 static DEFINE_SPINLOCK(bootid_spinlock);
1388
1389                 spin_lock(&bootid_spinlock);
1390                 if (!uuid[8])
1391                         generate_random_uuid(uuid);
1392                 spin_unlock(&bootid_spinlock);
1393         }
1394
1395         sprintf(buf, "%pU", uuid);
1396
1397         fake_table.data = buf;
1398         fake_table.maxlen = sizeof(buf);
1399
1400         return proc_dostring(&fake_table, write, buffer, lenp, ppos);
1401 }
1402
1403 static int sysctl_poolsize = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1404 extern ctl_table random_table[];
1405 ctl_table random_table[] = {
1406         {
1407                 .procname       = "poolsize",
1408                 .data           = &sysctl_poolsize,
1409                 .maxlen         = sizeof(int),
1410                 .mode           = 0444,
1411                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1412         },
1413         {
1414                 .procname       = "entropy_avail",
1415                 .maxlen         = sizeof(int),
1416                 .mode           = 0444,
1417                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1418                 .data           = &input_pool.entropy_count,
1419         },
1420         {
1421                 .procname       = "read_wakeup_threshold",
1422                 .data           = &random_read_wakeup_thresh,
1423                 .maxlen         = sizeof(int),
1424                 .mode           = 0644,
1425                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
1426                 .extra1         = &min_read_thresh,
1427                 .extra2         = &max_read_thresh,
1428         },
1429         {
1430                 .procname       = "write_wakeup_threshold",
1431                 .data           = &random_write_wakeup_thresh,
1432                 .maxlen         = sizeof(int),
1433                 .mode           = 0644,
1434                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
1435                 .extra1         = &min_write_thresh,
1436                 .extra2         = &max_write_thresh,
1437         },
1438         {
1439                 .procname       = "boot_id",
1440                 .data           = &sysctl_bootid,
1441                 .maxlen         = 16,
1442                 .mode           = 0444,
1443                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
1444         },
1445         {
1446                 .procname       = "uuid",
1447                 .maxlen         = 16,
1448                 .mode           = 0444,
1449                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
1450         },
1451         { }
1452 };
1453 #endif  /* CONFIG_SYSCTL */
1454
1455 static u32 random_int_secret[MD5_MESSAGE_BYTES / 4] ____cacheline_aligned;
1456
1457 static int __init random_int_secret_init(void)
1458 {
1459         get_random_bytes(random_int_secret, sizeof(random_int_secret));
1460         return 0;
1461 }
1462 late_initcall(random_int_secret_init);
1463
1464 /*
1465  * Get a random word for internal kernel use only. Similar to urandom but
1466  * with the goal of minimal entropy pool depletion. As a result, the random
1467  * value is not cryptographically secure but for several uses the cost of
1468  * depleting entropy is too high
1469  */
1470 static DEFINE_PER_CPU(__u32 [MD5_DIGEST_WORDS], get_random_int_hash);
1471 unsigned int get_random_int(void)
1472 {
1473         __u32 *hash;
1474         unsigned int ret;
1475
1476         if (arch_get_random_int(&ret))
1477                 return ret;
1478
1479         hash = get_cpu_var(get_random_int_hash);
1480
1481         hash[0] += current->pid + jiffies + get_cycles();
1482         md5_transform(hash, random_int_secret);
1483         ret = hash[0];
1484         put_cpu_var(get_random_int_hash);
1485
1486         return ret;
1487 }
1488
1489 /*
1490  * randomize_range() returns a start address such that
1491  *
1492  *    [...... <range> .....]
1493  *  start                  end
1494  *
1495  * a <range> with size "len" starting at the return value is inside in the
1496  * area defined by [start, end], but is otherwise randomized.
1497  */
1498 unsigned long
1499 randomize_range(unsigned long start, unsigned long end, unsigned long len)
1500 {
1501         unsigned long range = end - len - start;
1502
1503         if (end <= start + len)
1504                 return 0;
1505         return PAGE_ALIGN(get_random_int() % range + start);
1506 }