src/des/new_rnd_key.c

   1 /*
   2  * Copyright 1988 by the Massachusetts Institute of Technology.
   3  *
   4  * For copying and distribution information, please see the file
   5  * <mit-cpyright.h>.
   6  *
   7  * New pseudo-random key generator, using DES encryption to make the
   8  * pseudo-random cycle as hard to break as DES.
   9  *
  10  * Written by Mark Lillibridge, MIT Project Athena
  11  *
  12  * Under U.S. law, this software may not be exported outside the US
  13  * without license from the U.S. Commerce department.
  14  */
  15
  16 #include "mit-cpyright.h"
  17
  18 #include <afsconfig.h>
  19 #include <afs/param.h>
  20
  21
  22 #ifndef KERNEL
  23 #include <stdio.h>
  24 #endif
  25 #include "des.h"
  26 #include "des_internal.h"
  27 #include "des_prototypes.h"
  28
  29 #ifdef AFS_PTHREAD_ENV
  30 #include <pthread.h>
  31 #endif
  32 #ifdef HAVE_STRING_H
  33 #include <string.h>
  34 #else
  35 #ifdef HAVE_STRINGS_H
  36 #include <strings.h>
  37 #endif
  38 #endif
  39
  40 static afs_int32 des_set_sequence_number(des_cblock new_sequence_number);
  41 static afs_int32 des_generate_random_block(des_cblock block);
  42
  43 #define XPRT_NEW_RND_KEY
  44
  45 static int is_inited = 0;
  46 #ifdef AFS_PTHREAD_ENV
  47 /*
  48  * This mutex protects the following global variables:
  49  * is_inited
  50  */
  51
  52 #include <assert.h>
  53 pthread_mutex_t des_init_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  54 #define LOCK_INIT assert(pthread_mutex_lock(&des_init_mutex)==0)
  55 #define UNLOCK_INIT assert(pthread_mutex_unlock(&des_init_mutex)==0)
  56 #else
  57 #define LOCK_INIT
  58 #define UNLOCK_INIT
  59 #endif
  60 /*
  61  * des_random_key: create a random des key
  62  *
  63  * You should call des_set_random_number_generater_seed at least
  64  * once before this routine is called.  If you haven't, I'll try
  65  * to add a little randomness to the start point anyway.  Yes,
  66  * it recurses.  Deal with it.
  67  *
  68  * Notes: the returned key has correct parity and is guarenteed not
  69  *        to be a weak des key.  Des_generate_random_block is used to
  70  *        provide the random bits.
  71  */
  72 int
  73 des_random_key(des_cblock key)
  74 {
  75     LOCK_INIT;
  76     if (!is_inited) {
  77         des_init_random_number_generator(key);
  78     }
  79     UNLOCK_INIT;
  80     do {
  81         des_generate_random_block(key);
  82         des_fixup_key_parity(key);
  83     } while (des_is_weak_key(key));
  84
  85     return (0);
  86 }
  87
  88 /*
  89  * des_init_random_number_generator:
  90  *
  91  *    This routine takes a secret key possibly shared by a number
  92  * of servers and uses it to generate a random number stream that is
  93  * not shared by any of the other servers.  It does this by using the current
  94  * process id, host id, and the current time to the nearest second.  The
  95  * resulting stream seed is not useful information for cracking the secret
  96  * key.   Moreover, this routine keeps no copy of the secret key.
  97  * This routine is used for example, by the kerberos server(s) with the
  98  * key in question being the kerberos master key.
  99  *
 100  * Note: this routine calls des_set_random_generator_seed.
 101  */
 102 #if !defined(BSDUNIX) && !defined(AFS_SGI_ENV) && !defined(AFS_NT40_ENV) && !defined(AFS_LINUX20_ENV) && !defined(AFS_DARWIN_ENV)
 103 you lose ... (aka, you get to implement an analog of this for your system ...)
 104 #else
 105
 106 #ifdef AFS_NT40_ENV
 107 #include <winsock2.h>
 108 #include <process.h>
 109 #include <afs/afsutil.h>
 110 #else
 111 #include <sys/time.h>
 112 #include <unistd.h>
 113 #endif
 114
 115 void
 116 des_init_random_number_generator(des_cblock key)
 117 {
 118     struct {                    /* This must be 64 bits exactly */
 119         afs_int32 process_id;
 120         afs_int32 host_id;
 121     } seed;
 122     struct timeval time;        /* this must also be 64 bits exactly */
 123     des_cblock new_key;
 124
 125     is_inited = 1;
 126     /*
 127      * use a host id and process id in generating the seed to ensure
 128      * that different servers have different streams:
 129      */
 130 #if !defined(AFS_HPUX_ENV) && !defined(AFS_NT40_ENV)
 131     seed.host_id = gethostid();
 132 #endif
 133     seed.process_id = getpid();
 134
 135     /*
 136      * Generate a tempory value that depends on the key, host_id, and
 137      * process_id such that it gives no useful information about the key:
 138      */
 139     des_set_random_generator_seed(key);
 140     des_set_sequence_number((unsigned char *)&seed);
 141     des_random_key(new_key);
 142
 143     /*
 144      * use it to select a random stream:
 145      */
 146     des_set_random_generator_seed(new_key);
 147
 148     /*
 149      * use a time stamp to ensure that a server started later does not reuse
 150      * an old stream:
 151      */
 152     gettimeofday(&time, NULL);
 153     des_set_sequence_number((unsigned char *)&time);
 154
 155     /*
 156      * use the time stamp finally to select the final seed using the
 157      * current random number stream:
 158      */
 159     des_random_key(new_key);
 160     des_set_random_generator_seed(new_key);
 161 }
 162
 163 #endif /* ifdef BSDUNIX */
 164
 165 /*
 166  * This module implements a random number generator faculty such that the next
 167  * number in any random number stream is very hard to predict without knowing
 168  * the seed for that stream even given the preceeding random numbers.
 169  */
 170
 171 /*
 172  * The secret des key schedule for the current stream of random numbers:
 173  */
 174 static union {
 175     afs_int32 align;
 176     des_key_schedule d;
 177 } random_sequence_key;
 178
 179 /*
 180  * The sequence # in the current stream of random numbers:
 181  */
 182 static unsigned char sequence_number[8];
 183
 184 #ifdef AFS_PTHREAD_ENV
 185 /*
 186  * This mutex protects the following global variables:
 187  * random_sequence_key
 188  * sequence_number
 189  */
 190
 191 #include <assert.h>
 192 pthread_mutex_t des_random_mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
 193 #define LOCK_RANDOM assert(pthread_mutex_lock(&des_random_mutex)==0)
 194 #define UNLOCK_RANDOM assert(pthread_mutex_unlock(&des_random_mutex)==0)
 195 #else
 196 #define LOCK_RANDOM
 197 #define UNLOCK_RANDOM
 198 #endif
 199
 200 /*
 201  * des_set_random_generator_seed: this routine is used to select a random
 202  *                                number stream.  The stream that results is
 203  *                                totally determined by the passed in key.
 204  *                                (I.e., calling this routine again with the
 205  *                                same key allows repeating a sequence of
 206  *                                random numbers)
 207  *
 208  * Requires: key is a valid des key.  I.e., has correct parity and is not a
 209  *           weak des key.
 210  */
 211 void
 212 des_set_random_generator_seed(des_cblock key)
 213 {
 214     register int i;
 215
 216     /* select the new stream: (note errors are not possible here...) */
 217     LOCK_RANDOM;
 218     des_key_sched(key, random_sequence_key.d);
 219
 220     /* "seek" to the start of the stream: */
 221     for (i = 0; i < 8; i++)
 222         sequence_number[i] = 0;
 223     UNLOCK_RANDOM;
 224 }
 225
 226 /*
 227  * des_set_sequence_number: this routine is used to set the sequence number
 228  *                          of the current random number stream.  This routine
 229  *                          may be used to "seek" within the current random
 230  *                          number stream.
 231  *
 232  * Note that des_set_random_generator_seed resets the sequence number to 0.
 233  */
 234 static afs_int32
 235 des_set_sequence_number(des_cblock new_sequence_number)
 236 {
 237     LOCK_RANDOM;
 238     memcpy((char *)sequence_number, (char *)new_sequence_number,
 239            sizeof(sequence_number));
 240     UNLOCK_RANDOM;
 241     return 0;
 242 }
 243
 244 /*
 245  * des_generate_random_block: routine to return the next random number
 246  *                            from the current random number stream.
 247  *                            The returned number is 64 bits long.
 248  *
 249  * Requires: des_set_random_generator_seed must have been called at least once
 250  *           before this routine is called.
 251  */
 252 static afs_int32
 253 des_generate_random_block(des_cblock block)
 254 {
 255     int i;
 256
 257     /*
 258      * Encrypt the sequence number to get the new random block:
 259      */
 260     LOCK_RANDOM;
 261     des_ecb_encrypt(sequence_number, block, random_sequence_key.d, 1);
 262
 263     /*
 264      * Increment the sequence number as an 8 byte unsigned number with wrap:
 265      * (using LSB here)
 266      */
 267     for (i = 0; i < 8; i++) {
 268         sequence_number[i] = (sequence_number[i] + 1) & 0xff;
 269         if (sequence_number[i])
 270             break;
 271     }
 272     UNLOCK_RANDOM;
 273     return 0;
 274 }