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NOM

random, urandom − Périphériques générateurs aléatoires du noyau

SYNOPSIS

#include <linux/random.h>

int ioctl(fd, RNDrequête, param);

DESCRIPTION

Les fichiers spéciaux en mode caractère /dev/random et /dev/urandom (existants depuis Linux 1.3.30) fournissent une interface avec le générateur de nombres aléatoires du noyau. Le fichier /dev/random a un numéro de périphérique majeur égal à 1, et un numéro mineur égal à 8. Les numéros du périphérique /dev/urandom sont 1 pour le majeur, et 9 pour le mineur.

Le générateur de nombres aléatoires regroupe du bruit provenant de son environnement par l’intermédiaire des pilotes de périphériques et d’autres sources, et le stocke dans un réservoir d’entropie. Le générateur mémorise également une estimation du nombre de bits de bruit dans son réservoir d’entropie, et utilise son contenu pour créer des nombres aléatoires.

Lors d’une lecture, le périphérique /dev/random sera limité au nombre de bits de bruit contenus dans le réservoir d’entropie. /dev/random est particulièrement adapté pour les cas où l’on a ponctuellement besoin de nombres hautement aléatoires (création de clés par exemple). Lorsque le réservoir d’entropie est vide, les lectures depuis le périphérique /dev/random seront bloquantes jusqu’à l’obtention de suffisamment de bruit en provenance de l’environnement.

Lors d’une lecture, /dev/urandom renverra autant d’octets qu’on en demande. Toutefois, s’il n’y a plus assez de bits disponibles dans le réservoir d’entropie, les valeurs renvoyées pourraient être théoriquement vulnérables à une cryptanalyse basée sur l’algorithme employé par le pilote. Il n’existe pas de documentation sur ce type d’attaque dans la littérature publique actuelle, mais cela n’élimine pas le risque théorique. Si ce risque est important pour votre application, utilisez plutôt /dev/random à la place.

Écrire dans /dev/random ou /dev/urandom mettra à jour le réservoir d’entropie avec les données écrites, mais n’augmentera pas le décompte d’entropie. Cela signifie que le contenu lu des deux fichiers sera affecté, mais que ça ne rendra pas les lectures de /dev/random plus rapides.

Utilisation
Si vous ne savez pas très bien s’il vous faut utiliser /dev/random ou /dev/urandom, alors utilisez ce dernier. En règle générale, /dev/urandom est à utiliser pour tout sauf les clés GPG/SSL/SSH à longue durée de vie.

Si un réservoir d’entropie est sauvé d’un redémarrage à l’autre comme recommandé ci−dessous (toutes les distributions majeures de Linux font cela depuis au plus tard l’an 2000), la sortie est cryptographiquement sûre vis à vis d’attaquants sans accès local comme superutilisateur, à la condition que ce fichier soit rechargé au démarrage et suffisant pour les clés de chiffrement de sessions réseau. Comme la lecture depuis /dev/random peut être bloquante, les utilisateurs l’ouvrent généralement dans un mode non bloquant (ou en effectuant la lecture avec un délai d’expiration) et fournissent un système de notification lorsque l’entropie demandée n’est pas immédiatement disponible.

Le générateur de nombres aléatoires du noyau est conçu pour produire une faible quantité de données de haute qualité destinées à initialiser un générateur de nombres pseudoaléatoires (« cryptographic pseudo−random number generator » ou CPRNG). Il est conçu pour la sécurité et non la vitesse, et n’est pas adapté à la génération de grandes quantités de données aléatoires. Les utilisateurs doivent être très économes sur leur utilisation de /dev/urandom (et /dev/random) : des lectures inutiles de grandes quantités de données auront un impact négatif sur les autres utilisateurs de ces sources.

La quantité de données d’initialisation nécessaire pour générer une clé de chiffrement est égale à la taille utile de la clé. Par exemple, une clé privée RSA ou Diffie−Hellman de 3072 bits a une taille utile de 128 bits (2^128 calculs sont nécessaires pour la casser) et a donc besoin de 128 bits (16 octets) aléatoires issus de /dev/random.

Bien qu’une marge d’incertitude au−dessus de ce minimum soit acceptable, pour contourner les faiblesses de l’algorithme du générateur de nombres pseudoaléatoires cryptographique, aucune primitive de cryptographie ne peut espérer aujourd’hui garantir plus de 256 bits de sécurité. Aussi, si un programme puise plus de 256 bits (32 octets) dans le réservoir d’entropie du noyau, par invocation ou après un intervalle de réapprovisionnement raisonnable (au moins une minute), cela laisse supposer que la cryptographie est maladroitement implémentée.

Configuration
Si votre système ne dispose pas des fichiers /dev/random et /dev/urandom vous pouvez les créer avec les commandes suivantes :

mknod −m 644 /dev/random c 1 8
mknod −m 644 /dev/urandom c 1 9
chown root:root /dev/random /dev/urandom

Lorsqu’un système Linux démarre sans interaction avec un opérateur humain, le réservoir d’entropie peut se trouver dans un état relativement prévisible. La véritable quantité de bruit dans le réservoir d’entropie est donc en dessous de son estimation. Afin de contrer ce problème, il est utile de sauvegarder l’état du réservoir d’entropie lors des arrêts et redémarrages du système. Il est possible ainsi d’ajouter les lignes suivantes dans les scripts de démarrage appropriés :

echo "Initialisation du générateur de nombres aléatoires"
random_seed=/var/run/random−seed
# Initialise le générateur de nombres aléatoires avec une racine
# mémorisée lors du dernier arrêt (ou redémarrage) du système
# Charge puis sauvegarde 512 octets (taille du réservoir d’entropie).
if [ −f $random_seed ]; then
cat $random_seed >/dev/urandom
else
touch $random_seed
fi
chmod 600 $random_seed
poolfile=/proc/sys/kernel/random/poolsize
[ −r $poolfile ] && bytes=`cat $poolfile` || bytes=512
dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=$bytes

Également, il faut ajouter les lignes suivantes dans un script exécuté lors de l’arrêt du système.

# Initialise le générateur de nombres aléatoires avec une racine
# mémorisée lors du dernier arrêt (ou redémarrage) du système
# Sauvegarde le réservoir d’entropie
echo "Sauvegarde la racine du générateur aléatoire…"
random_seed=/var/run/random−seed
touch $random_seed
chmod 600 $random_seed
poolfile=/proc/sys/kernel/random/poolsize
[ −r $poolfile ] && bytes=`cat $poolfile` || bytes=512
dd if=/dev/urandom of=$random_seed count=1 bs=$bytes

Interface /proc
Les fichiers du répertoire /proc/sys/kernel/random (présent depuis 2.3.16) fournissent une interface supplémentaire au périphérique /dev/random.

Le fichier en lecture seule entropy_avail donne l’entropie disponible. Normalement, elle sera de 4096 (bits), une réserve d’entropie pleine.

Le fichier poolsize donne la taille de la réserve d’entropie. Sa signification dépend des versions du noyau :

Le fichier read_wakeup_threshold contient le nombre de bits d’entropie nécessaires pour réveiller les processus endormis qui attendaient l’entropie en provenance de /dev/random. La valeur par défaut est 64. Le fichier write_wakeup_threshold contient le nombre de bits d’entropie en dessous duquel on réveillera les processus ayant effectué un appel à select(2) ou poll(2) pour un accès en écriture à /dev/random. Ces valeurs peuvent être modifiées en écrivant dans les fichiers.

Les fichiers en lecture seule uuid et boot_id contiennent des chaînes aléatoires comme 6fd5a44b−35f4−4ad4−a9b9−6b9be13e1fe9. Le premier est généré à chaque lecture, le dernier est généré une seule fois.

Interface ioctl(2)
Les requêtes ioctl(2) suivantes sont définies sur les descripteurs de fichier connectés à /dev/random ou /dev/urandom. Toutes les requêtes réalisées interagiront avec l’entrée du réservoir d’entropie et auront un effet sur /dev/random et /dev/urandom. La capacité CAP_SYS_ADMIN est nécessaire pour toutes les requêtes sauf RNDGETENTCNT.
RNDGETENTCNT