OneRoundIoT/OneRound/rc4_hash2.cpp

   1 //gcc pixmap_io.c  -c
   2 //g++ -O3 one_round_hash_new.cpp pixmap_io.o  -o one_round_hash_new -std=c++11
   3
   4 //
   5
   6
   7 #include <iostream>
   8 #include <list>
   9 #include<math.h>
  10 #include<stdlib.h>
  11 #include<stdio.h>
  12 #include<string.h>
  13 #include <fstream>
  14 #include <sys/time.h>
  15
  16 /*#include <cryptopp/hex.h>
  17 #include <cryptopp/sha.h>
  18 #include <cryptopp/osrng.h>
  19 #include <cryptopp/secblock.h>
  20 */
  21
  22
  23 extern "C" {
  24   int load_RGB_pixmap(char *filename, int *width, int *height, unsigned char**R_data, unsigned char**G_data, unsigned char**B_data);
  25   void store_RGB_pixmap(char *filename, unsigned char *R_data, unsigned char *G_data, unsigned char *B_data, int width, int height);
  26 }
  27
  28
  29 //using namespace CryptoPP;
  30 using namespace std;
  31
  32
  33 int key_size=256;
  34 int nb_test=1;
  35 int ctr=0;
  36
  37
  38
  39
  40
  41
  42
  43 typedef unsigned char   uchar;
  44
  45
  46 double TimeStart()
  47 {
  48   struct timeval tstart;
  49   gettimeofday(&tstart,0);
  50   return( (double) (tstart.tv_sec + tstart.tv_usec*1e-6) );
  51 }
  52
  53 double TimeStop(double t)
  54 {
  55   struct timeval tend;
  56
  57   gettimeofday(&tend,0);
  58   t = (double) (tend.tv_sec + tend.tv_usec*1e-6) - t;
  59   return (t);
  60 }
  61
  62
  63
  64
  65
  66
  67 void inverse_tables(uchar *tab, int size_tab,uchar *inv_perm_tabs) {
  68
  69   for(int i=0;i<size_tab;i++) {
  70     inv_perm_tabs[tab[i]] = i;
  71   }
  72
  73 }
  74
  75 void inverse_tables_int(int *tab, int size_tab,int *inv_perm_tabs) {
  76
  77   for(int i=0;i<size_tab;i++) {
  78     inv_perm_tabs[tab[i]] = i;
  79   }
  80
  81 }
  82
  83
  84
  85 void rc4key(uchar *key, uchar *sc, int size_DK) {
  86
  87   for(int i=0;i<256;i++) {
  88     sc[i]=i;
  89   }
  90
  91
  92   uchar j0 = 0;
  93   for(int i0=0; i0<256; i0++) {
  94     j0 = (j0 + sc[i0] + key[i0%size_DK] )&0xFF;
  95     uchar tmp = sc[i0];
  96     sc[i0] = sc[j0 ];
  97     sc[j0] = tmp;
  98   }
  99 }
 100
 101
 102
 103 void rc4keyperm(uchar *key,int len, int rp,int *sc, int size_DK) {
 104
 105   //sc=1:len;
 106
 107
 108
 109   for (int i=0;i<len;i++) {
 110     sc[i]=i;
 111   }
 112   for (int it = 0; it < rp; it++) {
 113     int j0 = 1;
 114     for(int i0 = 0; i0<len; i0++) {
 115       j0 = (j0 + sc[i0] + sc[j0] + key[i0%size_DK] )% len;
 116       int tmp = sc[i0];
 117       sc[i0] = sc[j0];
 118       sc[j0] = tmp;
 119     }
 120
 121   }
 122 }
 123
 124 void prga(uchar *sc, uchar *X, int ldata, uchar *r, int h) {
 125   uchar i0=0;
 126   uchar j0=0;
 127
 128   for (int it=0; it<ldata; it++) {
 129     i0 = X[(i0+1)&(h-1)];
 130     j0 = (j0 + sc[i0]);
 131     uchar tmp = sc[i0];
 132     sc[i0] = sc[j0];
 133     sc[j0] = tmp;
 134     r[it]=sc[i0];//sc[(sc[i0]+sc[j0])&255];
 135   }
 136 }
 137
 138 inline uchar  circ(uchar x,int n) {return (x << n) | (x >> (8 - n));}
 139
 140
 141 uint64_t xorshift64( const uint64_t state)
 142 {
 143   uint64_t x = state;
 144   x^= x << 13;
 145   x^= x >> 7;
 146   x^= x << 17;
 147   return x;
 148 }
 149
 150
 151 static inline uint64_t splitmix64(uint64_t index) {
 152   uint64_t z = (index + UINT64_C(0x9E3779B97F4A7C15));
 153   z = (z ^ (z >> 30)) * UINT64_C(0xBF58476D1CE4E5B9);
 154   z = (z ^ (z >> 27)) * UINT64_C(0x94D049BB133111EB);
 155   return z ^ (z >> 31);
 156 }
 157
 158
 159
 160
 161
 162
 163
 164 //the proposed hash function, which is based on DSD structure. Sensitivity is ensured by employing the binary diffusion
 165
 166 void hash_DSD_BIN(uchar* seq_in, uchar* RM1,int len, uchar *S, int h) {
 167
 168
 169   // Goal: Calculate the hash value
 170   // Output: RM (hash value)
 171
 172 //  uchar *X=new uchar[h2];
 173 //  uchar *fX=new uchar[h2];
 174   uchar X[h];
 175   int ind1,ind2;
 176
 177
 178   uint64_t *rm=(uint64_t*)RM1;
 179   uint64_t *xx=(uint64_t*)X;
 180   uint64_t *ss=(uint64_t*)seq_in;
 181
 182
 183
 184   for(int it=0;it<len;it++) {
 185     //ind1=Pbox[it]*h;
 186     //ind2=Pbox[(it+len/2)]*h;
 187
 188     ind1=it*h/8;
 189     // Mix with dynamic RM
 190     uint64_t sum=0;
 191     /*     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 192        X[a]=RM1[a]^seq_in[ind1+a];
 193        X[a+1]=RM1[a+1]^seq_in[ind1+a+1];
 194        X[a+2]=RM1[a+2]^seq_in[ind1+a+2];
 195        X[a+3]=RM1[a+3]^seq_in[ind1+a+3];
 196      }
 197     */
 198
 199
 200      for(int a=0;a<h/8;a++) {
 201        xx[a]=rm[a]^ss[ind1+a];
 202        sum+=xx[a];
 203      }
 204
 205
 206
 207
 208      rm[0]=xorshift64(sum);
 209      for(int a=1;a<h/8;a++) {
 210        rm[a]^=xorshift64(rm[a-1]);
 211      }
 212
 213
 214   }
 215
 216
 217 }
 218
 219
 220
 221
 222
 223
 224
 225
 226
 227
 228 int main(int argc, char** argv) {
 229
 230
 231   int h=16;
 232   int lena=0;
 233   int size_buf=1;
 234   int change=0;
 235
 236
 237   for(int i=1; i<argc; i++){
 238     if(strncmp(argv[i],"nb",2)==0)    nb_test = atoi(&(argv[i][2]));    //nb of test
 239     if(strncmp(argv[i],"h",1)==0) h = atoi(&(argv[i][1]));          //size of block
 240     if(strncmp(argv[i],"sizebuf",7)==0) size_buf = atoi(&(argv[i][7]));          //SIZE of the buffer
 241     if(strncmp(argv[i],"lena",4)==0) lena = atoi(&(argv[i][4]));          //Use Lena or buffer
 242     if(strncmp(argv[i],"c",1)==0) change = atoi(&(argv[i][1]));          //Use Lena or buffer
 243   }
 244
 245
 246   cout<<size_buf<<endl;
 247   int seed=12;//time(NULL);
 248   cout<<seed<<endl;
 249   srand48(seed);
 250
 251   uchar Secretkey[key_size];
 252
 253   uchar counter[key_size];
 254
 255   for(int i=0;i<key_size;i++) {
 256     Secretkey[i]=lrand48()&0xFF;
 257     counter[i]=lrand48()&0xFF;
 258   }
 259
 260   int size = 64;
 261   uchar DK[size];
 262
 263
 264
 265
 266   int width;
 267   int height;
 268
 269   uchar *data_R, *data_G, *data_B;
 270   int imsize;
 271   uchar *buffer;
 272
 273   if(lena==1) {
 274     load_RGB_pixmap("lena.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 275     imsize=width*height*3;
 276 //  load_RGB_pixmap("No_ecb_mode_picture.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 277   }
 278   else {
 279     imsize=size_buf;
 280     buffer=new uchar[imsize];
 281     for(int i=0;i<imsize;i++) {
 282       buffer[i]=lrand48();
 283     }
 284   }
 285
 286
 287
 288
 289   uchar* seq= new uchar[imsize];
 290   uchar* seq2= new uchar[imsize];
 291
 292   int oneD;
 293   if(lena) {
 294     oneD=width*height;
 295     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 296       seq[i]=data_R[i];
 297       seq[oneD+i]=data_G[i];
 298       seq[2*oneD+i]=data_B[i];
 299     }
 300   }
 301   else {
 302     oneD=imsize;
 303     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 304       seq[i]=buffer[i];
 305     }
 306   }
 307
 308   printf("seq 4 %d\n",seq[4]);
 309   if(change==1) {
 310
 311     seq[4]++;
 312   }
 313   if(change==2) {
 314
 315     seq[9]++;
 316   }
 317
 318   printf("seq 4 %d\n",seq[4]);
 319
 320
 321
 322
 323   int total_len=imsize;
 324   int rp=1;
 325   int len= total_len/h;
 326   cout<<len<<endl;
 327
 328
 329   uchar *mix=new uchar[256];
 330
 331
 332
 333
 334   for (int i = 0; i < 256 ; i++) {
 335     mix[i]=Secretkey[i]^counter[i];
 336   }
 337
 338
 339 //  cout<<"hash "<<endl;
 340   for (int i = 0; i < 64 ; i++) {
 341 //    DK[i]=digest[i];
 342     DK[i]=mix[i];
 343     //cout<<(int)DK[i]<<" ";
 344   }
 345   //cout<<endl;
 346
 347
 348
 349
 350
 351   uchar Sbox1[256];
 352   uchar sc[256];
 353   uchar RM1[h];
 354
 355
 356
 357   double time=0;
 358   double t=TimeStart();
 359   rc4key(DK, Sbox1, 8);
 360
 361   rc4key(&DK[16], sc, 8);
 362
 363
 364
 365
 366   prga(sc, sc,h,RM1,h);
 367
 368
 369
 370
 371
 372   time+=TimeStop(t);
 373   cout<<"Time initializaton "<<time<<endl;
 374
 375
 376
 377   cout<<"imsize "<<imsize<<endl;
 378
 379 /*  for(int i=0;i<imsize;i++){
 380     cout<<(int)seq[i]<<" ";
 381   }
 382   cout<<endl;
 383 */
 384
 385
 386
 387   time=0;
 388   t=TimeStart();
 389   for(int i=0;i<nb_test;i++)
 390   {
 391     hash_DSD_BIN(seq, RM1,len,Sbox1,h);
 392   }
 393
 394
 395
 396
 397   time+=TimeStop(t);
 398   cout<<"Hash Time  "<<time<<endl;
 399   cout<<(double)imsize*nb_test/time<<"\t";
 400
 401   for(int i=0;i<h;i++){
 402     cout<<(int)RM1[i]<<" ";
 403   }
 404   cout<<endl;
 405
 406   //  cout<<splitmix64(2490)<<endl;
 407   // cout<<splitmix64(2489)<<endl;
 408
 409
 410   return 0;
 411 }