secure/lib/libcrypto/man/rand.3

   1 .\" Automatically generated by Pod::Man 2.25 (Pod::Simple 3.14)
   2 .\"
   3 .\" Standard preamble:
   4 .\" ========================================================================
   5 .de Sp \" Vertical space (when we can't use .PP)
   6 .if t .sp .5v
   7 .if n .sp
   8 ..
   9 .de Vb \" Begin verbatim text
  10 .ft CW
  11 .nf
  12 .ne \\$1
  13 ..
  14 .de Ve \" End verbatim text
  15 .ft R
  16 .fi
  17 ..
  18 .\" Set up some character translations and predefined strings.  \*(-- will
  19 .\" give an unbreakable dash, \*(PI will give pi, \*(L" will give a left
  20 .\" double quote, and \*(R" will give a right double quote.  \*(C+ will
  21 .\" give a nicer C++.  Capital omega is used to do unbreakable dashes and
  22 .\" therefore won't be available.  \*(C` and \*(C' expand to `' in nroff,
  23 .\" nothing in troff, for use with C<>.
  24 .tr \(*W-
  25 .ds C+ C\v'-.1v'\h'-1p'\s-2+\h'-1p'+\s0\v'.1v'\h'-1p'
  26 .ie n \{\
  27 .    ds -- \(*W-
  28 .    ds PI pi
  29 .    if (\n(.H=4u)&(1m=24u) .ds -- \(*W\h'-12u'\(*W\h'-12u'-\" diablo 10 pitch
  30 .    if (\n(.H=4u)&(1m=20u) .ds -- \(*W\h'-12u'\(*W\h'-8u'-\"  diablo 12 pitch
  31 .    ds L" ""
  32 .    ds R" ""
  33 .    ds C` ""
  34 .    ds C' ""
  35 'br\}
  36 .el\{\
  37 .    ds -- \|\(em\|
  38 .    ds PI \(*p
  39 .    ds L" ``
  40 .    ds R" ''
  41 'br\}
  42 .\"
  43 .\" Escape single quotes in literal strings from groff's Unicode transform.
  44 .ie \n(.g .ds Aq \(aq
  45 .el       .ds Aq '
  46 .\"
  47 .\" If the F register is turned on, we'll generate index entries on stderr for
  48 .\" titles (.TH), headers (.SH), subsections (.SS), items (.Ip), and index
  49 .\" entries marked with X<> in POD.  Of course, you'll have to process the
  50 .\" output yourself in some meaningful fashion.
  51 .ie \nF \{\
  52 .    de IX
  53 .    tm Index:\\$1\t\\n%\t"\\$2"
  54 ..
  55 .    nr % 0
  56 .    rr F
  57 .\}
  58 .el \{\
  59 .    de IX
  60 ..
  61 .\}
  62 .\"
  63 .\" Accent mark definitions (@(#)ms.acc 1.5 88/02/08 SMI; from UCB 4.2).
  64 .\" Fear.  Run.  Save yourself.  No user-serviceable parts.
  65 .    \" fudge factors for nroff and troff
  66 .if n \{\
  67 .    ds #H 0
  68 .    ds #V .8m
  69 .    ds #F .3m
  70 .    ds #[ \f1
  71 .    ds #] \fP
  72 .\}
  73 .if t \{\
  74 .    ds #H ((1u-(\\\\n(.fu%2u))*.13m)
  75 .    ds #V .6m
  76 .    ds #F 0
  77 .    ds #[ \&
  78 .    ds #] \&
  79 .\}
  80 .    \" simple accents for nroff and troff
  81 .if n \{\
  82 .    ds ' \&
  83 .    ds ` \&
  84 .    ds ^ \&
  85 .    ds , \&
  86 .    ds ~ ~
  87 .    ds /
  88 .\}
  89 .if t \{\
  90 .    ds ' \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\'\h"|\\n:u"
  91 .    ds ` \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\`\h'|\\n:u'
  92 .    ds ^ \\k:\h'-(\\n(.wu*10/11-\*(#H)'^\h'|\\n:u'
  93 .    ds , \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10)',\h'|\\n:u'
  94 .    ds ~ \\k:\h'-(\\n(.wu-\*(#H-.1m)'~\h'|\\n:u'
  95 .    ds / \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H)'\z\(sl\h'|\\n:u'
  96 .\}
  97 .    \" troff and (daisy-wheel) nroff accents
  98 .ds : \\k:\h'-(\\n(.wu*8/10-\*(#H+.1m+\*(#F)'\v'-\*(#V'\z.\h'.2m+\*(#F'.\h'|\\n:u'\v'\*(#V'
  99 .ds 8 \h'\*(#H'\(*b\h'-\*(#H'
 100 .ds o \\k:\h'-(\\n(.wu+\w'\(de'u-\*(#H)/2u'\v'-.3n'\*(#[\z\(de\v'.3n'\h'|\\n:u'\*(#]
 101 .ds d- \h'\*(#H'\(pd\h'-\w'~'u'\v'-.25m'\f2\(hy\fP\v'.25m'\h'-\*(#H'
 102 .ds D- D\\k:\h'-\w'D'u'\v'-.11m'\z\(hy\v'.11m'\h'|\\n:u'
 103 .ds th \*(#[\v'.3m'\s+1I\s-1\v'-.3m'\h'-(\w'I'u*2/3)'\s-1o\s+1\*(#]
 104 .ds Th \*(#[\s+2I\s-2\h'-\w'I'u*3/5'\v'-.3m'o\v'.3m'\*(#]
 105 .ds ae a\h'-(\w'a'u*4/10)'e
 106 .ds Ae A\h'-(\w'A'u*4/10)'E
 107 .    \" corrections for vroff
 108 .if v .ds ~ \\k:\h'-(\\n(.wu*9/10-\*(#H)'\s-2\u~\d\s+2\h'|\\n:u'
 109 .if v .ds ^ \\k:\h'-(\\n(.wu*10/11-\*(#H)'\v'-.4m'^\v'.4m'\h'|\\n:u'
 110 .    \" for low resolution devices (crt and lpr)
 111 .if \n(.H>23 .if \n(.V>19 \
 112 \{\
 113 .    ds : e
 114 .    ds 8 ss
 115 .    ds o a
 116 .    ds d- d\h'-1'\(ga
 117 .    ds D- D\h'-1'\(hy
 118 .    ds th \o'bp'
 119 .    ds Th \o'LP'
 120 .    ds ae ae
 121 .    ds Ae AE
 122 .\}
 123 .rm #[ #] #H #V #F C
 124 .\" ========================================================================
 125 .\"
 126 .IX Title "rand 3"
 127 .TH rand 3 "2011-09-06" "1.0.0e" "OpenSSL"
 128 .\" For nroff, turn off justification.  Always turn off hyphenation; it makes
 129 .\" way too many mistakes in technical documents.
 130 .if n .ad l
 131 .nh
 132 .SH "NAME"
 133 rand \- pseudo\-random number generator
 134 .SH "SYNOPSIS"
 135 .IX Header "SYNOPSIS"
 136 .Vb 1
 137 \& #include <openssl/rand.h>
 138 \&
 139 \& int  RAND_set_rand_engine(ENGINE *engine);
 140 \&
 141 \& int  RAND_bytes(unsigned char *buf, int num);
 142 \& int  RAND_pseudo_bytes(unsigned char *buf, int num);
 143 \&
 144 \& void RAND_seed(const void *buf, int num);
 145 \& void RAND_add(const void *buf, int num, int entropy);
 146 \& int  RAND_status(void);
 147 \&
 148 \& int  RAND_load_file(const char *file, long max_bytes);
 149 \& int  RAND_write_file(const char *file);
 150 \& const char *RAND_file_name(char *file, size_t num);
 151 \&
 152 \& int  RAND_egd(const char *path);
 153 \&
 154 \& void RAND_set_rand_method(const RAND_METHOD *meth);
 155 \& const RAND_METHOD *RAND_get_rand_method(void);
 156 \& RAND_METHOD *RAND_SSLeay(void);
 157 \&
 158 \& void RAND_cleanup(void);
 159 \&
 160 \& /* For Win32 only */
 161 \& void RAND_screen(void);
 162 \& int RAND_event(UINT, WPARAM, LPARAM);
 163 .Ve
 164 .SH "DESCRIPTION"
 165 .IX Header "DESCRIPTION"
 166 Since the introduction of the \s-1ENGINE\s0 \s-1API\s0, the recommended way of controlling
 167 default implementations is by using the \s-1ENGINE\s0 \s-1API\s0 functions. The default
 168 \&\fB\s-1RAND_METHOD\s0\fR, as set by \fIRAND_set_rand_method()\fR and returned by
 169 \&\fIRAND_get_rand_method()\fR, is only used if no \s-1ENGINE\s0 has been set as the default
 170 \&\*(L"rand\*(R" implementation. Hence, these two functions are no longer the recommened
 171 way to control defaults.
 172 .PP
 173 If an alternative \fB\s-1RAND_METHOD\s0\fR implementation is being used (either set
 174 directly or as provided by an \s-1ENGINE\s0 module), then it is entirely responsible
 175 for the generation and management of a cryptographically secure \s-1PRNG\s0 stream. The
 176 mechanisms described below relate solely to the software \s-1PRNG\s0 implementation
 177 built in to OpenSSL and used by default.
 178 .PP
 179 These functions implement a cryptographically secure pseudo-random
 180 number generator (\s-1PRNG\s0). It is used by other library functions for
 181 example to generate random keys, and applications can use it when they
 182 need randomness.
 183 .PP
 184 A cryptographic \s-1PRNG\s0 must be seeded with unpredictable data such as
 185 mouse movements or keys pressed at random by the user. This is
 186 described in \fIRAND_add\fR\|(3). Its state can be saved in a seed file
 187 (see \fIRAND_load_file\fR\|(3)) to avoid having to go through the
 188 seeding process whenever the application is started.
 189 .PP
 190 \&\fIRAND_bytes\fR\|(3) describes how to obtain random data from the
 191 \&\s-1PRNG\s0.
 192 .SH "INTERNALS"
 193 .IX Header "INTERNALS"
 194 The \fIRAND_SSLeay()\fR method implements a \s-1PRNG\s0 based on a cryptographic
 195 hash function.
 196 .PP
 197 The following description of its design is based on the SSLeay
 198 documentation:
 199 .PP
 200 First up I will state the things I believe I need for a good \s-1RNG\s0.
 201 .IP "1." 4
 202 A good hashing algorithm to mix things up and to convert the \s-1RNG\s0 'state'
 203 to random numbers.
 204 .IP "2." 4
 205 An initial source of random 'state'.
 206 .IP "3." 4
 207 The state should be very large.  If the \s-1RNG\s0 is being used to generate
 208 4096 bit \s-1RSA\s0 keys, 2 2048 bit random strings are required (at a minimum).
 209 If your \s-1RNG\s0 state only has 128 bits, you are obviously limiting the
 210 search space to 128 bits, not 2048.  I'm probably getting a little
 211 carried away on this last point but it does indicate that it may not be
 212 a bad idea to keep quite a lot of \s-1RNG\s0 state.  It should be easier to
 213 break a cipher than guess the \s-1RNG\s0 seed data.
 214 .IP "4." 4
 215 Any \s-1RNG\s0 seed data should influence all subsequent random numbers
 216 generated.  This implies that any random seed data entered will have
 217 an influence on all subsequent random numbers generated.
 218 .IP "5." 4
 219 When using data to seed the \s-1RNG\s0 state, the data used should not be
 220 extractable from the \s-1RNG\s0 state.  I believe this should be a
 221 requirement because one possible source of 'secret' semi random
 222 data would be a private key or a password.  This data must
 223 not be disclosed by either subsequent random numbers or a
 224 \&'core' dump left by a program crash.
 225 .IP "6." 4
 226 Given the same initial 'state', 2 systems should deviate in their \s-1RNG\s0 state
 227 (and hence the random numbers generated) over time if at all possible.
 228 .IP "7." 4
 229 Given the random number output stream, it should not be possible to determine
 230 the \s-1RNG\s0 state or the next random number.
 231 .PP
 232 The algorithm is as follows.
 233 .PP
 234 There is global state made up of a 1023 byte buffer (the 'state'), a
 235 working hash value ('md'), and a counter ('count').
 236 .PP
 237 Whenever seed data is added, it is inserted into the 'state' as
 238 follows.
 239 .PP
 240 The input is chopped up into units of 20 bytes (or less for
 241 the last block).  Each of these blocks is run through the hash
 242 function as follows:  The data passed to the hash function
 243 is the current 'md', the same number of bytes from the 'state'
 244 (the location determined by in incremented looping index) as
 245 the current 'block', the new key data 'block', and 'count'
 246 (which is incremented after each use).
 247 The result of this is kept in 'md' and also xored into the
 248 \&'state' at the same locations that were used as input into the
 249 hash function. I
 250 believe this system addresses points 1 (hash function; currently
 251 \&\s-1SHA\-1\s0), 3 (the 'state'), 4 (via the 'md'), 5 (by the use of a hash
 252 function and xor).
 253 .PP
 254 When bytes are extracted from the \s-1RNG\s0, the following process is used.
 255 For each group of 10 bytes (or less), we do the following:
 256 .PP
 257 Input into the hash function the local 'md' (which is initialized from
 258 the global 'md' before any bytes are generated), the bytes that are to
 259 be overwritten by the random bytes, and bytes from the 'state'
 260 (incrementing looping index). From this digest output (which is kept
 261 in 'md'), the top (up to) 10 bytes are returned to the caller and the
 262 bottom 10 bytes are xored into the 'state'.
 263 .PP
 264 Finally, after we have finished 'num' random bytes for the caller,
 265 \&'count' (which is incremented) and the local and global 'md' are fed
 266 into the hash function and the results are kept in the global 'md'.
 267 .PP
 268 I believe the above addressed points 1 (use of \s-1SHA\-1\s0), 6 (by hashing
 269 into the 'state' the 'old' data from the caller that is about to be
 270 overwritten) and 7 (by not using the 10 bytes given to the caller to
 271 update the 'state', but they are used to update 'md').
 272 .PP
 273 So of the points raised, only 2 is not addressed (but see
 274 \&\fIRAND_add\fR\|(3)).
 275 .SH "SEE ALSO"
 276 .IX Header "SEE ALSO"
 277 \&\fIBN_rand\fR\|(3), \fIRAND_add\fR\|(3),
 278 \&\fIRAND_load_file\fR\|(3), \fIRAND_egd\fR\|(3),
 279 \&\fIRAND_bytes\fR\|(3),
 280 \&\fIRAND_set_rand_method\fR\|(3),
 281 \&\fIRAND_cleanup\fR\|(3)