bee2-rs 0.2.1

Bindings for cryptographic library Bee2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
/*
*******************************************************************************
\file rng.c
\brief Entropy sources and random number generators
\project bee2 [cryptographic library]
\created 2014.10.13
\version 2025.06.10
\copyright The Bee2 authors
\license Licensed under the Apache License, Version 2.0 (see LICENSE.txt).
*******************************************************************************
*/

#include "bee2/core/blob.h"
#include "bee2/core/err.h"
#include "bee2/core/file.h"
#include "bee2/core/mem.h"
#include "bee2/core/mt.h"
#include "bee2/core/str.h"
#include "bee2/core/tm.h"
#include "bee2/core/rng.h"
#include "bee2/core/u32.h"
#include "bee2/core/util.h"
#include "bee2/core/word.h"
#include "bee2/crypto/belt.h"
#include "bee2/crypto/brng.h"

/*
*******************************************************************************
Статистические тесты

\todo Оценка энтропии.
*******************************************************************************
*/

bool_t rngTestFIPS1(const octet buf[2500])
{
	size_t s = 0;
	size_t count = W_OF_O(2500);
	ASSERT(memIsValid(buf, 2500));
	if (O_OF_W(count) > 2500)
	{
		ASSERT(B_PER_W == 64);
		s = u32Weight(*(const u32*)(buf + 2496));
		--count;
	}
	while (count--)
		s += wordWeight(((const word*)buf)[count]);
	return 9725 < s && s < 10275;
}

bool_t rngTestFIPS2(const octet buf[2500])
{
	u32 s[16];
	size_t i = 2500;
	ASSERT(memIsValid(buf, 2500));
	memSetZero(s, sizeof(s));
	while (i--)
		++s[buf[i] & 15], ++s[buf[i] >> 4];
	s[0] *= s[0];
	for (i = 1; i < 16; ++i)
		s[0] += s[i] * s[i];
	s[0] = 16 * s[0] - 5000 * 5000;
	return 10800 < s[0] && s[0] < 230850;
}

bool_t rngTestFIPS3(const octet buf[2500])
{
	word s[2][7];
	octet b;
	size_t l;
	size_t i;
	ASSERT(memIsValid(buf, 2500));
	memSetZero(s, sizeof(s));
	b = buf[0] & 1;
	l = 1;
	for (i = 1; i < 20000; ++i)
		if ((buf[i / 8] >> i % 8 & 1) == b)
			++l;
		else
			++s[b][MIN2(l, 6)], b = !b, l = 1;
	++s[b][MIN2(l, 6)];
	return 2315 <= s[0][1] && s[0][1] <= 2685 &&
		2315 <= s[1][1] && s[1][1] <= 2685 &&
		1114 <= s[0][2] && s[0][2] <= 1386 &&
		1114 <= s[1][2] && s[1][2] <= 1386 &&
		527 <= s[0][3] && s[0][3] <= 723 &&
		527 <= s[1][3] && s[1][3] <= 723 &&
		240 <= s[0][4] && s[0][4] <= 384 &&
		240 <= s[1][4] && s[1][4] <= 384 &&
		103 <= s[0][5] && s[0][5] <= 209 &&
		103 <= s[1][5] && s[1][5] <= 209 &&
		103 <= s[0][6] && s[0][6] <= 209 &&
		103 <= s[1][6] && s[1][6] <= 209;
}

bool_t rngTestFIPS4(const octet buf[2500])
{
	octet b;
	size_t l;
	size_t i;
	ASSERT(memIsValid(buf, 2500));
	b = buf[0] & 1;
	l = 1;
	for (i = 1; i < 20000; ++i)
		if ((buf[i / 8] >> i % 8 & 1) == b)
			++l;
		else
		{
			if (l >= 26)
				return FALSE;
			b = !b, l = 1;
		}
	return l < 26;
}

/*
*******************************************************************************
Физические источники

Поддержан ГСЧ Intel

Реализация:
-	по материалам https://software.intel.com/en-us/articles/
	intel-digital-random-number-generator-drng-software-implementation-guide.

Используются инструкции:
-	rdseed -- без криптографической постобработки, т.е. прямая работа с
	источником случайности;
-	rdrand -- с криптографической постобработкой.

Инструкция rdseed напрямую ("честнее") работает с источником случайности,
инструкция rdrand поддержана более широко.

Инструкция rdseed используется в основном источнике "trng",
инструкция rdrand -- во вспомогательном источнике "trng2".
*******************************************************************************
*/

#if (_MSC_VER >= 1600) && (defined(_M_IX86) || defined(_M_X64))

#include <intrin.h>
#include <immintrin.h>

#define rngCPUID(info, id) __cpuidex((int*)info, id, 0)
#define rngRDStep(val) _rdseed32_step(val)
#define rngRDStep2(val) _rdrand32_step(val)

#elif defined(_MSC_VER) && defined(_M_IX86)

#define cpuid		__asm _emit 0x0F __asm _emit 0xA2
#define rdseed_eax	__asm _emit 0x0F __asm _emit 0xC7 __asm _emit 0xF8
#define rdrand_eax	__asm _emit 0x0F __asm _emit 0xC7 __asm _emit 0xF0

static void rngCPUID(u32 info[4], u32 id)
{
	u32 a, b, c, d;
	__asm {
		mov eax, id
		xor ecx, ecx
		cpuid
		mov a, eax
		mov b, ebx
		mov c, ecx
		mov d, edx
	}
	info[0] = a, info[1] = b, info[2] = c, info[3] = d; 
}

static int rngRDStep(u32* val)
{
	__asm {
		xor eax, eax
		xor edx, edx
		rdseed_eax
		jnc err
		mov edx, val
		mov [edx], eax
	}
	return 1;
err:
	return 0;
}

static int rngRDStep2(u32* val)
{
	__asm {
		xor eax, eax
		xor edx, edx
		rdrand_eax
		jnc err
		mov edx, val
		mov [edx], eax
	}
	return 1;
err:
	return 0;
}

#elif (defined(__GNUC__) || defined(__clang__)) && \
  (defined(__i386__) || defined(__x86_64__))

#include <cpuid.h>

#define rngCPUID(info, id) \
	__cpuid_count(id, 0, info[0], info[1], info[2], info[3])

static int rngRDStep(u32* val)
{
	octet ok = 0;
	asm ("rdseed %0; setc %1" : "=r" (*val), "=qm" (ok));
	return ok;
}

static int rngRDStep2(u32* val)
{
	octet ok = 0;
	asm ("rdrand %0; setc %1" : "=r" (*val), "=qm" (ok));
	return ok;
}

#else

#define rngCPUID(info, id) memSetZero(info, 16)
#define rngRDStep(val) 0
#define rngRDStep2(val) 0

#endif

static bool_t rngCPUIDIsManufId(const u32 info[4], const char id[12 + 1])
{
	ASSERT(strIsValid(id));
	ASSERT(strLen(id) == 12);
	return memEq(info + 1, id + 0, 4) &&
		memEq(info + 3, id + 4, 4) &&
		memEq(info + 2, id + 8, 4);
}

static bool_t rngTRNGIsAvail()
{
	u32 info[4];
	// Intel or AMD?
	rngCPUID(info, 0);
	if (!rngCPUIDIsManufId(info, "GenuineIntel") &&
		!rngCPUIDIsManufId(info, "AuthenticAMD"))
		return FALSE;
	// rdseed?
	rngCPUID(info, 7);
	return (info[1] & 0x00040000) != 0;
}

static bool_t rngTRNG2IsAvail()
{
	u32 info[4];
	// Intel or AMD?
	rngCPUID(info, 0);
	if (!rngCPUIDIsManufId(info, "GenuineIntel") &&
		!rngCPUIDIsManufId(info, "AuthenticAMD"))
		return FALSE;
	// rdrand?
	rngCPUID(info, 1);
	return (info[2] & 0x40000000) != 0;
}

static err_t rngTRNGRead(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	u32* rand = (u32*)buf;
	// pre
	ASSERT(memIsValid(read, O_PER_S));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	// есть источник?
	*read = 0;
	if (!rngTRNGIsAvail())
		return ERR_FILE_NOT_FOUND;
	// короткий буфер?
	if (count < 4)
		return ERR_OK;
	// генерация
	for (; *read + 4 <= count; *read += 4, ++rand)
		if (!rngRDStep(rand))
			return ERR_BAD_ENTROPY;
	// неполный блок
	if (*read < count)
	{
		rand = (u32*)((octet*)buf + count - 4);
		if (!rngRDStep(rand))
			return ERR_BAD_ENTROPY;
		*read = count;
	}
	return ERR_OK;
}

static err_t rngTRNG2Read(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	u32* rand = (u32*)buf;
	// pre
	ASSERT(memIsValid(read, O_PER_S));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	// есть источник?
	*read = 0;
	if (!rngTRNG2IsAvail())
		return ERR_FILE_NOT_FOUND;
	// короткий буфер?
	if (count < 4)
		return ERR_OK;
	// генерация
	for (; *read + 4 <= count; *read += 4, ++rand)
		if (!rngRDStep2(rand))
			return ERR_BAD_ENTROPY;
	// неполный блок
	if (*read < count)
	{
		rand = (u32*)((octet*)buf + count - 4);
		if (!rngRDStep2(rand))
			return ERR_BAD_ENTROPY;
		*read = count;
	}
	return ERR_OK;
}

/*
*******************************************************************************
Системный источник

Системные источники Windows:
- функция CryptGenRandom() поверх стандартного провайдера PROV_RSA_FULL;
- функция RtlGenRandom(). 

Системный источник Unix:
- файл dev/urandom.

Дополнительный системный источник Linix:
- функция RAND_bytes() библиотеки OpenSSL/libcrypto.

Анализ источников:
* https://eprint.iacr.org/2005/029;
* https://eprint.iacr.org/2006/086;
* https://eprint.iacr.org/2007/419;
* https://eprint.iacr.org/2012/251;
* https://eprint.iacr.org/2014/167;
* https://eprint.iacr.org/2016/367;
* https://eprint.iacr.org/2022/558;
* https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/EN/BSI/Publications/Studies/
  LinuxRNG/LinuxRNG_EN_V5_7.pdf;
* https://wiki.openssl.org/index.php/Random_Numbers;
* https://blog.cr.yp.to/20170723-random.html;
* https://www.2uo.de/myths-about-urandom;
* https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/crng/random.git/commit/?
  id=186873c549df11b63e17062f863654e1501e1524.

\remark Файл dev/random -- это, так называемый, блокирующий источник,
который не выдает данные, пока не будет накоплено достаточно энтропии.
Именно этот источник рекомендуется использовать в криптографических 
приложениях. Однако в наших экспериментах чтение из файла dev/random иногда 
выполнялось экстремально долго (возможно это связано с тем, что программы 
запускались под виртуальной машиной). Поэтому было решено использовать чтение
из dev/urandom. Это неблокирующий источник, который всегда выдает данные.

\remark Установка флагов CRYPT_VERIFYCONTEXT и CRYPT_SILENT при вызове
CryptAcquireContextW() снижает риск ошибочного завершения функции.

\remark На платформе OS_UNIX функция rngSys2Read() реализуется по-разному
в зависимости от использования инструмента MemSan (Memory Sanitizer).
Дело в том, что MemSan обнаруживает неинициализированные переменные в 
библиотеке OpenSSL/libcrypto, которая используется в rngSys2Read().

\todo Более тонкий поиск libcrypto.so.
*******************************************************************************
*/

#if defined OS_WIN

#include <windows.h>
#include <wincrypt.h>
#include <ntsecapi.h>

static err_t rngSysRead(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	HCRYPTPROV hprov = 0;
	// pre
	ASSERT(memIsValid(read, O_PER_S));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	ASSERT((size_t)(DWORD)count == count);
	// открыть провайдер
	if (!CryptAcquireContextW(&hprov, 0, 0, PROV_RSA_FULL,
		CRYPT_VERIFYCONTEXT | CRYPT_SILENT))
		return ERR_FILE_NOT_FOUND;
	// получить данные
	*read = 0;
	if (!CryptGenRandom(hprov, (DWORD)count, (octet*)buf))
	{
		CryptReleaseContext(hprov, 0);
		return ERR_BAD_ENTROPY;
	}
	// завершение
	CryptReleaseContext(hprov, 0);
	*read = count;
	return ERR_OK;
}

static err_t rngSys2Read(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	// pre
	ASSERT(memIsValid(read, O_PER_S));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	ASSERT((size_t)(ULONG)count == count);
	// получить случайные данные
	*read = 0;
	if (!RtlGenRandom((octet*)buf, (ULONG)count))
		return ERR_BAD_ENTROPY;
	// завершение
	*read = count;
	return ERR_OK;
}

#elif defined OS_UNIX

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>

static err_t rngSysRead(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	file_t file;
	ASSERT(memIsValid(read, sizeof(size_t)));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	file = fileOpen("/dev/urandom", "rb");
	if (!file)
		return ERR_FILE_OPEN;
	*read = fileRead2(buf, count, file);
	fclose(file);
	return ERR_OK;
}

// http://clang.llvm.org/docs/MemorySanitizer.html#has-feature-memory-sanitizer
#if defined(__has_feature) 
#if __has_feature(memory_sanitizer)
#define MEMORY_SANITIZER
#endif
#endif

#if defined(OS_LINUX) && !defined(MEMORY_SANITIZER) 

static err_t rngSys2Read(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	const char* names[] = {
		"libcrypto.so", "libcrypto.so.3", "libcrypto.so.1.1",
		"libcrypto.so.1.1.1" };
	size_t pos;
	void* lib;
	int(*rand_bytes)(octet*, int) = 0;
	// pre
	ASSERT(memIsValid(read, sizeof(size_t)));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	ASSERT((size_t)(int)count == count);
	// пробежать имена
	for (pos = 0; pos < COUNT_OF(names); ++pos)
		if (lib = dlopen(names[pos], RTLD_NOW))
			break;
	if (pos == COUNT_OF(names))
		return ERR_FILE_NOT_FOUND;
	// прочитать случайные данные
	*read = 0;
	rand_bytes = dlsym(lib, "RAND_bytes");
	if (!rand_bytes || rand_bytes(buf, (int)count) != 1)
	{
		dlclose(lib);
		return ERR_NOT_FOUND;
	}
	// завершение
	dlclose(lib);
	*read = count;
	return ERR_OK;
}

#else

static err_t rngSys2Read(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	ASSERT(memIsValid(read, sizeof(size_t)));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	return ERR_FILE_NOT_FOUND;
}

#endif

#else

static err_t rngSysRead(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	ASSERT(memIsValid(read, sizeof(size_t)));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	return ERR_FILE_NOT_FOUND;
}

static err_t rngSys2Read(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	ASSERT(memIsValid(read, sizeof(size_t)));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	return ERR_FILE_NOT_FOUND;
}

#endif

/*
*******************************************************************************
Источник-таймер

Реализовано предложение [Jessie Walker, Seeding Random Number Generator]:
наблюдением является разность между показаниями высокоточного таймера
(регистра RDTSC) при приостановке потока на 0 мс, т.е. при передаче
управления ядру.

Оценка энтропии при использовании RDTSC [Jessie Walker]:
4.9 битов / наблюдение.

Реализация:
-	таймер может быть источником случайности, если он обновляется не реже
	10^9 раз в секунду (1 ГГц);
-	для формирования одного выходного бита используется сумма битов четности
	8-ми разностей между показаниями таймера.

\warning Качество источника зависит от организации ядра. Эксперименты
показывают, что в Linux качество выше, чем в Windows. Указанное выше число
8 выбрано экспериментальным путем -- проводилась оценка энтропии на выборках
объема 1 Мб. Эксперименты показывают, что для некоторых версий Windows
статистическое качество выборок катастрофически плохое. К источнику следует
относиться с большой осторожностью, использовать его как вспомогательный.

\warning [Jessie Walker]: наблюдения зависимы, модель AR(1).

\todo Остановка на Windows, если параллельно запущено несколько ресурсоемких
процессов.
*******************************************************************************
*/

static bool_t rngTimerIsAvail()
{
	return tmFreq() >= 1000000000u;
}

static err_t rngTimerRead(void* buf, size_t* read, size_t count)
{
	register tm_ticks_t ticks;
	register tm_ticks_t t;
	register word w;
	size_t i, j, reps;
	// pre
	ASSERT(memIsValid(read, sizeof(size_t)));
	ASSERT(memIsValid(buf, count));
	// есть источник?
	if (!rngTimerIsAvail())
		return ERR_FILE_NOT_FOUND;
	// генерация
	for (i = 0; i < count; ++i)
	{
		((octet*)buf)[i] = 0;
		ticks = tmTicks();
		for (j = 0; j < 8; ++j)
		{
			w = 0;
			for (reps = 0; reps < 8; ++reps)
			{
				mtSleep(0);
				t = tmTicks();
				w ^= (word)(t - ticks);
				ticks = t;
			}
			((octet*)buf)[i] ^= wordParity(w) << j;
		}
	}
	CLEAN3(ticks, t, w);
	*read = count;
	return ERR_OK;
}

/*
*******************************************************************************
Источники случайности (энтропии)
*******************************************************************************
*/

err_t rngESRead(size_t* read, void* buf, size_t count, const char* source)
{
	if (strEq(source, "trng"))
		return rngTRNGRead(buf, read, count);
	else if (strEq(source, "trng2"))
		return rngTRNG2Read(buf, read, count);
	else if (strEq(source, "timer"))
		return rngTimerRead(buf, read, count);
	else if (strEq(source, "sys"))
		return rngSysRead(buf, read, count);
	else if (strEq(source, "sys2"))
		return rngSys2Read(buf, read, count);
	return ERR_FILE_NOT_FOUND;
}

err_t rngESTest(const char* source)
{
	err_t code;
	octet buf[2500];
	size_t read;
	// прочитать данные от источника
	code = rngESRead(&read, buf, 2500, source);
	if (code == ERR_OK && read != 2500)
		code = ERR_FILE_READ;
	ERR_CALL_CHECK(code);
	// статистическое тестирование
	if (!rngTestFIPS1(buf) || !rngTestFIPS2(buf) || !rngTestFIPS3(buf) ||
		!rngTestFIPS4(buf))
		code = ERR_STATTEST;
	// завершение
	memWipe(buf, sizeof(buf));
	return code;
}

err_t rngESHealth2()
{
	const char* sources[] = { "trng", "trng2" };
	size_t pos;
	// проверить физические источники
	for (pos = 0; pos < COUNT_OF(sources); ++pos)
		if (rngESTest(sources[pos]) == ERR_OK)
			return ERR_OK;
	// работоспособные источники не найдены
	return ERR_NOT_ENOUGH_ENTROPY;
}

err_t rngESHealth()
{
	const char* sources[] = { "sys", "sys2", "timer" };
	size_t valid_sources = 0;
	size_t pos;
	// есть работоспособный физический источник?
	if (rngESHealth2() == ERR_OK)
		return ERR_OK;
	// проверить остальные источники
	for (pos = 0; pos < COUNT_OF(sources); ++pos)
	{
		if (rngESTest(sources[pos]) != ERR_OK)
			continue;
		// два работоспособных источника?
		if (++valid_sources == 2)
			return ERR_OK;
	}
	// только один?
	if (valid_sources == 1)
		return ERR_NOT_ENOUGH_ENTROPY;
	// ни одного
	return ERR_BAD_ENTROPY;
}

/*
*******************************************************************************
Создание / закрытие генератора

\warning CoverityScan выдает предупреждение по функции rngCreate(): 
	"Call to rngESRead might sleep while holding lock _mtx".
См. пояснения в комментариях к функции rngStepR().

\warning Функция rngDestroy(), зарегистрированная как деструктор,
не обязательно будет вызвана позже rngClose(). Например, rngClose()
может вызываться в другом зарегистрированном деструкторе, который следует
за rngDestroy().
*******************************************************************************
*/

typedef struct 
{
	octet block[32];			/*< дополнительные данные brngCTR */
	octet alg_state[];			/*< [MAX(beltHash_keep(), brngCTR_keep())] */
} rng_state_st;

static size_t _once;			/*< триггер однократности */
static mt_mtx_t _mtx[1];		/*< мьютекс */
static bool_t _inited;			/*< мьютекс создан? */
static size_t _ctr;				/*< счетчик обращений */
static rng_state_st* _state;	/*< состояние */

size_t rngCreate_keep()
{
	return sizeof(rng_state_st) + MAX2(beltHash_keep(), brngCTR_keep());
}

static void rngDestroy()
{
	// закрыть состояние (могли забыть)
	mtMtxLock(_mtx);
	blobClose(_state), _state = 0, _ctr = 0;
	mtMtxUnlock(_mtx);
	// закрыть мьютекс
	mtMtxClose(_mtx);
}

static void rngInit()
{
	ASSERT(!_inited);
	// создать мьютекс
	if (!mtMtxCreate(_mtx))
		return;
	// зарегистрировать деструктор
	if (!utilOnExit(rngDestroy))
	{
		mtMtxClose(_mtx);
		return;
	}
	_inited = TRUE;
}

err_t rngCreate(read_i source, void* source_state)
{
	const char* sources[] = { "trng", "trng2", "sys", "timer" };
	size_t read, count, pos;
	// инициализировать однократно
	if (!mtCallOnce(&_once, rngInit) || !_inited)
		return ERR_FILE_CREATE;
	// заблокировать мьютекс
	mtMtxLock(_mtx);
	// состояние уже создано?
	if (_ctr)
	{
		// учесть дополнительный источник
		if (source && source(&read, _state->block, 32, source_state) == ERR_OK)
			brngCTRStepR(_state->block, 32, _state->alg_state);
		// увеличить счетчик обращений и завершить
		++_ctr;
		mtMtxUnlock(_mtx);
		return ERR_OK;
	}
	// создать состояние
	_state = (rng_state_st*)blobCreate(rngCreate_keep());
	if (!_state)
	{
		mtMtxUnlock(_mtx);
		return ERR_OUTOFMEMORY;
	}
	// опрос источников случайности
	count = 0;
	beltHashStart(_state->alg_state);
	for (pos = 0; pos < COUNT_OF(sources); ++pos)
		if (rngESRead(&read, _state->block, 32, sources[pos]) == ERR_OK)
		{
			beltHashStepH(_state->block, read, _state->alg_state);
			count += read;
		}
	if (source && source(&read, _state->block, 32, source_state) == ERR_OK)
	{
		beltHashStepH(_state->block, read, _state->alg_state);
		count += read;
	}
	if (count < 32)
	{
		blobClose(_state), _state = 0;
		mtMtxUnlock(_mtx);
		return ERR_NOT_ENOUGH_ENTROPY;
	}
	// создать brngCTR
	beltHashStepG(_state->block, _state->alg_state);
	memWipe(_state->alg_state, beltHash_keep());
	brngCTRStart(_state->alg_state, _state->block, 0);
	memWipe(_state->block, 32);
	// завершить
	_ctr = 1;
	mtMtxUnlock(_mtx);
	return ERR_OK;
}

static bool_t rngIsValid_internal()
{
	return _ctr && _state && blobIsValid(_state);
}

bool_t rngIsValid()
{
	bool_t b;
	if (!_inited)
		return FALSE;
	mtMtxLock(_mtx);
	b = rngIsValid_internal();
	mtMtxUnlock(_mtx);
	return b;
}

void rngClose()
{
	ASSERT(_inited);
	mtMtxLock(_mtx);
	ASSERT(rngIsValid_internal());
	if (--_ctr == 0)
		blobClose(_state), _state = 0;
	mtMtxUnlock(_mtx);
}

/*
*******************************************************************************
Генерация

\warning CoverityScan выдает предупреждение по функции rngStepR(): 
	"Call to RngESRead might sleep while holding lock _mtx"
с объяснениями: 
	"The lock will prevent other threads from making progress for 
	an indefinite period of time; may be mistaken for deadlock. In rngStepR: 
	A lock is held while waiting for a long running or blocking operation 
	to complete (CWE-667)".
Проблема в том, что в источнике timer многократно вызывается функция
mtSleep(0).
*******************************************************************************
*/

void rngStepR2(void* buf, size_t count, void* state)
{
	ASSERT(_inited);
	mtMtxLock(_mtx);
	ASSERT(rngIsValid_internal());
	brngCTRStepR(buf, count, _state->alg_state);
	mtMtxUnlock(_mtx);
}

void rngStepR(void* buf, size_t count, void* state)
{
	const char* sources[] = {"trng", "trng2", "sys", "sys2", "timer"};
	size_t read, r, pos;
	// блокировать мьютекс
	ASSERT(_inited);
	mtMtxLock(_mtx);
	// опросить источники
	read = pos = 0;
	while (read < count && pos < COUNT_OF(sources))
	{
		if (rngESRead(&r, (octet*)buf + read, count - read,
				sources[pos]) != ERR_OK)
			r = 0;
		read += r, ++pos;
	}
	CLEAN3(read, r, pos);
	// генерация
	ASSERT(rngIsValid_internal());
	brngCTRStepR(buf, count, _state->alg_state);
	// снять блокировку
	mtMtxUnlock(_mtx);
}

void rngRekey()
{
	// блокировать мьютекс
	ASSERT(_inited);
	mtMtxLock(_mtx);
	// сгенерировать новый ключ
	ASSERT(rngIsValid_internal());
	brngCTRStepR(_state->block, 32, _state->alg_state);
	// пересоздать brngCTR
	brngCTRStart(_state->alg_state, _state->block, 0);
	memWipe(_state->block, 32);
	// снять блокировку
	mtMtxUnlock(_mtx);
}