OneRoundIoT/OneRound/one_round_hash_new.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, int ldata, uchar *r) {
 125   uchar i0=0;
 126   uchar j0=0;
 127
 128   for (int it=0; it<ldata; it++) {
 129     i0 = ((i0+1)&0xFE); //%255);
 130     j0 = (j0 + sc[i0])&0xFF;
 131     uchar tmp = sc[i0];
 132     sc[i0] = sc[j0];
 133     sc[j0] = tmp;
 134     r[it]=sc[(sc[i0]+sc[j0])&0xFF];
 135   }
 136 }
 137
 138 inline uchar  circ(uchar x,int n) {return (x << n) | (x >> (8 - n));}
 139
 140
 141 //the proposed hash function, which is based on DSD structure. Sensitivity is ensured by employing the binary diffusion
 142
 143 void hash_DSD_BIN(uchar* seq_in, uchar* RM1,int len, int *PboxRM, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, int h) {
 144
 145
 146   // Goal: Calculate the hash value
 147   // Output: RM (hash value)
 148
 149 //  uchar *X=new uchar[h2];
 150 //  uchar *fX=new uchar[h2];
 151   uchar X[h];
 152   int ind2;
 153
 154   uchar Y[h];
 155   uchar Z[h];
 156
 157
 158   for(int it=0;it<len;it++) {
 159
 160     ind2=it*h;
 161
 162     // Mix with dynamic RM
 163
 164     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 165       X[a]=RM1[a]^seq_in[ind2+a];
 166       X[a+1]=RM1[a+1]^seq_in[ind2+a+1];
 167       X[a+2]=RM1[a+2]^seq_in[ind2+a+2];
 168       X[a+3]=RM1[a+3]^seq_in[ind2+a+3];
 169     }
 170
 171
 172
 173     Y[0]=X[0]^X[h-1];
 174     Y[1]=Y[0]^X[0];
 175     Y[2]=Y[1]^X[1];
 176     Y[3]=Y[2]^X[2];
 177     for(int a=4;a<h;a+=4) {
 178       Y[a]=Y[a-1]^X[a-1];
 179       Y[a+1]=Y[a]^X[a];
 180       Y[a+2]=Y[a+1]^X[a+1];
 181       Y[a+3]=Y[a+2]^X[a+2];
 182     }
 183
 184     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 185       Y[a]=Sbox1[Y[a]];
 186       Y[a+1]=Sbox1[Y[a+1]];
 187       Y[a+2]=Sbox1[Y[a+2]];
 188       Y[a+3]=Sbox1[Y[a+3]];
 189     }
 190
 191
 192     RM1[h-1]=Y[h-1]^Y[0];
 193     RM1[h-2]=RM1[h-1]^Y[h-1];
 194     RM1[h-3]=RM1[h-2]^Y[h-2];
 195     RM1[h-4]=RM1[h-3]^Y[h-3];
 196     for(int a=h-4;a>0;a-=4) {
 197       RM1[a-1]=RM1[a]^Y[a];
 198       RM1[a-2]=RM1[a-1]^Y[a-1];
 199       RM1[a-3]=RM1[a-2]^Y[a-2];
 200       RM1[a-4]=RM1[a-3]^Y[a-3];
 201     }
 202
 203
 204
 205
 206   }
 207
 208
 209 }
 210
 211
 212
 213
 214
 215
 216
 217
 218
 219
 220 int main(int argc, char** argv) {
 221
 222
 223   int h=16;
 224   int lena=0;
 225   int size_buf=1;
 226   int change=0;
 227
 228
 229   for(int i=1; i<argc; i++){
 230     if(strncmp(argv[i],"nb",2)==0)    nb_test = atoi(&(argv[i][2]));    //nb of test
 231     if(strncmp(argv[i],"h",1)==0) h = atoi(&(argv[i][1]));          //size of block
 232     if(strncmp(argv[i],"sizebuf",7)==0) size_buf = atoi(&(argv[i][7]));          //SIZE of the buffer
 233     if(strncmp(argv[i],"lena",4)==0) lena = atoi(&(argv[i][4]));          //Use Lena or buffer
 234     if(strncmp(argv[i],"c",1)==0) change = atoi(&(argv[i][1]));          //Use Lena or buffer
 235   }
 236
 237
 238   cout<<size_buf<<endl;
 239
 240   int seed=time(NULL);
 241 //  cout<<seed<<endl;
 242   srand48(12);
 243
 244   uchar Secretkey[key_size];
 245
 246   uchar counter[key_size];
 247
 248   for(int i=0;i<key_size;i++) {
 249     Secretkey[i]=lrand48()&0xFF;
 250     counter[i]=lrand48()&0xFF;
 251   }
 252
 253
 254   int size = 64;
 255   uchar DK[size];
 256
 257
 258
 259
 260   int width;
 261   int height;
 262
 263   uchar *data_R, *data_G, *data_B;
 264   int imsize;
 265   uchar *buffer;
 266
 267   if(lena==1) {
 268     load_RGB_pixmap("lena.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 269     imsize=width*height*3;
 270 //  load_RGB_pixmap("No_ecb_mode_picture.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 271   }
 272   else {
 273     imsize=size_buf;
 274     buffer=new uchar[imsize];
 275     for(int i=0;i<imsize;i++) {
 276       buffer[i]=lrand48();
 277     }
 278   }
 279
 280
 281
 282
 283   uchar* seq= new uchar[imsize];
 284   uchar* seq2= new uchar[imsize];
 285
 286   int oneD;
 287   if(lena) {
 288     oneD=width*height;
 289     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 290       seq[i]=data_R[i];
 291       seq[oneD+i]=data_G[i];
 292       seq[2*oneD+i]=data_B[i];
 293     }
 294   }
 295   else {
 296     oneD=imsize;
 297     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 298       seq[i]=buffer[i];
 299     }
 300   }
 301
 302
 303   if(change==1) {
 304
 305     seq[4]++;
 306   }
 307   if(change==2) {
 308
 309     seq[9]++;
 310   }
 311
 312
 313
 314
 315
 316   int total_len=imsize;
 317   int rp=1;
 318   int len= total_len/h;
 319   cout<<len<<endl;
 320
 321
 322   uchar *mix=new uchar[256];
 323
 324
 325
 326
 327   for (int i = 0; i < 256 ; i++) {
 328     mix[i]=Secretkey[i]^counter[i];
 329   }
 330
 331
 332 //  cout<<"hash "<<endl;
 333   for (int i = 0; i < 64 ; i++) {
 334 //    DK[i]=digest[i];
 335     DK[i]=mix[i];
 336   }
 337
 338
 339
 340
 341   int *PboxRM=new int[h];
 342   uchar Sbox1[256];
 343   uchar Sbox2[256];
 344   uchar sc[256];
 345   uchar RM1[h];
 346   uchar RM2[h];
 347
 348
 349
 350
 351   double time=0;
 352   double t=TimeStart();
 353   rc4key(DK, Sbox1, 8);
 354   rc4key(&DK[8], Sbox2, 8);
 355
 356   rc4key(&DK[16], sc, 8);
 357
 358
 359   prga(sc, h, RM1);
 360
 361
 362
 363   rc4keyperm(&DK[24], h, rp, PboxRM, 8);
 364
 365   time+=TimeStop(t);
 366   cout<<"Time initializaton "<<time<<endl;
 367
 368
 369
 370
 371
 372
 373
 374
 375
 376
 377
 378   for(int i=0;i<h;i++){
 379     RM2[i]=RM1[i];
 380   }
 381
 382   cout<<"imsize "<<imsize<<endl;
 383
 384 /*  for(int i=0;i<imsize;i++){
 385     cout<<(int)seq[i]<<" ";
 386   }
 387   cout<<endl;
 388 */
 389
 390   time=0;
 391   t=TimeStart();
 392   for(int i=0;i<nb_test;i++)
 393   {
 394     hash_DSD_BIN(seq, RM1,len,PboxRM,Sbox1,Sbox2,h);
 395   }
 396
 397
 398
 399
 400   time+=TimeStop(t);
 401   cout<<"Hash Time  "<<time<<endl;
 402   cout<<(double)imsize*nb_test/time<<"\t";
 403
 404   for(int i=0;i<h;i++){
 405     cout<<(int)RM1[i]<<" ";
 406   }
 407   cout<<endl;
 408
 409
 410
 411   return 0;
 412 }