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 "autoconf.h"
  14 #include "libradius.h"
  15
  16 #define RANDSIZL   (8)  /* I recommend 8 for crypto, 4 for simulations */
  17 #define RANDSIZ    (1<<RANDSIZL)
  18
  19 #define ind(mm,x)  ((mm)[(x>>2)&(RANDSIZ-1)])
  20 #define rngstep(mix,a,b,mm,m,m2,r,x) \
  21 { \
  22   x = *m;  \
  23   a = ((a^(mix)) + *(m2++)) & 0xffffffff; \
  24   *(m++) = y = (ind(mm,x) + a + b) & 0xffffffff; \
  25   *(r++) = b = (ind(mm,y>>RANDSIZL) + x) & 0xffffffff; \
  26 }
  27
  28 void lrad_isaac(lrad_randctx *ctx)
  29 {
  30    register uint32_t a,b,x,y,*m,*mm,*m2,*r,*mend;
  31    mm=ctx->randmem; r=ctx->randrsl;
  32    a = ctx->randa; b = (ctx->randb + (++ctx->randc)) & 0xffffffff;
  33    for (m = mm, mend = m2 = m+(RANDSIZ/2); m<mend; )
  34    {
  35       rngstep( a<<13, a, b, mm, m, m2, r, x);
  36       rngstep( a>>6 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  37       rngstep( a<<2 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  38       rngstep( a>>16, a, b, mm, m, m2, r, x);
  39    }
  40    for (m2 = mm; m2<mend; )
  41    {
  42       rngstep( a<<13, a, b, mm, m, m2, r, x);
  43       rngstep( a>>6 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  44       rngstep( a<<2 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  45       rngstep( a>>16, a, b, mm, m, m2, r, x);
  46    }
  47    ctx->randb = b; ctx->randa = a;
  48 }
  49
  50
  51 #define mix(a,b,c,d,e,f,g,h) \
  52 { \
  53    a^=b<<11; d+=a; b+=c; \
  54    b^=c>>2;  e+=b; c+=d; \
  55    c^=d<<8;  f+=c; d+=e; \
  56    d^=e>>16; g+=d; e+=f; \
  57    e^=f<<10; h+=e; f+=g; \
  58    f^=g>>4;  a+=f; g+=h; \
  59    g^=h<<8;  b+=g; h+=a; \
  60    h^=a>>9;  c+=h; a+=b; \
  61 }
  62
  63 /* if (flag==1), then use the contents of randrsl[] to initialize mm[]. */
  64 void lrad_randinit(lrad_randctx *ctx, int flag)
  65 {
  66   int i;
  67   uint32_t a,b,c,d,e,f,g,h;
  68   uint32_t *m,*r;
  69   ctx->randa = ctx->randb = ctx->randc = 0;
  70   m=ctx->randmem;
  71   r=ctx->randrsl;
  72   a=b=c=d=e=f=g=h=0x9e3779b9;  /* the golden ratio */
  73
  74   for (i=0; i<4; ++i) {        /* scramble it */
  75     mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  76   }
  77
  78   if (flag) {
  79     /* initialize using the contents of r[] as the seed */
  80     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
  81       a+=r[i  ]; b+=r[i+1]; c+=r[i+2]; d+=r[i+3];
  82       e+=r[i+4]; f+=r[i+5]; g+=r[i+6]; h+=r[i+7];
  83       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  84       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
  85       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
  86     }
  87      /* do a second pass to make all of the seed affect all of m */
  88     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
  89       a+=m[i  ]; b+=m[i+1]; c+=m[i+2]; d+=m[i+3];
  90       e+=m[i+4]; f+=m[i+5]; g+=m[i+6]; h+=m[i+7];
  91       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  92       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
  93       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
  94     }
  95   } else {
  96     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
  97       /* fill in mm[] with messy stuff */
  98       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  99       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
 100       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
 101     }
 102   }
 103
 104   lrad_isaac(ctx);       /* fill in the first set of results */
 105   ctx->randcnt=RANDSIZ;  /* prepare to use the first set of results */
 106 }
 107
 108
 109 #ifdef TEST
 110 /*
 111  *  For testing.  Output should be the same as
 112  *
 113  *  http://burtleburtle.net/bob/rand/randvect.txt
 114  */
 115 int main()
 116 {
 117   uint32_t i,j;
 118   lrad_randctx ctx;
 119
 120   ctx.randa = ctx.randb = ctx.randc = (uint32_t)0;
 121
 122   for (i=0; i<256; ++i) ctx.randrsl[i]=(uint32_t)0;
 123   lrad_randinit(&ctx, 1);
 124   for (i=0; i<2; ++i) {
 125     lrad_isaac(&ctx);
 126     for (j=0; j<256; ++j) {
 127       printf("%.8lx",ctx.randrsl[j]);
 128       if ((j&7)==7) printf("\n");
 129     }
 130   }
 131 }
 132 #endif