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/autoconf.h>
  17 #include <freeradius-devel/missing.h>
  18 #include <freeradius-devel/libradius.h>
  19
  20 #define RANDSIZL   (8)  /* I recommend 8 for crypto, 4 for simulations */
  21 #define RANDSIZ    (1<<RANDSIZL)
  22
  23 #define ind(mm,x)  ((mm)[(x>>2)&(RANDSIZ-1)])
  24 #define rngstep(mix,a,b,mm,m,m2,r,x) \
  25 { \
  26   x = *m;  \
  27   a = ((a^(mix)) + *(m2++)) & 0xffffffff; \
  28   *(m++) = y = (ind(mm,x) + a + b) & 0xffffffff; \
  29   *(r++) = b = (ind(mm,y>>RANDSIZL) + x) & 0xffffffff; \
  30 }
  31
  32 void lrad_isaac(lrad_randctx *ctx)
  33 {
  34    register uint32_t a,b,x,y,*m,*mm,*m2,*r,*mend;
  35    mm=ctx->randmem; r=ctx->randrsl;
  36    a = ctx->randa; b = (ctx->randb + (++ctx->randc)) & 0xffffffff;
  37    for (m = mm, mend = m2 = m+(RANDSIZ/2); m<mend; )
  38    {
  39       rngstep( a<<13, a, b, mm, m, m2, r, x);
  40       rngstep( a>>6 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  41       rngstep( a<<2 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  42       rngstep( a>>16, a, b, mm, m, m2, r, x);
  43    }
  44    for (m2 = mm; m2<mend; )
  45    {
  46       rngstep( a<<13, a, b, mm, m, m2, r, x);
  47       rngstep( a>>6 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  48       rngstep( a<<2 , a, b, mm, m, m2, r, x);
  49       rngstep( a>>16, a, b, mm, m, m2, r, x);
  50    }
  51    ctx->randb = b; ctx->randa = a;
  52 }
  53
  54
  55 #define mix(a,b,c,d,e,f,g,h) \
  56 { \
  57    a^=b<<11; d+=a; b+=c; \
  58    b^=c>>2;  e+=b; c+=d; \
  59    c^=d<<8;  f+=c; d+=e; \
  60    d^=e>>16; g+=d; e+=f; \
  61    e^=f<<10; h+=e; f+=g; \
  62    f^=g>>4;  a+=f; g+=h; \
  63    g^=h<<8;  b+=g; h+=a; \
  64    h^=a>>9;  c+=h; a+=b; \
  65 }
  66
  67 /* if (flag==1), then use the contents of randrsl[] to initialize mm[]. */
  68 void lrad_randinit(lrad_randctx *ctx, int flag)
  69 {
  70   int i;
  71   uint32_t a,b,c,d,e,f,g,h;
  72   uint32_t *m,*r;
  73   ctx->randa = ctx->randb = ctx->randc = 0;
  74   m=ctx->randmem;
  75   r=ctx->randrsl;
  76   a=b=c=d=e=f=g=h=0x9e3779b9;  /* the golden ratio */
  77
  78   for (i=0; i<4; ++i) {        /* scramble it */
  79     mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  80   }
  81
  82   if (flag) {
  83     /* initialize using the contents of r[] as the seed */
  84     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
  85       a+=r[i  ]; b+=r[i+1]; c+=r[i+2]; d+=r[i+3];
  86       e+=r[i+4]; f+=r[i+5]; g+=r[i+6]; h+=r[i+7];
  87       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  88       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
  89       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
  90     }
  91      /* do a second pass to make all of the seed affect all of m */
  92     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
  93       a+=m[i  ]; b+=m[i+1]; c+=m[i+2]; d+=m[i+3];
  94       e+=m[i+4]; f+=m[i+5]; g+=m[i+6]; h+=m[i+7];
  95       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
  96       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
  97       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
  98     }
  99   } else {
 100     for (i=0; i<RANDSIZ; i+=8) {
 101       /* fill in mm[] with messy stuff */
 102       mix(a,b,c,d,e,f,g,h);
 103       m[i  ]=a; m[i+1]=b; m[i+2]=c; m[i+3]=d;
 104       m[i+4]=e; m[i+5]=f; m[i+6]=g; m[i+7]=h;
 105     }
 106   }
 107
 108   lrad_isaac(ctx);       /* fill in the first set of results */
 109   ctx->randcnt=RANDSIZ;  /* prepare to use the first set of results */
 110 }
 111
 112
 113 #ifdef TEST
 114 /*
 115  *  For testing.  Output should be the same as
 116  *
 117  *  http://burtleburtle.net/bob/rand/randvect.txt
 118  */
 119 int main()
 120 {
 121   uint32_t i,j;
 122   lrad_randctx ctx;
 123
 124   ctx.randa = ctx.randb = ctx.randc = (uint32_t)0;
 125
 126   for (i=0; i<256; ++i) ctx.randrsl[i]=(uint32_t)0;
 127   lrad_randinit(&ctx, 1);
 128   for (i=0; i<2; ++i) {
 129     lrad_isaac(&ctx);
 130     for (j=0; j<256; ++j) {
 131       printf("%.8lx",ctx.randrsl[j]);
 132       if ((j&7)==7) printf("\n");
 133     }
 134   }
 135 }
 136 #endif