]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/char/random.c
random: add new get_random_bytes_arch() function
[karo-tx-linux.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 /*
270  * Configuration information
271  */
272 #define INPUT_POOL_WORDS 128
273 #define OUTPUT_POOL_WORDS 32
274 #define SEC_XFER_SIZE 512
275 #define EXTRACT_SIZE 10
276
277 /*
278  * The minimum number of bits of entropy before we wake up a read on
279  * /dev/random.  Should be enough to do a significant reseed.
280  */
281 static int random_read_wakeup_thresh = 64;
282
283 /*
284  * If the entropy count falls under this number of bits, then we
285  * should wake up processes which are selecting or polling on write
286  * access to /dev/random.
287  */
288 static int random_write_wakeup_thresh = 128;
289
290 /*
291  * When the input pool goes over trickle_thresh, start dropping most
292  * samples to avoid wasting CPU time and reduce lock contention.
293  */
294
295 static int trickle_thresh __read_mostly = INPUT_POOL_WORDS * 28;
296
297 static DEFINE_PER_CPU(int, trickle_count);
298
299 /*
300  * A pool of size .poolwords is stirred with a primitive polynomial
301  * of degree .poolwords over GF(2).  The taps for various sizes are
302  * defined below.  They are chosen to be evenly spaced (minimum RMS
303  * distance from evenly spaced; the numbers in the comments are a
304  * scaled squared error sum) except for the last tap, which is 1 to
305  * get the twisting happening as fast as possible.
306  */
307 static struct poolinfo {
308         int poolwords;
309         int tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
310 } poolinfo_table[] = {
311         /* x^128 + x^103 + x^76 + x^51 +x^25 + x + 1 -- 105 */
312         { 128,  103,    76,     51,     25,     1 },
313         /* x^32 + x^26 + x^20 + x^14 + x^7 + x + 1 -- 15 */
314         { 32,   26,     20,     14,     7,      1 },
315 #if 0
316         /* x^2048 + x^1638 + x^1231 + x^819 + x^411 + x + 1  -- 115 */
317         { 2048, 1638,   1231,   819,    411,    1 },
318
319         /* x^1024 + x^817 + x^615 + x^412 + x^204 + x + 1 -- 290 */
320         { 1024, 817,    615,    412,    204,    1 },
321
322         /* x^1024 + x^819 + x^616 + x^410 + x^207 + x^2 + 1 -- 115 */
323         { 1024, 819,    616,    410,    207,    2 },
324
325         /* x^512 + x^411 + x^308 + x^208 + x^104 + x + 1 -- 225 */
326         { 512,  411,    308,    208,    104,    1 },
327
328         /* x^512 + x^409 + x^307 + x^206 + x^102 + x^2 + 1 -- 95 */
329         { 512,  409,    307,    206,    102,    2 },
330         /* x^512 + x^409 + x^309 + x^205 + x^103 + x^2 + 1 -- 95 */
331         { 512,  409,    309,    205,    103,    2 },
332
333         /* x^256 + x^205 + x^155 + x^101 + x^52 + x + 1 -- 125 */
334         { 256,  205,    155,    101,    52,     1 },
335
336         /* x^128 + x^103 + x^78 + x^51 + x^27 + x^2 + 1 -- 70 */
337         { 128,  103,    78,     51,     27,     2 },
338
339         /* x^64 + x^52 + x^39 + x^26 + x^14 + x + 1 -- 15 */
340         { 64,   52,     39,     26,     14,     1 },
341 #endif
342 };
343
344 #define POOLBITS        poolwords*32
345 #define POOLBYTES       poolwords*4
346
347 /*
348  * For the purposes of better mixing, we use the CRC-32 polynomial as
349  * well to make a twisted Generalized Feedback Shift Reigster
350  *
351  * (See M. Matsumoto & Y. Kurita, 1992.  Twisted GFSR generators.  ACM
352  * Transactions on Modeling and Computer Simulation 2(3):179-194.
353  * Also see M. Matsumoto & Y. Kurita, 1994.  Twisted GFSR generators
354  * II.  ACM Transactions on Mdeling and Computer Simulation 4:254-266)
355  *
356  * Thanks to Colin Plumb for suggesting this.
357  *
358  * We have not analyzed the resultant polynomial to prove it primitive;
359  * in fact it almost certainly isn't.  Nonetheless, the irreducible factors
360  * of a random large-degree polynomial over GF(2) are more than large enough
361  * that periodicity is not a concern.
362  *
363  * The input hash is much less sensitive than the output hash.  All
364  * that we want of it is that it be a good non-cryptographic hash;
365  * i.e. it not produce collisions when fed "random" data of the sort
366  * we expect to see.  As long as the pool state differs for different
367  * inputs, we have preserved the input entropy and done a good job.
368  * The fact that an intelligent attacker can construct inputs that
369  * will produce controlled alterations to the pool's state is not
370  * important because we don't consider such inputs to contribute any
371  * randomness.  The only property we need with respect to them is that
372  * the attacker can't increase his/her knowledge of the pool's state.
373  * Since all additions are reversible (knowing the final state and the
374  * input, you can reconstruct the initial state), if an attacker has
375  * any uncertainty about the initial state, he/she can only shuffle
376  * that uncertainty about, but never cause any collisions (which would
377  * decrease the uncertainty).
378  *
379  * The chosen system lets the state of the pool be (essentially) the input
380  * modulo the generator polymnomial.  Now, for random primitive polynomials,
381  * this is a universal class of hash functions, meaning that the chance
382  * of a collision is limited by the attacker's knowledge of the generator
383  * polynomail, so if it is chosen at random, an attacker can never force
384  * a collision.  Here, we use a fixed polynomial, but we *can* assume that
385  * ###--> it is unknown to the processes generating the input entropy. <-###
386  * Because of this important property, this is a good, collision-resistant
387  * hash; hash collisions will occur no more often than chance.
388  */
389
390 /*
391  * Static global variables
392  */
393 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_read_wait);
394 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_write_wait);
395 static struct fasync_struct *fasync;
396
397 #if 0
398 static bool debug;
399 module_param(debug, bool, 0644);
400 #define DEBUG_ENT(fmt, arg...) do { \
401         if (debug) \
402                 printk(KERN_DEBUG "random %04d %04d %04d: " \
403                 fmt,\
404                 input_pool.entropy_count,\
405                 blocking_pool.entropy_count,\
406                 nonblocking_pool.entropy_count,\
407                 ## arg); } while (0)
408 #else
409 #define DEBUG_ENT(fmt, arg...) do {} while (0)
410 #endif
411
412 /**********************************************************************
413  *
414  * OS independent entropy store.   Here are the functions which handle
415  * storing entropy in an entropy pool.
416  *
417  **********************************************************************/
418
419 struct entropy_store;
420 struct entropy_store {
421         /* read-only data: */
422         struct poolinfo *poolinfo;
423         __u32 *pool;
424         const char *name;
425         struct entropy_store *pull;
426         int limit;
427
428         /* read-write data: */
429         spinlock_t lock;
430         unsigned add_ptr;
431         unsigned input_rotate;
432         int entropy_count;
433         int entropy_total;
434         unsigned int initialized:1;
435         __u8 last_data[EXTRACT_SIZE];
436 };
437
438 static __u32 input_pool_data[INPUT_POOL_WORDS];
439 static __u32 blocking_pool_data[OUTPUT_POOL_WORDS];
440 static __u32 nonblocking_pool_data[OUTPUT_POOL_WORDS];
441
442 static struct entropy_store input_pool = {
443         .poolinfo = &poolinfo_table[0],
444         .name = "input",
445         .limit = 1,
446         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&input_pool.lock),
447         .pool = input_pool_data
448 };
449
450 static struct entropy_store blocking_pool = {
451         .poolinfo = &poolinfo_table[1],
452         .name = "blocking",
453         .limit = 1,
454         .pull = &input_pool,
455         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&blocking_pool.lock),
456         .pool = blocking_pool_data
457 };
458
459 static struct entropy_store nonblocking_pool = {
460         .poolinfo = &poolinfo_table[1],
461         .name = "nonblocking",
462         .pull = &input_pool,
463         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(&nonblocking_pool.lock),
464         .pool = nonblocking_pool_data
465 };
466
467 static __u32 const twist_table[8] = {
468         0x00000000, 0x3b6e20c8, 0x76dc4190, 0x4db26158,
469         0xedb88320, 0xd6d6a3e8, 0x9b64c2b0, 0xa00ae278 };
470
471 /*
472  * This function adds bytes into the entropy "pool".  It does not
473  * update the entropy estimate.  The caller should call
474  * credit_entropy_bits if this is appropriate.
475  *
476  * The pool is stirred with a primitive polynomial of the appropriate
477  * degree, and then twisted.  We twist by three bits at a time because
478  * it's cheap to do so and helps slightly in the expected case where
479  * the entropy is concentrated in the low-order bits.
480  */
481 static void __mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
482                              int nbytes, __u8 out[64])
483 {
484         unsigned long i, j, tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
485         int input_rotate;
486         int wordmask = r->poolinfo->poolwords - 1;
487         const char *bytes = in;
488         __u32 w;
489
490         tap1 = r->poolinfo->tap1;
491         tap2 = r->poolinfo->tap2;
492         tap3 = r->poolinfo->tap3;
493         tap4 = r->poolinfo->tap4;
494         tap5 = r->poolinfo->tap5;
495
496         smp_rmb();
497         input_rotate = ACCESS_ONCE(r->input_rotate);
498         i = ACCESS_ONCE(r->add_ptr);
499
500         /* mix one byte at a time to simplify size handling and churn faster */
501         while (nbytes--) {
502                 w = rol32(*bytes++, input_rotate & 31);
503                 i = (i - 1) & wordmask;
504
505                 /* XOR in the various taps */
506                 w ^= r->pool[i];
507                 w ^= r->pool[(i + tap1) & wordmask];
508                 w ^= r->pool[(i + tap2) & wordmask];
509                 w ^= r->pool[(i + tap3) & wordmask];
510                 w ^= r->pool[(i + tap4) & wordmask];
511                 w ^= r->pool[(i + tap5) & wordmask];
512
513                 /* Mix the result back in with a twist */
514                 r->pool[i] = (w >> 3) ^ twist_table[w & 7];
515
516                 /*
517                  * Normally, we add 7 bits of rotation to the pool.
518                  * At the beginning of the pool, add an extra 7 bits
519                  * rotation, so that successive passes spread the
520                  * input bits across the pool evenly.
521                  */
522                 input_rotate += i ? 7 : 14;
523         }
524
525         ACCESS_ONCE(r->input_rotate) = input_rotate;
526         ACCESS_ONCE(r->add_ptr) = i;
527         smp_wmb();
528
529         if (out)
530                 for (j = 0; j < 16; j++)
531                         ((__u32 *)out)[j] = r->pool[(i - j) & wordmask];
532 }
533
534 static void mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
535                              int nbytes, __u8 out[64])
536 {
537         unsigned long flags;
538
539         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
540         __mix_pool_bytes(r, in, nbytes, out);
541         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
542 }
543
544 struct fast_pool {
545         __u32           pool[4];
546         unsigned long   last;
547         unsigned short  count;
548         unsigned char   rotate;
549         unsigned char   last_timer_intr;
550 };
551
552 /*
553  * This is a fast mixing routine used by the interrupt randomness
554  * collector.  It's hardcoded for an 128 bit pool and assumes that any
555  * locks that might be needed are taken by the caller.
556  */
557 static void fast_mix(struct fast_pool *f, const void *in, int nbytes)
558 {
559         const char      *bytes = in;
560         __u32           w;
561         unsigned        i = f->count;
562         unsigned        input_rotate = f->rotate;
563
564         while (nbytes--) {
565                 w = rol32(*bytes++, input_rotate & 31) ^ f->pool[i & 3] ^
566                         f->pool[(i + 1) & 3];
567                 f->pool[i & 3] = (w >> 3) ^ twist_table[w & 7];
568                 input_rotate += (i++ & 3) ? 7 : 14;
569         }
570         f->count = i;
571         f->rotate = input_rotate;
572 }
573
574 /*
575  * Credit (or debit) the entropy store with n bits of entropy
576  */
577 static void credit_entropy_bits(struct entropy_store *r, int nbits)
578 {
579         int entropy_count, orig;
580
581         if (!nbits)
582                 return;
583
584         DEBUG_ENT("added %d entropy credits to %s\n", nbits, r->name);
585 retry:
586         entropy_count = orig = ACCESS_ONCE(r->entropy_count);
587         entropy_count += nbits;
588         if (entropy_count < 0) {
589                 DEBUG_ENT("negative entropy/overflow\n");
590                 entropy_count = 0;
591         } else if (entropy_count > r->poolinfo->POOLBITS)
592                 entropy_count = r->poolinfo->POOLBITS;
593         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
594                 goto retry;
595
596         if (!r->initialized && nbits > 0) {
597                 r->entropy_total += nbits;
598                 if (r->entropy_total > 128)
599                         r->initialized = 1;
600         }
601
602         /* should we wake readers? */
603         if (r == &input_pool && entropy_count >= random_read_wakeup_thresh) {
604                 wake_up_interruptible(&random_read_wait);
605                 kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_IN);
606         }
607 }
608
609 /*********************************************************************
610  *
611  * Entropy input management
612  *
613  *********************************************************************/
614
615 /* There is one of these per entropy source */
616 struct timer_rand_state {
617         cycles_t last_time;
618         long last_delta, last_delta2;
619         unsigned dont_count_entropy:1;
620 };
621
622 #ifndef CONFIG_GENERIC_HARDIRQS
623
624 static struct timer_rand_state *irq_timer_state[NR_IRQS];
625
626 static struct timer_rand_state *get_timer_rand_state(unsigned int irq)
627 {
628         return irq_timer_state[irq];
629 }
630
631 static void set_timer_rand_state(unsigned int irq,
632                                  struct timer_rand_state *state)
633 {
634         irq_timer_state[irq] = state;
635 }
636
637 #else
638
639 static struct timer_rand_state *get_timer_rand_state(unsigned int irq)
640 {
641         struct irq_desc *desc;
642
643         desc = irq_to_desc(irq);
644
645         return desc->timer_rand_state;
646 }
647
648 static void set_timer_rand_state(unsigned int irq,
649                                  struct timer_rand_state *state)
650 {
651         struct irq_desc *desc;
652
653         desc = irq_to_desc(irq);
654
655         desc->timer_rand_state = state;
656 }
657 #endif
658
659 /*
660  * Add device- or boot-specific data to the input and nonblocking
661  * pools to help initialize them to unique values.
662  *
663  * None of this adds any entropy, it is meant to avoid the
664  * problem of the nonblocking pool having similar initial state
665  * across largely identical devices.
666  */
667 void add_device_randomness(const void *buf, unsigned int size)
668 {
669         unsigned long time = get_cycles() ^ jiffies;
670
671         mix_pool_bytes(&input_pool, buf, size, NULL);
672         mix_pool_bytes(&input_pool, &time, sizeof(time), NULL);
673         mix_pool_bytes(&nonblocking_pool, buf, size, NULL);
674         mix_pool_bytes(&nonblocking_pool, &time, sizeof(time), NULL);
675 }
676 EXPORT_SYMBOL(add_device_randomness);
677
678 static struct timer_rand_state input_timer_state;
679
680 /*
681  * This function adds entropy to the entropy "pool" by using timing
682  * delays.  It uses the timer_rand_state structure to make an estimate
683  * of how many bits of entropy this call has added to the pool.
684  *
685  * The number "num" is also added to the pool - it should somehow describe
686  * the type of event which just happened.  This is currently 0-255 for
687  * keyboard scan codes, and 256 upwards for interrupts.
688  *
689  */
690 static void add_timer_randomness(struct timer_rand_state *state, unsigned num)
691 {
692         struct {
693                 long jiffies;
694                 unsigned cycles;
695                 unsigned num;
696         } sample;
697         long delta, delta2, delta3;
698
699         preempt_disable();
700         /* if over the trickle threshold, use only 1 in 4096 samples */
701         if (input_pool.entropy_count > trickle_thresh &&
702             ((__this_cpu_inc_return(trickle_count) - 1) & 0xfff))
703                 goto out;
704
705         sample.jiffies = jiffies;
706         sample.cycles = get_cycles();
707         sample.num = num;
708         mix_pool_bytes(&input_pool, &sample, sizeof(sample), NULL);
709
710         /*
711          * Calculate number of bits of randomness we probably added.
712          * We take into account the first, second and third-order deltas
713          * in order to make our estimate.
714          */
715
716         if (!state->dont_count_entropy) {
717                 delta = sample.jiffies - state->last_time;
718                 state->last_time = sample.jiffies;
719
720                 delta2 = delta - state->last_delta;
721                 state->last_delta = delta;
722
723                 delta3 = delta2 - state->last_delta2;
724                 state->last_delta2 = delta2;
725
726                 if (delta < 0)
727                         delta = -delta;
728                 if (delta2 < 0)
729                         delta2 = -delta2;
730                 if (delta3 < 0)
731                         delta3 = -delta3;
732                 if (delta > delta2)
733                         delta = delta2;
734                 if (delta > delta3)
735                         delta = delta3;
736
737                 /*
738                  * delta is now minimum absolute delta.
739                  * Round down by 1 bit on general principles,
740                  * and limit entropy entimate to 12 bits.
741                  */
742                 credit_entropy_bits(&input_pool,
743                                     min_t(int, fls(delta>>1), 11));
744         }
745 out:
746         preempt_enable();
747 }
748
749 void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code,
750                                  unsigned int value)
751 {
752         static unsigned char last_value;
753
754         /* ignore autorepeat and the like */
755         if (value == last_value)
756                 return;
757
758         DEBUG_ENT("input event\n");
759         last_value = value;
760         add_timer_randomness(&input_timer_state,
761                              (type << 4) ^ code ^ (code >> 4) ^ value);
762 }
763 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_input_randomness);
764
765 static DEFINE_PER_CPU(struct fast_pool, irq_randomness);
766
767 void add_interrupt_randomness(int irq, int irq_flags)
768 {
769         struct entropy_store    *r;
770         struct fast_pool        *fast_pool = &__get_cpu_var(irq_randomness);
771         struct pt_regs          *regs = get_irq_regs();
772         unsigned long           now = jiffies;
773         __u32                   input[4], cycles = get_cycles();
774
775         input[0] = cycles ^ jiffies;
776         input[1] = irq;
777         if (regs) {
778                 __u64 ip = instruction_pointer(regs);
779                 input[2] = ip;
780                 input[3] = ip >> 32;
781         }
782
783         fast_mix(fast_pool, input, sizeof(input));
784
785         if ((fast_pool->count & 1023) &&
786             !time_after(now, fast_pool->last + HZ))
787                 return;
788
789         fast_pool->last = now;
790
791         r = nonblocking_pool.initialized ? &input_pool : &nonblocking_pool;
792         __mix_pool_bytes(r, &fast_pool->pool, sizeof(fast_pool->pool), NULL);
793         /*
794          * If we don't have a valid cycle counter, and we see
795          * back-to-back timer interrupts, then skip giving credit for
796          * any entropy.
797          */
798         if (cycles == 0) {
799                 if (irq_flags & __IRQF_TIMER) {
800                         if (fast_pool->last_timer_intr)
801                                 return;
802                         fast_pool->last_timer_intr = 1;
803                 } else
804                         fast_pool->last_timer_intr = 0;
805         }
806         credit_entropy_bits(r, 1);
807 }
808
809 #ifdef CONFIG_BLOCK
810 void add_disk_randomness(struct gendisk *disk)
811 {
812         if (!disk || !disk->random)
813                 return;
814         /* first major is 1, so we get >= 0x200 here */
815         DEBUG_ENT("disk event %d:%d\n",
816                   MAJOR(disk_devt(disk)), MINOR(disk_devt(disk)));
817
818         add_timer_randomness(disk->random, 0x100 + disk_devt(disk));
819 }
820 #endif
821
822 /*********************************************************************
823  *
824  * Entropy extraction routines
825  *
826  *********************************************************************/
827
828 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
829                                size_t nbytes, int min, int rsvd);
830
831 /*
832  * This utility inline function is responsible for transferring entropy
833  * from the primary pool to the secondary extraction pool. We make
834  * sure we pull enough for a 'catastrophic reseed'.
835  */
836 static void xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes)
837 {
838         union {
839                 __u32   tmp[OUTPUT_POOL_WORDS];
840                 long    hwrand[4];
841         } u;
842         int     i;
843
844         if (r->pull && r->entropy_count < nbytes * 8 &&
845             r->entropy_count < r->poolinfo->POOLBITS) {
846                 /* If we're limited, always leave two wakeup worth's BITS */
847                 int rsvd = r->limit ? 0 : random_read_wakeup_thresh/4;
848                 int bytes = nbytes;
849
850                 /* pull at least as many as BYTES as wakeup BITS */
851                 bytes = max_t(int, bytes, random_read_wakeup_thresh / 8);
852                 /* but never more than the buffer size */
853                 bytes = min_t(int, bytes, sizeof(u.tmp));
854
855                 DEBUG_ENT("going to reseed %s with %d bits "
856                           "(%d of %d requested)\n",
857                           r->name, bytes * 8, nbytes * 8, r->entropy_count);
858
859                 bytes = extract_entropy(r->pull, u.tmp, bytes,
860                                         random_read_wakeup_thresh / 8, rsvd);
861                 mix_pool_bytes(r, u.tmp, bytes, NULL);
862                 credit_entropy_bits(r, bytes*8);
863         }
864         kmemcheck_mark_initialized(&u.hwrand, sizeof(u.hwrand));
865         for (i = 0; i < 4; i++)
866                 if (arch_get_random_long(&u.hwrand[i]))
867                         break;
868         if (i)
869                 mix_pool_bytes(r, &u.hwrand, sizeof(u.hwrand), 0);
870 }
871
872 /*
873  * These functions extracts randomness from the "entropy pool", and
874  * returns it in a buffer.
875  *
876  * The min parameter specifies the minimum amount we can pull before
877  * failing to avoid races that defeat catastrophic reseeding while the
878  * reserved parameter indicates how much entropy we must leave in the
879  * pool after each pull to avoid starving other readers.
880  *
881  * Note: extract_entropy() assumes that .poolwords is a multiple of 16 words.
882  */
883
884 static size_t account(struct entropy_store *r, size_t nbytes, int min,
885                       int reserved)
886 {
887         unsigned long flags;
888
889         /* Hold lock while accounting */
890         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
891
892         BUG_ON(r->entropy_count > r->poolinfo->POOLBITS);
893         DEBUG_ENT("trying to extract %d bits from %s\n",
894                   nbytes * 8, r->name);
895
896         /* Can we pull enough? */
897         if (r->entropy_count / 8 < min + reserved) {
898                 nbytes = 0;
899         } else {
900                 /* If limited, never pull more than available */
901                 if (r->limit && nbytes + reserved >= r->entropy_count / 8)
902                         nbytes = r->entropy_count/8 - reserved;
903
904                 if (r->entropy_count / 8 >= nbytes + reserved)
905                         r->entropy_count -= nbytes*8;
906                 else
907                         r->entropy_count = reserved;
908
909                 if (r->entropy_count < random_write_wakeup_thresh) {
910                         wake_up_interruptible(&random_write_wait);
911                         kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_OUT);
912                 }
913         }
914
915         DEBUG_ENT("debiting %d entropy credits from %s%s\n",
916                   nbytes * 8, r->name, r->limit ? "" : " (unlimited)");
917
918         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
919
920         return nbytes;
921 }
922
923 static void extract_buf(struct entropy_store *r, __u8 *out)
924 {
925         int i;
926         __u32 hash[5], workspace[SHA_WORKSPACE_WORDS];
927         __u8 extract[64];
928         unsigned long flags;
929
930         /* Generate a hash across the pool, 16 words (512 bits) at a time */
931         sha_init(hash);
932         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
933         for (i = 0; i < r->poolinfo->poolwords; i += 16)
934                 sha_transform(hash, (__u8 *)(r->pool + i), workspace);
935
936         /*
937          * We mix the hash back into the pool to prevent backtracking
938          * attacks (where the attacker knows the state of the pool
939          * plus the current outputs, and attempts to find previous
940          * ouputs), unless the hash function can be inverted. By
941          * mixing at least a SHA1 worth of hash data back, we make
942          * brute-forcing the feedback as hard as brute-forcing the
943          * hash.
944          */
945         __mix_pool_bytes(r, hash, sizeof(hash), extract);
946         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
947
948         /*
949          * To avoid duplicates, we atomically extract a portion of the
950          * pool while mixing, and hash one final time.
951          */
952         sha_transform(hash, extract, workspace);
953         memset(extract, 0, sizeof(extract));
954         memset(workspace, 0, sizeof(workspace));
955
956         /*
957          * In case the hash function has some recognizable output
958          * pattern, we fold it in half. Thus, we always feed back
959          * twice as much data as we output.
960          */
961         hash[0] ^= hash[3];
962         hash[1] ^= hash[4];
963         hash[2] ^= rol32(hash[2], 16);
964         memcpy(out, hash, EXTRACT_SIZE);
965         memset(hash, 0, sizeof(hash));
966 }
967
968 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
969                                  size_t nbytes, int min, int reserved)
970 {
971         ssize_t ret = 0, i;
972         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
973
974         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
975         nbytes = account(r, nbytes, min, reserved);
976
977         while (nbytes) {
978                 extract_buf(r, tmp);
979
980                 if (fips_enabled) {
981                         unsigned long flags;
982
983                         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
984                         if (!memcmp(tmp, r->last_data, EXTRACT_SIZE))
985                                 panic("Hardware RNG duplicated output!\n");
986                         memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
987                         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
988                 }
989                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
990                 memcpy(buf, tmp, i);
991                 nbytes -= i;
992                 buf += i;
993                 ret += i;
994         }
995
996         /* Wipe data just returned from memory */
997         memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
998
999         return ret;
1000 }
1001
1002 static ssize_t extract_entropy_user(struct entropy_store *r, void __user *buf,
1003                                     size_t nbytes)
1004 {
1005         ssize_t ret = 0, i;
1006         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1007
1008         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1009         nbytes = account(r, nbytes, 0, 0);
1010
1011         while (nbytes) {
1012                 if (need_resched()) {
1013                         if (signal_pending(current)) {
1014                                 if (ret == 0)
1015                                         ret = -ERESTARTSYS;
1016                                 break;
1017                         }
1018                         schedule();
1019                 }
1020
1021                 extract_buf(r, tmp);
1022                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
1023                 if (copy_to_user(buf, tmp, i)) {
1024                         ret = -EFAULT;
1025                         break;
1026                 }
1027
1028                 nbytes -= i;
1029                 buf += i;
1030                 ret += i;
1031         }
1032
1033         /* Wipe data just returned from memory */
1034         memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
1035
1036         return ret;
1037 }
1038
1039 /*
1040  * This function is the exported kernel interface.  It returns some
1041  * number of good random numbers, suitable for key generation, seeding
1042  * TCP sequence numbers, etc.  It does not use the hw random number
1043  * generator, if available; use get_random_bytes_arch() for that.
1044  */
1045 void get_random_bytes(void *buf, int nbytes)
1046 {
1047         extract_entropy(&nonblocking_pool, buf, nbytes, 0, 0);
1048 }
1049 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes);
1050
1051 /*
1052  * This function will use the architecture-specific hardware random
1053  * number generator if it is available.  The arch-specific hw RNG will
1054  * almost certainly be faster than what we can do in software, but it
1055  * is impossible to verify that it is implemented securely (as
1056  * opposed, to, say, the AES encryption of a sequence number using a
1057  * key known by the NSA).  So it's useful if we need the speed, but
1058  * only if we're willing to trust the hardware manufacturer not to
1059  * have put in a back door.
1060  */
1061 void get_random_bytes_arch(void *buf, int nbytes)
1062 {
1063         char *p = buf;
1064
1065         while (nbytes) {
1066                 unsigned long v;
1067                 int chunk = min(nbytes, (int)sizeof(unsigned long));
1068
1069                 if (!arch_get_random_long(&v))
1070                         break;
1071                 
1072                 memcpy(p, &v, chunk);
1073                 p += chunk;
1074                 nbytes -= chunk;
1075         }
1076
1077         if (nbytes)
1078                 extract_entropy(&nonblocking_pool, p, nbytes, 0, 0);
1079 }
1080 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes_arch);
1081
1082
1083 /*
1084  * init_std_data - initialize pool with system data
1085  *
1086  * @r: pool to initialize
1087  *
1088  * This function clears the pool's entropy count and mixes some system
1089  * data into the pool to prepare it for use. The pool is not cleared
1090  * as that can only decrease the entropy in the pool.
1091  */
1092 static void init_std_data(struct entropy_store *r)
1093 {
1094         int i;
1095         ktime_t now = ktime_get_real();
1096         unsigned long rv;
1097
1098         r->entropy_count = 0;
1099         r->entropy_total = 0;
1100         mix_pool_bytes(r, &now, sizeof(now), NULL);
1101         for (i = r->poolinfo->POOLBYTES; i > 0; i -= sizeof(rv)) {
1102                 if (!arch_get_random_long(&rv))
1103                         break;
1104                 mix_pool_bytes(r, &rv, sizeof(rv), NULL);
1105         }
1106         mix_pool_bytes(r, utsname(), sizeof(*(utsname())), NULL);
1107 }
1108
1109 static int rand_initialize(void)
1110 {
1111         init_std_data(&input_pool);
1112         init_std_data(&blocking_pool);
1113         init_std_data(&nonblocking_pool);
1114         return 0;
1115 }
1116 module_init(rand_initialize);
1117
1118 void rand_initialize_irq(int irq)
1119 {
1120         struct timer_rand_state *state;
1121
1122         state = get_timer_rand_state(irq);
1123
1124         if (state)
1125                 return;
1126
1127         /*
1128          * If kzalloc returns null, we just won't use that entropy
1129          * source.
1130          */
1131         state = kzalloc(sizeof(struct timer_rand_state), GFP_KERNEL);
1132         if (state)
1133                 set_timer_rand_state(irq, state);
1134 }
1135
1136 #ifdef CONFIG_BLOCK
1137 void rand_initialize_disk(struct gendisk *disk)
1138 {
1139         struct timer_rand_state *state;
1140
1141         /*
1142          * If kzalloc returns null, we just won't use that entropy
1143          * source.
1144          */
1145         state = kzalloc(sizeof(struct timer_rand_state), GFP_KERNEL);
1146         if (state)
1147                 disk->random = state;
1148 }
1149 #endif
1150
1151 static ssize_t
1152 random_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1153 {
1154         ssize_t n, retval = 0, count = 0;
1155
1156         if (nbytes == 0)
1157                 return 0;
1158
1159         while (nbytes > 0) {
1160                 n = nbytes;
1161                 if (n > SEC_XFER_SIZE)
1162                         n = SEC_XFER_SIZE;
1163
1164                 DEBUG_ENT("reading %d bits\n", n*8);
1165
1166                 n = extract_entropy_user(&blocking_pool, buf, n);
1167
1168                 DEBUG_ENT("read got %d bits (%d still needed)\n",
1169                           n*8, (nbytes-n)*8);
1170
1171                 if (n == 0) {
1172                         if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
1173                                 retval = -EAGAIN;
1174                                 break;
1175                         }
1176
1177                         DEBUG_ENT("sleeping?\n");
1178
1179                         wait_event_interruptible(random_read_wait,
1180                                 input_pool.entropy_count >=
1181                                                  random_read_wakeup_thresh);
1182
1183                         DEBUG_ENT("awake\n");
1184
1185                         if (signal_pending(current)) {
1186                                 retval = -ERESTARTSYS;
1187                                 break;
1188                         }
1189
1190                         continue;
1191                 }
1192
1193                 if (n < 0) {
1194                         retval = n;
1195                         break;
1196                 }
1197                 count += n;
1198                 buf += n;
1199                 nbytes -= n;
1200                 break;          /* This break makes the device work */
1201                                 /* like a named pipe */
1202         }
1203
1204         return (count ? count : retval);
1205 }
1206
1207 static ssize_t
1208 urandom_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1209 {
1210         return extract_entropy_user(&nonblocking_pool, buf, nbytes);
1211 }
1212
1213 static unsigned int
1214 random_poll(struct file *file, poll_table * wait)
1215 {
1216         unsigned int mask;
1217
1218         poll_wait(file, &random_read_wait, wait);
1219         poll_wait(file, &random_write_wait, wait);
1220         mask = 0;
1221         if (input_pool.entropy_count >= random_read_wakeup_thresh)
1222                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
1223         if (input_pool.entropy_count < random_write_wakeup_thresh)
1224                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
1225         return mask;
1226 }
1227
1228 static int
1229 write_pool(struct entropy_store *r, const char __user *buffer, size_t count)
1230 {
1231         size_t bytes;
1232         __u32 buf[16];
1233         const char __user *p = buffer;
1234
1235         while (count > 0) {
1236                 bytes = min(count, sizeof(buf));
1237                 if (copy_from_user(&buf, p, bytes))
1238                         return -EFAULT;
1239
1240                 count -= bytes;
1241                 p += bytes;
1242
1243                 mix_pool_bytes(r, buf, bytes, NULL);
1244                 cond_resched();
1245         }
1246
1247         return 0;
1248 }
1249
1250 static ssize_t random_write(struct file *file, const char __user *buffer,
1251                             size_t count, loff_t *ppos)
1252 {
1253         size_t ret;
1254
1255         ret = write_pool(&blocking_pool, buffer, count);
1256         if (ret)
1257                 return ret;
1258         ret = write_pool(&nonblocking_pool, buffer, count);
1259         if (ret)
1260                 return ret;
1261
1262         return (ssize_t)count;
1263 }
1264
1265 static long random_ioctl(struct file *f, unsigned int cmd, unsigned long arg)
1266 {
1267         int size, ent_count;
1268         int __user *p = (int __user *)arg;
1269         int retval;
1270
1271         switch (cmd) {
1272         case RNDGETENTCNT:
1273                 /* inherently racy, no point locking */
1274                 if (put_user(input_pool.entropy_count, p))
1275                         return -EFAULT;
1276                 return 0;
1277         case RNDADDTOENTCNT:
1278                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1279                         return -EPERM;
1280                 if (get_user(ent_count, p))
1281                         return -EFAULT;
1282                 credit_entropy_bits(&input_pool, ent_count);
1283                 return 0;
1284         case RNDADDENTROPY:
1285                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1286                         return -EPERM;
1287                 if (get_user(ent_count, p++))
1288                         return -EFAULT;
1289                 if (ent_count < 0)
1290                         return -EINVAL;
1291                 if (get_user(size, p++))
1292                         return -EFAULT;
1293                 retval = write_pool(&input_pool, (const char __user *)p,
1294                                     size);
1295                 if (retval < 0)
1296                         return retval;
1297                 credit_entropy_bits(&input_pool, ent_count);
1298                 return 0;
1299         case RNDZAPENTCNT:
1300         case RNDCLEARPOOL:
1301                 /* Clear the entropy pool counters. */
1302                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1303                         return -EPERM;
1304                 rand_initialize();
1305                 return 0;
1306         default:
1307                 return -EINVAL;
1308         }
1309 }
1310
1311 static int random_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
1312 {
1313         return fasync_helper(fd, filp, on, &fasync);
1314 }
1315
1316 const struct file_operations random_fops = {
1317         .read  = random_read,
1318         .write = random_write,
1319         .poll  = random_poll,
1320         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1321         .fasync = random_fasync,
1322         .llseek = noop_llseek,
1323 };
1324
1325 const struct file_operations urandom_fops = {
1326         .read  = urandom_read,
1327         .write = random_write,
1328         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1329         .fasync = random_fasync,
1330         .llseek = noop_llseek,
1331 };
1332
1333 /***************************************************************
1334  * Random UUID interface
1335  *
1336  * Used here for a Boot ID, but can be useful for other kernel
1337  * drivers.
1338  ***************************************************************/
1339
1340 /*
1341  * Generate random UUID
1342  */
1343 void generate_random_uuid(unsigned char uuid_out[16])
1344 {
1345         get_random_bytes(uuid_out, 16);
1346         /* Set UUID version to 4 --- truly random generation */
1347         uuid_out[6] = (uuid_out[6] & 0x0F) | 0x40;
1348         /* Set the UUID variant to DCE */
1349         uuid_out[8] = (uuid_out[8] & 0x3F) | 0x80;
1350 }
1351 EXPORT_SYMBOL(generate_random_uuid);
1352
1353 /********************************************************************
1354  *
1355  * Sysctl interface
1356  *
1357  ********************************************************************/
1358
1359 #ifdef CONFIG_SYSCTL
1360
1361 #include <linux/sysctl.h>
1362
1363 static int min_read_thresh = 8, min_write_thresh;
1364 static int max_read_thresh = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1365 static int max_write_thresh = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1366 static char sysctl_bootid[16];
1367
1368 /*
1369  * These functions is used to return both the bootid UUID, and random
1370  * UUID.  The difference is in whether table->data is NULL; if it is,
1371  * then a new UUID is generated and returned to the user.
1372  *
1373  * If the user accesses this via the proc interface, it will be returned
1374  * as an ASCII string in the standard UUID format.  If accesses via the
1375  * sysctl system call, it is returned as 16 bytes of binary data.
1376  */
1377 static int proc_do_uuid(ctl_table *table, int write,
1378                         void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
1379 {
1380         ctl_table fake_table;
1381         unsigned char buf[64], tmp_uuid[16], *uuid;
1382
1383         uuid = table->data;
1384         if (!uuid) {
1385                 uuid = tmp_uuid;
1386                 generate_random_uuid(uuid);
1387         } else {
1388                 static DEFINE_SPINLOCK(bootid_spinlock);
1389
1390                 spin_lock(&bootid_spinlock);
1391                 if (!uuid[8])
1392                         generate_random_uuid(uuid);
1393                 spin_unlock(&bootid_spinlock);
1394         }
1395
1396         sprintf(buf, "%pU", uuid);
1397
1398         fake_table.data = buf;
1399         fake_table.maxlen = sizeof(buf);
1400
1401         return proc_dostring(&fake_table, write, buffer, lenp, ppos);
1402 }
1403
1404 static int sysctl_poolsize = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1405 extern ctl_table random_table[];
1406 ctl_table random_table[] = {
1407         {
1408                 .procname       = "poolsize",
1409                 .data           = &sysctl_poolsize,
1410                 .maxlen         = sizeof(int),
1411                 .mode           = 0444,
1412                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1413         },
1414         {
1415                 .procname       = "entropy_avail",
1416                 .maxlen         = sizeof(int),
1417                 .mode           = 0444,
1418                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1419                 .data           = &input_pool.entropy_count,
1420         },
1421         {
1422                 .procname       = "read_wakeup_threshold",
1423                 .data           = &random_read_wakeup_thresh,
1424                 .maxlen         = sizeof(int),
1425                 .mode           = 0644,
1426                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
1427                 .extra1         = &min_read_thresh,
1428                 .extra2         = &max_read_thresh,
1429         },
1430         {
1431                 .procname       = "write_wakeup_threshold",
1432                 .data           = &random_write_wakeup_thresh,
1433                 .maxlen         = sizeof(int),
1434                 .mode           = 0644,
1435                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
1436                 .extra1         = &min_write_thresh,
1437                 .extra2         = &max_write_thresh,
1438         },
1439         {
1440                 .procname       = "boot_id",
1441                 .data           = &sysctl_bootid,
1442                 .maxlen         = 16,
1443                 .mode           = 0444,
1444                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
1445         },
1446         {
1447                 .procname       = "uuid",
1448                 .maxlen         = 16,
1449                 .mode           = 0444,
1450                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
1451         },
1452         { }
1453 };
1454 #endif  /* CONFIG_SYSCTL */
1455
1456 static u32 random_int_secret[MD5_MESSAGE_BYTES / 4] ____cacheline_aligned;
1457
1458 static int __init random_int_secret_init(void)
1459 {
1460         get_random_bytes(random_int_secret, sizeof(random_int_secret));
1461         return 0;
1462 }
1463 late_initcall(random_int_secret_init);
1464
1465 /*
1466  * Get a random word for internal kernel use only. Similar to urandom but
1467  * with the goal of minimal entropy pool depletion. As a result, the random
1468  * value is not cryptographically secure but for several uses the cost of
1469  * depleting entropy is too high
1470  */
1471 static DEFINE_PER_CPU(__u32 [MD5_DIGEST_WORDS], get_random_int_hash);
1472 unsigned int get_random_int(void)
1473 {
1474         __u32 *hash;
1475         unsigned int ret;
1476
1477         if (arch_get_random_int(&ret))
1478                 return ret;
1479
1480         hash = get_cpu_var(get_random_int_hash);
1481
1482         hash[0] += current->pid + jiffies + get_cycles();
1483         md5_transform(hash, random_int_secret);
1484         ret = hash[0];
1485         put_cpu_var(get_random_int_hash);
1486
1487         return ret;
1488 }
1489
1490 /*
1491  * randomize_range() returns a start address such that
1492  *
1493  *    [...... <range> .....]
1494  *  start                  end
1495  *
1496  * a <range> with size "len" starting at the return value is inside in the
1497  * area defined by [start, end], but is otherwise randomized.
1498  */
1499 unsigned long
1500 randomize_range(unsigned long start, unsigned long end, unsigned long len)
1501 {
1502         unsigned long range = end - len - start;
1503
1504         if (end <= start + len)
1505                 return 0;
1506         return PAGE_ALIGN(get_random_int() % range + start);
1507 }