OneRoundIoT/OneRound/one_round_new.cpp

   1 //gcc pixmap_io.c  -c
   2 //g++ -O3 one_round_new.cpp pixmap_io.o  -o one_round_new -std=c++11
   3
   4 #include <iostream>
   5 #include <list>
   6 #include<math.h>
   7 #include<stdlib.h>
   8 #include<stdio.h>
   9 #include <fstream>
  10 #include <sys/time.h>
  11
  12 /*#include <cryptopp/hex.h>
  13 #include <cryptopp/sha.h>
  14 #include <cryptopp/osrng.h>
  15 #include <cryptopp/secblock.h>
  16 */
  17
  18
  19 extern "C" {
  20   int load_RGB_pixmap(char *filename, int *width, int *height, unsigned char**R_data, unsigned char**G_data, unsigned char**B_data);
  21   void store_RGB_pixmap(char *filename, unsigned char *R_data, unsigned char *G_data, unsigned char *B_data, int width, int height);
  22 }
  23
  24
  25 //using namespace CryptoPP;
  26 using namespace std;
  27
  28
  29 int key_size=256;
  30
  31
  32 const int h=16;
  33 const int h2=h*h;
  34
  35
  36
  37 typedef unsigned char   uchar;
  38
  39
  40 double TimeStart()
  41 {
  42   struct timeval tstart;
  43   gettimeofday(&tstart,0);
  44   return( (double) (tstart.tv_sec + tstart.tv_usec*1e-6) );
  45 }
  46
  47 double TimeStop(double t)
  48 {
  49   struct timeval tend;
  50
  51   gettimeofday(&tend,0);
  52   t = (double) (tend.tv_sec + tend.tv_usec*1e-6) - t;
  53   return (t);
  54 }
  55
  56
  57
  58
  59
  60
  61 void inverse_tables(uchar *tab, int size_tab,uchar *inv_perm_tabs) {
  62
  63   for(int i=0;i<size_tab;i++) {
  64     inv_perm_tabs[tab[i]] = i;
  65   }
  66
  67 }
  68
  69
  70
  71 void rc4key(uchar *key, uchar *sc, int size_DK) {
  72
  73   for(int i=0;i<256;i++) {
  74     sc[i]=i;
  75   }
  76
  77
  78   uchar j0 = 0;
  79   for(int i0=0; i0<256; i0++) {
  80     j0 = (j0 + sc[i0] + key[i0%size_DK] )&0xFF;
  81     uchar tmp = sc[i0];
  82     sc[i0] = sc[j0 ];
  83     sc[j0] = tmp;
  84   }
  85 }
  86
  87
  88
  89 void rc4keyperm(uchar *key,int len, int rp,int *sc, int size_DK) {
  90
  91   //sc=1:len;
  92
  93
  94
  95   for (int i=0;i<len;i++) {
  96     sc[i]=i;
  97   }
  98   for (int it = 0; it < rp; it++) {
  99     int j0 = 1;
 100     for(int i0 = 0; i0<len; i0++) {
 101       j0 = (j0 + sc[i0] + sc[j0] + key[i0%size_DK] )% len;
 102       int tmp = sc[i0];
 103       sc[i0] = sc[j0];
 104       sc[j0] = tmp;
 105     }
 106
 107   }
 108 }
 109
 110 void prga(uchar *sc, int ldata, uchar *r) {
 111   uchar i0=0;
 112   uchar j0=0;
 113
 114   for (int it=0; it<ldata; it++) {
 115     i0 = ((i0+1)%255);
 116     j0 = (j0 + sc[i0])&0xFF;
 117     uchar tmp = sc[i0];
 118     sc[i0] = sc[j0];
 119     sc[j0] = tmp;
 120     r[it]=sc[(sc[i0]+sc[j0])&0xFF];
 121   }
 122 }
 123
 124
 125
 126
 127
 128
 129
 130 void encrypt(uchar* seq_in, uchar *seq_out, int len,uchar* RM1,int *Pbox, int *PboxRM, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, int debug) {
 131
 132
 133   uchar *X=new uchar[h2];
 134   uchar *fX=new uchar[h2];
 135
 136   for(int it=0;it<len;it++) {
 137     int ind1=it*h2;
 138     int ind2=Pbox[it]*h2;
 139
 140     for(int a=0;a<h2;a++) {
 141       X[a]=seq_in[ind2+a];
 142     }
 143
 144     for(int a=0;a<h2;a++){
 145       fX[a]=Sbox1[X[a]];
 146     }
 147
 148
 149     for(int a=0;a<h2;a++) {
 150       fX[a]=fX[a]^RM1[a];
 151     }
 152
 153
 154     for(int a=0;a<h2;a++) {
 155       seq_out[ind1+a]=Sbox2[fX[a]];
 156     }
 157
 158     for(int a=0;a<h2;a++) {
 159       RM1[a]=RM1[PboxRM[a]];
 160     }
 161
 162
 163   }
 164
 165
 166 }
 167
 168
 169
 170 void decrypt(uchar* seq_in, uchar *seq_out, int len,uchar* RM1,int *Pbox, int *PboxRM, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, int debug) {
 171
 172
 173   uchar *fX=new uchar[h2];
 174
 175
 176   uchar *Inv_Sbox1=new uchar[256];
 177   inverse_tables(Sbox1,256,Inv_Sbox1);
 178
 179   uchar *Inv_Sbox2=new uchar[256];
 180   inverse_tables(Sbox2,256,Inv_Sbox2);
 181
 182
 183
 184
 185   for(int it=0;it<len;it++) {
 186
 187     int ind1=it*h2;
 188     int ind2=Pbox[it]*h2;
 189
 190
 191
 192
 193     for(int a=0;a<h2;a++) {
 194       fX[a]=seq_in[ind1+a];
 195     }
 196     for(int a=0;a<h2;a++) {
 197       fX[a]=Inv_Sbox2[fX[a]];
 198     }
 199     for(int a=0;a<h2;a++) {
 200       fX[a]=fX[a]^RM1[a];
 201     }
 202
 203     for(int a=0;a<h2;a++) {
 204       RM1[a]=RM1[PboxRM[a]];
 205     }
 206
 207     for(int a=0;a<h2;a++) {
 208       seq_out[ind2+a]=Inv_Sbox1[fX[a]];
 209     }
 210
 211
 212   }
 213
 214
 215 }
 216
 217
 218
 219 void Dynamickeygenerationnew(uchar *Secretkey, uchar *counter) {
 220   int size = 64;
 221   uchar DK[size];
 222
 223
 224
 225
 226   int width;
 227   int height;
 228   uchar *data_R, *data_G, *data_B;
 229   load_RGB_pixmap("lena.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 230
 231
 232
 233
 234
 235   int imsize=width*height*3;
 236   uchar* seq= new uchar[imsize];
 237   uchar* seq2= new uchar[imsize];
 238
 239   int oneD=width*height;
 240   for(int i=0;i<oneD;i++) {
 241     seq[i]=data_R[i];
 242     seq[oneD+i]=data_G[i];
 243     seq[2*oneD+i]=data_B[i];
 244   }
 245
 246
 247
 248
 249
 250   int total_len=imsize;
 251   int rp=1;
 252   int len= total_len/h2;
 253
 254
 255
 256   uchar *mix=new uchar[256];
 257
 258
 259
 260
 261   for (int i = 0; i < 256 ; i++) {
 262 //      mix[i]=(int)secret_key.BytePtr()[i]^(int)mycounter.BytePtr()[i];
 263     mix[i]=Secretkey[i]^counter[i];
 264   }
 265
 266 /*  byte digest[64];
 267   SHA512().CalculateDigest(digest, mix, 256);
 268 */
 269
 270
 271   cout<<"hash "<<endl;
 272   for (int i = 0; i < 64 ; i++) {
 273 //    DK[i]=digest[i];
 274     DK[i]=mix[i];
 275   }
 276
 277
 278
 279
 280   uchar Sbox1[256];
 281   rc4key(DK, Sbox1, 16);
 282
 283   uchar Sbox2[256];
 284   rc4key(&DK[16], Sbox2, 16);
 285
 286
 287
 288   uchar sc[256];
 289   rc4key(&DK[32], sc, 16);
 290
 291   uchar outd[2*(h * h)];
 292   prga(sc, 2*(h * h), outd);
 293
 294
 295   uchar RM1[h*h];
 296   uchar RM2[h*h];
 297   for(int i=0;i<h2;i++){
 298     RM1[i]=outd[i];
 299     RM2[i]=outd[i+h2];
 300   }
 301
 302
 303
 304
 305
 306
 307   uchar keyp[16];
 308   for (int i = 48; i < 64; i++)
 309     keyp[i-48] = DK[i];
 310
 311   cout<<len<<endl;
 312   int *Pbox=new int[len];
 313   int *PboxRM=new int[h2];
 314
 315   rc4keyperm(keyp, len, rp, Pbox, 16);
 316
 317   printf("len %d\n",len);
 318   for(int i=0;i<len;i++) {
 319     printf("%d \n",Pbox[i]);
 320   }
 321
 322   rc4keyperm(RM2, h2, rp, PboxRM, h2);
 323
 324   for(int i=0;i<h2;i++){
 325     RM2[i]=RM1[i];
 326   }
 327
 328
 329  double time=0;
 330   double t=TimeStart();
 331
 332   int i;
 333   for(i=0;i<100;i++)
 334   {
 335     encrypt(seq, seq2,len,RM1,Pbox,PboxRM,Sbox1,Sbox2,0);
 336   }
 337
 338   time+=TimeStop(t);
 339   cout<<"Time encrypt "<<time<<endl;
 340
 341
 342   for(int i=0;i<oneD;i++) {
 343     data_R[i]=seq2[i];
 344     data_G[i]=seq2[oneD+i];
 345     data_B[i]=seq2[2*oneD+i];
 346   }
 347   store_RGB_pixmap("lena2.ppm", data_R, data_G, data_B, width, height);
 348
 349
 350   time=0;
 351   t=TimeStart();
 352   for(i=0;i<100;i++) {
 353     decrypt(seq2,seq,len,RM2,Pbox,PboxRM,Sbox1,Sbox2,0);
 354   }
 355
 356   time+=TimeStop(t);
 357   cout<<"Time decrypt "<<time<<endl;
 358
 359
 360   for(int i=0;i<oneD;i++) {
 361     data_R[i]=seq[i];
 362     data_G[i]=seq[oneD+i];
 363     data_B[i]=seq[2*oneD+i];
 364   }
 365   store_RGB_pixmap("lena3.ppm", data_R, data_G, data_B, width, height);
 366
 367
 368
 369
 370
 371 }
 372
 373
 374
 375 int main() {
 376   cout << "Hello, World!" << endl;
 377
 378
 379
 380
 381
 382   int seed=time(NULL);
 383   cout<<seed<<endl;
 384   srand48(seed);
 385
 386   uchar Secretkey[key_size];
 387
 388   uchar counter[key_size];
 389
 390   for(int i=0;i<key_size;i++) {
 391     Secretkey[i]=lrand48()&0xFF;
 392     counter[i]=lrand48()&0xFF;
 393   }
 394
 395   Dynamickeygenerationnew(Secretkey, counter);
 396
 397   return 0;
 398 }