llseek: automatically add .llseek fop
[linux-2.6.git] / arch / s390 / crypto / prng.c
1 /*
2  * Copyright IBM Corp. 2006,2007
3  * Author(s): Jan Glauber <jan.glauber@de.ibm.com>
4  * Driver for the s390 pseudo random number generator
5  */
6 #include <linux/fs.h>
7 #include <linux/init.h>
8 #include <linux/kernel.h>
9 #include <linux/miscdevice.h>
10 #include <linux/module.h>
11 #include <linux/moduleparam.h>
12 #include <linux/random.h>
13 #include <linux/slab.h>
14 #include <asm/debug.h>
15 #include <asm/uaccess.h>
16
17 #include "crypt_s390.h"
18
19 MODULE_LICENSE("GPL");
20 MODULE_AUTHOR("Jan Glauber <jan.glauber@de.ibm.com>");
21 MODULE_DESCRIPTION("s390 PRNG interface");
22
23 static int prng_chunk_size = 256;
24 module_param(prng_chunk_size, int, S_IRUSR | S_IRGRP | S_IROTH);
25 MODULE_PARM_DESC(prng_chunk_size, "PRNG read chunk size in bytes");
26
27 static int prng_entropy_limit = 4096;
28 module_param(prng_entropy_limit, int, S_IRUSR | S_IRGRP | S_IROTH | S_IWUSR);
29 MODULE_PARM_DESC(prng_entropy_limit,
30         "PRNG add entropy after that much bytes were produced");
31
32 /*
33  * Any one who considers arithmetical methods of producing random digits is,
34  * of course, in a state of sin. -- John von Neumann
35  */
36
37 struct s390_prng_data {
38         unsigned long count; /* how many bytes were produced */
39         char *buf;
40 };
41
42 static struct s390_prng_data *p;
43
44 /* copied from libica, use a non-zero initial parameter block */
45 static unsigned char parm_block[32] = {
46 0x0F,0x2B,0x8E,0x63,0x8C,0x8E,0xD2,0x52,0x64,0xB7,0xA0,0x7B,0x75,0x28,0xB8,0xF4,
47 0x75,0x5F,0xD2,0xA6,0x8D,0x97,0x11,0xFF,0x49,0xD8,0x23,0xF3,0x7E,0x21,0xEC,0xA0,
48 };
49
50 static int prng_open(struct inode *inode, struct file *file)
51 {
52         return nonseekable_open(inode, file);
53 }
54
55 static void prng_add_entropy(void)
56 {
57         __u64 entropy[4];
58         unsigned int i;
59         int ret;
60
61         for (i = 0; i < 16; i++) {
62                 ret = crypt_s390_kmc(KMC_PRNG, parm_block, (char *)entropy,
63                                      (char *)entropy, sizeof(entropy));
64                 BUG_ON(ret < 0 || ret != sizeof(entropy));
65                 memcpy(parm_block, entropy, sizeof(entropy));
66         }
67 }
68
69 static void prng_seed(int nbytes)
70 {
71         char buf[16];
72         int i = 0;
73
74         BUG_ON(nbytes > 16);
75         get_random_bytes(buf, nbytes);
76
77         /* Add the entropy */
78         while (nbytes >= 8) {
79                 *((__u64 *)parm_block) ^= *((__u64 *)buf+i*8);
80                 prng_add_entropy();
81                 i += 8;
82                 nbytes -= 8;
83         }
84         prng_add_entropy();
85 }
86
87 static ssize_t prng_read(struct file *file, char __user *ubuf, size_t nbytes,
88                          loff_t *ppos)
89 {
90         int chunk, n;
91         int ret = 0;
92         int tmp;
93
94         /* nbytes can be arbitrary length, we split it into chunks */
95         while (nbytes) {
96                 /* same as in extract_entropy_user in random.c */
97                 if (need_resched()) {
98                         if (signal_pending(current)) {
99                                 if (ret == 0)
100                                         ret = -ERESTARTSYS;
101                                 break;
102                         }
103                         schedule();
104                 }
105
106                 /*
107                  * we lose some random bytes if an attacker issues
108                  * reads < 8 bytes, but we don't care
109                  */
110                 chunk = min_t(int, nbytes, prng_chunk_size);
111
112                 /* PRNG only likes multiples of 8 bytes */
113                 n = (chunk + 7) & -8;
114
115                 if (p->count > prng_entropy_limit)
116                         prng_seed(8);
117
118                 /* if the CPU supports PRNG stckf is present too */
119                 asm volatile(".insn     s,0xb27c0000,%0"
120                              : "=m" (*((unsigned long long *)p->buf)) : : "cc");
121
122                 /*
123                  * Beside the STCKF the input for the TDES-EDE is the output
124                  * of the last operation. We differ here from X9.17 since we
125                  * only store one timestamp into the buffer. Padding the whole
126                  * buffer with timestamps does not improve security, since
127                  * successive stckf have nearly constant offsets.
128                  * If an attacker knows the first timestamp it would be
129                  * trivial to guess the additional values. One timestamp
130                  * is therefore enough and still guarantees unique input values.
131                  *
132                  * Note: you can still get strict X9.17 conformity by setting
133                  * prng_chunk_size to 8 bytes.
134                 */
135                 tmp = crypt_s390_kmc(KMC_PRNG, parm_block, p->buf, p->buf, n);
136                 BUG_ON((tmp < 0) || (tmp != n));
137
138                 p->count += n;
139
140                 if (copy_to_user(ubuf, p->buf, chunk))
141                         return -EFAULT;
142
143                 nbytes -= chunk;
144                 ret += chunk;
145                 ubuf += chunk;
146         }
147         return ret;
148 }
149
150 static const struct file_operations prng_fops = {
151         .owner          = THIS_MODULE,
152         .open           = &prng_open,
153         .release        = NULL,
154         .read           = &prng_read,
155         .llseek         = noop_llseek,
156 };
157
158 static struct miscdevice prng_dev = {
159         .name   = "prandom",
160         .minor  = MISC_DYNAMIC_MINOR,
161         .fops   = &prng_fops,
162 };
163
164 static int __init prng_init(void)
165 {
166         int ret;
167
168         /* check if the CPU has a PRNG */
169         if (!crypt_s390_func_available(KMC_PRNG))
170                 return -EOPNOTSUPP;
171
172         if (prng_chunk_size < 8)
173                 return -EINVAL;
174
175         p = kmalloc(sizeof(struct s390_prng_data), GFP_KERNEL);
176         if (!p)
177                 return -ENOMEM;
178         p->count = 0;
179
180         p->buf = kmalloc(prng_chunk_size, GFP_KERNEL);
181         if (!p->buf) {
182                 ret = -ENOMEM;
183                 goto out_free;
184         }
185
186         /* initialize the PRNG, add 128 bits of entropy */
187         prng_seed(16);
188
189         ret = misc_register(&prng_dev);
190         if (ret)
191                 goto out_buf;
192         return 0;
193
194 out_buf:
195         kfree(p->buf);
196 out_free:
197         kfree(p);
198         return ret;
199 }
200
201 static void __exit prng_exit(void)
202 {
203         /* wipe me */
204         kzfree(p->buf);
205         kfree(p);
206
207         misc_deregister(&prng_dev);
208 }
209
210 module_init(prng_init);
211 module_exit(prng_exit);