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 RCSID
  22     ("$Header$");
  23
  24 #ifndef KERNEL
  25 #include <stdio.h>
  26 #endif
  27 #include <des.h>
  28 #include "des_internal.h"
  29 #include "des_prototypes.h"
  30
  31 #ifdef AFS_PTHREAD_ENV
  32 #include <pthread.h>
  33 #endif
  34 #ifdef HAVE_STRING_H
  35 #include <string.h>
  36 #else
  37 #ifdef HAVE_STRINGS_H
  38 #include <strings.h>
  39 #endif
  40 #endif
  41
  42 static afs_int32 des_set_sequence_number(des_cblock new_sequence_number);
  43 static afs_int32 des_generate_random_block(des_cblock block);
  44
  45 #define XPRT_NEW_RND_KEY
  46
  47 static int is_inited = 0;
  48 #ifdef AFS_PTHREAD_ENV
  49 /*
  50  * This mutex protects the following global variables:
  51  * is_inited
  52  */
  53
  54 #include <assert.h>
  55 pthread_mutex_t des_init_mutex;
  56 #define LOCK_INIT assert(pthread_mutex_lock(&des_init_mutex)==0)
  57 #define UNLOCK_INIT assert(pthread_mutex_unlock(&des_init_mutex)==0)
  58 #else
  59 #define LOCK_INIT
  60 #define UNLOCK_INIT
  61 #endif
  62 /*
  63  * des_random_key: create a random des key
  64  *
  65  * You should call des_set_random_number_generater_seed at least
  66  * once before this routine is called.  If you haven't, I'll try
  67  * to add a little randomness to the start point anyway.  Yes,
  68  * it recurses.  Deal with it.
  69  *
  70  * Notes: the returned key has correct parity and is guarenteed not
  71  *        to be a weak des key.  Des_generate_random_block is used to
  72  *        provide the random bits.
  73  */
  74 int
  75 des_random_key(des_cblock key)
  76 {
  77     LOCK_INIT;
  78     if (!is_inited) {
  79         des_init_random_number_generator(key);
  80     }
  81     UNLOCK_INIT;
  82     do {
  83         des_generate_random_block(key);
  84         des_fixup_key_parity(key);
  85     } while (des_is_weak_key(key));
  86
  87     return (0);
  88 }
  89
  90 /*
  91  * des_init_random_number_generator:
  92  *
  93  *    This routine takes a secret key possibly shared by a number
  94  * of servers and uses it to generate a random number stream that is
  95  * not shared by any of the other servers.  It does this by using the current
  96  * process id, host id, and the current time to the nearest second.  The
  97  * resulting stream seed is not useful information for cracking the secret
  98  * key.   Moreover, this routine keeps no copy of the secret key.
  99  * This routine is used for example, by the kerberos server(s) with the
 100  * key in question being the kerberos master key.
 101  *
 102  * Note: this routine calls des_set_random_generator_seed.
 103  */
 104 #if !defined(BSDUNIX) && !defined(AFS_SGI_ENV) && !defined(AFS_NT40_ENV) && !defined(AFS_LINUX20_ENV) && !defined(AFS_DARWIN_ENV) && !defined(AFS_DJGPP_ENV)
 105 you lose ... (aka, you get to implement an analog of this for your system ...)
 106 #else
 107
 108 #ifdef AFS_NT40_ENV
 109 #include <winsock2.h>
 110 #include <process.h>
 111 #include <afs/afsutil.h>
 112 #else
 113 #include <sys/time.h>
 114 #include <unistd.h>
 115 #endif
 116
 117 void
 118 des_init_random_number_generator(des_cblock key)
 119 {
 120     struct {                    /* This must be 64 bits exactly */
 121         afs_int32 process_id;
 122         afs_int32 host_id;
 123     } seed;
 124     struct timeval time;        /* this must also be 64 bits exactly */
 125     des_cblock new_key;
 126
 127     is_inited = 1;
 128     /*
 129      * use a host id and process id in generating the seed to ensure
 130      * that different servers have different streams:
 131      */
 132 #if !defined(AFS_HPUX_ENV) && !defined(AFS_NT40_ENV) && !defined(AFS_DJGPP_ENV)
 133     seed.host_id = gethostid();
 134 #endif
 135     seed.process_id = getpid();
 136
 137     /*
 138      * Generate a tempory value that depends on the key, host_id, and
 139      * process_id such that it gives no useful information about the key:
 140      */
 141     des_set_random_generator_seed(key);
 142     des_set_sequence_number((unsigned char *)&seed);
 143     des_random_key(new_key);
 144
 145     /*
 146      * use it to select a random stream:
 147      */
 148     des_set_random_generator_seed(new_key);
 149
 150     /*
 151      * use a time stamp to ensure that a server started later does not reuse
 152      * an old stream:
 153      */
 154     gettimeofday(&time, NULL);
 155     des_set_sequence_number((unsigned char *)&time);
 156
 157     /*
 158      * use the time stamp finally to select the final seed using the
 159      * current random number stream:
 160      */
 161     des_random_key(new_key);
 162     des_set_random_generator_seed(new_key);
 163 }
 164
 165 #endif /* ifdef BSDUNIX */
 166
 167 /*
 168  * This module implements a random number generator faculty such that the next
 169  * number in any random number stream is very hard to predict without knowing
 170  * the seed for that stream even given the preceeding random numbers.
 171  */
 172
 173 /*
 174  * The secret des key schedule for the current stream of random numbers:
 175  */
 176 static union {
 177     afs_int32 align;
 178     des_key_schedule d;
 179 } random_sequence_key;
 180
 181 /*
 182  * The sequence # in the current stream of random numbers:
 183  */
 184 static unsigned char sequence_number[8];
 185
 186 #ifdef AFS_PTHREAD_ENV
 187 /*
 188  * This mutex protects the following global variables:
 189  * random_sequence_key
 190  * sequence_number
 191  */
 192
 193 #include <assert.h>
 194 pthread_mutex_t des_random_mutex;
 195 #define LOCK_RANDOM assert(pthread_mutex_lock(&des_random_mutex)==0)
 196 #define UNLOCK_RANDOM assert(pthread_mutex_unlock(&des_random_mutex)==0)
 197 #else
 198 #define LOCK_RANDOM
 199 #define UNLOCK_RANDOM
 200 #endif
 201
 202 /*
 203  * des_set_random_generator_seed: this routine is used to select a random
 204  *                                number stream.  The stream that results is
 205  *                                totally determined by the passed in key.
 206  *                                (I.e., calling this routine again with the
 207  *                                same key allows repeating a sequence of
 208  *                                random numbers)
 209  *
 210  * Requires: key is a valid des key.  I.e., has correct parity and is not a
 211  *           weak des key.
 212  */
 213 void
 214 des_set_random_generator_seed(des_cblock key)
 215 {
 216     register int i;
 217
 218     /* select the new stream: (note errors are not possible here...) */
 219     LOCK_RANDOM;
 220     des_key_sched(key, random_sequence_key.d);
 221
 222     /* "seek" to the start of the stream: */
 223     for (i = 0; i < 8; i++)
 224         sequence_number[i] = 0;
 225     UNLOCK_RANDOM;
 226 }
 227
 228 /*
 229  * des_set_sequence_number: this routine is used to set the sequence number
 230  *                          of the current random number stream.  This routine
 231  *                          may be used to "seek" within the current random
 232  *                          number stream.
 233  *
 234  * Note that des_set_random_generator_seed resets the sequence number to 0.
 235  */
 236 static afs_int32
 237 des_set_sequence_number(des_cblock new_sequence_number)
 238 {
 239     LOCK_RANDOM;
 240     memcpy((char *)sequence_number, (char *)new_sequence_number,
 241            sizeof(sequence_number));
 242     UNLOCK_RANDOM;
 243     return 0;
 244 }
 245
 246 /*
 247  * des_generate_random_block: routine to return the next random number
 248  *                            from the current random number stream.
 249  *                            The returned number is 64 bits long.
 250  *
 251  * Requires: des_set_random_generator_seed must have been called at least once
 252  *           before this routine is called.
 253  */
 254 static afs_int32
 255 des_generate_random_block(des_cblock block)
 256 {
 257     int i;
 258
 259     /*
 260      * Encrypt the sequence number to get the new random block:
 261      */
 262     LOCK_RANDOM;
 263     des_ecb_encrypt(sequence_number, block, random_sequence_key.d, 1);
 264
 265     /*
 266      * Increment the sequence number as an 8 byte unsigned number with wrap:
 267      * (using LSB here)
 268      */
 269     for (i = 0; i < 8; i++) {
 270         sequence_number[i] = (sequence_number[i] + 1) & 0xff;
 271         if (sequence_number[i])
 272             break;
 273     }
 274     UNLOCK_RANDOM;
 275     return 0;
 276 }