OneRoundIoT/OneRound/rc4_hash.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 = ((i0+1)+X[(i0+1)%h]);
 130     j0 = (j0 + sc[i0]);
 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, uchar *S, 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 ind1,ind2;
 153
 154   for(int it=0;it<len;it++) {
 155     //ind1=Pbox[it]*h;
 156     //ind2=Pbox[(it+len/2)]*h;
 157
 158     ind1=it*h;
 159
 160     // Mix with dynamic RM
 161
 162      for(int a=0;a<h;a+=4) {
 163        X[a]=RM1[a]^seq_in[ind1+a];
 164        X[a+1]=RM1[a+1]^seq_in[ind1+a+1];
 165        X[a+2]=RM1[a+2]^seq_in[ind1+a+2];
 166        X[a+3]=RM1[a+3]^seq_in[ind1+a+3];
 167        //       cout<<(int)X[a]<<" ";
 168      }
 169      //cout<<endl;
 170
 171
 172      prga(S, X,h, RM1,h);
 173      /*
 174      for(int i=0;i<h;i++) {
 175          cout<<(int)RM1[i]<<" ";
 176      }
 177      cout<<endl;
 178      */
 179      //     if(it==40)
 180      //  exit(0);
 181      for(int a=0;a<h;a+=4) {
 182        RM1[a]=S[RM1[a]];
 183        RM1[a+1]=S[RM1[a+1]];
 184        RM1[a+2]=S[RM1[a+2]];
 185        RM1[a+3]=S[RM1[a+3]];
 186
 187      }
 188
 189      //cout<<"azeaze"<<endl;
 190   }
 191
 192   /*
 193      for(int a=0;a<256;a++) {
 194        cout<<(int)S[a]<<" ";
 195      }
 196   cout<<endl;
 197   */
 198
 199 }
 200
 201
 202
 203
 204
 205
 206
 207
 208
 209
 210 int main(int argc, char** argv) {
 211
 212
 213   int h=16;
 214   int lena=0;
 215   int size_buf=1;
 216   int change=0;
 217
 218
 219   for(int i=1; i<argc; i++){
 220     if(strncmp(argv[i],"nb",2)==0)    nb_test = atoi(&(argv[i][2]));    //nb of test
 221     if(strncmp(argv[i],"h",1)==0) h = atoi(&(argv[i][1]));          //size of block
 222     if(strncmp(argv[i],"sizebuf",7)==0) size_buf = atoi(&(argv[i][7]));          //SIZE of the buffer
 223     if(strncmp(argv[i],"lena",4)==0) lena = atoi(&(argv[i][4]));          //Use Lena or buffer
 224     if(strncmp(argv[i],"c",1)==0) change = atoi(&(argv[i][1]));          //Use Lena or buffer
 225   }
 226
 227
 228   cout<<size_buf<<endl;
 229   int seed=12;//time(NULL);
 230   cout<<seed<<endl;
 231   srand48(seed);
 232
 233   uchar Secretkey[key_size];
 234
 235   uchar counter[key_size];
 236
 237   for(int i=0;i<key_size;i++) {
 238     Secretkey[i]=lrand48()&0xFF;
 239     counter[i]=lrand48()&0xFF;
 240   }
 241
 242
 243   int size = 64;
 244   uchar DK[size];
 245
 246
 247
 248
 249   int width;
 250   int height;
 251
 252   uchar *data_R, *data_G, *data_B;
 253   int imsize;
 254   uchar *buffer;
 255
 256   if(lena==1) {
 257     load_RGB_pixmap("lena.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 258     imsize=width*height*3;
 259 //  load_RGB_pixmap("No_ecb_mode_picture.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 260   }
 261   else {
 262     imsize=size_buf;
 263     buffer=new uchar[imsize];
 264     for(int i=0;i<imsize;i++) {
 265       buffer[i]=lrand48();
 266     }
 267   }
 268
 269
 270
 271
 272   uchar* seq= new uchar[imsize];
 273   uchar* seq2= new uchar[imsize];
 274
 275   int oneD;
 276   if(lena) {
 277     oneD=width*height;
 278     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 279       seq[i]=data_R[i];
 280       seq[oneD+i]=data_G[i];
 281       seq[2*oneD+i]=data_B[i];
 282     }
 283   }
 284   else {
 285     oneD=imsize;
 286     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 287       seq[i]=buffer[i];
 288     }
 289   }
 290
 291   printf("seq 4 %d\n",seq[4]);
 292   if(change==1) {
 293
 294     seq[4]++;
 295   }
 296   if(change==2) {
 297
 298     seq[9]++;
 299   }
 300
 301   printf("seq 4 %d\n",seq[4]);
 302
 303
 304
 305
 306   int total_len=imsize;
 307   int rp=1;
 308   int len= total_len/h;
 309   cout<<len<<endl;
 310
 311
 312   uchar *mix=new uchar[256];
 313
 314
 315
 316
 317   for (int i = 0; i < 256 ; i++) {
 318     mix[i]=Secretkey[i]^counter[i];
 319   }
 320
 321
 322 //  cout<<"hash "<<endl;
 323   for (int i = 0; i < 64 ; i++) {
 324 //    DK[i]=digest[i];
 325     DK[i]=mix[i];
 326   }
 327
 328
 329
 330
 331   uchar Sbox1[256];
 332   uchar sc[256];
 333   uchar RM1[h];
 334
 335
 336
 337   double time=0;
 338   double t=TimeStart();
 339   rc4key(DK, Sbox1, 8);
 340
 341   rc4key(&DK[16], sc, 8);
 342
 343
 344
 345
 346   prga(sc, sc,h,RM1,h);
 347
 348
 349
 350
 351
 352   time+=TimeStop(t);
 353   cout<<"Time initializaton "<<time<<endl;
 354
 355
 356
 357   cout<<"imsize "<<imsize<<endl;
 358
 359 /*  for(int i=0;i<imsize;i++){
 360     cout<<(int)seq[i]<<" ";
 361   }
 362   cout<<endl;
 363 */
 364
 365
 366
 367   time=0;
 368   t=TimeStart();
 369   for(int i=0;i<nb_test;i++)
 370   {
 371     hash_DSD_BIN(seq, RM1,len,Sbox1,h);
 372   }
 373
 374
 375
 376
 377   time+=TimeStop(t);
 378   cout<<"Hash Time  "<<time<<endl;
 379   cout<<(double)imsize*nb_test/time<<"\t";
 380
 381   for(int i=0;i<h;i++){
 382     cout<<(int)RM1[i]<<" ";
 383   }
 384   cout<<endl;
 385
 386
 387
 388   return 0;
 389 }