sys/kern/kern_nrandom.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2004, 2005, 2006 Robin J Carey. All rights reserved.
   3  *
   4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   5  * modification, are permitted provided that the following conditions
   6  * are met:
   7  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
   8  *    notice, this list of conditions, and the following disclaimer,
   9  *    without modification, immediately at the beginning of the file.
  10  * 2. The name of the author may not be used to endorse or promote products
  11  *    derived from this software without specific prior written permission.
  12  *
  13  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  14  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  15  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  16  * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR
  17  * ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  18  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  19  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  20  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  21  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  22  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  23  * SUCH DAMAGE.
  24  *
  25  * $DragonFly: src/sys/kern/kern_nrandom.c,v 1.7 2008/08/01 04:42:30 dillon Exp $
  26  */
  27 /*                         --- NOTES ---
  28  *
  29  * Note: The word "entropy" is often incorrectly used to describe
  30  * random data. The word "entropy" originates from the science of
  31  * Physics. The correct descriptive definition would be something
  32  * along the lines of "seed", "unpredictable numbers" or
  33  * "unpredictable data".
  34  *
  35  * Note: Some /dev/[u]random implementations save "seed" between
  36  * boots which represents a security hazard since an adversary
  37  * could acquire this data (since it is stored in a file). If
  38  * the unpredictable data used in the above routines is only
  39  * generated during Kernel operation, then an adversary can only
  40  * acquire that data through a Kernel security compromise and/or
  41  * a cryptographic algorithm failure/cryptanalysis.
  42  *
  43  * Note: On FreeBSD-4.11, interrupts have to be manually enabled
  44  * using the rndcontrol(8) command.
  45  *
  46  *              --- DESIGN (FreeBSD-4.11 based) ---
  47  *
  48  *   The rnddev module automatically initializes itself the first time
  49  * it is used (client calls any public rnddev_*() interface routine).
  50  * Both CSPRNGs are initially seeded from the precise nano[up]time() routines.
  51  * Tests show this method produces good enough results, suitable for intended
  52  * use. It is necessary for both CSPRNGs to be completely seeded, initially.
  53  *
  54  *   After initialization and during Kernel operation the only suitable
  55  * unpredictable data available is:
  56  *
  57  *      (1) Keyboard scan-codes.
  58  *      (2) Nanouptime acquired by a Keyboard/Read-Event.
  59  *      (3) Suitable interrupt source; hard-disk/ATA-device.
  60  *
  61  *      (X) Mouse-event (xyz-data unsuitable); NOT IMPLEMENTED.
  62  *
  63  *   This data is added to both CSPRNGs in real-time as it happens/
  64  * becomes-available. Additionally, unpredictable (?) data may be
  65  * acquired from a true-random number generator if such a device is
  66  * available to the system (not advisable !).
  67  *   Nanouptime() acquired by a Read-Event is a very important aspect of
  68  * this design, since it ensures that unpredictable data is added to
  69  * the CSPRNGs even if there are no other sources.
  70  *   The nanouptime() Kernel routine is used since time relative to
  71  * boot is less adversary-known than time itself.
  72  *
  73  *   This design has been thoroughly tested with debug logging
  74  * and the output from both /dev/random and /dev/urandom has
  75  * been tested with the DIEHARD test-suite; both pass.
  76  *
  77  * MODIFICATIONS MADE TO ORIGINAL "kern_random.c":
  78  *
  79  * 6th July 2005:
  80  *
  81  * o Changed ReadSeed() function to schedule future read-seed-events
  82  *   by at least one second. Previous implementation used a randomised
  83  *   scheduling { 0, 1, 2, 3 seconds }.
  84  * o Changed SEED_NANOUP() function to use a "previous" accumulator
  85  *   algorithm similar to ReadSeed(). This ensures that there is no
  86  *   way that an adversary can tell what number is being added to the
  87  *   CSPRNGs, since the number added to the CSPRNGs at Event-Time is
  88  *   the sum of nanouptime()@Event and an unknown/secret number.
  89  * o Changed rnddev_add_interrupt() function to schedule future
  90  *   interrupt-events by at least one second. Previous implementation
  91  *   had no scheduling algorithm which allowed an "interrupt storm"
  92  *   to occur resulting in skewed data entering into the CSPRNGs.
  93  *
  94  *
  95  * 9th July 2005:
  96  *
  97  * o Some small cleanups and change all internal functions to be
  98  *   static/private.
  99  * o Removed ReadSeed() since its functionality is already performed
 100  *   by another function { rnddev_add_interrupt_OR_read() } and remove
 101  *   the silly rndByte accumulator/feedback-thing (since multipying by
 102  *   rndByte could yield a value of 0).
 103  * o Made IBAA/L14 public interface become static/private;
 104  *   Local to this file (not changed to that in the original C modules).
 105  *
 106  * 16th July 2005:
 107  *
 108  * o SEED_NANOUP() -> NANOUP_EVENT() function rename.
 109  * o Make NANOUP_EVENT() handle the time-buffering directly so that all
 110  *   time-stamp-events use this single time-buffer (including keyboard).
 111  *   This removes dependancy on "time_second" Kernel variable.
 112  * o Removed second-time-buffer code in rnddev_add_interrupt_OR_read (void).
 113  * o Rewrote the time-buffering algorithm in NANOUP_EVENT() to use a
 114  *   randomised time-delay range.
 115  *
 116  * 12th Dec 2005:
 117  *
 118  * o Updated to (hopefully final) L15 algorithm.
 119  *
 120  * 12th June 2006:
 121  *
 122  * o Added missing (u_char *) cast in RnddevRead() function.
 123  * o Changed copyright to 3-clause BSD license and cleaned up the layout
 124  *   of this file.
 125  */
 126
 127 #include <sys/types.h>
 128 #include <sys/kernel.h>
 129 #include <sys/systm.h>
 130 #include <sys/poll.h>
 131 #include <sys/event.h>
 132 #include <sys/random.h>
 133 #include <sys/systimer.h>
 134 #include <sys/time.h>
 135 #include <sys/proc.h>
 136 #include <sys/lock.h>
 137 #include <sys/sysctl.h>
 138 #include <sys/spinlock.h>
 139 #include <machine/clock.h>
 140
 141 #include <sys/thread2.h>
 142 #include <sys/spinlock2.h>
 143 #include <sys/mplock2.h>
 144
 145 /*
 146  * Portability note: The u_char/unsigned char type is used where
 147  * uint8_t from <stdint.h> or u_int8_t from <sys/types.h> should really
 148  * be being used. On FreeBSD, it is safe to make the assumption that these
 149  * different types are equivalent (on all architectures).
 150  * The FreeBSD <sys/crypto/rc4> module also makes this assumption.
 151  */
 152
 153 /*------------------------------ IBAA ----------------------------------*/
 154
 155 /*-------------------------- IBAA CSPRNG -------------------------------*/
 156
 157 /*
 158  * NOTE: The original source code from which this source code (IBAA)
 159  *       was taken has no copyright/license. The algorithm has no patent
 160  *       and is freely/publicly available from:
 161  *
 162  *           http://www.burtleburtle.net/bob/rand/isaac.html
 163  */
 164
 165 /*
 166  * ^ means XOR, & means bitwise AND, a<<b means shift a by b.
 167  * barrel(a) shifts a 19 bits to the left, and bits wrap around
 168  * ind(x) is (x AND 255), or (x mod 256)
 169  */
 170 typedef u_int32_t       u4;   /* unsigned four bytes, 32 bits */
 171
 172 #define ALPHA           (8)
 173 #define SIZE            (1 << ALPHA)
 174 #define MASK            (SIZE - 1)
 175 #define ind(x)          ((x) & (SIZE - 1))
 176 #define barrel(a)       (((a) << 20) ^ ((a) >> 12))  /* beta=32,shift=20 */
 177
 178 static void IBAA
 179 (
 180         u4 *m,          /* Memory: array of SIZE ALPHA-bit terms */
 181         u4 *r,          /* Results: the sequence, same size as m */
 182         u4 *aa,         /* Accumulator: a single value */
 183         u4 *bb,         /* the previous result */
 184         u4 *counter     /* counter */
 185 )
 186 {
 187         u4 a, b, x, y, i;
 188
 189         a = *aa;
 190         b = *bb + *counter;
 191         ++*counter;
 192         for (i = 0; i < SIZE; ++i) {
 193                 x = m[i];
 194                 a = barrel(a) + m[ind(i + (SIZE / 2))]; /* set a */
 195                 m[i] = y = m[ind(x)] + a + b;           /* set m */
 196                 r[i] = b = m[ind(y >> ALPHA)] + x;      /* set r */
 197         }
 198         *bb = b; *aa = a;
 199 }
 200
 201 /*-------------------------- IBAA CSPRNG -------------------------------*/
 202
 203
 204 static u4       IBAA_memory[SIZE];
 205 static u4       IBAA_results[SIZE];
 206 static u4       IBAA_aa;
 207 static u4       IBAA_bb;
 208 static u4       IBAA_counter;
 209
 210 static volatile int IBAA_byte_index;
 211
 212
 213 static void     IBAA_Init(void);
 214 static void     IBAA_Call(void);
 215 static void     IBAA_Seed(const u_int32_t val);
 216 static u_char   IBAA_Byte(void);
 217
 218 /*
 219  * Initialize IBAA.
 220  */
 221 static void
 222 IBAA_Init(void)
 223 {
 224         size_t  i;
 225
 226         for (i = 0; i < SIZE; ++i) {
 227                 IBAA_memory[i] = i;
 228         }
 229         IBAA_aa = IBAA_bb = 0;
 230         IBAA_counter = 0;
 231         IBAA_byte_index = sizeof(IBAA_results); /* force IBAA_Call() */
 232 }
 233
 234 /*
 235  * PRIVATE: Call IBAA to produce 256 32-bit u4 results.
 236  */
 237 static void
 238 IBAA_Call (void)
 239 {
 240         IBAA(IBAA_memory, IBAA_results, &IBAA_aa, &IBAA_bb, &IBAA_counter);
 241         IBAA_byte_index = 0;
 242 }
 243
 244 /*
 245  * Add a 32-bit u4 seed value into IBAAs memory.  Mix the low 4 bits
 246  * with 4 bits of PNG data to reduce the possibility of a seeding-based
 247  * attack.
 248  */
 249 static void
 250 IBAA_Seed (const u_int32_t val)
 251 {
 252         static int memIndex;
 253         u4 *iptr;
 254
 255         iptr = &IBAA_memory[memIndex & MASK];
 256         *iptr = ((*iptr << 3) | (*iptr >> 29)) + (val ^ (IBAA_Byte() & 15));
 257         ++memIndex;
 258 }
 259
 260 /*
 261  * Extract a byte from IBAAs 256 32-bit u4 results array.
 262  *
 263  * NOTE: This code is designed to prevent MP races from taking
 264  * IBAA_byte_index out of bounds.
 265  */
 266 static u_char
 267 IBAA_Byte(void)
 268 {
 269         u_char result;
 270         int index;
 271
 272         index = IBAA_byte_index;
 273         if (index == sizeof(IBAA_results)) {
 274                 IBAA_Call();
 275                 index = 0;
 276         }
 277         result = ((u_char *)IBAA_results)[index];
 278         IBAA_byte_index = index + 1;
 279         return result;
 280 }
 281
 282 /*------------------------------ IBAA ----------------------------------*/
 283
 284
 285 /*------------------------------- L15 ----------------------------------*/
 286
 287 /*
 288  * IMPORTANT NOTE: LByteType must be exactly 8-bits in size or this software
 289  * will not function correctly.
 290  */
 291 typedef unsigned char   LByteType;
 292
 293 #define L15_STATE_SIZE  256
 294
 295 static LByteType        L15_x, L15_y;
 296 static LByteType        L15_start_x;
 297 static LByteType        L15_state[L15_STATE_SIZE];
 298
 299 /*
 300  * PRIVATE FUNCS:
 301  */
 302
 303 static void             L15_Swap(const LByteType pos1, const LByteType pos2);
 304 static void             L15_InitState(void);
 305 static void             L15_KSA(const LByteType * const key,
 306                                 const size_t keyLen);
 307 static void             L15_Discard(const LByteType numCalls);
 308
 309 /*
 310  * PUBLIC INTERFACE:
 311  */
 312 static void             L15(const LByteType * const key, const size_t keyLen);
 313 static LByteType        L15_Byte(void);
 314 static void             L15_Vector(const LByteType * const key,
 315                                 const size_t keyLen);
 316
 317 static __inline void
 318 L15_Swap(const LByteType pos1, const LByteType pos2)
 319 {
 320         const LByteType save1 = L15_state[pos1];
 321
 322         L15_state[pos1] = L15_state[pos2];
 323         L15_state[pos2] = save1;
 324 }
 325
 326 static void
 327 L15_InitState (void)
 328 {
 329         size_t i;
 330         for (i = 0; i < L15_STATE_SIZE; ++i)
 331                 L15_state[i] = i;
 332 }
 333
 334 #define  L_SCHEDULE(xx)                                         \
 335                                                                 \
 336 for (i = 0; i < L15_STATE_SIZE; ++i) {                          \
 337     L15_Swap(i, (stateIndex += (L15_state[i] + (xx))));         \
 338 }
 339
 340 static void
 341 L15_KSA (const LByteType * const key, const size_t keyLen)
 342 {
 343         size_t  i, keyIndex;
 344         LByteType stateIndex = 0;
 345
 346         L_SCHEDULE(keyLen);
 347         for (keyIndex = 0; keyIndex < keyLen; ++keyIndex) {
 348                 L_SCHEDULE(key[keyIndex]);
 349         }
 350 }
 351
 352 static void
 353 L15_Discard(const LByteType numCalls)
 354 {
 355         LByteType i;
 356         for (i = 0; i < numCalls; ++i) {
 357                 (void)L15_Byte();
 358         }
 359 }
 360
 361
 362 /*
 363  * PUBLIC INTERFACE:
 364  */
 365 static void
 366 L15(const LByteType * const key, const size_t keyLen)
 367 {
 368         L15_x = L15_start_x = 0;
 369         L15_y = L15_STATE_SIZE - 1;
 370         L15_InitState();
 371         L15_KSA(key, keyLen);
 372         L15_Discard(L15_Byte());
 373 }
 374
 375 static LByteType
 376 L15_Byte(void)
 377 {
 378         LByteType z;
 379
 380         L15_Swap(L15_state[L15_x], L15_y);
 381         z = (L15_state [L15_x++] + L15_state[L15_y--]);
 382         if (L15_x == L15_start_x) {
 383                 --L15_y;
 384         }
 385         return (L15_state[z]);
 386 }
 387
 388 static void
 389 L15_Vector (const LByteType * const key, const size_t keyLen)
 390 {
 391         L15_KSA(key, keyLen);
 392 }
 393
 394 /*------------------------------- L15 ----------------------------------*/
 395
 396 /************************************************************************
 397  *                              KERNEL INTERFACE                        *
 398  ************************************************************************
 399  *
 400  * By Robin J Carey and Matthew Dillon.
 401  */
 402
 403 static int rand_thread_signal = 1;
 404 static void NANOUP_EVENT(void);
 405 static thread_t rand_td;
 406 static struct spinlock rand_spin;
 407
 408 static int nrandevents;
 409 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, nrandevents, CTLFLAG_RD, &nrandevents, 0, "");
 410 static int seedenable;
 411 SYSCTL_INT(_kern, OID_AUTO, seedenable, CTLFLAG_RW, &seedenable, 0, "");
 412
 413 /*
 414  * Called from early boot
 415  */
 416 void
 417 rand_initialize(void)
 418 {
 419         struct timespec now;
 420         int i;
 421
 422         spin_init(&rand_spin);
 423
 424         /* Initialize IBAA. */
 425         IBAA_Init();
 426
 427         /* Initialize L15. */
 428         nanouptime(&now);
 429         L15((const LByteType *)&now.tv_nsec, sizeof(now.tv_nsec));
 430         for (i = 0; i < (SIZE / 2); ++i) {
 431                 nanotime(&now);
 432                 IBAA_Seed(now.tv_nsec);
 433                 L15_Vector((const LByteType *)&now.tv_nsec,
 434                            sizeof(now.tv_nsec));
 435                 nanouptime(&now);
 436                 IBAA_Seed(now.tv_nsec);
 437                 L15_Vector((const LByteType *)&now.tv_nsec,
 438                            sizeof(now.tv_nsec));
 439         }
 440
 441         /*
 442          * Warm up the generator to get rid of weak initial states.
 443          */
 444         for (i = 0; i < 10; ++i)
 445                 IBAA_Call();
 446 }
 447
 448 /*
 449  * Keyboard events
 450  */
 451 void
 452 add_keyboard_randomness(u_char scancode)
 453 {
 454         spin_lock(&rand_spin);
 455         L15_Vector((const LByteType *) &scancode, sizeof (scancode));
 456         spin_unlock(&rand_spin);
 457         add_interrupt_randomness(0);
 458 }
 459
 460 /*
 461  * Interrupt events.  This is SMP safe and allowed to race.
 462  */
 463 void
 464 add_interrupt_randomness(int intr)
 465 {
 466         if (rand_thread_signal == 0) {
 467                 rand_thread_signal = 1;
 468                 lwkt_schedule(rand_td);
 469         }
 470 }
 471
 472 /*
 473  * True random number source
 474  */
 475 void
 476 add_true_randomness(int val)
 477 {
 478         spin_lock(&rand_spin);
 479         IBAA_Seed(val);
 480         L15_Vector((const LByteType *) &val, sizeof (val));
 481         ++nrandevents;
 482         spin_unlock(&rand_spin);
 483 }
 484
 485 int
 486 add_buffer_randomness(const char *buf, int bytes)
 487 {
 488         int error;
 489         int i;
 490
 491         if (seedenable && securelevel <= 0) {
 492                 while (bytes >= sizeof(int)) {
 493                         add_true_randomness(*(const int *)buf);
 494                         buf += sizeof(int);
 495                         bytes -= sizeof(int);
 496                 }
 497                 error = 0;
 498
 499                 /*
 500                  * Warm up the generator to get rid of weak initial states.
 501                  */
 502                 for (i = 0; i < 10; ++i)
 503                         IBAA_Call();
 504         } else {
 505                 error = EPERM;
 506         }
 507         return (error);
 508 }
 509
 510 /*
 511  * Poll (always succeeds)
 512  */
 513 int
 514 random_poll(cdev_t dev, int events)
 515 {
 516         int revents = 0;
 517
 518         if (events & (POLLIN | POLLRDNORM))
 519                 revents |= events & (POLLIN | POLLRDNORM);
 520         if (events & (POLLOUT | POLLWRNORM))
 521                 revents |= events & (POLLOUT | POLLWRNORM);
 522
 523         return (revents);
 524 }
 525
 526 /*
 527  * Kqueue filter (always succeeds)
 528  */
 529 int
 530 random_filter_read(struct knote *kn, long hint)
 531 {
 532         return (1);
 533 }
 534
 535 /*
 536  * Heavy weight random number generator.  May return less then the
 537  * requested number of bytes.
 538  */
 539 u_int
 540 read_random(void *buf, u_int nbytes)
 541 {
 542         u_int i;
 543
 544         spin_lock(&rand_spin);
 545         for (i = 0; i < nbytes; ++i)
 546                 ((u_char *)buf)[i] = IBAA_Byte();
 547         spin_unlock(&rand_spin);
 548         add_interrupt_randomness(0);
 549         return(i);
 550 }
 551
 552 /*
 553  * Lightweight random number generator.  Must return requested number of
 554  * bytes.
 555  */
 556 u_int
 557 read_random_unlimited(void *buf, u_int nbytes)
 558 {
 559         u_int i;
 560
 561         spin_lock(&rand_spin);
 562         for (i = 0; i < nbytes; ++i)
 563                 ((u_char *)buf)[i] = L15_Byte();
 564         spin_unlock(&rand_spin);
 565         add_interrupt_randomness(0);
 566         return (i);
 567 }
 568
 569 /*
 570  * Random number generator helper thread.  This limits code overhead from
 571  * high frequency events by delaying the clearing of rand_thread_signal.
 572  *
 573  * MPSAFE thread
 574  */
 575 static
 576 void
 577 rand_thread_loop(void *dummy)
 578 {
 579         int count;
 580
 581         for (;;) {
 582                 NANOUP_EVENT ();
 583                 spin_lock(&rand_spin);
 584                 count = (int)(L15_Byte() * hz / (256 * 10) + hz / 10 + 1);
 585                 spin_unlock(&rand_spin);
 586                 tsleep(rand_td, 0, "rwait", count);
 587                 crit_enter();
 588                 lwkt_deschedule_self(rand_td);
 589                 cpu_sfence();
 590                 rand_thread_signal = 0;
 591                 crit_exit();
 592                 lwkt_switch();
 593         }
 594 }
 595
 596 static
 597 void
 598 rand_thread_init(void)
 599 {
 600         lwkt_create(rand_thread_loop, NULL, &rand_td, NULL, 0, 0, "random");
 601 }
 602
 603 SYSINIT(rand, SI_SUB_HELPER_THREADS, SI_ORDER_ANY, rand_thread_init, 0);
 604
 605 /*
 606  * Time-buffered event time-stamping. This is necessary to cutoff higher
 607  * event frequencies, e.g. an interrupt occuring at 25Hz. In such cases
 608  * the CPU is being chewed and the timestamps are skewed (minimal variation).
 609  * Use a nano-second time-delay to limit how many times an Event can occur
 610  * in one second; <= 5Hz. Note that this doesn't prevent time-stamp skewing.
 611  * This implementation randmoises the time-delay between events, which adds
 612  * a layer of security/unpredictability with regard to read-events (a user
 613  * controlled input).
 614  *
 615  * Note: now.tv_nsec should range [ 0 - 1000,000,000 ].
 616  * Note: "ACCUM" is a security measure (result = capped-unknown + unknown),
 617  *       and also produces an uncapped (>=32-bit) value.
 618  */
 619 static void
 620 NANOUP_EVENT(void)
 621 {
 622         static struct timespec  ACCUM = { 0, 0 };
 623         static struct timespec  NEXT  = { 0, 0 };
 624         struct timespec         now;
 625
 626         nanouptime(&now);
 627         spin_lock(&rand_spin);
 628         if ((now.tv_nsec > NEXT.tv_nsec) || (now.tv_sec != NEXT.tv_sec)) {
 629                 /*
 630                  * Randomised time-delay: 200e6 - 350e6 ns; 5 - 2.86 Hz.
 631                  */
 632                 unsigned long one_mil;
 633                 unsigned long timeDelay;
 634
 635                 one_mil = 1000000UL;    /* 0.001 s */
 636                 timeDelay = (one_mil * 200) +
 637                             (((unsigned long)ACCUM.tv_nsec % 151) * one_mil);
 638                 NEXT.tv_nsec = now.tv_nsec + timeDelay;
 639                 NEXT.tv_sec = now.tv_sec;
 640                 ACCUM.tv_nsec += now.tv_nsec;
 641
 642                 /*
 643                  * The TSC, if present, generally has an even higher
 644                  * resolution.  Integrate a portion of it into our seed.
 645                  */
 646                 if (tsc_present)
 647                         ACCUM.tv_nsec ^= rdtsc() & 255;
 648
 649                 IBAA_Seed(ACCUM.tv_nsec);
 650                 L15_Vector((const LByteType *)&ACCUM.tv_nsec,
 651                            sizeof(ACCUM.tv_nsec));
 652                 ++nrandevents;
 653         }
 654         spin_unlock(&rand_spin);
 655 }
 656