key-data.[ch] (key_copydata): New function copies filtered key data.
[u/mdw/catacomb] / rspit.c
diff --git a/rspit.c b/rspit.c
index c68c11d..e471508 100644 (file)
--- a/rspit.c
+++ b/rspit.c
@@ -1,13 +1,13 @@
 /* -*-c-*-
  *
- * $Id: rspit.c,v 1.5 2000/07/01 11:27:03 mdw Exp $
+ * $Id$
  *
  * Spit out random numbers
  *
  * (c) 1999 Straylight/Edgeware
  */
 
-/*----- Licensing notice --------------------------------------------------* 
+/*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  *
  * This file is part of Catacomb.
  *
  * it under the terms of the GNU Library General Public License as
  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  * License, or (at your option) any later version.
- * 
+ *
  * Catacomb is distributed in the hope that it will be useful,
  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  * GNU Library General Public License for more details.
- * 
+ *
  * You should have received a copy of the GNU Library General Public
  * License along with Catacomb; if not, write to the Free
  * Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston,
  * MA 02111-1307, USA.
  */
 
-/*----- Revision history --------------------------------------------------* 
- *
- * $Log: rspit.c,v $
- * Revision 1.5  2000/07/01 11:27:03  mdw
- * Portability fix: don't assume that `stdout' is a constant expression.
- * Remove old type name `bbs_param'.
- *
- * Revision 1.4  2000/06/17 12:08:28  mdw
- * Restructure handling of cipher-based generators.  Add counter-mode
- * ciphers and MGF-1 hash functions.  Add FIPS 140-1 and Maurer's tests.
- *
- * Revision 1.3  2000/02/12 18:21:03  mdw
- * Overhaul of key management (again).
- *
- * Revision 1.2  1999/12/22 15:59:51  mdw
- * New prime-search system.  Read BBS keys from key files.
- *
- * Revision 1.1  1999/12/10 23:29:13  mdw
- * Emit random numbers for statistical tests.
- *
- */
-
 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
 
 #include "config.h"
 #include "des3-ofb.h"
 #include "rc2-ofb.h"
 #include "rc5-ofb.h"
+#include "mars-ofb.h"
+#include "skipjack-ofb.h"
+#include "tea-ofb.h"
+#include "xtea-ofb.h"
 #include "blowfish-ofb.h"
 #include "twofish-ofb.h"
 #include "idea-ofb.h"
 #include "cast128-ofb.h"
 #include "cast256-ofb.h"
+#include "noekeon-ofb.h"
 #include "rijndael-ofb.h"
+#include "rijndael192-ofb.h"
+#include "rijndael256-ofb.h"
+#include "safer-ofb.h"
+#include "safersk-ofb.h"
+#include "square-ofb.h"
 #include "serpent-ofb.h"
 
 #include "des-counter.h"
 #include "des3-counter.h"
 #include "rc2-counter.h"
 #include "rc5-counter.h"
+#include "mars-counter.h"
+#include "skipjack-counter.h"
+#include "tea-counter.h"
+#include "xtea-counter.h"
 #include "blowfish-counter.h"
 #include "twofish-counter.h"
 #include "idea-counter.h"
 #include "cast128-counter.h"
 #include "cast256-counter.h"
+#include "noekeon-counter.h"
 #include "rijndael-counter.h"
+#include "rijndael192-counter.h"
+#include "rijndael256-counter.h"
+#include "safer-counter.h"
+#include "safersk-counter.h"
+#include "square-counter.h"
 #include "serpent-counter.h"
 
+#include "md2-mgf.h"
 #include "md4-mgf.h"
 #include "md5-mgf.h"
 #include "sha-mgf.h"
+#include "tiger-mgf.h"
+#include "rmd128-mgf.h"
 #include "rmd160-mgf.h"
+#include "rmd256-mgf.h"
+#include "rmd320-mgf.h"
 
 #include "rmd160.h"
 
@@ -129,26 +132,41 @@ typedef struct gen {
   const char *help;
 } gen;
 
-static gen generators[];
+extern gen generators[];
 
 #define CIPHERS                                                                \
   E(DES, des)                                                          \
   E(DES3, des3)                                                                \
   E(RC2, rc2)                                                          \
   E(RC5, rc5)                                                          \
+  E(MARS, mars)                                                                \
+  E(SKIPJACK, skipjack)                                                        \
+  E(TEA, tea)                                                          \
+  E(XTEA, xtea)                                                                \
   E(BLOWFISH, blowfish)                                                        \
   E(TWOFISH, twofish)                                                  \
   E(IDEA, idea)                                                                \
   E(CAST128, cast128)                                                  \
   E(CAST256, cast256)                                                  \
+  E(SQUARE, square)                                                    \
+  E(SAFER, safer)                                                      \
+  E(SAFERSK, safersk)                                                  \
+  E(NOEKEON, noekeon)                                                  \
   E(RIJNDAEL, rijndael)                                                        \
+  E(RIJNDAEL192, rijndael192)                                          \
+  E(RIJNDAEL256, rijndael256)                                          \
   E(SERPENT, serpent)
 
 #define HASHES                                                         \
+  E(MD2, md2)                                                          \
   E(MD4, md4)                                                          \
   E(MD5, md5)                                                          \
   E(SHA, sha)                                                          \
-  E(RMD160, rmd160)
+  E(TIGER, tiger)                                                      \
+  E(RMD128, rmd128)                                                    \
+  E(RMD160, rmd160)                                                    \
+  E(RMD256, rmd256)                                                    \
+  E(RMD320, rmd320)
 
 #define E(PRE, pre) CIPHER_##PRE,
 enum { CIPHERS CIPHER__bogus };
@@ -185,18 +203,19 @@ static struct {
 
 static FILE *outfp;
 static size_t outsz = 0;
+static unsigned maurer_lo = 5, maurer_hi = 8;
 
 static int argc;
 static char **argv;
 
 static unsigned flags = 0;
 
-enum {
-  f_progress = 1,
-  f_file = 2,
-  f_fips = 4,
-  f_maurer = 8
-};
+#define f_progress 1u
+#define f_file 2u
+#define f_fips 4u
+#define f_maurer 8u
+#define f_timer 16u
+#define f_discard 32u
 
 /*----- Help options ------------------------------------------------------*/
 
@@ -230,10 +249,12 @@ common core set:\n\
 -l, --list             Show a list of the supported generators, with\n\
                        their options.\n\
 -f, --fipstest         Run the FIPS 140-1 randomness test.\n\
--m, --maurer           Run Maurer's universal statistical test.\n\
+-m, --maurer[=LO-HI]   Run Maurer's universal statistical test.\n\
 -o, --output FILE      Write output to FILE, not stdout.\n\
 -z, --size SIZE                Emit SIZE bytes, not an unlimited number.\n\
 -p, --progress         Show a little progress meter (on stderr).\n\
+-T, --timer            Keep track of the CPU time used by the generator.\n\
+-d, --discard          Discard the generated output.\n\
 \n\
 (A SIZE may be followed by `g' for gigabytes, `m' for megabytes, or\n\
 `k' for kilobytes.  If unqualified, an amount in bytes is assumed.)\n\
@@ -254,17 +275,19 @@ static struct option opts[] = {
 
   { "list",    0,              0,      'l' },
   { "fipstest",        0,              0,      'f' },
-  { "maurer",  0,              0,      'm' },
+  { "maurer",  OPTF_ARGOPT,    0,      'm' },
   { "output",  OPTF_ARGREQ,    0,      'o' },
   { "size",    OPTF_ARGREQ,    0,      'z' },
   { "progress",        0,              0,      'p' },
+  { "timer",   0,              0,      'T' },
+  { "discard", 0,              0,      'd' },
 
   /* --- End of main table --- */
 
   { 0,         0,              0,      0 }
 };
 
-static const char *sopts = "hvu lfmo:z:p";
+static const char *sopts = "hvu lfm::o:z:pTd";
 
 #ifndef OPTION_V
    DA_DECL(option_v, struct option);
@@ -329,6 +352,19 @@ static int opt(void)
        break;
       case 'm':
        flags |= f_maurer;
+       if (optarg) {
+         char *p;
+         unsigned long lo, hi;
+         lo = strtoul(optarg, &p, 0);
+         if (*p == '-' || *p == ',')
+           hi = strtoul(p + 1, &p, 0);
+         else
+           hi = lo;
+         if (*p != 0 || hi < lo || lo == 0)
+           die(EXIT_FAILURE, "bad bit range `%s'", optarg);
+         maurer_lo = lo;
+         maurer_hi = hi;
+       }
        break;
       case 'o':
        if (flags & f_file)
@@ -365,6 +401,12 @@ static int opt(void)
       case 'p':
        flags |= f_progress;
        break;
+      case 'T':
+       flags |= f_timer;
+       break;
+      case 'd':
+       flags |= f_discard;
+       break;
       default:
        return (i);
     }
@@ -453,7 +495,7 @@ static grand *gen_bbs(unsigned i)
    * The factors of this number are
    *
    *  @p = 1229936431484295969649886203367009966370895964206162032259292413@
-   *      @7754313537966036459299022912838407755462506416274551744201653277@
+   *     @7754313537966036459299022912838407755462506416274551744201653277@
    *     @313130311731673973886822067@
    *
    *  @q = 9798171783943489959487301695884963889684294764514008432498259742@
@@ -471,7 +513,11 @@ static grand *gen_bbs(unsigned i)
    */
 
   const char *mt =
-  "120511284390135742513572142094334711443073194119732569353820828435640527418092392240366088035509890969913081816369160298961490135716255689660470370755013177656905237112577648090277537209936078171554274553448103698084782669252936352843649980105109850503830397166360721262431179505917248447259735253684659338653";
+    "12051128439013574251357214209433471144307319411973256935382082"
+    "84356405274180923922403660880355098909699130818163691602989614"
+    "90135716255689660470370755013177656905237112577648090277537209"
+    "93607817155427455344810369808478266925293635284364998010510985"
+    "0503830397166360721262431179505917248447259735253684659338653";
 
   /* --- Other things --- */
 
@@ -573,12 +619,12 @@ static grand *gen_bbs(unsigned i)
 
     /* --- Read the key data --- */
 
-    if ((kk->k.e & KF_ENCMASK) != KENC_STRUCT)
+    if ((kk->k->e & KF_ENCMASK) != KENC_STRUCT)
       die(EXIT_FAILURE, "key is not structured");
-    if ((kd = key_structfind(&kk->k, "n")) == 0)
+    if ((kd = key_structfind(kk->k, "n")) == 0)
       die(EXIT_FAILURE, "key has no subkey `n'");
     if ((kd->e & KF_ENCMASK) != KENC_MP)
-      die(EXIT_FAILURE, "incomatible subkey encoding");
+      die(EXIT_FAILURE, "incompatible subkey encoding");
     m = MP_COPY(kd->u.m);
     key_close(&kf);
   } else {
@@ -649,7 +695,7 @@ static grand *gen_rand(unsigned i)
     switch (o) {
       case 'k':
        DRESET(&d);
-       textkey(&d, optarg, rmd160_mackeysz);
+       textkey(&d, optarg, rmd160_hmackeysz);
        r->ops->misc(r, RAND_KEY, d.buf, d.len);
        break;
       case 't':
@@ -657,7 +703,7 @@ static grand *gen_rand(unsigned i)
        break;
       case 'H':
        DRESET(&d);
-       hexkey(&d, optarg, rmd160_mackeysz);
+       hexkey(&d, optarg, rmd160_hmackeysz);
        r->ops->misc(r, GRAND_SEEDBLOCK, d.buf, d.len);
        break;
     }
@@ -1007,7 +1053,7 @@ static grand *gen_opts(unsigned i)
 
 /*----- Generators table --------------------------------------------------*/
 
-static gen generators[] = {
+gen generators[] = {
   { "fibonacci",       gen_fib,        0,
     "[-s SEED]" },
   { "lc",              gen_lc,         0,
@@ -1021,12 +1067,12 @@ static gen generators[] = {
   { #pre "-counter",   gen_counter,    CIPHER_##PRE,                   \
     "[-k KEY-PHRASE] [-H HEX-KEY] [-i HEX-IV]" },
   CIPHERS
-#undef E(PRE, pre)
+#undef E
 #define E(PRE, pre)                                                    \
   { #pre "-mgf",       gen_mgf,        HASH_##PRE,                     \
     "[-k KEY-PHRASE] [-H HEX-KEY] [-i INDEX]" },
   HASHES
-#undef E(PRE, pre)
+#undef E
   { "rc4",             gen_rc4,        0,
     "[-k KEY-PHRASE] [-H HEX-KEY]" },
   { "seal",            gen_seal,       0,
@@ -1042,17 +1088,177 @@ static gen generators[] = {
 static gen optsg = { "options", gen_opts, 0,
                     "This message shouldn't be printed." };
 
-/*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
+/*----- Random number generation ------------------------------------------*/
 
-int main(int ac, char *av[])
+static int genfile(const void *buf, size_t sz, void *p)
 {
-  gen *g = &optsg;
-  grand *r;
+  FILE *fp = p;
+  if (fwrite(buf, 1, sz, fp) != sz)
+    die(EXIT_FAILURE, "error writing to file: %s", strerror(errno));
+  return (0);
+}
+
+static int genbuf(const void *buf, size_t sz, void *p)
+{
+  octet **pp = p;
+  memcpy(*pp, buf, sz);
+  *pp += sz;
+  return (0);
+}
+
+typedef struct genmaurer_ctx {
+  size_t n;
+  maurer_ctx *m;
+} genmaurer_ctx;
+
+static int genmaurer(const void *buf, size_t sz, void *p)
+{
+  genmaurer_ctx *g = p;
+  size_t i;
+
+  for (i = 0; i < g->n; i++)
+    maurer_test(&g->m[i], buf, sz);
+  return (0);
+}
+
+static int generate(grand *r, size_t outsz,
+                   int (*func)(const void *buf, size_t sz, void *p),
+                   void *p)
+{
+  static char kmg[] = { ' ', 'k', 'M', 'G', 'T', 'P', 'E', 'Z', 'Y', 0 };
+
   unsigned percent = 0;
   size_t kb = 0;
   time_t last;
   static char baton[] = "-\\|/";
   char *bp;
+  int rc;
+  clock_t clk = 0;
+
+  /* --- Spit out random data --- */
+
+  last = time(0);
+  bp = baton;
+  if (flags & f_progress) {
+    char *errbuf = xmalloc(BUFSIZ);
+    setvbuf(stderr, errbuf, _IOLBF, BUFSIZ);
+    if (outsz)
+      fprintf(stderr, "[%*s]   0%%    0\r[/\b", 50, "");
+    else
+      fputs("[ ]    0\r[/\b", stderr);
+    fflush(stderr);
+  }
+
+#ifdef SIGPIPE
+  signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
+#endif
+
+  do {
+    octet buf[BUFSIZ];
+    size_t sz = sizeof(buf);
+    clock_t c_start, c_stop;
+
+    /* --- Emit a bufferful (or less) of data --- */
+
+    if (outsz) {
+      if (sz > outsz - kb)
+       sz = outsz - kb;
+    }
+    c_start = clock();
+    r->ops->fill(r, buf, sz);
+    c_stop = clock();
+    clk += c_stop - c_start;
+    if (func && (rc = func(buf, sz, p)) != 0)
+      return (rc);
+    kb += sz;
+
+    /* --- Update the display --- */
+
+    if (flags & f_progress) {
+      time_t t = time(0);
+      unsigned up = 0;
+
+      if (percent > 100)
+       up = 1;
+
+      if (!outsz) {
+       if (difftime(t, last) > 1.0) {
+         up = 1;
+       }
+       if (up)
+         fputs(" ] ", stderr);
+      } else {
+       unsigned pc = kb * 100.0 / outsz;
+       if (pc > percent || percent > 100 || difftime(t, last) > 1.0) {
+         if (percent > 100)
+           percent = 0;
+         percent &= ~1;
+         for (; percent < (pc & ~1); percent += 2)
+           putc('.', stderr);
+         percent = pc;
+         for (; pc < 100; pc += 2)
+           putc(' ', stderr);
+         fprintf(stderr, "] %3i%% ", percent);
+         up = 1;
+       }
+      }
+
+      if (up) {
+       size_t q = kb;
+       char *kk = kmg;
+       while (q > 8192 && kk[1]) {
+         q >>= 10;
+         kk++;
+       }
+       fprintf(stderr, "%4i%c\r[", q, *kk);
+       if (outsz) {
+         unsigned pc;
+         for (pc = 0; pc < (percent & ~1); pc += 2)
+           putc('.', stderr);
+       }
+       last = t;
+      }
+
+      if (percent > 100)
+       percent = 0;
+
+      if (percent < 100) {
+       putc(*bp++, stderr);
+       putc('\b', stderr);
+       if (!*bp)
+         bp = baton;
+      }
+      fflush(stderr);
+    }
+
+    /* --- Terminate the loop --- */
+
+  } while (!outsz || kb < outsz);
+
+  if (flags & f_progress)
+    fputc('\n', stderr);
+  if (flags & f_timer) {
+    fprintf(stderr, "generated %lu bytes ", (unsigned long)outsz);
+    if (!clk)
+      fputs("too quickly to measure\n", stderr);
+    else {
+      char *kk;
+      double sec = (double)clk/CLOCKS_PER_SEC;
+      double bps = (outsz << 3)/sec;
+      for (kk = kmg; bps > 1024 && kk[1]; kk++, bps /= 1024)
+       ;
+      fprintf(stderr, "in %g secs (%g %cb/s)\n", sec, bps, *kk);
+    }
+  }
+  return (0);
+}
+
+/*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
+
+int main(int ac, char *av[])
+{
+  gen *g = &optsg;
+  grand *r;
 
   /* --- Initialize mLib --- */
 
@@ -1109,8 +1315,9 @@ int main(int ac, char *av[])
   if (flags & f_fips) {
     octet buf[FIPSTEST_BUFSZ];
     unsigned rc;
+    octet *p = buf;
 
-    r->ops->fill(r, buf, sizeof(buf));
+    generate(r, sizeof(buf), genbuf, &p);
     rc = fipstest(buf);
     if (rc & FIPSTEST_MONOBIT)
       moan("failed monobit test");
@@ -1121,18 +1328,17 @@ int main(int ac, char *av[])
     if (rc & FIPSTEST_LONGRUNS)
       moan("failed long runs test");
     if (!rc && (flags & f_progress))
-      puts("test passed");
+      fputs("test passed\n", stderr);
     return (rc ? EXIT_FAILURE : 0);
   }
 
   /* --- Do Maurer's test --- */
 
   if (flags & f_maurer) {
-    octet buf[250 * 1024];
+    size_t bufsz;
     unsigned i;
     unsigned rc = 0;
-    unsigned f = 0, jj = 0;
-    double maxz = 0;
+    genmaurer_ctx g;
 
     static struct { double x; const char *sig; } sigtab[] = {
       { 3.2905, "1e-3" },
@@ -1142,145 +1348,54 @@ int main(int ac, char *av[])
       { 0     , 0      }
     };
 
-    r->ops->fill(r, buf, sizeof(buf));
-    for (i = 5; i < 8; i++) {
-      double z = maurer(buf, sizeof(buf), i + 1);
+    g.n = maurer_hi - maurer_lo + 1;
+    g.m = xmalloc(g.n * sizeof(maurer_ctx));
+    for (i = 0; i < g.n; i++)
+      maurer_init(&g.m[i], i + maurer_lo);
+    bufsz = (100 * maurer_hi) << maurer_hi;
+
+    generate(r, bufsz, genmaurer, &g);
+
+    for (i = maurer_lo; i <= maurer_hi; i++) {
+      double z = maurer_done(&g.m[i - maurer_lo]);
       double zz = fabs(z);
       unsigned j;
 
       for (j = 0; sigtab[j].sig; j++) {
        if (zz > sigtab[j].x) {
-         if (zz > fabs(maxz)) {
-           maxz = z;
-           f = i + 1;
-           jj = j;
-         }
          rc = EXIT_FAILURE;
          moan("failed, bits = %u, sig = %s, Z_u = %g",
-              i + 1, sigtab[j].sig, z);
+              i, sigtab[j].sig, z);
          break;
        }
       }
       if (flags & f_progress)
-       printf("bits = %u, Z_u = %g\n", i + 1, z);
+       fprintf(stderr, "bits = %u, Z_u = %g\n", i, z);
     }
 
+    xfree(g.m);
     return (rc);
   }
 
-  /* --- Make sure we don't write to the terminal --- */
+  /* --- Discard --- */
+
+  if (flags & f_discard) {
+    generate(r, outsz, 0, 0);
+    return (0);
+  }
+
+  /* --- Write to a file --- */
 
 #ifndef PORTABLE
   if (!(flags & f_file) && isatty(STDOUT_FILENO))
     die(EXIT_FAILURE, "writing output to a terminal is a bad idea");
 #endif
 
-  /* --- Spit out random data --- */
-
-  last = time(0);
-  bp = baton;
-  if (flags & f_progress) {
-    char *errbuf = xmalloc(BUFSIZ);
-    setvbuf(stderr, errbuf, _IOLBF, BUFSIZ);
-    if (outsz)
-      fprintf(stderr, "[%*s]   0%%    0\r[/\b", 50, "");
-    else
-      fputs("[ ]    0\r[/\b", stderr);
-    fflush(stderr);
-  }
-
-#ifdef SIGPIPE
-  signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
-#endif
-
-  for (;;) {
-    octet buf[BUFSIZ];
-    size_t sz = sizeof(buf);
-
-    /* --- Emit a bufferful (or less) of data --- */
-
-    if (outsz) {
-      if (sz > outsz - kb)
-       sz = outsz - kb;
-    }
-    r->ops->fill(r, buf, sz);
-    if (fwrite(buf, 1, sz, outfp) != sz) {
-      if (flags & f_progress)
-       fputc('\n', stderr);
-      die(EXIT_FAILURE, "error writing data: %s", strerror(errno));
-    }
-    kb += sz;
-
-    /* --- Update the display --- */
-
-    if (flags & f_progress) {
-      time_t t = time(0);
-      unsigned up = 0;
-
-      if (percent > 100)
-       up = 1;
-
-      if (!outsz) {
-       if (difftime(t, last) > 1.0) {
-         up = 1;
-       }
-       if (up)
-         fputs(" ] ", stderr);
-      } else {
-       unsigned pc = kb * 100.0 / outsz;
-       if (pc > percent || percent > 100 || difftime(t, last) > 1.0) {
-         if (percent > 100)
-           percent = 0;
-         percent &= ~1;
-         for (; percent < (pc & ~1); percent += 2)
-           putc('.', stderr);
-         percent = pc;
-         for (; pc < 100; pc += 2)
-           putc(' ', stderr);
-         fprintf(stderr, "] %3i%% ", percent);
-         up = 1;
-       }
-      }
-
-      if (up) {
-       size_t q = kb;
-       char *suff = " KMG";
-       while (q > 8192 && suff[1]) {
-         q >>= 10;
-         suff++;
-       }
-       fprintf(stderr, "%4i%c\r[", q, *suff);
-       if (outsz) {
-         unsigned pc;
-         for (pc = 0; pc < (percent & ~1); pc += 2)
-           putc('.', stderr);
-       }
-       last = t;
-      }
-
-      if (percent > 100)
-       percent = 0;
-
-      if (percent < 100) {
-       putc(*bp++, stderr);
-       putc('\b', stderr);
-       if (!*bp)
-         bp = baton;
-      }
-      fflush(stderr);
-    }
-
-    /* --- Terminate the loop --- */
-
-    if (outsz && kb >= outsz)
-      break;
-  }
+  generate(r, outsz, genfile, outfp);
 
   /* --- Done --- */
 
   r->ops->destroy(r);
-  if (flags & f_progress)
-    fputc('\n', stderr);
   return (0);
 }