Merge branch 'stable-4.8' of git://git.infradead.org/users/pcmoore/audit
[cascardo/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/kthread.h>
254 #include <linux/percpu.h>
255 #include <linux/cryptohash.h>
256 #include <linux/fips.h>
257 #include <linux/ptrace.h>
258 #include <linux/kmemcheck.h>
259 #include <linux/workqueue.h>
260 #include <linux/irq.h>
261 #include <linux/syscalls.h>
262 #include <linux/completion.h>
263 #include <linux/uuid.h>
264 #include <crypto/chacha20.h>
265
266 #include <asm/processor.h>
267 #include <asm/uaccess.h>
268 #include <asm/irq.h>
269 #include <asm/irq_regs.h>
270 #include <asm/io.h>
271
272 #define CREATE_TRACE_POINTS
273 #include <trace/events/random.h>
274
275 /* #define ADD_INTERRUPT_BENCH */
276
277 /*
278  * Configuration information
279  */
280 #define INPUT_POOL_SHIFT        12
281 #define INPUT_POOL_WORDS        (1 << (INPUT_POOL_SHIFT-5))
282 #define OUTPUT_POOL_SHIFT       10
283 #define OUTPUT_POOL_WORDS       (1 << (OUTPUT_POOL_SHIFT-5))
284 #define SEC_XFER_SIZE           512
285 #define EXTRACT_SIZE            10
286
287 #define DEBUG_RANDOM_BOOT 0
288
289 #define LONGS(x) (((x) + sizeof(unsigned long) - 1)/sizeof(unsigned long))
290
291 /*
292  * To allow fractional bits to be tracked, the entropy_count field is
293  * denominated in units of 1/8th bits.
294  *
295  * 2*(ENTROPY_SHIFT + log2(poolbits)) must <= 31, or the multiply in
296  * credit_entropy_bits() needs to be 64 bits wide.
297  */
298 #define ENTROPY_SHIFT 3
299 #define ENTROPY_BITS(r) ((r)->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT)
300
301 /*
302  * The minimum number of bits of entropy before we wake up a read on
303  * /dev/random.  Should be enough to do a significant reseed.
304  */
305 static int random_read_wakeup_bits = 64;
306
307 /*
308  * If the entropy count falls under this number of bits, then we
309  * should wake up processes which are selecting or polling on write
310  * access to /dev/random.
311  */
312 static int random_write_wakeup_bits = 28 * OUTPUT_POOL_WORDS;
313
314 /*
315  * The minimum number of seconds between urandom pool reseeding.  We
316  * do this to limit the amount of entropy that can be drained from the
317  * input pool even if there are heavy demands on /dev/urandom.
318  */
319 static int random_min_urandom_seed = 60;
320
321 /*
322  * Originally, we used a primitive polynomial of degree .poolwords
323  * over GF(2).  The taps for various sizes are defined below.  They
324  * were chosen to be evenly spaced except for the last tap, which is 1
325  * to get the twisting happening as fast as possible.
326  *
327  * For the purposes of better mixing, we use the CRC-32 polynomial as
328  * well to make a (modified) twisted Generalized Feedback Shift
329  * Register.  (See M. Matsumoto & Y. Kurita, 1992.  Twisted GFSR
330  * generators.  ACM Transactions on Modeling and Computer Simulation
331  * 2(3):179-194.  Also see M. Matsumoto & Y. Kurita, 1994.  Twisted
332  * GFSR generators II.  ACM Transactions on Modeling and Computer
333  * Simulation 4:254-266)
334  *
335  * Thanks to Colin Plumb for suggesting this.
336  *
337  * The mixing operation is much less sensitive than the output hash,
338  * where we use SHA-1.  All that we want of mixing operation is that
339  * it be a good non-cryptographic hash; i.e. it not produce collisions
340  * when fed "random" data of the sort we expect to see.  As long as
341  * the pool state differs for different inputs, we have preserved the
342  * input entropy and done a good job.  The fact that an intelligent
343  * attacker can construct inputs that will produce controlled
344  * alterations to the pool's state is not important because we don't
345  * consider such inputs to contribute any randomness.  The only
346  * property we need with respect to them is that the attacker can't
347  * increase his/her knowledge of the pool's state.  Since all
348  * additions are reversible (knowing the final state and the input,
349  * you can reconstruct the initial state), if an attacker has any
350  * uncertainty about the initial state, he/she can only shuffle that
351  * uncertainty about, but never cause any collisions (which would
352  * decrease the uncertainty).
353  *
354  * Our mixing functions were analyzed by Lacharme, Roeck, Strubel, and
355  * Videau in their paper, "The Linux Pseudorandom Number Generator
356  * Revisited" (see: http://eprint.iacr.org/2012/251.pdf).  In their
357  * paper, they point out that we are not using a true Twisted GFSR,
358  * since Matsumoto & Kurita used a trinomial feedback polynomial (that
359  * is, with only three taps, instead of the six that we are using).
360  * As a result, the resulting polynomial is neither primitive nor
361  * irreducible, and hence does not have a maximal period over
362  * GF(2**32).  They suggest a slight change to the generator
363  * polynomial which improves the resulting TGFSR polynomial to be
364  * irreducible, which we have made here.
365  */
366 static struct poolinfo {
367         int poolbitshift, poolwords, poolbytes, poolbits, poolfracbits;
368 #define S(x) ilog2(x)+5, (x), (x)*4, (x)*32, (x) << (ENTROPY_SHIFT+5)
369         int tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
370 } poolinfo_table[] = {
371         /* was: x^128 + x^103 + x^76 + x^51 +x^25 + x + 1 */
372         /* x^128 + x^104 + x^76 + x^51 +x^25 + x + 1 */
373         { S(128),       104,    76,     51,     25,     1 },
374         /* was: x^32 + x^26 + x^20 + x^14 + x^7 + x + 1 */
375         /* x^32 + x^26 + x^19 + x^14 + x^7 + x + 1 */
376         { S(32),        26,     19,     14,     7,      1 },
377 #if 0
378         /* x^2048 + x^1638 + x^1231 + x^819 + x^411 + x + 1  -- 115 */
379         { S(2048),      1638,   1231,   819,    411,    1 },
380
381         /* x^1024 + x^817 + x^615 + x^412 + x^204 + x + 1 -- 290 */
382         { S(1024),      817,    615,    412,    204,    1 },
383
384         /* x^1024 + x^819 + x^616 + x^410 + x^207 + x^2 + 1 -- 115 */
385         { S(1024),      819,    616,    410,    207,    2 },
386
387         /* x^512 + x^411 + x^308 + x^208 + x^104 + x + 1 -- 225 */
388         { S(512),       411,    308,    208,    104,    1 },
389
390         /* x^512 + x^409 + x^307 + x^206 + x^102 + x^2 + 1 -- 95 */
391         { S(512),       409,    307,    206,    102,    2 },
392         /* x^512 + x^409 + x^309 + x^205 + x^103 + x^2 + 1 -- 95 */
393         { S(512),       409,    309,    205,    103,    2 },
394
395         /* x^256 + x^205 + x^155 + x^101 + x^52 + x + 1 -- 125 */
396         { S(256),       205,    155,    101,    52,     1 },
397
398         /* x^128 + x^103 + x^78 + x^51 + x^27 + x^2 + 1 -- 70 */
399         { S(128),       103,    78,     51,     27,     2 },
400
401         /* x^64 + x^52 + x^39 + x^26 + x^14 + x + 1 -- 15 */
402         { S(64),        52,     39,     26,     14,     1 },
403 #endif
404 };
405
406 /*
407  * Static global variables
408  */
409 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_read_wait);
410 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(random_write_wait);
411 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(urandom_init_wait);
412 static struct fasync_struct *fasync;
413
414 static DEFINE_SPINLOCK(random_ready_list_lock);
415 static LIST_HEAD(random_ready_list);
416
417 struct crng_state {
418         __u32           state[16];
419         unsigned long   init_time;
420         spinlock_t      lock;
421 };
422
423 struct crng_state primary_crng = {
424         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(primary_crng.lock),
425 };
426
427 /*
428  * crng_init =  0 --> Uninitialized
429  *              1 --> Initialized
430  *              2 --> Initialized from input_pool
431  *
432  * crng_init is protected by primary_crng->lock, and only increases
433  * its value (from 0->1->2).
434  */
435 static int crng_init = 0;
436 #define crng_ready() (likely(crng_init > 0))
437 static int crng_init_cnt = 0;
438 #define CRNG_INIT_CNT_THRESH (2*CHACHA20_KEY_SIZE)
439 static void _extract_crng(struct crng_state *crng,
440                           __u8 out[CHACHA20_BLOCK_SIZE]);
441 static void _crng_backtrack_protect(struct crng_state *crng,
442                                     __u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE], int used);
443 static void process_random_ready_list(void);
444
445 /**********************************************************************
446  *
447  * OS independent entropy store.   Here are the functions which handle
448  * storing entropy in an entropy pool.
449  *
450  **********************************************************************/
451
452 struct entropy_store;
453 struct entropy_store {
454         /* read-only data: */
455         const struct poolinfo *poolinfo;
456         __u32 *pool;
457         const char *name;
458         struct entropy_store *pull;
459         struct work_struct push_work;
460
461         /* read-write data: */
462         unsigned long last_pulled;
463         spinlock_t lock;
464         unsigned short add_ptr;
465         unsigned short input_rotate;
466         int entropy_count;
467         int entropy_total;
468         unsigned int initialized:1;
469         unsigned int limit:1;
470         unsigned int last_data_init:1;
471         __u8 last_data[EXTRACT_SIZE];
472 };
473
474 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
475                                size_t nbytes, int min, int rsvd);
476 static ssize_t _extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
477                                 size_t nbytes, int fips);
478
479 static void crng_reseed(struct crng_state *crng, struct entropy_store *r);
480 static void push_to_pool(struct work_struct *work);
481 static __u32 input_pool_data[INPUT_POOL_WORDS];
482 static __u32 blocking_pool_data[OUTPUT_POOL_WORDS];
483
484 static struct entropy_store input_pool = {
485         .poolinfo = &poolinfo_table[0],
486         .name = "input",
487         .limit = 1,
488         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(input_pool.lock),
489         .pool = input_pool_data
490 };
491
492 static struct entropy_store blocking_pool = {
493         .poolinfo = &poolinfo_table[1],
494         .name = "blocking",
495         .limit = 1,
496         .pull = &input_pool,
497         .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(blocking_pool.lock),
498         .pool = blocking_pool_data,
499         .push_work = __WORK_INITIALIZER(blocking_pool.push_work,
500                                         push_to_pool),
501 };
502
503 static __u32 const twist_table[8] = {
504         0x00000000, 0x3b6e20c8, 0x76dc4190, 0x4db26158,
505         0xedb88320, 0xd6d6a3e8, 0x9b64c2b0, 0xa00ae278 };
506
507 /*
508  * This function adds bytes into the entropy "pool".  It does not
509  * update the entropy estimate.  The caller should call
510  * credit_entropy_bits if this is appropriate.
511  *
512  * The pool is stirred with a primitive polynomial of the appropriate
513  * degree, and then twisted.  We twist by three bits at a time because
514  * it's cheap to do so and helps slightly in the expected case where
515  * the entropy is concentrated in the low-order bits.
516  */
517 static void _mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
518                             int nbytes)
519 {
520         unsigned long i, tap1, tap2, tap3, tap4, tap5;
521         int input_rotate;
522         int wordmask = r->poolinfo->poolwords - 1;
523         const char *bytes = in;
524         __u32 w;
525
526         tap1 = r->poolinfo->tap1;
527         tap2 = r->poolinfo->tap2;
528         tap3 = r->poolinfo->tap3;
529         tap4 = r->poolinfo->tap4;
530         tap5 = r->poolinfo->tap5;
531
532         input_rotate = r->input_rotate;
533         i = r->add_ptr;
534
535         /* mix one byte at a time to simplify size handling and churn faster */
536         while (nbytes--) {
537                 w = rol32(*bytes++, input_rotate);
538                 i = (i - 1) & wordmask;
539
540                 /* XOR in the various taps */
541                 w ^= r->pool[i];
542                 w ^= r->pool[(i + tap1) & wordmask];
543                 w ^= r->pool[(i + tap2) & wordmask];
544                 w ^= r->pool[(i + tap3) & wordmask];
545                 w ^= r->pool[(i + tap4) & wordmask];
546                 w ^= r->pool[(i + tap5) & wordmask];
547
548                 /* Mix the result back in with a twist */
549                 r->pool[i] = (w >> 3) ^ twist_table[w & 7];
550
551                 /*
552                  * Normally, we add 7 bits of rotation to the pool.
553                  * At the beginning of the pool, add an extra 7 bits
554                  * rotation, so that successive passes spread the
555                  * input bits across the pool evenly.
556                  */
557                 input_rotate = (input_rotate + (i ? 7 : 14)) & 31;
558         }
559
560         r->input_rotate = input_rotate;
561         r->add_ptr = i;
562 }
563
564 static void __mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
565                              int nbytes)
566 {
567         trace_mix_pool_bytes_nolock(r->name, nbytes, _RET_IP_);
568         _mix_pool_bytes(r, in, nbytes);
569 }
570
571 static void mix_pool_bytes(struct entropy_store *r, const void *in,
572                            int nbytes)
573 {
574         unsigned long flags;
575
576         trace_mix_pool_bytes(r->name, nbytes, _RET_IP_);
577         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
578         _mix_pool_bytes(r, in, nbytes);
579         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
580 }
581
582 struct fast_pool {
583         __u32           pool[4];
584         unsigned long   last;
585         unsigned short  reg_idx;
586         unsigned char   count;
587 };
588
589 /*
590  * This is a fast mixing routine used by the interrupt randomness
591  * collector.  It's hardcoded for an 128 bit pool and assumes that any
592  * locks that might be needed are taken by the caller.
593  */
594 static void fast_mix(struct fast_pool *f)
595 {
596         __u32 a = f->pool[0],   b = f->pool[1];
597         __u32 c = f->pool[2],   d = f->pool[3];
598
599         a += b;                 c += d;
600         b = rol32(b, 6);        d = rol32(d, 27);
601         d ^= a;                 b ^= c;
602
603         a += b;                 c += d;
604         b = rol32(b, 16);       d = rol32(d, 14);
605         d ^= a;                 b ^= c;
606
607         a += b;                 c += d;
608         b = rol32(b, 6);        d = rol32(d, 27);
609         d ^= a;                 b ^= c;
610
611         a += b;                 c += d;
612         b = rol32(b, 16);       d = rol32(d, 14);
613         d ^= a;                 b ^= c;
614
615         f->pool[0] = a;  f->pool[1] = b;
616         f->pool[2] = c;  f->pool[3] = d;
617         f->count++;
618 }
619
620 static void process_random_ready_list(void)
621 {
622         unsigned long flags;
623         struct random_ready_callback *rdy, *tmp;
624
625         spin_lock_irqsave(&random_ready_list_lock, flags);
626         list_for_each_entry_safe(rdy, tmp, &random_ready_list, list) {
627                 struct module *owner = rdy->owner;
628
629                 list_del_init(&rdy->list);
630                 rdy->func(rdy);
631                 module_put(owner);
632         }
633         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_list_lock, flags);
634 }
635
636 /*
637  * Credit (or debit) the entropy store with n bits of entropy.
638  * Use credit_entropy_bits_safe() if the value comes from userspace
639  * or otherwise should be checked for extreme values.
640  */
641 static void credit_entropy_bits(struct entropy_store *r, int nbits)
642 {
643         int entropy_count, orig;
644         const int pool_size = r->poolinfo->poolfracbits;
645         int nfrac = nbits << ENTROPY_SHIFT;
646
647         if (!nbits)
648                 return;
649
650 retry:
651         entropy_count = orig = ACCESS_ONCE(r->entropy_count);
652         if (nfrac < 0) {
653                 /* Debit */
654                 entropy_count += nfrac;
655         } else {
656                 /*
657                  * Credit: we have to account for the possibility of
658                  * overwriting already present entropy.  Even in the
659                  * ideal case of pure Shannon entropy, new contributions
660                  * approach the full value asymptotically:
661                  *
662                  * entropy <- entropy + (pool_size - entropy) *
663                  *      (1 - exp(-add_entropy/pool_size))
664                  *
665                  * For add_entropy <= pool_size/2 then
666                  * (1 - exp(-add_entropy/pool_size)) >=
667                  *    (add_entropy/pool_size)*0.7869...
668                  * so we can approximate the exponential with
669                  * 3/4*add_entropy/pool_size and still be on the
670                  * safe side by adding at most pool_size/2 at a time.
671                  *
672                  * The use of pool_size-2 in the while statement is to
673                  * prevent rounding artifacts from making the loop
674                  * arbitrarily long; this limits the loop to log2(pool_size)*2
675                  * turns no matter how large nbits is.
676                  */
677                 int pnfrac = nfrac;
678                 const int s = r->poolinfo->poolbitshift + ENTROPY_SHIFT + 2;
679                 /* The +2 corresponds to the /4 in the denominator */
680
681                 do {
682                         unsigned int anfrac = min(pnfrac, pool_size/2);
683                         unsigned int add =
684                                 ((pool_size - entropy_count)*anfrac*3) >> s;
685
686                         entropy_count += add;
687                         pnfrac -= anfrac;
688                 } while (unlikely(entropy_count < pool_size-2 && pnfrac));
689         }
690
691         if (unlikely(entropy_count < 0)) {
692                 pr_warn("random: negative entropy/overflow: pool %s count %d\n",
693                         r->name, entropy_count);
694                 WARN_ON(1);
695                 entropy_count = 0;
696         } else if (entropy_count > pool_size)
697                 entropy_count = pool_size;
698         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
699                 goto retry;
700
701         r->entropy_total += nbits;
702         if (!r->initialized && r->entropy_total > 128) {
703                 r->initialized = 1;
704                 r->entropy_total = 0;
705         }
706
707         trace_credit_entropy_bits(r->name, nbits,
708                                   entropy_count >> ENTROPY_SHIFT,
709                                   r->entropy_total, _RET_IP_);
710
711         if (r == &input_pool) {
712                 int entropy_bits = entropy_count >> ENTROPY_SHIFT;
713
714                 if (crng_init < 2 && entropy_bits >= 128) {
715                         crng_reseed(&primary_crng, r);
716                         entropy_bits = r->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT;
717                 }
718
719                 /* should we wake readers? */
720                 if (entropy_bits >= random_read_wakeup_bits) {
721                         wake_up_interruptible(&random_read_wait);
722                         kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_IN);
723                 }
724                 /* If the input pool is getting full, send some
725                  * entropy to the blocking pool until it is 75% full.
726                  */
727                 if (entropy_bits > random_write_wakeup_bits &&
728                     r->initialized &&
729                     r->entropy_total >= 2*random_read_wakeup_bits) {
730                         struct entropy_store *other = &blocking_pool;
731
732                         if (other->entropy_count <=
733                             3 * other->poolinfo->poolfracbits / 4) {
734                                 schedule_work(&other->push_work);
735                                 r->entropy_total = 0;
736                         }
737                 }
738         }
739 }
740
741 static int credit_entropy_bits_safe(struct entropy_store *r, int nbits)
742 {
743         const int nbits_max = (int)(~0U >> (ENTROPY_SHIFT + 1));
744
745         if (nbits < 0)
746                 return -EINVAL;
747
748         /* Cap the value to avoid overflows */
749         nbits = min(nbits,  nbits_max);
750
751         credit_entropy_bits(r, nbits);
752         return 0;
753 }
754
755 /*********************************************************************
756  *
757  * CRNG using CHACHA20
758  *
759  *********************************************************************/
760
761 #define CRNG_RESEED_INTERVAL (300*HZ)
762
763 static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(crng_init_wait);
764
765 #ifdef CONFIG_NUMA
766 /*
767  * Hack to deal with crazy userspace progams when they are all trying
768  * to access /dev/urandom in parallel.  The programs are almost
769  * certainly doing something terribly wrong, but we'll work around
770  * their brain damage.
771  */
772 static struct crng_state **crng_node_pool __read_mostly;
773 #endif
774
775 static void crng_initialize(struct crng_state *crng)
776 {
777         int             i;
778         unsigned long   rv;
779
780         memcpy(&crng->state[0], "expand 32-byte k", 16);
781         if (crng == &primary_crng)
782                 _extract_entropy(&input_pool, &crng->state[4],
783                                  sizeof(__u32) * 12, 0);
784         else
785                 get_random_bytes(&crng->state[4], sizeof(__u32) * 12);
786         for (i = 4; i < 16; i++) {
787                 if (!arch_get_random_seed_long(&rv) &&
788                     !arch_get_random_long(&rv))
789                         rv = random_get_entropy();
790                 crng->state[i] ^= rv;
791         }
792         crng->init_time = jiffies - CRNG_RESEED_INTERVAL - 1;
793 }
794
795 static int crng_fast_load(const char *cp, size_t len)
796 {
797         unsigned long flags;
798         char *p;
799
800         if (!spin_trylock_irqsave(&primary_crng.lock, flags))
801                 return 0;
802         if (crng_ready()) {
803                 spin_unlock_irqrestore(&primary_crng.lock, flags);
804                 return 0;
805         }
806         p = (unsigned char *) &primary_crng.state[4];
807         while (len > 0 && crng_init_cnt < CRNG_INIT_CNT_THRESH) {
808                 p[crng_init_cnt % CHACHA20_KEY_SIZE] ^= *cp;
809                 cp++; crng_init_cnt++; len--;
810         }
811         if (crng_init_cnt >= CRNG_INIT_CNT_THRESH) {
812                 crng_init = 1;
813                 wake_up_interruptible(&crng_init_wait);
814                 pr_notice("random: fast init done\n");
815         }
816         spin_unlock_irqrestore(&primary_crng.lock, flags);
817         return 1;
818 }
819
820 static void crng_reseed(struct crng_state *crng, struct entropy_store *r)
821 {
822         unsigned long   flags;
823         int             i, num;
824         union {
825                 __u8    block[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
826                 __u32   key[8];
827         } buf;
828
829         if (r) {
830                 num = extract_entropy(r, &buf, 32, 16, 0);
831                 if (num == 0)
832                         return;
833         } else {
834                 _extract_crng(&primary_crng, buf.block);
835                 _crng_backtrack_protect(&primary_crng, buf.block,
836                                         CHACHA20_KEY_SIZE);
837         }
838         spin_lock_irqsave(&primary_crng.lock, flags);
839         for (i = 0; i < 8; i++) {
840                 unsigned long   rv;
841                 if (!arch_get_random_seed_long(&rv) &&
842                     !arch_get_random_long(&rv))
843                         rv = random_get_entropy();
844                 crng->state[i+4] ^= buf.key[i] ^ rv;
845         }
846         memzero_explicit(&buf, sizeof(buf));
847         crng->init_time = jiffies;
848         if (crng == &primary_crng && crng_init < 2) {
849                 crng_init = 2;
850                 process_random_ready_list();
851                 wake_up_interruptible(&crng_init_wait);
852                 pr_notice("random: crng init done\n");
853         }
854         spin_unlock_irqrestore(&primary_crng.lock, flags);
855 }
856
857 static inline void maybe_reseed_primary_crng(void)
858 {
859         if (crng_init > 2 &&
860             time_after(jiffies, primary_crng.init_time + CRNG_RESEED_INTERVAL))
861                 crng_reseed(&primary_crng, &input_pool);
862 }
863
864 static inline void crng_wait_ready(void)
865 {
866         wait_event_interruptible(crng_init_wait, crng_ready());
867 }
868
869 static void _extract_crng(struct crng_state *crng,
870                           __u8 out[CHACHA20_BLOCK_SIZE])
871 {
872         unsigned long v, flags;
873
874         if (crng_init > 1 &&
875             time_after(jiffies, crng->init_time + CRNG_RESEED_INTERVAL))
876                 crng_reseed(crng, crng == &primary_crng ? &input_pool : NULL);
877         spin_lock_irqsave(&crng->lock, flags);
878         if (arch_get_random_long(&v))
879                 crng->state[14] ^= v;
880         chacha20_block(&crng->state[0], out);
881         if (crng->state[12] == 0)
882                 crng->state[13]++;
883         spin_unlock_irqrestore(&crng->lock, flags);
884 }
885
886 static void extract_crng(__u8 out[CHACHA20_BLOCK_SIZE])
887 {
888         struct crng_state *crng = NULL;
889
890 #ifdef CONFIG_NUMA
891         if (crng_node_pool)
892                 crng = crng_node_pool[numa_node_id()];
893         if (crng == NULL)
894 #endif
895                 crng = &primary_crng;
896         _extract_crng(crng, out);
897 }
898
899 /*
900  * Use the leftover bytes from the CRNG block output (if there is
901  * enough) to mutate the CRNG key to provide backtracking protection.
902  */
903 static void _crng_backtrack_protect(struct crng_state *crng,
904                                     __u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE], int used)
905 {
906         unsigned long   flags;
907         __u32           *s, *d;
908         int             i;
909
910         used = round_up(used, sizeof(__u32));
911         if (used + CHACHA20_KEY_SIZE > CHACHA20_BLOCK_SIZE) {
912                 extract_crng(tmp);
913                 used = 0;
914         }
915         spin_lock_irqsave(&crng->lock, flags);
916         s = (__u32 *) &tmp[used];
917         d = &crng->state[4];
918         for (i=0; i < 8; i++)
919                 *d++ ^= *s++;
920         spin_unlock_irqrestore(&crng->lock, flags);
921 }
922
923 static void crng_backtrack_protect(__u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE], int used)
924 {
925         struct crng_state *crng = NULL;
926
927 #ifdef CONFIG_NUMA
928         if (crng_node_pool)
929                 crng = crng_node_pool[numa_node_id()];
930         if (crng == NULL)
931 #endif
932                 crng = &primary_crng;
933         _crng_backtrack_protect(crng, tmp, used);
934 }
935
936 static ssize_t extract_crng_user(void __user *buf, size_t nbytes)
937 {
938         ssize_t ret = 0, i = CHACHA20_BLOCK_SIZE;
939         __u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
940         int large_request = (nbytes > 256);
941
942         while (nbytes) {
943                 if (large_request && need_resched()) {
944                         if (signal_pending(current)) {
945                                 if (ret == 0)
946                                         ret = -ERESTARTSYS;
947                                 break;
948                         }
949                         schedule();
950                 }
951
952                 extract_crng(tmp);
953                 i = min_t(int, nbytes, CHACHA20_BLOCK_SIZE);
954                 if (copy_to_user(buf, tmp, i)) {
955                         ret = -EFAULT;
956                         break;
957                 }
958
959                 nbytes -= i;
960                 buf += i;
961                 ret += i;
962         }
963         crng_backtrack_protect(tmp, i);
964
965         /* Wipe data just written to memory */
966         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
967
968         return ret;
969 }
970
971
972 /*********************************************************************
973  *
974  * Entropy input management
975  *
976  *********************************************************************/
977
978 /* There is one of these per entropy source */
979 struct timer_rand_state {
980         cycles_t last_time;
981         long last_delta, last_delta2;
982         unsigned dont_count_entropy:1;
983 };
984
985 #define INIT_TIMER_RAND_STATE { INITIAL_JIFFIES, };
986
987 /*
988  * Add device- or boot-specific data to the input pool to help
989  * initialize it.
990  *
991  * None of this adds any entropy; it is meant to avoid the problem of
992  * the entropy pool having similar initial state across largely
993  * identical devices.
994  */
995 void add_device_randomness(const void *buf, unsigned int size)
996 {
997         unsigned long time = random_get_entropy() ^ jiffies;
998         unsigned long flags;
999
1000         trace_add_device_randomness(size, _RET_IP_);
1001         spin_lock_irqsave(&input_pool.lock, flags);
1002         _mix_pool_bytes(&input_pool, buf, size);
1003         _mix_pool_bytes(&input_pool, &time, sizeof(time));
1004         spin_unlock_irqrestore(&input_pool.lock, flags);
1005 }
1006 EXPORT_SYMBOL(add_device_randomness);
1007
1008 static struct timer_rand_state input_timer_state = INIT_TIMER_RAND_STATE;
1009
1010 /*
1011  * This function adds entropy to the entropy "pool" by using timing
1012  * delays.  It uses the timer_rand_state structure to make an estimate
1013  * of how many bits of entropy this call has added to the pool.
1014  *
1015  * The number "num" is also added to the pool - it should somehow describe
1016  * the type of event which just happened.  This is currently 0-255 for
1017  * keyboard scan codes, and 256 upwards for interrupts.
1018  *
1019  */
1020 static void add_timer_randomness(struct timer_rand_state *state, unsigned num)
1021 {
1022         struct entropy_store    *r;
1023         struct {
1024                 long jiffies;
1025                 unsigned cycles;
1026                 unsigned num;
1027         } sample;
1028         long delta, delta2, delta3;
1029
1030         preempt_disable();
1031
1032         sample.jiffies = jiffies;
1033         sample.cycles = random_get_entropy();
1034         sample.num = num;
1035         r = &input_pool;
1036         mix_pool_bytes(r, &sample, sizeof(sample));
1037
1038         /*
1039          * Calculate number of bits of randomness we probably added.
1040          * We take into account the first, second and third-order deltas
1041          * in order to make our estimate.
1042          */
1043
1044         if (!state->dont_count_entropy) {
1045                 delta = sample.jiffies - state->last_time;
1046                 state->last_time = sample.jiffies;
1047
1048                 delta2 = delta - state->last_delta;
1049                 state->last_delta = delta;
1050
1051                 delta3 = delta2 - state->last_delta2;
1052                 state->last_delta2 = delta2;
1053
1054                 if (delta < 0)
1055                         delta = -delta;
1056                 if (delta2 < 0)
1057                         delta2 = -delta2;
1058                 if (delta3 < 0)
1059                         delta3 = -delta3;
1060                 if (delta > delta2)
1061                         delta = delta2;
1062                 if (delta > delta3)
1063                         delta = delta3;
1064
1065                 /*
1066                  * delta is now minimum absolute delta.
1067                  * Round down by 1 bit on general principles,
1068                  * and limit entropy entimate to 12 bits.
1069                  */
1070                 credit_entropy_bits(r, min_t(int, fls(delta>>1), 11));
1071         }
1072         preempt_enable();
1073 }
1074
1075 void add_input_randomness(unsigned int type, unsigned int code,
1076                                  unsigned int value)
1077 {
1078         static unsigned char last_value;
1079
1080         /* ignore autorepeat and the like */
1081         if (value == last_value)
1082                 return;
1083
1084         last_value = value;
1085         add_timer_randomness(&input_timer_state,
1086                              (type << 4) ^ code ^ (code >> 4) ^ value);
1087         trace_add_input_randomness(ENTROPY_BITS(&input_pool));
1088 }
1089 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_input_randomness);
1090
1091 static DEFINE_PER_CPU(struct fast_pool, irq_randomness);
1092
1093 #ifdef ADD_INTERRUPT_BENCH
1094 static unsigned long avg_cycles, avg_deviation;
1095
1096 #define AVG_SHIFT 8     /* Exponential average factor k=1/256 */
1097 #define FIXED_1_2 (1 << (AVG_SHIFT-1))
1098
1099 static void add_interrupt_bench(cycles_t start)
1100 {
1101         long delta = random_get_entropy() - start;
1102
1103         /* Use a weighted moving average */
1104         delta = delta - ((avg_cycles + FIXED_1_2) >> AVG_SHIFT);
1105         avg_cycles += delta;
1106         /* And average deviation */
1107         delta = abs(delta) - ((avg_deviation + FIXED_1_2) >> AVG_SHIFT);
1108         avg_deviation += delta;
1109 }
1110 #else
1111 #define add_interrupt_bench(x)
1112 #endif
1113
1114 static __u32 get_reg(struct fast_pool *f, struct pt_regs *regs)
1115 {
1116         __u32 *ptr = (__u32 *) regs;
1117
1118         if (regs == NULL)
1119                 return 0;
1120         if (f->reg_idx >= sizeof(struct pt_regs) / sizeof(__u32))
1121                 f->reg_idx = 0;
1122         return *(ptr + f->reg_idx++);
1123 }
1124
1125 void add_interrupt_randomness(int irq, int irq_flags)
1126 {
1127         struct entropy_store    *r;
1128         struct fast_pool        *fast_pool = this_cpu_ptr(&irq_randomness);
1129         struct pt_regs          *regs = get_irq_regs();
1130         unsigned long           now = jiffies;
1131         cycles_t                cycles = random_get_entropy();
1132         __u32                   c_high, j_high;
1133         __u64                   ip;
1134         unsigned long           seed;
1135         int                     credit = 0;
1136
1137         if (cycles == 0)
1138                 cycles = get_reg(fast_pool, regs);
1139         c_high = (sizeof(cycles) > 4) ? cycles >> 32 : 0;
1140         j_high = (sizeof(now) > 4) ? now >> 32 : 0;
1141         fast_pool->pool[0] ^= cycles ^ j_high ^ irq;
1142         fast_pool->pool[1] ^= now ^ c_high;
1143         ip = regs ? instruction_pointer(regs) : _RET_IP_;
1144         fast_pool->pool[2] ^= ip;
1145         fast_pool->pool[3] ^= (sizeof(ip) > 4) ? ip >> 32 :
1146                 get_reg(fast_pool, regs);
1147
1148         fast_mix(fast_pool);
1149         add_interrupt_bench(cycles);
1150
1151         if (!crng_ready()) {
1152                 if ((fast_pool->count >= 64) &&
1153                     crng_fast_load((char *) fast_pool->pool,
1154                                    sizeof(fast_pool->pool))) {
1155                         fast_pool->count = 0;
1156                         fast_pool->last = now;
1157                 }
1158                 return;
1159         }
1160
1161         if ((fast_pool->count < 64) &&
1162             !time_after(now, fast_pool->last + HZ))
1163                 return;
1164
1165         r = &input_pool;
1166         if (!spin_trylock(&r->lock))
1167                 return;
1168
1169         fast_pool->last = now;
1170         __mix_pool_bytes(r, &fast_pool->pool, sizeof(fast_pool->pool));
1171
1172         /*
1173          * If we have architectural seed generator, produce a seed and
1174          * add it to the pool.  For the sake of paranoia don't let the
1175          * architectural seed generator dominate the input from the
1176          * interrupt noise.
1177          */
1178         if (arch_get_random_seed_long(&seed)) {
1179                 __mix_pool_bytes(r, &seed, sizeof(seed));
1180                 credit = 1;
1181         }
1182         spin_unlock(&r->lock);
1183
1184         fast_pool->count = 0;
1185
1186         /* award one bit for the contents of the fast pool */
1187         credit_entropy_bits(r, credit + 1);
1188 }
1189 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_interrupt_randomness);
1190
1191 #ifdef CONFIG_BLOCK
1192 void add_disk_randomness(struct gendisk *disk)
1193 {
1194         if (!disk || !disk->random)
1195                 return;
1196         /* first major is 1, so we get >= 0x200 here */
1197         add_timer_randomness(disk->random, 0x100 + disk_devt(disk));
1198         trace_add_disk_randomness(disk_devt(disk), ENTROPY_BITS(&input_pool));
1199 }
1200 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_disk_randomness);
1201 #endif
1202
1203 /*********************************************************************
1204  *
1205  * Entropy extraction routines
1206  *
1207  *********************************************************************/
1208
1209 /*
1210  * This utility inline function is responsible for transferring entropy
1211  * from the primary pool to the secondary extraction pool. We make
1212  * sure we pull enough for a 'catastrophic reseed'.
1213  */
1214 static void _xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes);
1215 static void xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes)
1216 {
1217         if (!r->pull ||
1218             r->entropy_count >= (nbytes << (ENTROPY_SHIFT + 3)) ||
1219             r->entropy_count > r->poolinfo->poolfracbits)
1220                 return;
1221
1222         if (r->limit == 0 && random_min_urandom_seed) {
1223                 unsigned long now = jiffies;
1224
1225                 if (time_before(now,
1226                                 r->last_pulled + random_min_urandom_seed * HZ))
1227                         return;
1228                 r->last_pulled = now;
1229         }
1230
1231         _xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1232 }
1233
1234 static void _xfer_secondary_pool(struct entropy_store *r, size_t nbytes)
1235 {
1236         __u32   tmp[OUTPUT_POOL_WORDS];
1237
1238         /* For /dev/random's pool, always leave two wakeups' worth */
1239         int rsvd_bytes = r->limit ? 0 : random_read_wakeup_bits / 4;
1240         int bytes = nbytes;
1241
1242         /* pull at least as much as a wakeup */
1243         bytes = max_t(int, bytes, random_read_wakeup_bits / 8);
1244         /* but never more than the buffer size */
1245         bytes = min_t(int, bytes, sizeof(tmp));
1246
1247         trace_xfer_secondary_pool(r->name, bytes * 8, nbytes * 8,
1248                                   ENTROPY_BITS(r), ENTROPY_BITS(r->pull));
1249         bytes = extract_entropy(r->pull, tmp, bytes,
1250                                 random_read_wakeup_bits / 8, rsvd_bytes);
1251         mix_pool_bytes(r, tmp, bytes);
1252         credit_entropy_bits(r, bytes*8);
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Used as a workqueue function so that when the input pool is getting
1257  * full, we can "spill over" some entropy to the output pools.  That
1258  * way the output pools can store some of the excess entropy instead
1259  * of letting it go to waste.
1260  */
1261 static void push_to_pool(struct work_struct *work)
1262 {
1263         struct entropy_store *r = container_of(work, struct entropy_store,
1264                                               push_work);
1265         BUG_ON(!r);
1266         _xfer_secondary_pool(r, random_read_wakeup_bits/8);
1267         trace_push_to_pool(r->name, r->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT,
1268                            r->pull->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT);
1269 }
1270
1271 /*
1272  * This function decides how many bytes to actually take from the
1273  * given pool, and also debits the entropy count accordingly.
1274  */
1275 static size_t account(struct entropy_store *r, size_t nbytes, int min,
1276                       int reserved)
1277 {
1278         int entropy_count, orig;
1279         size_t ibytes, nfrac;
1280
1281         BUG_ON(r->entropy_count > r->poolinfo->poolfracbits);
1282
1283         /* Can we pull enough? */
1284 retry:
1285         entropy_count = orig = ACCESS_ONCE(r->entropy_count);
1286         ibytes = nbytes;
1287         /* If limited, never pull more than available */
1288         if (r->limit) {
1289                 int have_bytes = entropy_count >> (ENTROPY_SHIFT + 3);
1290
1291                 if ((have_bytes -= reserved) < 0)
1292                         have_bytes = 0;
1293                 ibytes = min_t(size_t, ibytes, have_bytes);
1294         }
1295         if (ibytes < min)
1296                 ibytes = 0;
1297
1298         if (unlikely(entropy_count < 0)) {
1299                 pr_warn("random: negative entropy count: pool %s count %d\n",
1300                         r->name, entropy_count);
1301                 WARN_ON(1);
1302                 entropy_count = 0;
1303         }
1304         nfrac = ibytes << (ENTROPY_SHIFT + 3);
1305         if ((size_t) entropy_count > nfrac)
1306                 entropy_count -= nfrac;
1307         else
1308                 entropy_count = 0;
1309
1310         if (cmpxchg(&r->entropy_count, orig, entropy_count) != orig)
1311                 goto retry;
1312
1313         trace_debit_entropy(r->name, 8 * ibytes);
1314         if (ibytes &&
1315             (r->entropy_count >> ENTROPY_SHIFT) < random_write_wakeup_bits) {
1316                 wake_up_interruptible(&random_write_wait);
1317                 kill_fasync(&fasync, SIGIO, POLL_OUT);
1318         }
1319
1320         return ibytes;
1321 }
1322
1323 /*
1324  * This function does the actual extraction for extract_entropy and
1325  * extract_entropy_user.
1326  *
1327  * Note: we assume that .poolwords is a multiple of 16 words.
1328  */
1329 static void extract_buf(struct entropy_store *r, __u8 *out)
1330 {
1331         int i;
1332         union {
1333                 __u32 w[5];
1334                 unsigned long l[LONGS(20)];
1335         } hash;
1336         __u32 workspace[SHA_WORKSPACE_WORDS];
1337         unsigned long flags;
1338
1339         /*
1340          * If we have an architectural hardware random number
1341          * generator, use it for SHA's initial vector
1342          */
1343         sha_init(hash.w);
1344         for (i = 0; i < LONGS(20); i++) {
1345                 unsigned long v;
1346                 if (!arch_get_random_long(&v))
1347                         break;
1348                 hash.l[i] = v;
1349         }
1350
1351         /* Generate a hash across the pool, 16 words (512 bits) at a time */
1352         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
1353         for (i = 0; i < r->poolinfo->poolwords; i += 16)
1354                 sha_transform(hash.w, (__u8 *)(r->pool + i), workspace);
1355
1356         /*
1357          * We mix the hash back into the pool to prevent backtracking
1358          * attacks (where the attacker knows the state of the pool
1359          * plus the current outputs, and attempts to find previous
1360          * ouputs), unless the hash function can be inverted. By
1361          * mixing at least a SHA1 worth of hash data back, we make
1362          * brute-forcing the feedback as hard as brute-forcing the
1363          * hash.
1364          */
1365         __mix_pool_bytes(r, hash.w, sizeof(hash.w));
1366         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
1367
1368         memzero_explicit(workspace, sizeof(workspace));
1369
1370         /*
1371          * In case the hash function has some recognizable output
1372          * pattern, we fold it in half. Thus, we always feed back
1373          * twice as much data as we output.
1374          */
1375         hash.w[0] ^= hash.w[3];
1376         hash.w[1] ^= hash.w[4];
1377         hash.w[2] ^= rol32(hash.w[2], 16);
1378
1379         memcpy(out, &hash, EXTRACT_SIZE);
1380         memzero_explicit(&hash, sizeof(hash));
1381 }
1382
1383 static ssize_t _extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
1384                                 size_t nbytes, int fips)
1385 {
1386         ssize_t ret = 0, i;
1387         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1388         unsigned long flags;
1389
1390         while (nbytes) {
1391                 extract_buf(r, tmp);
1392
1393                 if (fips) {
1394                         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
1395                         if (!memcmp(tmp, r->last_data, EXTRACT_SIZE))
1396                                 panic("Hardware RNG duplicated output!\n");
1397                         memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
1398                         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
1399                 }
1400                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
1401                 memcpy(buf, tmp, i);
1402                 nbytes -= i;
1403                 buf += i;
1404                 ret += i;
1405         }
1406
1407         /* Wipe data just returned from memory */
1408         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
1409
1410         return ret;
1411 }
1412
1413 /*
1414  * This function extracts randomness from the "entropy pool", and
1415  * returns it in a buffer.
1416  *
1417  * The min parameter specifies the minimum amount we can pull before
1418  * failing to avoid races that defeat catastrophic reseeding while the
1419  * reserved parameter indicates how much entropy we must leave in the
1420  * pool after each pull to avoid starving other readers.
1421  */
1422 static ssize_t extract_entropy(struct entropy_store *r, void *buf,
1423                                  size_t nbytes, int min, int reserved)
1424 {
1425         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1426         unsigned long flags;
1427
1428         /* if last_data isn't primed, we need EXTRACT_SIZE extra bytes */
1429         if (fips_enabled) {
1430                 spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
1431                 if (!r->last_data_init) {
1432                         r->last_data_init = 1;
1433                         spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
1434                         trace_extract_entropy(r->name, EXTRACT_SIZE,
1435                                               ENTROPY_BITS(r), _RET_IP_);
1436                         xfer_secondary_pool(r, EXTRACT_SIZE);
1437                         extract_buf(r, tmp);
1438                         spin_lock_irqsave(&r->lock, flags);
1439                         memcpy(r->last_data, tmp, EXTRACT_SIZE);
1440                 }
1441                 spin_unlock_irqrestore(&r->lock, flags);
1442         }
1443
1444         trace_extract_entropy(r->name, nbytes, ENTROPY_BITS(r), _RET_IP_);
1445         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1446         nbytes = account(r, nbytes, min, reserved);
1447
1448         return _extract_entropy(r, buf, nbytes, fips_enabled);
1449 }
1450
1451 /*
1452  * This function extracts randomness from the "entropy pool", and
1453  * returns it in a userspace buffer.
1454  */
1455 static ssize_t extract_entropy_user(struct entropy_store *r, void __user *buf,
1456                                     size_t nbytes)
1457 {
1458         ssize_t ret = 0, i;
1459         __u8 tmp[EXTRACT_SIZE];
1460         int large_request = (nbytes > 256);
1461
1462         trace_extract_entropy_user(r->name, nbytes, ENTROPY_BITS(r), _RET_IP_);
1463         xfer_secondary_pool(r, nbytes);
1464         nbytes = account(r, nbytes, 0, 0);
1465
1466         while (nbytes) {
1467                 if (large_request && need_resched()) {
1468                         if (signal_pending(current)) {
1469                                 if (ret == 0)
1470                                         ret = -ERESTARTSYS;
1471                                 break;
1472                         }
1473                         schedule();
1474                 }
1475
1476                 extract_buf(r, tmp);
1477                 i = min_t(int, nbytes, EXTRACT_SIZE);
1478                 if (copy_to_user(buf, tmp, i)) {
1479                         ret = -EFAULT;
1480                         break;
1481                 }
1482
1483                 nbytes -= i;
1484                 buf += i;
1485                 ret += i;
1486         }
1487
1488         /* Wipe data just returned from memory */
1489         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
1490
1491         return ret;
1492 }
1493
1494 /*
1495  * This function is the exported kernel interface.  It returns some
1496  * number of good random numbers, suitable for key generation, seeding
1497  * TCP sequence numbers, etc.  It does not rely on the hardware random
1498  * number generator.  For random bytes direct from the hardware RNG
1499  * (when available), use get_random_bytes_arch().
1500  */
1501 void get_random_bytes(void *buf, int nbytes)
1502 {
1503         __u8 tmp[CHACHA20_BLOCK_SIZE];
1504
1505 #if DEBUG_RANDOM_BOOT > 0
1506         if (!crng_ready())
1507                 printk(KERN_NOTICE "random: %pF get_random_bytes called "
1508                        "with crng_init = %d\n", (void *) _RET_IP_, crng_init);
1509 #endif
1510         trace_get_random_bytes(nbytes, _RET_IP_);
1511
1512         while (nbytes >= CHACHA20_BLOCK_SIZE) {
1513                 extract_crng(buf);
1514                 buf += CHACHA20_BLOCK_SIZE;
1515                 nbytes -= CHACHA20_BLOCK_SIZE;
1516         }
1517
1518         if (nbytes > 0) {
1519                 extract_crng(tmp);
1520                 memcpy(buf, tmp, nbytes);
1521                 crng_backtrack_protect(tmp, nbytes);
1522         } else
1523                 crng_backtrack_protect(tmp, CHACHA20_BLOCK_SIZE);
1524         memzero_explicit(tmp, sizeof(tmp));
1525 }
1526 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes);
1527
1528 /*
1529  * Add a callback function that will be invoked when the nonblocking
1530  * pool is initialised.
1531  *
1532  * returns: 0 if callback is successfully added
1533  *          -EALREADY if pool is already initialised (callback not called)
1534  *          -ENOENT if module for callback is not alive
1535  */
1536 int add_random_ready_callback(struct random_ready_callback *rdy)
1537 {
1538         struct module *owner;
1539         unsigned long flags;
1540         int err = -EALREADY;
1541
1542         if (crng_ready())
1543                 return err;
1544
1545         owner = rdy->owner;
1546         if (!try_module_get(owner))
1547                 return -ENOENT;
1548
1549         spin_lock_irqsave(&random_ready_list_lock, flags);
1550         if (crng_ready())
1551                 goto out;
1552
1553         owner = NULL;
1554
1555         list_add(&rdy->list, &random_ready_list);
1556         err = 0;
1557
1558 out:
1559         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_list_lock, flags);
1560
1561         module_put(owner);
1562
1563         return err;
1564 }
1565 EXPORT_SYMBOL(add_random_ready_callback);
1566
1567 /*
1568  * Delete a previously registered readiness callback function.
1569  */
1570 void del_random_ready_callback(struct random_ready_callback *rdy)
1571 {
1572         unsigned long flags;
1573         struct module *owner = NULL;
1574
1575         spin_lock_irqsave(&random_ready_list_lock, flags);
1576         if (!list_empty(&rdy->list)) {
1577                 list_del_init(&rdy->list);
1578                 owner = rdy->owner;
1579         }
1580         spin_unlock_irqrestore(&random_ready_list_lock, flags);
1581
1582         module_put(owner);
1583 }
1584 EXPORT_SYMBOL(del_random_ready_callback);
1585
1586 /*
1587  * This function will use the architecture-specific hardware random
1588  * number generator if it is available.  The arch-specific hw RNG will
1589  * almost certainly be faster than what we can do in software, but it
1590  * is impossible to verify that it is implemented securely (as
1591  * opposed, to, say, the AES encryption of a sequence number using a
1592  * key known by the NSA).  So it's useful if we need the speed, but
1593  * only if we're willing to trust the hardware manufacturer not to
1594  * have put in a back door.
1595  */
1596 void get_random_bytes_arch(void *buf, int nbytes)
1597 {
1598         char *p = buf;
1599
1600         trace_get_random_bytes_arch(nbytes, _RET_IP_);
1601         while (nbytes) {
1602                 unsigned long v;
1603                 int chunk = min(nbytes, (int)sizeof(unsigned long));
1604
1605                 if (!arch_get_random_long(&v))
1606                         break;
1607                 
1608                 memcpy(p, &v, chunk);
1609                 p += chunk;
1610                 nbytes -= chunk;
1611         }
1612
1613         if (nbytes)
1614                 get_random_bytes(p, nbytes);
1615 }
1616 EXPORT_SYMBOL(get_random_bytes_arch);
1617
1618
1619 /*
1620  * init_std_data - initialize pool with system data
1621  *
1622  * @r: pool to initialize
1623  *
1624  * This function clears the pool's entropy count and mixes some system
1625  * data into the pool to prepare it for use. The pool is not cleared
1626  * as that can only decrease the entropy in the pool.
1627  */
1628 static void init_std_data(struct entropy_store *r)
1629 {
1630         int i;
1631         ktime_t now = ktime_get_real();
1632         unsigned long rv;
1633
1634         r->last_pulled = jiffies;
1635         mix_pool_bytes(r, &now, sizeof(now));
1636         for (i = r->poolinfo->poolbytes; i > 0; i -= sizeof(rv)) {
1637                 if (!arch_get_random_seed_long(&rv) &&
1638                     !arch_get_random_long(&rv))
1639                         rv = random_get_entropy();
1640                 mix_pool_bytes(r, &rv, sizeof(rv));
1641         }
1642         mix_pool_bytes(r, utsname(), sizeof(*(utsname())));
1643 }
1644
1645 /*
1646  * Note that setup_arch() may call add_device_randomness()
1647  * long before we get here. This allows seeding of the pools
1648  * with some platform dependent data very early in the boot
1649  * process. But it limits our options here. We must use
1650  * statically allocated structures that already have all
1651  * initializations complete at compile time. We should also
1652  * take care not to overwrite the precious per platform data
1653  * we were given.
1654  */
1655 static int rand_initialize(void)
1656 {
1657 #ifdef CONFIG_NUMA
1658         int i;
1659         int num_nodes = num_possible_nodes();
1660         struct crng_state *crng;
1661         struct crng_state **pool;
1662 #endif
1663
1664         init_std_data(&input_pool);
1665         init_std_data(&blocking_pool);
1666         crng_initialize(&primary_crng);
1667
1668 #ifdef CONFIG_NUMA
1669         pool = kmalloc(num_nodes * sizeof(void *),
1670                        GFP_KERNEL|__GFP_NOFAIL|__GFP_ZERO);
1671         for_each_online_node(i) {
1672                 crng = kmalloc_node(sizeof(struct crng_state),
1673                                     GFP_KERNEL | __GFP_NOFAIL, i);
1674                 spin_lock_init(&crng->lock);
1675                 crng_initialize(crng);
1676                 pool[i] = crng;
1677         }
1678         mb();
1679         crng_node_pool = pool;
1680 #endif
1681         return 0;
1682 }
1683 early_initcall(rand_initialize);
1684
1685 #ifdef CONFIG_BLOCK
1686 void rand_initialize_disk(struct gendisk *disk)
1687 {
1688         struct timer_rand_state *state;
1689
1690         /*
1691          * If kzalloc returns null, we just won't use that entropy
1692          * source.
1693          */
1694         state = kzalloc(sizeof(struct timer_rand_state), GFP_KERNEL);
1695         if (state) {
1696                 state->last_time = INITIAL_JIFFIES;
1697                 disk->random = state;
1698         }
1699 }
1700 #endif
1701
1702 static ssize_t
1703 _random_read(int nonblock, char __user *buf, size_t nbytes)
1704 {
1705         ssize_t n;
1706
1707         if (nbytes == 0)
1708                 return 0;
1709
1710         nbytes = min_t(size_t, nbytes, SEC_XFER_SIZE);
1711         while (1) {
1712                 n = extract_entropy_user(&blocking_pool, buf, nbytes);
1713                 if (n < 0)
1714                         return n;
1715                 trace_random_read(n*8, (nbytes-n)*8,
1716                                   ENTROPY_BITS(&blocking_pool),
1717                                   ENTROPY_BITS(&input_pool));
1718                 if (n > 0)
1719                         return n;
1720
1721                 /* Pool is (near) empty.  Maybe wait and retry. */
1722                 if (nonblock)
1723                         return -EAGAIN;
1724
1725                 wait_event_interruptible(random_read_wait,
1726                         ENTROPY_BITS(&input_pool) >=
1727                         random_read_wakeup_bits);
1728                 if (signal_pending(current))
1729                         return -ERESTARTSYS;
1730         }
1731 }
1732
1733 static ssize_t
1734 random_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1735 {
1736         return _random_read(file->f_flags & O_NONBLOCK, buf, nbytes);
1737 }
1738
1739 static ssize_t
1740 urandom_read(struct file *file, char __user *buf, size_t nbytes, loff_t *ppos)
1741 {
1742         unsigned long flags;
1743         static int maxwarn = 10;
1744         int ret;
1745
1746         if (!crng_ready() && maxwarn > 0) {
1747                 maxwarn--;
1748                 printk(KERN_NOTICE "random: %s: uninitialized urandom read "
1749                        "(%zd bytes read)\n",
1750                        current->comm, nbytes);
1751                 spin_lock_irqsave(&primary_crng.lock, flags);
1752                 crng_init_cnt = 0;
1753                 spin_unlock_irqrestore(&primary_crng.lock, flags);
1754         }
1755         nbytes = min_t(size_t, nbytes, INT_MAX >> (ENTROPY_SHIFT + 3));
1756         ret = extract_crng_user(buf, nbytes);
1757         trace_urandom_read(8 * nbytes, 0, ENTROPY_BITS(&input_pool));
1758         return ret;
1759 }
1760
1761 static unsigned int
1762 random_poll(struct file *file, poll_table * wait)
1763 {
1764         unsigned int mask;
1765
1766         poll_wait(file, &random_read_wait, wait);
1767         poll_wait(file, &random_write_wait, wait);
1768         mask = 0;
1769         if (ENTROPY_BITS(&input_pool) >= random_read_wakeup_bits)
1770                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
1771         if (ENTROPY_BITS(&input_pool) < random_write_wakeup_bits)
1772                 mask |= POLLOUT | POLLWRNORM;
1773         return mask;
1774 }
1775
1776 static int
1777 write_pool(struct entropy_store *r, const char __user *buffer, size_t count)
1778 {
1779         size_t bytes;
1780         __u32 buf[16];
1781         const char __user *p = buffer;
1782
1783         while (count > 0) {
1784                 bytes = min(count, sizeof(buf));
1785                 if (copy_from_user(&buf, p, bytes))
1786                         return -EFAULT;
1787
1788                 count -= bytes;
1789                 p += bytes;
1790
1791                 mix_pool_bytes(r, buf, bytes);
1792                 cond_resched();
1793         }
1794
1795         return 0;
1796 }
1797
1798 static ssize_t random_write(struct file *file, const char __user *buffer,
1799                             size_t count, loff_t *ppos)
1800 {
1801         size_t ret;
1802
1803         ret = write_pool(&input_pool, buffer, count);
1804         if (ret)
1805                 return ret;
1806
1807         return (ssize_t)count;
1808 }
1809
1810 static long random_ioctl(struct file *f, unsigned int cmd, unsigned long arg)
1811 {
1812         int size, ent_count;
1813         int __user *p = (int __user *)arg;
1814         int retval;
1815
1816         switch (cmd) {
1817         case RNDGETENTCNT:
1818                 /* inherently racy, no point locking */
1819                 ent_count = ENTROPY_BITS(&input_pool);
1820                 if (put_user(ent_count, p))
1821                         return -EFAULT;
1822                 return 0;
1823         case RNDADDTOENTCNT:
1824                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1825                         return -EPERM;
1826                 if (get_user(ent_count, p))
1827                         return -EFAULT;
1828                 return credit_entropy_bits_safe(&input_pool, ent_count);
1829         case RNDADDENTROPY:
1830                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1831                         return -EPERM;
1832                 if (get_user(ent_count, p++))
1833                         return -EFAULT;
1834                 if (ent_count < 0)
1835                         return -EINVAL;
1836                 if (get_user(size, p++))
1837                         return -EFAULT;
1838                 retval = write_pool(&input_pool, (const char __user *)p,
1839                                     size);
1840                 if (retval < 0)
1841                         return retval;
1842                 return credit_entropy_bits_safe(&input_pool, ent_count);
1843         case RNDZAPENTCNT:
1844         case RNDCLEARPOOL:
1845                 /*
1846                  * Clear the entropy pool counters. We no longer clear
1847                  * the entropy pool, as that's silly.
1848                  */
1849                 if (!capable(CAP_SYS_ADMIN))
1850                         return -EPERM;
1851                 input_pool.entropy_count = 0;
1852                 blocking_pool.entropy_count = 0;
1853                 return 0;
1854         default:
1855                 return -EINVAL;
1856         }
1857 }
1858
1859 static int random_fasync(int fd, struct file *filp, int on)
1860 {
1861         return fasync_helper(fd, filp, on, &fasync);
1862 }
1863
1864 const struct file_operations random_fops = {
1865         .read  = random_read,
1866         .write = random_write,
1867         .poll  = random_poll,
1868         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1869         .fasync = random_fasync,
1870         .llseek = noop_llseek,
1871 };
1872
1873 const struct file_operations urandom_fops = {
1874         .read  = urandom_read,
1875         .write = random_write,
1876         .unlocked_ioctl = random_ioctl,
1877         .fasync = random_fasync,
1878         .llseek = noop_llseek,
1879 };
1880
1881 SYSCALL_DEFINE3(getrandom, char __user *, buf, size_t, count,
1882                 unsigned int, flags)
1883 {
1884         if (flags & ~(GRND_NONBLOCK|GRND_RANDOM))
1885                 return -EINVAL;
1886
1887         if (count > INT_MAX)
1888                 count = INT_MAX;
1889
1890         if (flags & GRND_RANDOM)
1891                 return _random_read(flags & GRND_NONBLOCK, buf, count);
1892
1893         if (!crng_ready()) {
1894                 if (flags & GRND_NONBLOCK)
1895                         return -EAGAIN;
1896                 crng_wait_ready();
1897                 if (signal_pending(current))
1898                         return -ERESTARTSYS;
1899         }
1900         return urandom_read(NULL, buf, count, NULL);
1901 }
1902
1903 /********************************************************************
1904  *
1905  * Sysctl interface
1906  *
1907  ********************************************************************/
1908
1909 #ifdef CONFIG_SYSCTL
1910
1911 #include <linux/sysctl.h>
1912
1913 static int min_read_thresh = 8, min_write_thresh;
1914 static int max_read_thresh = OUTPUT_POOL_WORDS * 32;
1915 static int max_write_thresh = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1916 static char sysctl_bootid[16];
1917
1918 /*
1919  * This function is used to return both the bootid UUID, and random
1920  * UUID.  The difference is in whether table->data is NULL; if it is,
1921  * then a new UUID is generated and returned to the user.
1922  *
1923  * If the user accesses this via the proc interface, the UUID will be
1924  * returned as an ASCII string in the standard UUID format; if via the
1925  * sysctl system call, as 16 bytes of binary data.
1926  */
1927 static int proc_do_uuid(struct ctl_table *table, int write,
1928                         void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
1929 {
1930         struct ctl_table fake_table;
1931         unsigned char buf[64], tmp_uuid[16], *uuid;
1932
1933         uuid = table->data;
1934         if (!uuid) {
1935                 uuid = tmp_uuid;
1936                 generate_random_uuid(uuid);
1937         } else {
1938                 static DEFINE_SPINLOCK(bootid_spinlock);
1939
1940                 spin_lock(&bootid_spinlock);
1941                 if (!uuid[8])
1942                         generate_random_uuid(uuid);
1943                 spin_unlock(&bootid_spinlock);
1944         }
1945
1946         sprintf(buf, "%pU", uuid);
1947
1948         fake_table.data = buf;
1949         fake_table.maxlen = sizeof(buf);
1950
1951         return proc_dostring(&fake_table, write, buffer, lenp, ppos);
1952 }
1953
1954 /*
1955  * Return entropy available scaled to integral bits
1956  */
1957 static int proc_do_entropy(struct ctl_table *table, int write,
1958                            void __user *buffer, size_t *lenp, loff_t *ppos)
1959 {
1960         struct ctl_table fake_table;
1961         int entropy_count;
1962
1963         entropy_count = *(int *)table->data >> ENTROPY_SHIFT;
1964
1965         fake_table.data = &entropy_count;
1966         fake_table.maxlen = sizeof(entropy_count);
1967
1968         return proc_dointvec(&fake_table, write, buffer, lenp, ppos);
1969 }
1970
1971 static int sysctl_poolsize = INPUT_POOL_WORDS * 32;
1972 extern struct ctl_table random_table[];
1973 struct ctl_table random_table[] = {
1974         {
1975                 .procname       = "poolsize",
1976                 .data           = &sysctl_poolsize,
1977                 .maxlen         = sizeof(int),
1978                 .mode           = 0444,
1979                 .proc_handler   = proc_dointvec,
1980         },
1981         {
1982                 .procname       = "entropy_avail",
1983                 .maxlen         = sizeof(int),
1984                 .mode           = 0444,
1985                 .proc_handler   = proc_do_entropy,
1986                 .data           = &input_pool.entropy_count,
1987         },
1988         {
1989                 .procname       = "read_wakeup_threshold",
1990                 .data           = &random_read_wakeup_bits,
1991                 .maxlen         = sizeof(int),
1992                 .mode           = 0644,
1993                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
1994                 .extra1         = &min_read_thresh,
1995                 .extra2         = &max_read_thresh,
1996         },
1997         {
1998                 .procname       = "write_wakeup_threshold",
1999                 .data           = &random_write_wakeup_bits,
2000                 .maxlen         = sizeof(int),
2001                 .mode           = 0644,
2002                 .proc_handler   = proc_dointvec_minmax,
2003                 .extra1         = &min_write_thresh,
2004                 .extra2         = &max_write_thresh,
2005         },
2006         {
2007                 .procname       = "urandom_min_reseed_secs",
2008                 .data           = &random_min_urandom_seed,
2009                 .maxlen         = sizeof(int),
2010                 .mode           = 0644,
2011                 .proc_handler   = proc_dointvec,
2012         },
2013         {
2014                 .procname       = "boot_id",
2015                 .data           = &sysctl_bootid,
2016                 .maxlen         = 16,
2017                 .mode           = 0444,
2018                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
2019         },
2020         {
2021                 .procname       = "uuid",
2022                 .maxlen         = 16,
2023                 .mode           = 0444,
2024                 .proc_handler   = proc_do_uuid,
2025         },
2026 #ifdef ADD_INTERRUPT_BENCH
2027         {
2028                 .procname       = "add_interrupt_avg_cycles",
2029                 .data           = &avg_cycles,
2030                 .maxlen         = sizeof(avg_cycles),
2031                 .mode           = 0444,
2032                 .proc_handler   = proc_doulongvec_minmax,
2033         },
2034         {
2035                 .procname       = "add_interrupt_avg_deviation",
2036                 .data           = &avg_deviation,
2037                 .maxlen         = sizeof(avg_deviation),
2038                 .mode           = 0444,
2039                 .proc_handler   = proc_doulongvec_minmax,
2040         },
2041 #endif
2042         { }
2043 };
2044 #endif  /* CONFIG_SYSCTL */
2045
2046 static u32 random_int_secret[MD5_MESSAGE_BYTES / 4] ____cacheline_aligned;
2047
2048 int random_int_secret_init(void)
2049 {
2050         get_random_bytes(random_int_secret, sizeof(random_int_secret));
2051         return 0;
2052 }
2053
2054 static DEFINE_PER_CPU(__u32 [MD5_DIGEST_WORDS], get_random_int_hash)
2055                 __aligned(sizeof(unsigned long));
2056
2057 /*
2058  * Get a random word for internal kernel use only. Similar to urandom but
2059  * with the goal of minimal entropy pool depletion. As a result, the random
2060  * value is not cryptographically secure but for several uses the cost of
2061  * depleting entropy is too high
2062  */
2063 unsigned int get_random_int(void)
2064 {
2065         __u32 *hash;
2066         unsigned int ret;
2067
2068         if (arch_get_random_int(&ret))
2069                 return ret;
2070
2071         hash = get_cpu_var(get_random_int_hash);
2072
2073         hash[0] += current->pid + jiffies + random_get_entropy();
2074         md5_transform(hash, random_int_secret);
2075         ret = hash[0];
2076         put_cpu_var(get_random_int_hash);
2077
2078         return ret;
2079 }
2080 EXPORT_SYMBOL(get_random_int);
2081
2082 /*
2083  * Same as get_random_int(), but returns unsigned long.
2084  */
2085 unsigned long get_random_long(void)
2086 {
2087         __u32 *hash;
2088         unsigned long ret;
2089
2090         if (arch_get_random_long(&ret))
2091                 return ret;
2092
2093         hash = get_cpu_var(get_random_int_hash);
2094
2095         hash[0] += current->pid + jiffies + random_get_entropy();
2096         md5_transform(hash, random_int_secret);
2097         ret = *(unsigned long *)hash;
2098         put_cpu_var(get_random_int_hash);
2099
2100         return ret;
2101 }
2102 EXPORT_SYMBOL(get_random_long);
2103
2104 /*
2105  * randomize_range() returns a start address such that
2106  *
2107  *    [...... <range> .....]
2108  *  start                  end
2109  *
2110  * a <range> with size "len" starting at the return value is inside in the
2111  * area defined by [start, end], but is otherwise randomized.
2112  */
2113 unsigned long
2114 randomize_range(unsigned long start, unsigned long end, unsigned long len)
2115 {
2116         unsigned long range = end - len - start;
2117
2118         if (end <= start + len)
2119                 return 0;
2120         return PAGE_ALIGN(get_random_int() % range + start);
2121 }
2122
2123 /* Interface for in-kernel drivers of true hardware RNGs.
2124  * Those devices may produce endless random bits and will be throttled
2125  * when our pool is full.
2126  */
2127 void add_hwgenerator_randomness(const char *buffer, size_t count,
2128                                 size_t entropy)
2129 {
2130         struct entropy_store *poolp = &input_pool;
2131
2132         if (!crng_ready()) {
2133                 crng_fast_load(buffer, count);
2134                 return;
2135         }
2136
2137         /* Suspend writing if we're above the trickle threshold.
2138          * We'll be woken up again once below random_write_wakeup_thresh,
2139          * or when the calling thread is about to terminate.
2140          */
2141         wait_event_interruptible(random_write_wait, kthread_should_stop() ||
2142                         ENTROPY_BITS(&input_pool) <= random_write_wakeup_bits);
2143         mix_pool_bytes(poolp, buffer, count);
2144         credit_entropy_bits(poolp, entropy);
2145 }
2146 EXPORT_SYMBOL_GPL(add_hwgenerator_randomness);