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