]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - drivers/char/random.c
Merge remote-tracking branch 'clk/clk-next'
[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 #include <linux/irq.h>
259
260 #include <asm/processor.h>
261 #include <asm/uaccess.h>
262 #include <asm/irq.h>
263 #include <asm/irq_regs.h>
264 #include <asm/io.h>
265
266 #define CREATE_TRACE_POINTS
267 #include <trace/events/random.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 #define LONGS(x) (((x) + sizeof(unsigned long) - 1)/sizeof(unsigned long))
278
279 /*
280  * The minimum number of bits of entropy before we wake up a read on
281  * /dev/random.  Should be enough to do a significant reseed.
282  */
283 static int random_read_wakeup_thresh = 64;
284
285 /*
286  * If the entropy count falls under this number of bits, then we
287  * should wake up processes which are selecting or polling on write
288  * access to /dev/random.
289  */
290 static int random_write_wakeup_thresh = 128;
291
292 /*
293  * When the input pool goes over trickle_thresh, start dropping most
294  * samples to avoid wasting CPU time and reduce lock contention.
295  */
296
297 static int trickle_thresh __read_mostly = INPUT_POOL_WORDS * 28;
298
299 static DEFINE_PER_CPU(int, trickle_count);
300
301 /*
302  * A pool of size .poolwords is stirred with a primitive polynomial
303  * of degree .poolwords over GF(2).  The taps for various sizes are
304  * defined below.  They are chosen to be evenly spaced (minimum RMS
305  * distance from evenly spaced; the numbers in the comments are a
306  * scaled squared error sum) except for the last tap, which is 1 to
307  * get the twisting happening as fast as possible.
308  */
309 static struct poolinfo {
310         int poolwords;
311         int tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
312 } poolinfo_table[] = {
313         /* x^128 + x^103 + x^76 + x^51 +x^25 + x + 1 -- 105 */
314         { 128,  103,    76,     51,     25,     1 },
315         /* x^32 + x^26 + x^20 + x^14 + x^7 + x + 1 -- 15 */
316         { 32,   26,     20,     14,     7,      1 },
317 #if 0
318         /* x^2048 + x^1638 + x^1231 + x^819 + x^411 + x + 1  -- 115 */
319         { 2048, 1638,   1231,   819,    411,    1 },
320
321         /* x^1024 + x^817 + x^615 + x^412 + x^204 + x + 1 -- 290 */
322         { 1024, 817,    615,    412,    204,    1 },
323
324         /* x^1024 + x^819 + x^616 + x^410 + x^207 + x^2 + 1 -- 115 */
325         { 1024, 819,    616,    410,    207,    2 },
326
327         /* x^512 + x^411 + x^308 + x^208 + x^104 + x + 1 -- 225 */
328         { 512,  411,    308,    208,    104,    1 },
329
330         /* x^512 + x^409 + x^307 + x^206 + x^102 + x^2 + 1 -- 95 */
331         { 512,  409,    307,    206,    102,    2 },
332         /* x^512 + x^409 + x^309 + x^205 + x^103 + x^2 + 1 -- 95 */
333         { 512,  409,    309,    205,    103,    2 },
334
335         /* x^256 + x^205 + x^155 + x^101 + x^52 + x + 1 -- 125 */
336         { 256,  205,    155,    101,    52,     1 },
337
338         /* x^128 + x^103 + x^78 + x^51 + x^27 + x^2 + 1 -- 70 */
339         { 128,  103,    78,     51,     27,     2 },
340
341         /* x^64 + x^52 + x^39 + x^26 + x^14 + x + 1 -- 15 */
342         { 64,   52,     39,     26,     14,     1 },
343 #endif
344 };
345
346 #define POOLBITS        poolwords*32
347 #define POOLBYTES       poolwords*4
348
349 /*
350  * For the purposes of better mixing, we use the CRC-32 polynomial as
351  * well to make a twisted Generalized Feedback Shift Reigster
352  *
353  * (See M. Matsumoto & Y. Kurita, 1992.  Twisted GFSR generators.  ACM
354  * Transactions on Modeling and Computer Simulation 2(3):179-194.
355  * Also see M. Matsumoto & Y. Kurita, 1994.  Twisted GFSR generators
356  * II.  ACM Transactions on Mdeling and Computer Simulation 4:254-266)
357  *
358  * Thanks to Colin Plumb for suggesting this.
359  *
360  * We have not analyzed the resultant polynomial to prove it primitive;
361  * in fact it almost certainly isn't.  Nonetheless, the irreducible factors
362  * of a random large-degree polynomial over GF(2) are more than large enough
363  * that periodicity is not a concern.
364  *
365  * The input hash is much less sensitive than the output hash.  All
366  * that we want of it is that it be a good non-cryptographic hash;
367  * i.e. it not produce collisions when fed "random" data of the sort
368  * we expect to see.  As long as the pool state differs for different
369  * inputs, we have preserved the input entropy and done a good job.
370  * The fact that an intelligent attacker can construct inputs that
371  * will produce controlled alterations to the pool's state is not
372  * important because we don't consider such inputs to contribute any
373  * randomness.  The only property we need with respect to them is that
374  * the attacker can't increase his/her knowledge of the pool's state.
375  * Since all additions are reversible (knowing the final state and the
376  * input, you can reconstruct the initial state), if an attacker has
377  * any uncertainty about the initial state, he/she can only shuffle
378  * that uncertainty about, but never cause any collisions (which would
379  * decrease the uncertainty).
380  *
381  * The chosen system lets the state of the pool be (essentially) the input
382  * modulo the generator polymnomial.  Now, for random primitive polynomials,
383  * this is a universal class of hash functions, meaning that the chance
384  * of a collision is limited by the attacker's knowledge of the generator
385  * polynomail, so if it is chosen at random, an attacker can never force
386  * a collision.  Here, we use a fixed polynomial, but we *can* assume that
387  * ###--> it is unknown to the processes generating the input entropy. <-###
388  * Because of this important property, this is a good, collision-resistant
389  * hash; hash collisions will occur no more often than chance.
390  */
391
392 /*
393  * Static global variables
394  */
395 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_read_wait);
396 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_write_wait);
397 static struct fasync_struct *fasync;
398
399 static bool debug;
400 module_param(debug, bool, 0644);
401 #define DEBUG_ENT(fmt, arg...) do { \
402         if (debug) \
403                 printk(KERN_DEBUG "random %04d %04d %04d: " \
404                 fmt,\
405                 input_pool.entropy_count,\
406                 blocking_pool.entropy_count,\
407                 nonblocking_pool.entropy_count,\
408                 ## arg); } while (0)
409
410 /**********************************************************************
411  *
412  * OS independent entropy store.   Here are the functions which handle
413  * storing entropy in an entropy pool.
414  *
415  **********************************************************************/
416
417 struct entropy_store;
418 struct entropy_store {
419         /* read-only data: */
420         struct poolinfo *poolinfo;
421         __u32 *pool;
422         const char *name;
423         struct entropy_store *pull;
424         int limit;
425
426         /* read-write data: */
427         spinlock_t lock;
428         unsigned add_ptr;
429         unsigned input_rotate;
430         int entropy_count;
431         int entropy_total;
432         unsigned int initialized:1;
433         bool last_data_init;
434         __u8 last_data[EXTRACT_SIZE];
435 };
436
437 static __u32 input_pool_data[INPUT_POOL_WORDS];
438 static __u32 blocking_pool_data[OUTPUT_POOL_WORDS];
439 static __u32 nonblocking_pool_data[OUTPUT_POOL_WORDS];
440
441 static struct entropy_store input_pool = {
442         .poolinfo = &poolinfo_table[0],
443         .name = "input",
444         .limit = 1,
445         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(input_pool.lock),
446         .pool = input_pool_data
447 };
448
449 static struct entropy_store blocking_pool = {
450         .poolinfo = &poolinfo_table[1],
451         .name = "blocking",
452         .limit = 1,
453         .pull = &input_pool,
454         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(blocking_pool.lock),
455         .pool = blocking_pool_data
456 };
457
458 static struct entropy_store nonblocking_pool = {
459         .poolinfo = &poolinfo_table[1],
460         .name = "nonblocking",
461         .pull = &input_pool,
462         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(nonblocking_pool.lock),
463         .pool = nonblocking_pool_data
464 };
465
466 static __u32 const twist_table[8] = {
467         0x00000000, 0x3b6e20c8, 0x76dc4190, 0x4db26158,
468         0xedb88320, 0xd6d6a3e8, 0x9b64c2b0, 0xa00ae278 };
469
470 /*
471  * This function adds bytes into the entropy "pool".  It does not
472  * update the entropy estimate.  The caller should call
473  * credit_entropy_bits if this is appropriate.
474  *
475  * The pool is stirred with a primitive polynomial of the appropriate
476  * degree, and then twisted.  We twist by three bits at a time because
477  * it's cheap to do so and helps slightly in the expected case where
478  * the entropy is concentrated in the low-order bits.
479  */
480 static void _mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
481                             int nbytes, __u8 out[64])
482 {
483         unsigned long i, j, tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
484         int input_rotate;
485         int wordmask = r->poolinfo->poolwords - 1;
486         const char *bytes = in;
487         __u32 w;
488
489         tap1 = r->poolinfo->tap1;
490         tap2 = r->poolinfo->tap2;
491         tap3 = r->poolinfo->tap3;
492         tap4 = r->poolinfo->tap4;
493         tap5 = r->poolinfo->tap5;
494
495         smp_rmb();
496         input_rotate = ACCESS_ONCE(r->input_rotate);
497         i = ACCESS_ONCE(r->add_ptr);
498
499         /* mix one byte at a time to simplify size handling and churn faster */
500         while (nbytes--) {
501                 w = rol32(*bytes++, input_rotate & 31);
502                 i = (i - 1) & wordmask;
503
504                 /* XOR in the various taps */
505                 w ^= r->pool[i];
506                 w ^= r->pool[(i + tap1) & wordmask];
507                 w ^= r->pool[(i + tap2) & wordmask];
508                 w ^= r->pool[(i + tap3) & wordmask];
509                 w ^= r->pool[(i + tap4) & wordmask];
510                 w ^= r->pool[(i + tap5) & wordmask];
511
512                 /* Mix the result back in with a twist */
513                 r->pool[i] = (w >> 3) ^ twist_table[w & 7];
514
515                 /*
516                  * Normally, we add 7 bits of rotation to the pool.
517                  * At the beginning of the pool, add an extra 7 bits
518                  * rotation, so that successive passes spread the
519                  * input bits across the pool evenly.
520                  */
521                 input_rotate += i ? 7 : 14;
522         }
523
524         ACCESS_ONCE(r->input_rotate) = input_rotate;
525         ACCESS_ONCE(r->add_ptr) = i;
526         smp_wmb();
527
528         if (out)
529                 for (j = 0; j < 16; j++)
530                         ((__u32 *)out)[j] = r->pool[(i - j) & wordmask];
531 }
532
533 static void __mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
534                              int nbytes, __u8 out[64])
535 {
536         trace_mix_pool_bytes_nolock(r->name, nbytes, _RET_IP_);
537         _mix_pool_bytes(r, in, nbytes, out);
538 }
539
540 static void mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
541                            int nbytes, __u8 out[64])
542 {
543         unsigned long flags;
544
545         trace_mix_pool_bytes(r->name, nbytes, _RET_IP_);
546         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
547         _mix_pool_bytes(r, in, nbytes, out);
548         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
549 }
550
551 struct fast_pool {
552         __u32           pool[4];
553         unsigned long   last;
554         unsigned short  count;
555         unsigned char   rotate;
556         unsigned char   last_timer_intr;
557 };
558
559 /*
560  * This is a fast mixing routine used by the interrupt randomness
561  * collector.  It's hardcoded for an 128 bit pool and assumes that any
562  * locks that might be needed are taken by the caller.
563  */
564 static void fast_mix(struct fast_pool *f, const void *in, int nbytes)
565 {
566         const char      *bytes = in;
567         __u32           w;
568         unsigned        i = f->count;
569         unsigned        input_rotate = f->rotate;
570
571         while (nbytes--) {
572                 w = rol32(*bytes++, input_rotate & 31) ^ f->pool[i & 3] ^
573                         f->pool[(i + 1) & 3];
574                 f->pool[i & 3] = (w >> 3) ^ twist_table[w & 7];
575                 input_rotate += (i++ & 3) ? 7 : 14;
576         }
577         f->count = i;
578         f->rotate = input_rotate;
579 }
580
581 /*
582  * Credit (or debit) the entropy store with n bits of entropy
583  */
584 static void credit_entropy_bits(struct entropy_store *r, int nbits)
585 {
586         int entropy_count, orig;
587
588         if (!nbits)
589                 return;
590
591         DEBUG_ENT("added %d entropy credits to %s\n", nbits, r->name);
592 retry:
593         entropy_count = orig = ACCESS_ONCE(r->entropy_count);
594         entropy_count += nbits;
595
596         if (entropy_count < 0) {
597                 DEBUG_ENT("negative entropy/overflow\n");
598                 entropy_count = 0;
599         } else if (entropy_count > r->poolinfo->POOLBITS)
600                 entropy_count = r->poolinfo->POOLBITS;
601         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
602                 goto retry;
603
604         if (!r->initialized && nbits > 0) {
605                 r->entropy_total += nbits;
606                 if (r->entropy_total > 128)
607                         r->initialized = 1;
608         }
609
610         trace_credit_entropy_bits(r->name, nbits, entropy_count,
611                                   r->entropy_total, _RET_IP_);
612
613         /* should we wake readers? */
614         if (r == &input_pool && entropy_count >= random_read_wakeup_thresh) {
615                 wake_up_interruptible(&random_read_wait);
616                 kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_IN);
617         }
618 }
619
620 /*********************************************************************
621  *
622  * Entropy input management
623  *
624  *********************************************************************/
625
626 /* There is one of these per entropy source */
627 struct timer_rand_state {
628         cycles_t last_time;
629         long last_delta, last_delta2;
630         unsigned dont_count_entropy:1;
631 };
632
633 /*
634  * Add device- or boot-specific data to the input and nonblocking
635  * pools to help initialize them to unique values.
636  *
637  * None of this adds any entropy, it is meant to avoid the
638  * problem of the nonblocking pool having similar initial state
639  * across largely identical devices.
640  */
641 void add_device_randomness(const void *buf, unsigned int size)
642 {
643         unsigned long time = random_get_entropy() ^ jiffies;
644
645         mix_pool_bytes(&input_pool, buf, size, NULL);
646         mix_pool_bytes(&input_pool, &time, sizeof(time), NULL);
647         mix_pool_bytes(&nonblocking_pool, buf, size, NULL);
648         mix_pool_bytes(&nonblocking_pool, &time, sizeof(time), NULL);
649 }
650 EXPORT_SYMBOL(add_device_randomness);
651
652 static struct timer_rand_state input_timer_state;
653
654 /*
655  * This function adds entropy to the entropy "pool" by using timing
656  * delays.  It uses the timer_rand_state structure to make an estimate
657  * of how many bits of entropy this call has added to the pool.
658  *
659  * The number "num" is also added to the pool - it should somehow describe
660  * the type of event which just happened.  This is currently 0-255 for
661  * keyboard scan codes, and 256 upwards for interrupts.
662  *
663  */
664 static void add_timer_randomness(struct timer_rand_state *state, unsigned num)
665 {
666         struct {
667                 long jiffies;
668                 unsigned cycles;
669                 unsigned num;
670         } sample;
671         long delta, delta2, delta3;
672
673         preempt_disable();
674         /* if over the trickle threshold, use only 1 in 4096 samples */
675         if (input_pool.entropy_count > trickle_thresh &&
676             ((__this_cpu_inc_return(trickle_count) - 1) & 0xfff))
677                 goto out;
678
679         sample.jiffies = jiffies;
680         sample.cycles = random_get_entropy();
681         sample.num = num;
682         mix_pool_bytes(&input_pool, &sample, sizeof(sample), NULL);
683
684         /*
685          * Calculate number of bits of randomness we probably added.
686          * We take into account the first, second and third-order deltas
687          * in order to make our estimate.
688          */
689
690         if (!state->dont_count_entropy) {
691                 delta = sample.jiffies - state->last_time;
692                 state->last_time = sample.jiffies;
693
694                 delta2 = delta - state->last_delta;
695                 state->last_delta = delta;
696
697                 delta3 = delta2 - state->last_delta2;
698                 state->last_delta2 = delta2;
699
700                 if (delta < 0)
701                         delta = -delta;
702                 if (delta2 < 0)
703                         delta2 = -delta2;
704                 if (delta3 < 0)
705                         delta3 = -delta3;
706                 if (delta > delta2)
707                         delta = delta2;
708                 if (delta > delta3)
709                         delta = delta3;
710
711                 /*
712                  * delta is now minimum absolute delta.
713                  * Round down by 1 bit on general principles,
714                  * and limit entropy entimate to 12 bits.
715                  */
716                 credit_entropy_bits(&input_pool,
717                                     min_t(int, fls(delta>>1), 11));
718         }
719 out:
720         preempt_enable();
721 }
722
723 void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code,
724                                  unsigned int value)
725 {
726         static unsigned char last_value;
727
728         /* ignore autorepeat and the like */
729         if (value == last_value)
730                 return;
731
732         DEBUG_ENT("input event\n");
733         last_value = value;
734         add_timer_randomness(&input_timer_state,
735                              (type << 4) ^ code ^ (code >> 4) ^ value);
736 }
737 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_input_randomness);
738
739 static DEFINE_PER_CPU(struct fast_pool, irq_randomness);
740
741 void add_interrupt_randomness(int irq, int irq_flags)
742 {
743         struct entropy_store    *r;
744         struct fast_pool        *fast_pool = &__get_cpu_var(irq_randomness);
745         struct pt_regs          *regs = get_irq_regs();
746         unsigned long           now = jiffies;
747         __u32                   input[4], cycles = random_get_entropy();
748
749         input[0] = cycles ^ jiffies;
750         input[1] = irq;
751         if (regs) {
752                 __u64 ip = instruction_pointer(regs);
753                 input[2] = ip;
754                 input[3] = ip >> 32;
755         }
756
757         fast_mix(fast_pool, input, sizeof(input));
758
759         if ((fast_pool->count & 1023) &&
760             !time_after(now, fast_pool->last + HZ))
761                 return;
762
763         fast_pool->last = now;
764
765         r = nonblocking_pool.initialized ? &input_pool : &nonblocking_pool;
766         __mix_pool_bytes(r, &fast_pool->pool, sizeof(fast_pool->pool), NULL);
767         /*
768          * If we don't have a valid cycle counter, and we see
769          * back-to-back timer interrupts, then skip giving credit for
770          * any entropy.
771          */
772         if (cycles == 0) {
773                 if (irq_flags & __IRQF_TIMER) {
774                         if (fast_pool->last_timer_intr)
775                                 return;
776                         fast_pool->last_timer_intr = 1;
777                 } else
778                         fast_pool->last_timer_intr = 0;
779         }
780         credit_entropy_bits(r, 1);
781 }
782
783 #ifdef CONFIG_BLOCK
784 void add_disk_randomness(struct gendisk *disk)
785 {
786         if (!disk || !disk->random)
787                 return;
788         /* first major is 1, so we get >= 0x200 here */
789         DEBUG_ENT("disk event %d:%d\n",
790                   MAJOR(disk_devt(disk)), MINOR(disk_devt(disk)));
791
792         add_timer_randomness(disk->random, 0x100 + disk_devt(disk));
793 }
794 #endif
795
796 /*********************************************************************
797  *
798  * Entropy extraction routines
799  *
800  *********************************************************************/
801
802 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
803                                size_t nbytes, int min, int rsvd);
804
805 /*
806  * This utility inline function is responsible for transferring entropy
807  * from the primary pool to the secondary extraction pool. We make
808  * sure we pull enough for a 'catastrophic reseed'.
809  */
810 static void xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes)
811 {
812         __u32   tmp[OUTPUT_POOL_WORDS];
813
814         if (r->pull && r->entropy_count < nbytes * 8 &&
815             r->entropy_count < r->poolinfo->POOLBITS) {
816                 /* If we're limited, always leave two wakeup worth's BITS */
817                 int rsvd = r->limit ? 0 : random_read_wakeup_thresh/4;
818                 int bytes = nbytes;
819
820                 /* pull at least as many as BYTES as wakeup BITS */
821                 bytes = max_t(int, bytes, random_read_wakeup_thresh / 8);
822                 /* but never more than the buffer size */
823                 bytes = min_t(int, bytes, sizeof(tmp));
824
825                 DEBUG_ENT("going to reseed %s with %d bits "
826                           "(%zu of %d requested)\n",
827                           r->name, bytes * 8, nbytes * 8, r->entropy_count);
828
829                 bytes = extract_entropy(r->pull, tmp, bytes,
830                                         random_read_wakeup_thresh / 8, rsvd);
831                 mix_pool_bytes(r, tmp, bytes, NULL);
832                 credit_entropy_bits(r, bytes*8);
833         }
834 }
835
836 /*
837  * These functions extracts randomness from the "entropy pool", and
838  * returns it in a buffer.
839  *
840  * The min parameter specifies the minimum amount we can pull before
841  * failing to avoid races that defeat catastrophic reseeding while the
842  * reserved parameter indicates how much entropy we must leave in the
843  * pool after each pull to avoid starving other readers.
844  *
845  * Note: extract_entropy() assumes that .poolwords is a multiple of 16 words.
846  */
847
848 static size_t account(struct entropy_store *r, size_t nbytes, int min,
849                       int reserved)
850 {
851         unsigned long flags;
852         int wakeup_write = 0;
853
854         /* Hold lock while accounting */
855         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
856
857         BUG_ON(r->entropy_count > r->poolinfo->POOLBITS);
858         DEBUG_ENT("trying to extract %zu bits from %s\n",
859                   nbytes * 8, r->name);
860
861         /* Can we pull enough? */
862         if (r->entropy_count / 8 < min + reserved) {
863                 nbytes = 0;
864         } else {
865                 int entropy_count, orig;
866 retry:
867                 entropy_count = orig = ACCESS_ONCE(r->entropy_count);
868                 /* If limited, never pull more than available */
869                 if (r->limit && nbytes + reserved >= entropy_count / 8)
870                         nbytes = entropy_count/8 - reserved;
871
872                 if (entropy_count / 8 >= nbytes + reserved) {
873                         entropy_count -= nbytes*8;
874                         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
875                                 goto retry;
876                 } else {
877                         entropy_count = reserved;
878                         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
879                                 goto retry;
880                 }
881
882                 if (entropy_count < random_write_wakeup_thresh)
883                         wakeup_write = 1;
884         }
885
886         DEBUG_ENT("debiting %zu entropy credits from %s%s\n",
887                   nbytes * 8, r->name, r->limit ? "" : " (unlimited)");
888
889         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
890
891         if (wakeup_write) {
892                 wake_up_interruptible(&random_write_wait);
893                 kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_OUT);
894         }
895
896         return nbytes;
897 }
898
899 static void extract_buf(struct entropy_store *r, __u8 *out)
900 {
901         int i;
902         union {
903                 __u32 w[5];
904                 unsigned long l[LONGS(EXTRACT_SIZE)];
905         } hash;
906         __u32 workspace[SHA_WORKSPACE_WORDS];
907         __u8 extract[64];
908         unsigned long flags;
909
910         /* Generate a hash across the pool, 16 words (512 bits) at a time */
911         sha_init(hash.w);
912         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
913         for (i = 0; i < r->poolinfo->poolwords; i += 16)
914                 sha_transform(hash.w, (__u8 *)(r->pool + i), workspace);
915
916         /*
917          * We mix the hash back into the pool to prevent backtracking
918          * attacks (where the attacker knows the state of the pool
919          * plus the current outputs, and attempts to find previous
920          * ouputs), unless the hash function can be inverted. By
921          * mixing at least a SHA1 worth of hash data back, we make
922          * brute-forcing the feedback as hard as brute-forcing the
923          * hash.
924          */
925         __mix_pool_bytes(r, hash.w, sizeof(hash.w), extract);
926         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
927
928         /*
929          * To avoid duplicates, we atomically extract a portion of the
930          * pool while mixing, and hash one final time.
931          */
932         sha_transform(hash.w, extract, workspace);
933         memset(extract, 0, sizeof(extract));
934         memset(workspace, 0, sizeof(workspace));
935
936         /*
937          * In case the hash function has some recognizable output
938          * pattern, we fold it in half. Thus, we always feed back
939          * twice as much data as we output.
940          */
941         hash.w[0] ^= hash.w[3];
942         hash.w[1] ^= hash.w[4];
943         hash.w[2] ^= rol32(hash.w[2], 16);
944
945         /*
946          * If we have a architectural hardware random number
947          * generator, mix that in, too.
948          */
949         for (i = 0; i < LONGS(EXTRACT_SIZE); i++) {
950                 unsigned long v;
951                 if (!arch_get_random_long(&v))
952                         break;
953                 hash.l[i] ^= v;
954         }
955
956         memcpy(out, &hash, EXTRACT_SIZE);
957         memset(&hash, 0, sizeof(hash));
958 }
959
960 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
961                                  size_t nbytes, int min, int reserved)
962 {
963         ssize_t ret = 0, i;
964         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
965         unsigned long flags;
966
967         /* if last_data isn't primed, we need EXTRACT_SIZE extra bytes */
968         if (fips_enabled) {
969                 spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
970                 if (!r->last_data_init) {
971                         r->last_data_init = true;
972                         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
973                         trace_extract_entropy(r->name, EXTRACT_SIZE,
974                                               r->entropy_count, _RET_IP_);
975                         xfer_secondary_pool(r, EXTRACT_SIZE);
976                         extract_buf(r, tmp);
977                         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
978                         memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
979                 }
980                 spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
981         }
982
983         trace_extract_entropy(r->name, nbytes, r->entropy_count, _RET_IP_);
984         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
985         nbytes = account(r, nbytes, min, reserved);
986
987         while (nbytes) {
988                 extract_buf(r, tmp);
989
990                 if (fips_enabled) {
991                         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
992                         if (!memcmp(tmp, r->last_data, EXTRACT_SIZE))
993                                 panic("Hardware RNG duplicated output!\n");
994                         memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
995                         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
996                 }
997                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
998                 memcpy(buf, tmp, i);
999                 nbytes -= i;
1000                 buf += i;
1001                 ret += i;
1002         }
1003
1004         /* Wipe data just returned from memory */
1005         memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
1006
1007         return ret;
1008 }
1009
1010 static ssize_t extract_entropy_user(struct entropy_store *r, void __user *buf,
1011                                     size_t nbytes)
1012 {
1013         ssize_t ret = 0, i;
1014         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1015
1016         trace_extract_entropy_user(r->name, nbytes, r->entropy_count, _RET_IP_);
1017         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1018         nbytes = account(r, nbytes, 0, 0);
1019
1020         while (nbytes) {
1021                 if (need_resched()) {
1022                         if (signal_pending(current)) {
1023                                 if (ret == 0)
1024                                         ret = -ERESTARTSYS;
1025                                 break;
1026                         }
1027                         schedule();
1028                 }
1029
1030                 extract_buf(r, tmp);
1031                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
1032                 if (copy_to_user(buf, tmp, i)) {
1033                         ret = -EFAULT;
1034                         break;
1035                 }
1036
1037                 nbytes -= i;
1038                 buf += i;
1039                 ret += i;
1040         }
1041
1042         /* Wipe data just returned from memory */
1043         memset(tmp, 0, sizeof(tmp));
1044
1045         return ret;
1046 }
1047
1048 /*
1049  * This function is the exported kernel interface.  It returns some
1050  * number of good random numbers, suitable for key generation, seeding
1051  * TCP sequence numbers, etc.  It does not use the hw random number
1052  * generator, if available; use get_random_bytes_arch() for that.
1053  */
1054 void get_random_bytes(void *buf, int nbytes)
1055 {
1056         extract_entropy(&nonblocking_pool, buf, nbytes, 0, 0);
1057 }
1058 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes);
1059
1060 /*
1061  * This function will use the architecture-specific hardware random
1062  * number generator if it is available.  The arch-specific hw RNG will
1063  * almost certainly be faster than what we can do in software, but it
1064  * is impossible to verify that it is implemented securely (as
1065  * opposed, to, say, the AES encryption of a sequence number using a
1066  * key known by the NSA).  So it's useful if we need the speed, but
1067  * only if we're willing to trust the hardware manufacturer not to
1068  * have put in a back door.
1069  */
1070 void get_random_bytes_arch(void *buf, int nbytes)
1071 {
1072         char *p = buf;
1073
1074         trace_get_random_bytes(nbytes, _RET_IP_);
1075         while (nbytes) {
1076                 unsigned long v;
1077                 int chunk = min(nbytes, (int)sizeof(unsigned long));
1078
1079                 if (!arch_get_random_long(&v))
1080                         break;
1081                 
1082                 memcpy(p, &v, chunk);
1083                 p += chunk;
1084                 nbytes -= chunk;
1085         }
1086
1087         if (nbytes)
1088                 extract_entropy(&nonblocking_pool, p, nbytes, 0, 0);
1089 }
1090 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes_arch);
1091
1092
1093 /*
1094  * init_std_data - initialize pool with system data
1095  *
1096  * @r: pool to initialize
1097  *
1098  * This function clears the pool's entropy count and mixes some system
1099  * data into the pool to prepare it for use. The pool is not cleared
1100  * as that can only decrease the entropy in the pool.
1101  */
1102 static void init_std_data(struct entropy_store *r)
1103 {
1104         int i;
1105         ktime_t now = ktime_get_real();
1106         unsigned long rv;
1107
1108         r->entropy_count = 0;
1109         r->entropy_total = 0;
1110         r->last_data_init = false;
1111         mix_pool_bytes(r, &now, sizeof(now), NULL);
1112         for (i = r->poolinfo->POOLBYTES; i > 0; i -= sizeof(rv)) {
1113                 if (!arch_get_random_long(&rv))
1114                         break;
1115                 mix_pool_bytes(r, &rv, sizeof(rv), NULL);
1116         }
1117         mix_pool_bytes(r, utsname(), sizeof(*(utsname())), NULL);
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Note that setup_arch() may call add_device_randomness()
1122  * long before we get here. This allows seeding of the pools
1123  * with some platform dependent data very early in the boot
1124  * process. But it limits our options here. We must use
1125  * statically allocated structures that already have all
1126  * initializations complete at compile time. We should also
1127  * take care not to overwrite the precious per platform data
1128  * we were given.
1129  */
1130 static int rand_initialize(void)
1131 {
1132         init_std_data(&input_pool);
1133         init_std_data(&blocking_pool);
1134         init_std_data(&nonblocking_pool);
1135         return 0;
1136 }
1137 module_init(rand_initialize);
1138
1139 #ifdef CONFIG_BLOCK
1140 void rand_initialize_disk(struct gendisk *disk)
1141 {
1142         struct timer_rand_state *state;
1143
1144         /*
1145          * If kzalloc returns null, we just won't use that entropy
1146          * source.
1147          */
1148         state = kzalloc(sizeof(struct timer_rand_state), GFP_KERNEL);
1149         if (state)
1150                 disk->random = state;
1151 }
1152 #endif
1153
1154 static ssize_t
1155 random_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1156 {
1157         ssize_t n, retval = 0, count = 0;
1158
1159         if (nbytes == 0)
1160                 return 0;
1161
1162         while (nbytes > 0) {
1163                 n = nbytes;
1164                 if (n > SEC_XFER_SIZE)
1165                         n = SEC_XFER_SIZE;
1166
1167                 DEBUG_ENT("reading %zu bits\n", n*8);
1168
1169                 n = extract_entropy_user(&blocking_pool, buf, n);
1170
1171                 if (n < 0) {
1172                         retval = n;
1173                         break;
1174                 }
1175
1176                 DEBUG_ENT("read got %zd bits (%zd still needed)\n",
1177                           n*8, (nbytes-n)*8);
1178
1179                 if (n == 0) {
1180                         if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
1181                                 retval = -EAGAIN;
1182                                 break;
1183                         }
1184
1185                         DEBUG_ENT("sleeping?\n");
1186
1187                         wait_event_interruptible(random_read_wait,
1188                                 input_pool.entropy_count >=
1189                                                  random_read_wakeup_thresh);
1190
1191                         DEBUG_ENT("awake\n");
1192
1193                         if (signal_pending(current)) {
1194                                 retval = -ERESTARTSYS;
1195                                 break;
1196                         }
1197
1198                         continue;
1199                 }
1200
1201                 count += n;
1202                 buf += n;
1203                 nbytes -= n;
1204                 break;          /* This break makes the device work */
1205                                 /* like a named pipe */
1206         }
1207
1208         return (count ? count : retval);
1209 }
1210
1211 static ssize_t
1212 urandom_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1213 {
1214         return extract_entropy_user(&nonblocking_pool, buf, nbytes);
1215 }
1216
1217 static unsigned int
1218 random_poll(struct file *file, poll_table * wait)
1219 {
1220         unsigned int mask;
1221
1222         poll_wait(file, &random_read_wait, wait);
1223         poll_wait(file, &random_write_wait, wait);
1224         mask = 0;
1225         if (input_pool.entropy_count >= random_read_wakeup_thresh)
1226                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
1227         if (input_pool.entropy_count < random_write_wakeup_thresh)
1228                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
1229         return mask;
1230 }
1231
1232 static int
1233 write_pool(struct entropy_store *r, const char __user *buffer, size_t count)
1234 {
1235         size_t bytes;
1236         __u32 buf[16];
1237         const char __user *p = buffer;
1238
1239         while (count > 0) {
1240                 bytes = min(count, sizeof(buf));
1241                 if (copy_from_user(&buf, p, bytes))
1242                         return -EFAULT;
1243
1244                 count -= bytes;
1245                 p += bytes;
1246
1247                 mix_pool_bytes(r, buf, bytes, NULL);
1248                 cond_resched();
1249         }
1250
1251         return 0;
1252 }
1253
1254 static ssize_t random_write(struct file *file, const char __user *buffer,
1255                             size_t count, loff_t *ppos)
1256 {
1257         size_t ret;
1258
1259         ret = write_pool(&blocking_pool, buffer, count);
1260         if (ret)
1261                 return ret;
1262         ret = write_pool(&nonblocking_pool, buffer, count);
1263         if (ret)
1264                 return ret;
1265
1266         return (ssize_t)count;
1267 }
1268
1269 static long random_ioctl(struct file *f, unsigned int cmd, unsigned long arg)
1270 {
1271         int size, ent_count;
1272         int __user *p = (int __user *)arg;
1273         int retval;
1274
1275         switch (cmd) {
1276         case RNDGETENTCNT:
1277                 /* inherently racy, no point locking */
1278                 if (put_user(input_pool.entropy_count, p))
1279                         return -EFAULT;
1280                 return 0;
1281         case RNDADDTOENTCNT:
1282                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1283                         return -EPERM;
1284                 if (get_user(ent_count, p))
1285                         return -EFAULT;
1286                 credit_entropy_bits(&input_pool, ent_count);
1287                 return 0;
1288         case RNDADDENTROPY:
1289                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1290                         return -EPERM;
1291                 if (get_user(ent_count, p++))
1292                         return -EFAULT;
1293                 if (ent_count < 0)
1294                         return -EINVAL;
1295                 if (get_user(size, p++))
1296                         return -EFAULT;
1297                 retval = write_pool(&input_pool, (const char __user *)p,
1298                                     size);
1299                 if (retval < 0)
1300                         return retval;
1301                 credit_entropy_bits(&input_pool, ent_count);
1302                 return 0;
1303         case RNDZAPENTCNT:
1304         case RNDCLEARPOOL:
1305                 /* Clear the entropy pool counters. */
1306                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1307                         return -EPERM;
1308                 rand_initialize();
1309                 return 0;
1310         default:
1311                 return -EINVAL;
1312         }
1313 }
1314
1315 static int random_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
1316 {
1317         return fasync_helper(fd, filp, on, &fasync);
1318 }
1319
1320 const struct file_operations random_fops = {
1321         .read  = random_read,
1322         .write = random_write,
1323         .poll  = random_poll,
1324         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1325         .fasync = random_fasync,
1326         .llseek = noop_llseek,
1327 };
1328
1329 const struct file_operations urandom_fops = {
1330         .read  = urandom_read,
1331         .write = random_write,
1332         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1333         .fasync = random_fasync,
1334         .llseek = noop_llseek,
1335 };
1336
1337 /***************************************************************
1338  * Random UUID interface
1339  *
1340  * Used here for a Boot ID, but can be useful for other kernel
1341  * drivers.
1342  ***************************************************************/
1343
1344 /*
1345  * Generate random UUID
1346  */
1347 void generate_random_uuid(unsigned char uuid_out[16])
1348 {
1349         get_random_bytes(uuid_out, 16);
1350         /* Set UUID version to 4 --- truly random generation */
1351         uuid_out[6] = (uuid_out[6] & 0x0F) | 0x40;
1352         /* Set the UUID variant to DCE */
1353         uuid_out[8] = (uuid_out[8] & 0x3F) | 0x80;
1354 }
1355 EXPORT_SYMBOL(generate_random_uuid);
1356
1357 /********************************************************************
1358  *
1359  * Sysctl interface
1360  *
1361  ********************************************************************/
1362
1363 #ifdef CONFIG_SYSCTL
1364
1365 #include <linux/sysctl.h>
1366
1367 static int min_read_thresh = 8, min_write_thresh;
1368 static int max_read_thresh = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1369 static int max_write_thresh = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1370 static char sysctl_bootid[16];
1371
1372 /*
1373  * These functions is used to return both the bootid UUID, and random
1374  * UUID.  The difference is in whether table->data is NULL; if it is,
1375  * then a new UUID is generated and returned to the user.
1376  *
1377  * If the user accesses this via the proc interface, it will be returned
1378  * as an ASCII string in the standard UUID format.  If accesses via the
1379  * sysctl system call, it is returned as 16 bytes of binary data.
1380  */
1381 static int proc_do_uuid(struct ctl_table *table, int write,
1382                         void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
1383 {
1384         struct ctl_table fake_table;
1385         unsigned char buf[64], tmp_uuid[16], *uuid;
1386
1387         uuid = table->data;
1388         if (!uuid) {
1389                 uuid = tmp_uuid;
1390                 generate_random_uuid(uuid);
1391         } else {
1392                 static DEFINE_SPINLOCK(bootid_spinlock);
1393
1394                 spin_lock(&bootid_spinlock);
1395                 if (!uuid[8])
1396                         generate_random_uuid(uuid);
1397                 spin_unlock(&bootid_spinlock);
1398         }
1399
1400         sprintf(buf, "%pU", uuid);
1401
1402         fake_table.data = buf;
1403         fake_table.maxlen = sizeof(buf);
1404
1405         return proc_dostring(&fake_table, write, buffer, lenp, ppos);
1406 }
1407
1408 static int sysctl_poolsize = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1409 extern struct ctl_table random_table[];
1410 struct ctl_table random_table[] = {
1411         {
1412                 .procname       = "poolsize",
1413                 .data           = &sysctl_poolsize,
1414                 .maxlen         = sizeof(int),
1415                 .mode           = 0444,
1416                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1417         },
1418         {
1419                 .procname       = "entropy_avail",
1420                 .maxlen         = sizeof(int),
1421                 .mode           = 0444,
1422                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1423                 .data           = &input_pool.entropy_count,
1424         },
1425         {
1426                 .procname       = "read_wakeup_threshold",
1427                 .data           = &random_read_wakeup_thresh,
1428                 .maxlen         = sizeof(int),
1429                 .mode           = 0644,
1430                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
1431                 .extra1         = &min_read_thresh,
1432                 .extra2         = &max_read_thresh,
1433         },
1434         {
1435                 .procname       = "write_wakeup_threshold",
1436                 .data           = &random_write_wakeup_thresh,
1437                 .maxlen         = sizeof(int),
1438                 .mode           = 0644,
1439                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
1440                 .extra1         = &min_write_thresh,
1441                 .extra2         = &max_write_thresh,
1442         },
1443         {
1444                 .procname       = "boot_id",
1445                 .data           = &sysctl_bootid,
1446                 .maxlen         = 16,
1447                 .mode           = 0444,
1448                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
1449         },
1450         {
1451                 .procname       = "uuid",
1452                 .maxlen         = 16,
1453                 .mode           = 0444,
1454                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
1455         },
1456         { }
1457 };
1458 #endif  /* CONFIG_SYSCTL */
1459
1460 static u32 random_int_secret[MD5_MESSAGE_BYTES / 4] ____cacheline_aligned;
1461
1462 int random_int_secret_init(void)
1463 {
1464         get_random_bytes(random_int_secret, sizeof(random_int_secret));
1465         return 0;
1466 }
1467
1468 /*
1469  * Get a random word for internal kernel use only. Similar to urandom but
1470  * with the goal of minimal entropy pool depletion. As a result, the random
1471  * value is not cryptographically secure but for several uses the cost of
1472  * depleting entropy is too high
1473  */
1474 static DEFINE_PER_CPU(__u32 [MD5_DIGEST_WORDS], get_random_int_hash);
1475 unsigned int get_random_int(void)
1476 {
1477         __u32 *hash;
1478         unsigned int ret;
1479
1480         if (arch_get_random_int(&ret))
1481                 return ret;
1482
1483         hash = get_cpu_var(get_random_int_hash);
1484
1485         hash[0] += current->pid + jiffies + random_get_entropy();
1486         md5_transform(hash, random_int_secret);
1487         ret = hash[0];
1488         put_cpu_var(get_random_int_hash);
1489
1490         return ret;
1491 }
1492 EXPORT_SYMBOL(get_random_int);
1493
1494 /*
1495  * randomize_range() returns a start address such that
1496  *
1497  *    [...... <range> .....]
1498  *  start                  end
1499  *
1500  * a <range> with size "len" starting at the return value is inside in the
1501  * area defined by [start, end], but is otherwise randomized.
1502  */
1503 unsigned long
1504 randomize_range(unsigned long start, unsigned long end, unsigned long len)
1505 {
1506         unsigned long range = end - len - start;
1507
1508         if (end <= start + len)
1509                 return 0;
1510         return PAGE_ALIGN(get_random_int() % range + start);
1511 }