packages/net/bsd_tcpip/v2_0/src/sys/netinet/ip_id.c

   1 //==========================================================================
   2 //
   3 //      src/sys/netinet/ip_id.c
   4 //
   5 //==========================================================================
   6 //####BSDCOPYRIGHTBEGIN####
   7 //
   8 // -------------------------------------------
   9 //
  10 // Portions of this software may have been derived from OpenBSD,
  11 // FreeBSD or other sources, and are covered by the appropriate
  12 // copyright disclaimers included herein.
  13 //
  14 // Portions created by Red Hat are
  15 // Copyright (C) 2002 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
  16 //
  17 // -------------------------------------------
  18 //
  19 //####BSDCOPYRIGHTEND####
  20 //==========================================================================
  21
  22 /* $OpenBSD: ip_id.c,v 1.2 1999/08/26 13:37:01 provos Exp $ */
  23
  24 /*
  25  * Copyright 1998 Niels Provos <provos@citi.umich.edu>
  26  * All rights reserved.
  27  *
  28  * Theo de Raadt <deraadt@openbsd.org> came up with the idea of using
  29  * such a mathematical system to generate more random (yet non-repeating)
  30  * ids to solve the resolver/named problem.  But Niels designed the
  31  * actual system based on the constraints.
  32  *
  33  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  34  * modification, are permitted provided that the following conditions
  35  * are met:
  36  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  37  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  38  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  39  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  40  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  41  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  42  *    must display the following acknowledgement:
  43  *      This product includes software developed by Niels Provos.
  44  * 4. The name of the author may not be used to endorse or promote products
  45  *    derived from this software without specific prior written permission.
  46  *
  47  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
  48  * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
  49  * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
  50  * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  51  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  52  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
  53  * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
  54  * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
  55  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
  56  * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  57  *
  58  * $FreeBSD: src/sys/netinet/ip_id.c,v 1.1.2.1 2001/07/19 06:37:26 kris Exp $
  59  */
  60
  61 /*
  62  * seed = random 15bit
  63  * n = prime, g0 = generator to n,
  64  * j = random so that gcd(j,n-1) == 1
  65  * g = g0^j mod n will be a generator again.
  66  *
  67  * X[0] = random seed.
  68  * X[n] = a*X[n-1]+b mod m is a Linear Congruential Generator
  69  * with a = 7^(even random) mod m,
  70  *      b = random with gcd(b,m) == 1
  71  *      m = 31104 and a maximal period of m-1.
  72  *
  73  * The transaction id is determined by:
  74  * id[n] = seed xor (g^X[n] mod n)
  75  *
  76  * Effectivly the id is restricted to the lower 15 bits, thus
  77  * yielding two different cycles by toggling the msb on and off.
  78  * This avoids reuse issues caused by reseeding.
  79  */
  80
  81 #include <sys/param.h>
  82
  83 #ifdef RANDOM_IP_ID
  84 #define RU_OUT  180             /* Time after wich will be reseeded */
  85 #define RU_MAX  30000           /* Uniq cycle, avoid blackjack prediction */
  86 #define RU_GEN  2               /* Starting generator */
  87 #define RU_N    32749           /* RU_N-1 = 2*2*3*2729 */
  88 #define RU_AGEN 7               /* determine ru_a as RU_AGEN^(2*rand) */
  89 #define RU_M    31104           /* RU_M = 2^7*3^5 - don't change */
  90
  91 #define PFAC_N 3
  92 const static u_int16_t pfacts[PFAC_N] = {
  93         2,
  94         3,
  95         2729
  96 };
  97
  98 static u_int16_t ru_x;
  99 static u_int16_t ru_seed, ru_seed2;
 100 static u_int16_t ru_a, ru_b;
 101 static u_int16_t ru_g;
 102 static u_int16_t ru_counter = 0;
 103 static u_int16_t ru_msb = 0;
 104 static long ru_reseed;
 105 static u_int32_t tmp;           /* Storage for unused random */
 106
 107 static u_int16_t pmod __P((u_int16_t, u_int16_t, u_int16_t));
 108 static void ip_initid __P((void));
 109 u_int16_t ip_randomid __P((void));
 110
 111 /*
 112  * Do a fast modular exponation, returned value will be in the range
 113  * of 0 - (mod-1)
 114  */
 115
 116 #ifdef __STDC__
 117 static u_int16_t
 118 pmod(u_int16_t gen, u_int16_t exp, u_int16_t mod)
 119 #else
 120 static u_int16_t
 121 pmod(gen, exp, mod)
 122         u_int16_t gen, exp, mod;
 123 #endif
 124 {
 125         u_int16_t s, t, u;
 126
 127         s = 1;
 128         t = gen;
 129         u = exp;
 130
 131         while (u) {
 132                 if (u & 1)
 133                         s = (s*t) % mod;
 134                 u >>= 1;
 135                 t = (t*t) % mod;
 136         }
 137         return (s);
 138 }
 139
 140 /*
 141  * Initalizes the seed and chooses a suitable generator. Also toggles
 142  * the msb flag. The msb flag is used to generate two distinct
 143  * cycles of random numbers and thus avoiding reuse of ids.
 144  *
 145  * This function is called from id_randomid() when needed, an
 146  * application does not have to worry about it.
 147  */
 148 static void
 149 ip_initid(void)
 150 {
 151         u_int16_t j, i;
 152         int noprime = 1;
 153         struct timeval time;
 154
 155         getmicrotime(&time);
 156         read_random((void *) &tmp, sizeof(tmp));
 157         ru_x = (tmp & 0xFFFF) % RU_M;
 158
 159         /* 15 bits of random seed */
 160         ru_seed = (tmp >> 16) & 0x7FFF;
 161         read_random((void *) &tmp, sizeof(tmp));
 162         ru_seed2 = tmp & 0x7FFF;
 163
 164         read_random((void *) &tmp, sizeof(tmp));
 165
 166         /* Determine the LCG we use */
 167         ru_b = (tmp & 0xfffe) | 1;
 168         ru_a = pmod(RU_AGEN, (tmp >> 16) & 0xfffe, RU_M);
 169         while (ru_b % 3 == 0)
 170           ru_b += 2;
 171
 172         read_random((void *) &tmp, sizeof(tmp));
 173         j = tmp % RU_N;
 174         tmp = tmp >> 16;
 175
 176         /*
 177          * Do a fast gcd(j,RU_N-1), so we can find a j with
 178          * gcd(j, RU_N-1) == 1, giving a new generator for
 179          * RU_GEN^j mod RU_N
 180          */
 181
 182         while (noprime) {
 183                 for (i=0; i<PFAC_N; i++)
 184                         if (j%pfacts[i] == 0)
 185                                 break;
 186
 187                 if (i>=PFAC_N)
 188                         noprime = 0;
 189                 else
 190                         j = (j+1) % RU_N;
 191         }
 192
 193         ru_g = pmod(RU_GEN,j,RU_N);
 194         ru_counter = 0;
 195
 196         ru_reseed = time.tv_sec + RU_OUT;
 197         ru_msb = ru_msb == 0x8000 ? 0 : 0x8000;
 198 }
 199
 200 u_int16_t
 201 ip_randomid(void)
 202 {
 203         int i, n;
 204         struct timeval time;
 205
 206         getmicrotime(&time);
 207         if (ru_counter >= RU_MAX || time.tv_sec > ru_reseed)
 208                 ip_initid();
 209
 210         if (!tmp)
 211                 read_random((void *) &tmp, sizeof(tmp));
 212
 213         /* Skip a random number of ids */
 214         n = tmp & 0x3; tmp = tmp >> 2;
 215         if (ru_counter + n >= RU_MAX)
 216                 ip_initid();
 217
 218         for (i = 0; i <= n; i++)
 219                 /* Linear Congruential Generator */
 220                 ru_x = (ru_a*ru_x + ru_b) % RU_M;
 221
 222         ru_counter += i;
 223
 224         return (ru_seed ^ pmod(ru_g,ru_seed2 ^ ru_x,RU_N)) | ru_msb;
 225 }
 226
 227 #endif /* RANDOM_IP_ID */