ircd/random.c

   1 /*
   2  * IRC - Internet Relay Chat, ircd/random.c
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation; either version 1, or (at your option)
   7  * any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  * GNU General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  17  */
  18 /** @file
  19  * @brief 32-bit pseudo-random number generator implementation.
  20  * @version $Id$
  21  */
  22 #include "config.h"
  23
  24 #include "random.h"
  25 #include "client.h"
  26 #include "ircd_log.h"
  27 #include "ircd_reply.h"
  28 #include "send.h"
  29
  30 #include <string.h>
  31 #include <sys/time.h>
  32
  33 /** 8 bytes of local pseudo-random number generator state. */
  34 static char localkey[9] = "12345678";
  35
  36 /** Rotate \a c left by \a r bits. */
  37 #define char_roll(c, r) (((c) << (r)) | ((c) >> (8 - (r))))
  38
  39 /** Seed the PRNG with a string.
  40  * @param[in] from Client setting the seed (may be NULL).
  41  * @param[in] fields Input arguments (fields[0] is used).
  42  * @param[in] count Number of input arguments.
  43  * @return Non-zero on success, zero on error.
  44  */
  45 int
  46 random_seed_set(struct Client* from, const char* const* fields, int count)
  47 {
  48   const char *p = 0;
  49   int len, i, roll = 0;
  50
  51   if (count < 1) {
  52     if (from) /* send an error */
  53       return need_more_params(from, "SET");
  54     else {
  55       log_write(LS_CONFIG, L_ERROR, 0, "Not enough fields in F line");
  56       return 0;
  57     }
  58   }
  59
  60   len = strlen(fields[0]);
  61
  62   /* logic is: go through loop at least 8 times, but use all bits of seed */
  63   for (i = 0; i < (len < 8 ? 8 : len); i++, p++) {
  64     if (!(i % len)) { /* if we've exceeded the string length, reset */
  65       p = fields[0];
  66       roll++; /* so latter part of string looks different from former */
  67     }
  68
  69     /* set the appropriate location of localkey according to the following
  70      * rules: first, roll current value by an amount depending on how many
  71      * times we've touched this character.  Then take seed value and roll
  72      * it by an amount depending upon how many times we've touched that
  73      * character.  Finally, xor the values together.
  74      */
  75     localkey[i % 8] = char_roll(localkey[i % 8], (i / 8) % 8) ^
  76       char_roll(*p, roll % 8);
  77   }
  78
  79   return 1;
  80 }
  81
  82 /** Perform bitwise XOR on two buffers of memory.
  83  * @param[in,out] dest Buffer to be XOR'ed.
  84  * @param[in] src Buffer of data to XOR with.
  85  * @param[in] n Number of bytes to transfor.
  86  */
  87 static void
  88 memxor(void *dest, void *src, int n)
  89 {
  90   unsigned char *d = (unsigned char *)dest;
  91   unsigned char *s = (unsigned char *)src;
  92
  93   while (n--)
  94     d[n] ^= s[n];
  95 }
  96
  97 /*
  98  * MD5 transform algorithm, taken from code written by Colin Plumb,
  99  * and put into the public domain
 100  *
 101  * Kev: Taken from Ted T'so's /dev/random random.c code and modified to
 102  * be slightly simpler.  That code is released under a BSD-style copyright
 103  * OR under the terms of the GNU Public License, which should be included
 104  * at the top of this source file.
 105  *
 106  * record: Cleaned up to work with ircd.  RANDOM_TOKEN is defined in
 107  * setup.h by the make script; if people start to "guess" your cookies,
 108  * consider recompiling your server with a different random token.
 109  *
 110  * Kev: Now the seed comes from the feature subsystem and is fed into a
 111  * mash routine (random_set_seed) that depends on previous values of the
 112  * localkey array; also, part of the output of the RNG is fed back into
 113  * the localkey array.  Finally, the time values are xor'd with the local
 114  * key to enhance non-determinability of the data fed into the MD5 core.
 115  */
 116
 117 /* The four core functions - F1 is optimized somewhat */
 118 /** Helper function for first round of MD5. */
 119 #define F1(x, y, z) (z ^ (x & (y ^ z)))
 120 /** Helper function for second round of MD5. */
 121 #define F2(x, y, z) F1(z, x, y)
 122 /** Helper function for third round of MD5. */
 123 #define F3(x, y, z) (x ^ y ^ z)
 124 /** Helper function for fourth round of MD5. */
 125 #define F4(x, y, z) (y ^ (x | ~z))
 126
 127 /** Step function for MD5. */
 128 #define MD5STEP(f, w, x, y, z, data, s) \
 129         ( w += f(x, y, z) + data,  w = w<<s | w>>(32-s),  w += x )
 130
 131 /*
 132  * The core of the MD5 algorithm, this alters an existing MD5 hash to
 133  * reflect the addition of 16 longwords of new data.  MD5Update blocks
 134  * the data and converts bytes into longwords for this routine.
 135  *
 136  * original comment left in; this used to be called MD5Transform and took
 137  * two arguments; I've internalized those arguments, creating the character
 138  * array "localkey," which should contain 8 bytes of data.  The function also
 139  * originally returned nothing; now it returns an unsigned long that is the
 140  * random number.  It appears to be reallyrandom, so... -Kev
 141  *
 142  * I don't really know what this does.  I tried to figure it out and got
 143  * a headache.  If you know what's good for you, you'll leave this stuff
 144  * for the smart people and do something else.          -record
 145  */
 146 /** Generate a pseudo-random number.
 147  * This uses the #localkey variable plus current time as input to MD5,
 148  * feeding half of the MD5 output back to #localkey and XORing the
 149  * other two output words to generate the pseudo-random output.
 150  * @return A 32-bit pseudo-random number.
 151  */
 152 unsigned int ircrandom(void)
 153 {
 154   unsigned int a, b, c, d;
 155   unsigned char in[16];
 156   struct timeval tv;
 157
 158   gettimeofday(&tv, 0);
 159
 160   memcpy((void *)in, (void *)localkey, 8);
 161   memcpy((void *)(in + 8), (void *)localkey, 8);
 162   memxor((void *)(in + 8), (void *)&tv.tv_sec, 4);
 163   memxor((void *)(in + 12), (void *)&tv.tv_usec, 4);
 164
 165   a = 0x67452301;
 166   b = 0xefcdab89;
 167   c = 0x98badcfe;
 168   d = 0x10325476;
 169
 170   MD5STEP(F1, a, b, c, d, (int)in[0] + 0xd76aa478, 7);
 171   MD5STEP(F1, d, a, b, c, (int)in[1] + 0xe8c7b756, 12);
 172   MD5STEP(F1, c, d, a, b, (int)in[2] + 0x242070db, 17);
 173   MD5STEP(F1, b, c, d, a, (int)in[3] + 0xc1bdceee, 22);
 174   MD5STEP(F1, a, b, c, d, (int)in[4] + 0xf57c0faf, 7);
 175   MD5STEP(F1, d, a, b, c, (int)in[5] + 0x4787c62a, 12);
 176   MD5STEP(F1, c, d, a, b, (int)in[6] + 0xa8304613, 17);
 177   MD5STEP(F1, b, c, d, a, (int)in[7] + 0xfd469501, 22);
 178   MD5STEP(F1, a, b, c, d, (int)in[8] + 0x698098d8, 7);
 179   MD5STEP(F1, d, a, b, c, (int)in[9] + 0x8b44f7af, 12);
 180   MD5STEP(F1, c, d, a, b, (int)in[10] + 0xffff5bb1, 17);
 181   MD5STEP(F1, b, c, d, a, (int)in[11] + 0x895cd7be, 22);
 182   MD5STEP(F1, a, b, c, d, (int)in[12] + 0x6b901122, 7);
 183   MD5STEP(F1, d, a, b, c, (int)in[13] + 0xfd987193, 12);
 184   MD5STEP(F1, c, d, a, b, (int)in[14] + 0xa679438e, 17);
 185   MD5STEP(F1, b, c, d, a, (int)in[15] + 0x49b40821, 22);
 186
 187   MD5STEP(F2, a, b, c, d, (int)in[1] + 0xf61e2562, 5);
 188   MD5STEP(F2, d, a, b, c, (int)in[6] + 0xc040b340, 9);
 189   MD5STEP(F2, c, d, a, b, (int)in[11] + 0x265e5a51, 14);
 190   MD5STEP(F2, b, c, d, a, (int)in[0] + 0xe9b6c7aa, 20);
 191   MD5STEP(F2, a, b, c, d, (int)in[5] + 0xd62f105d, 5);
 192   MD5STEP(F2, d, a, b, c, (int)in[10] + 0x02441453, 9);
 193   MD5STEP(F2, c, d, a, b, (int)in[15] + 0xd8a1e681, 14);
 194   MD5STEP(F2, b, c, d, a, (int)in[4] + 0xe7d3fbc8, 20);
 195   MD5STEP(F2, a, b, c, d, (int)in[9] + 0x21e1cde6, 5);
 196   MD5STEP(F2, d, a, b, c, (int)in[14] + 0xc33707d6, 9);
 197   MD5STEP(F2, c, d, a, b, (int)in[3] + 0xf4d50d87, 14);
 198   MD5STEP(F2, b, c, d, a, (int)in[8] + 0x455a14ed, 20);
 199   MD5STEP(F2, a, b, c, d, (int)in[13] + 0xa9e3e905, 5);
 200   MD5STEP(F2, d, a, b, c, (int)in[2] + 0xfcefa3f8, 9);
 201   MD5STEP(F2, c, d, a, b, (int)in[7] + 0x676f02d9, 14);
 202   MD5STEP(F2, b, c, d, a, (int)in[12] + 0x8d2a4c8a, 20);
 203
 204   MD5STEP(F3, a, b, c, d, (int)in[5] + 0xfffa3942, 4);
 205   MD5STEP(F3, d, a, b, c, (int)in[8] + 0x8771f681, 11);
 206   MD5STEP(F3, c, d, a, b, (int)in[11] + 0x6d9d6122, 16);
 207   MD5STEP(F3, b, c, d, a, (int)in[14] + 0xfde5380c, 23);
 208   MD5STEP(F3, a, b, c, d, (int)in[1] + 0xa4beea44, 4);
 209   MD5STEP(F3, d, a, b, c, (int)in[4] + 0x4bdecfa9, 11);
 210   MD5STEP(F3, c, d, a, b, (int)in[7] + 0xf6bb4b60, 16);
 211   MD5STEP(F3, b, c, d, a, (int)in[10] + 0xbebfbc70, 23);
 212   MD5STEP(F3, a, b, c, d, (int)in[13] + 0x289b7ec6, 4);
 213   MD5STEP(F3, d, a, b, c, (int)in[0] + 0xeaa127fa, 11);
 214   MD5STEP(F3, c, d, a, b, (int)in[3] + 0xd4ef3085, 16);
 215   MD5STEP(F3, b, c, d, a, (int)in[6] + 0x04881d05, 23);
 216   MD5STEP(F3, a, b, c, d, (int)in[9] + 0xd9d4d039, 4);
 217   MD5STEP(F3, d, a, b, c, (int)in[12] + 0xe6db99e5, 11);
 218   MD5STEP(F3, c, d, a, b, (int)in[15] + 0x1fa27cf8, 16);
 219   MD5STEP(F3, b, c, d, a, (int)in[2] + 0xc4ac5665, 23);
 220
 221   MD5STEP(F4, a, b, c, d, (int)in[0] + 0xf4292244, 6);
 222   MD5STEP(F4, d, a, b, c, (int)in[7] + 0x432aff97, 10);
 223   MD5STEP(F4, c, d, a, b, (int)in[14] + 0xab9423a7, 15);
 224   MD5STEP(F4, b, c, d, a, (int)in[5] + 0xfc93a039, 21);
 225   MD5STEP(F4, a, b, c, d, (int)in[12] + 0x655b59c3, 6);
 226   MD5STEP(F4, d, a, b, c, (int)in[3] + 0x8f0ccc92, 10);
 227   MD5STEP(F4, c, d, a, b, (int)in[10] + 0xffeff47d, 15);
 228   MD5STEP(F4, b, c, d, a, (int)in[1] + 0x85845dd1, 21);
 229   MD5STEP(F4, a, b, c, d, (int)in[8] + 0x6fa87e4f, 6);
 230   MD5STEP(F4, d, a, b, c, (int)in[15] + 0xfe2ce6e0, 10);
 231   MD5STEP(F4, c, d, a, b, (int)in[6] + 0xa3014314, 15);
 232   MD5STEP(F4, b, c, d, a, (int)in[13] + 0x4e0811a1, 21);
 233   MD5STEP(F4, a, b, c, d, (int)in[4] + 0xf7537e82, 6);
 234   MD5STEP(F4, d, a, b, c, (int)in[11] + 0xbd3af235, 10);
 235   MD5STEP(F4, c, d, a, b, (int)in[2] + 0x2ad7d2bb, 15);
 236   MD5STEP(F4, b, c, d, a, (int)in[9] + 0xeb86d391, 21);
 237
 238   /* This feeds part of the output of the random number generator into the
 239    * seed to further obscure any patterns
 240    */
 241   memxor((void *)localkey, (void *)&a, 4);
 242   memxor((void *)(localkey + 4), (void *)&b, 4);
 243
 244   /*
 245    * We have 4 unsigned longs generated by the above sequence; this scrambles
 246    * them together so that if there is any pattern, it will be obscured.
 247    *
 248    * a and b are now part of the state of the random number generator;
 249    * returning them is a security hazard.
 250    */
 251   return (c ^ d);
 252 }