1 #if !defined(_isaac_H)
2 # define _isaac_H (1)
3 # include <stdint.h>
7 typedef struct isaac_ctx isaac_ctx;
11 /*This value may be lowered to reduce memory usage on embedded platforms, at
12    the cost of reducing security and increasing bias.
13   Quoting Bob Jenkins: "The current best guess is that bias is detectable after
14    2**37 values for [ISAAC_SZ_LOG]=3, 2**45 for 4, 2**53 for 5, 2**61 for 6,
15    2**69 for 7, and 2**77 values for [ISAAC_SZ_LOG]=8."*/
16 #define ISAAC_SZ_LOG      (8)
17 #define ISAAC_SZ          (1<<ISAAC_SZ_LOG)
18 #define ISAAC_SEED_SZ_MAX (ISAAC_SZ<<2)
22 /*ISAAC is the most advanced of a series of pseudo-random number generators
23    designed by Robert J. Jenkins Jr. in 1996.
24   http://www.burtleburtle.net/bob/rand/isaac.html
25   To quote:
26     No efficient method is known for deducing their internal states.
27     ISAAC requires an amortized 18.75 instructions to produce a 32-bit value.
28     There are no cycles in ISAAC shorter than 2**40 values.
29     The expected cycle length is 2**8295 values.*/
30 struct isaac_ctx{
31   unsigned n;
32   uint32_t r[ISAAC_SZ];
33   uint32_t m[ISAAC_SZ];
34   uint32_t a;
35   uint32_t b;
36   uint32_t c;
37 };
40 /**
41  * isaac_init - Initialize an instance of the ISAAC random number generator.
42  * @_ctx:   The instance to initialize.
43  * @_seed:  The specified seed bytes.
44  *          This may be NULL if _nseed is less than or equal to zero.
45  * @_nseed: The number of bytes to use for the seed.
46  *          If this is greater than ISAAC_SEED_SZ_MAX, the extra bytes are
47  *           ignored.
48  */
49 void isaac_init(isaac_ctx *_ctx,const unsigned char *_seed,int _nseed);
51 /**
52  * isaac_reseed - Mix a new batch of entropy into the current state.
53  * To reset ISAAC to a known state, call isaac_init() again instead.
54  * @_ctx:   The instance to reseed.
55  * @_seed:  The specified seed bytes.
56  *          This may be NULL if _nseed is zero.
57  * @_nseed: The number of bytes to use for the seed.
58  *          If this is greater than ISAAC_SEED_SZ_MAX, the extra bytes are
59  *           ignored.
60  */
61 void isaac_reseed(isaac_ctx *_ctx,const unsigned char *_seed,int _nseed);
62 /**
63  * isaac_next_uint32 - Return the next random 32-bit value.
64  * @_ctx: The ISAAC instance to generate the value with.
65  */
66 uint32_t isaac_next_uint32(isaac_ctx *_ctx);
67 /**
68  * isaac_next_uint - Uniform random integer less than the given value.
69  * @_ctx: The ISAAC instance to generate the value with.
70  * @_n:   The upper bound on the range of numbers returned (not inclusive).
71  *        This must be greater than zero and less than 2**32.
72  *        To return integers in the full range 0...2**32-1, use
74  * Return: An integer uniformly distributed between 0 and _n-1 (inclusive).
75  */
76 uint32_t isaac_next_uint(isaac_ctx *_ctx,uint32_t _n);
77 /**
78  * isaac_next_float - Uniform random float in the range [0,1).
79  * @_ctx: The ISAAC instance to generate the value with.
80  * Returns a high-quality float uniformly distributed between 0 (inclusive)
81  *  and 1 (exclusive).
82  * All of the float's mantissa bits are random, e.g., the least significant bit
83  *  may still be non-zero even if the value is less than 0.5, and any
84  *  representable float in the range [0,1) has a chance to be returned, though
85  *  values very close to zero become increasingly unlikely.
86  * To generate cheaper float values that do not have these properties, use
87  *   ldexpf((float)isaac_next_uint32(_ctx),-32);
88  */
89 float isaac_next_float(isaac_ctx *_ctx);
90 /**
91  * isaac_next_signed_float - Uniform random float in the range (-1,1).
92  * @_ctx: The ISAAC instance to generate the value with.
93  * Returns a high-quality float uniformly distributed between -1 and 1
94  *  (exclusive).
95  * All of the float's mantissa bits are random, e.g., the least significant bit
96  *  may still be non-zero even if the magnitude is less than 0.5, and any
97  *  representable float in the range (-1,1) has a chance to be returned, though
98  *  values very close to zero become increasingly unlikely.
99  * To generate cheaper float values that do not have these properties, use
100  *   ldexpf((float)isaac_next_uint32(_ctx),-31)-1;
101  *  though this returns values in the range [-1,1).
102  */
103 float isaac_next_signed_float(isaac_ctx *_ctx);
104 /**
105  * isaac_next_double - Uniform random double in the range [0,1).
106  * @_ctx: The ISAAC instance to generate the value with.
107  * Returns a high-quality double uniformly distributed between 0 (inclusive)
108  *  and 1 (exclusive).
109  * All of the double's mantissa bits are random, e.g., the least significant
110  *  bit may still be non-zero even if the value is less than 0.5, and any
111  *  representable double in the range [0,1) has a chance to be returned, though
112  *  values very close to zero become increasingly unlikely.
113  * To generate cheaper double values that do not have these properties, use
114  *   ldexp((double)isaac_next_uint32(_ctx),-32);
115  */
116 double isaac_next_double(isaac_ctx *_ctx);
117 /**
118  * isaac_next_signed_double - Uniform random double in the range (-1,1).
119  * @_ctx: The ISAAC instance to generate the value with.
120  * Returns a high-quality double uniformly distributed between -1 and 1
121  *  (exclusive).
122  * All of the double's mantissa bits are random, e.g., the least significant
123  *  bit may still be non-zero even if the value is less than 0.5, and any
124  *  representable double in the range (-1,1) has a chance to be returned,
125  *  though values very close to zero become increasingly unlikely.
126  * To generate cheaper double values that do not have these properties, use
127  *   ldexp((double)isaac_next_uint32(_ctx),-31)-1;
128  *  though this returns values in the range [-1,1).
129  */
130 double isaac_next_signed_double(isaac_ctx *_ctx);
132 #endif