src/lib/isaac.c

   1 /*
   2 ------------------------------------------------------------------------------
   3 http://burtleburtle.net/bob/rand/isaac.html
   4 rand.c: By Bob Jenkins.  My random number generator, ISAAC.  Public Domain
   5 MODIFIED:
   6   960327: Creation (addition of randinit, really)
   7   970719: use context, not global variables, for internal state
   8   980324: make a portable version
   9   010626: Note this is public domain
  10 ------------------------------------------------------------------------------
  11 */
  12
  13 #include <freeradius-devel/ident.h>
  14 RCSID("$Id$")
  15
  16 #include <freeradius-devel/libradius.h>
  17
  18 #define RANDSIZL   (8)  /* I recommend 8 for crypto, 4 for simulations */
  19 #define RANDSIZ    (1<<RANDSIZL)
  20
  21 #define ind(mm,x)  ((mm)[(x>>2)&(RANDSIZ-1)])
  22 #define rngstep(mix,a,b,mm,m,m2,r,x) \
  23 { \
  24   x = *m;  \
  25   a = ((a^(mix)) + *(m2++)) & 0xffffffff; \
  26   *(m++) = y = (ind(mm,x) + a + b) & 0xffffffff; \
  27   *(r++) = b = (ind(mm,y>>RANDSIZL) + x) & 0xffffffff; \
  28 }
  29
  30 void fr_isaac(fr_randctx *ctx)
  31 {
  32    register uint32_t a,b,x,y,*m,*mm,*m2,*r,*mend;
  33    mm=ctx->randmem; r=ctx->randrsl;
  34    a = ctx->randa; b = (ctx->randb + (++ctx->randc)) & 0xffffffff;
  35    for (m = mm, mend = m2 = m+(RANDSIZ/2); m<mend; )
  36    {
  37       rngstep( a<<13, a, b, mm, m, m2, r, x);
  38       rngstep( a>>6 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  39       rngstep( a<<2 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  40       rngstep( a>>16, a, b, mm, m, m2, r, x);
  41    }
  42    for (m2 = mm; m2<mend; )
  43    {
  44       rngstep( a<<13, a, b, mm, m, m2, r, x);
  45       rngstep( a>>6 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  46       rngstep( a<<2 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  47       rngstep( a>>16, a, b, mm, m, m2, r, x);
  48    }
  49    ctx->randb = b; ctx->randa = a;
  50 }
  51
  52
  53 #define mix(a,b,c,d,e,f,g,h) \
  54 { \
  55    a^=b<<11; d+=a; b+=c; \
  56    b^=c>>2;  e+=b; c+=d; \
  57    c^=d<<8;  f+=c; d+=e; \
  58    d^=e>>16; g+=d; e+=f; \
  59    e^=f<<10; h+=e; f+=g; \
  60    f^=g>>4;  a+=f; g+=h; \
  61    g^=h<<8;  b+=g; h+=a; \
  62    h^=a>>9;  c+=h; a+=b; \
  63 }
  64
  65 /* if (flag==1), then use the contents of randrsl[] to initialize mm[]. */
  66 void fr_randinit(fr_randctx *ctx, int flag)
  67 {
  68   int i;
  69   uint32_t a,b,c,d,e,f,g,h;
  70   uint32_t *m,*r;
  71   ctx->randa = ctx->randb = ctx->randc = 0;
  72   m=ctx->randmem;
  73   r=ctx->randrsl;
  74   a=b=c=d=e=f=g=h=0x9e3779b9;  /* the golden ratio */
  75
  76   for (i=0; i<4; ++i) {        /* scramble it */
  77     mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  78   }
  79
  80   if (flag) {
  81     /* initialize using the contents of r[] as the seed */
  82     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
  83       a+=r[i  ]; b+=r[i+1]; c+=r[i+2]; d+=r[i+3];
  84       e+=r[i+4]; f+=r[i+5]; g+=r[i+6]; h+=r[i+7];
  85       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  86       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
  87       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
  88     }
  89      /* do a second pass to make all of the seed affect all of m */
  90     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
  91       a+=m[i  ]; b+=m[i+1]; c+=m[i+2]; d+=m[i+3];
  92       e+=m[i+4]; f+=m[i+5]; g+=m[i+6]; h+=m[i+7];
  93       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  94       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
  95       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
  96     }
  97   } else {
  98     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
  99       /* fill in mm[] with messy stuff */
 100       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
 101       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
 102       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
 103     }
 104   }
 105
 106   fr_isaac(ctx);       /* fill in the first set of results */
 107   ctx->randcnt=RANDSIZ;  /* prepare to use the first set of results */
 108 }
 109
 110
 111 #ifdef TEST
 112 /*
 113  *  For testing.  Output should be the same as
 114  *
 115  *  http://burtleburtle.net/bob/rand/randvect.txt
 116  */
 117 int main()
 118 {
 119   uint32_t i,j;
 120   fr_randctx ctx;
 121
 122   ctx.randa = ctx.randb = ctx.randc = (uint32_t)0;
 123
 124   for (i=0; i<256; ++i) ctx.randrsl[i]=(uint32_t)0;
 125   fr_randinit(&ctx, 1);
 126   for (i=0; i<2; ++i) {
 127     fr_isaac(&ctx);
 128     for (j=0; j<256; ++j) {
 129       printf("%.8lx",ctx.randrsl[j]);
 130       if ((j&7)==7) printf("\n");
 131     }
 132   }
 133 }
 134 #endif