]> AND Private Git Repository - Cipher_code.git/blob - IDA_new/ida_gf65_paper3.cpp
Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Private GIT Repository
99700122bddbca561a44d98714b1777403ffc69a
[Cipher_code.git] / IDA_new / ida_gf65_paper3.cpp
1
2
3 #include <iostream>
4 #include <fstream>
5 #include <chrono>
6 #include <sstream>
7 #include <ctime>
8 #include <stdio.h>
9 #include <stdlib.h>
10 #include <string.h>
11 #include <algorithm>    // std::random_shuffle
12 #include <vector>       // std::vector
13 #include <unistd.h>
14 #include <thread>
15
16
17 extern "C" {
18   #include "jerasure.h"
19 }
20
21 typedef unsigned long mylong;
22 #define LLUI (long long unsigned int)
23
24
25 using namespace std;
26
27 string cloud[5]={"dropboxida1","googleida1","onedriveida2","onedriveida1","pcloudida1"};
28
29 void rc4keyperm(uint8_t *key,int len, int rp,int *sc, int size_DK) {
30
31   //sc=1:len;
32
33
34
35   for (int i=0;i<len;i++) {
36     sc[i]=i;
37   }
38   for (int it = 0; it < rp; it++) {
39     int j0 = 1;
40     for(int i0 = 0; i0<len; i0++) {
41       j0 = (j0 + sc[i0] + sc[j0] + key[i0%size_DK] )% len;
42       int tmp = sc[i0];
43       sc[i0] = sc[j0];
44       sc[j0] = tmp;
45     }
46
47   }
48 }
49
50
51 void display(mylong *mat, int r, int c) {
52  for(int i=0;i<r;i++) {
53     for(int j=0;j<c;j++) {
54       printf("%016llu ",LLUI mat[i*c+j]);
55     }
56     printf("\n");
57   }
58  printf("\n");
59 }
60
61 mylong *matrix_multiply(gf_t *gf, mylong *m1, mylong *m2, int r1, int c1, int r2, int c2, int w, float *toto)
62 {
63   mylong *product;
64   int i, j, k;
65
66   product = (mylong *) malloc(sizeof(mylong)*r1*c2);
67   for (i = 0; i < r1*c2; i++) product[i] = 0;
68
69   for (i = 0; i < r1; i++) {
70     for (j = 0; j < c2; j++) {
71       for (k = 0; k < r2; k++) {
72         product[i*c2+j] ^= gf->multiply.w64(gf,m1[i*c1+k], m2[k*c2+j]);
73       }
74     }
75   }
76   *toto=*toto+0.021;
77   return product;
78 }
79
80
81
82 int invert_matrix(gf_t *gf, mylong *mat, mylong *inv, int rows)
83 {
84   int cols, i, j, k, x, rs2;
85   int row_start;
86   mylong tmp, inverse;
87  
88   cols = rows;
89
90   k = 0;
91   for (i = 0; i < rows; i++) {
92     for (j = 0; j < cols; j++) {
93       inv[k] = (i == j) ? 1 : 0;
94       k++;
95     }
96   }
97 //  display(inv, rows, rows);
98 //  printf("\n");
99   
100   /* First -- convert into upper triangular  */
101   for (i = 0; i < cols; i++) {
102     row_start = cols*i;
103
104     /* Swap rows if we ave a zero i,i element.  If we can't swap, then the
105        matrix was not invertible  */
106
107     if (mat[row_start+i] == 0) {
108       for (j = i+1; j < rows && mat[cols*j+i] == 0; j++) ;
109       if (j == rows) return -1;
110       rs2 = j*cols;
111       for (k = 0; k < cols; k++) {
112         tmp = mat[row_start+k];
113         mat[row_start+k] = mat[rs2+k];
114         mat[rs2+k] = tmp;
115         tmp = inv[row_start+k];
116         inv[row_start+k] = inv[rs2+k];
117         inv[rs2+k] = tmp;
118       }
119     }
120  
121     /* Multiply the row by 1/element i,i  */
122     tmp = mat[row_start+i];
123     if (tmp != 1) {
124       inverse = gf->divide.w64(gf,1, tmp);
125       for (j = 0; j < cols; j++) {
126         mat[row_start+j] = gf->multiply.w64(gf,mat[row_start+j], inverse);
127         inv[row_start+j] = gf->multiply.w64(gf,inv[row_start+j], inverse);
128       }
129     }
130
131     /* Now for each j>i, add A_ji*Ai to Aj  */
132     k = row_start+i;
133     for (j = i+1; j != cols; j++) {
134       k += cols;
135       if (mat[k] != 0) {
136         if (mat[k] == 1) {
137           rs2 = cols*j;
138           for (x = 0; x < cols; x++) {
139             mat[rs2+x] ^= mat[row_start+x];
140             inv[rs2+x] ^= inv[row_start+x];
141           }
142         } else {
143           tmp = mat[k];
144           rs2 = cols*j;
145           for (x = 0; x < cols; x++) {
146             mat[rs2+x] ^= gf->multiply.w64(gf,tmp, mat[row_start+x]);
147             inv[rs2+x] ^= gf->multiply.w64(gf,tmp, inv[row_start+x]);
148           }
149         }
150       }
151     }
152   }
153
154   /* Now the matrix is upper triangular.  Start at the top and multiply down  */
155
156   for (i = rows-1; i >= 0; i--) {
157     row_start = i*cols;
158     for (j = 0; j < i; j++) {
159       rs2 = j*cols;
160       if (mat[rs2+i] != 0) {
161         tmp = mat[rs2+i];
162         mat[rs2+i] = 0;
163         for (k = 0; k < cols; k++) {
164           inv[rs2+k] ^= gf->multiply.w64(gf,tmp, inv[row_start+k]);
165         }
166       }
167     }
168   }
169
170 /*  printf("mat\n");
171   display(mat, rows, rows);
172   printf("\n");
173    printf("inv\n");
174   display(inv, rows, rows);
175   printf("\n");
176 */
177   return 0;
178 }
179
180
181
182
183 int invertible_matrix(gf_t *gf, int *mat, int rows, int w)
184 {
185   int cols, i, j, k, x, rs2;
186   int row_start;
187   mylong tmp, inverse;
188  
189   cols = rows;
190
191   /* First -- convert into upper triangular  */
192   for (i = 0; i < cols; i++) {
193     row_start = cols*i;
194
195     /* Swap rows if we ave a zero i,i element.  If we can't swap, then the 
196        matrix was not invertible  */
197
198     if (mat[row_start+i] == 0) { 
199       for (j = i+1; j < rows && mat[cols*j+i] == 0; j++) ;
200       if (j == rows) return 0;
201       rs2 = j*cols;
202       for (k = 0; k < cols; k++) {
203         tmp = mat[row_start+k];
204         mat[row_start+k] = mat[rs2+k];
205         mat[rs2+k] = tmp;
206       }
207     }
208  
209     /* Multiply the row by 1/element i,i  */
210     tmp = mat[row_start+i];
211     if (tmp != 1) {
212       inverse =  gf->divide.w64(gf,1, tmp);
213       for (j = 0; j < cols; j++) { 
214         mat[row_start+j] =  gf->multiply.w64(gf,mat[row_start+j], inverse);
215       }
216     }
217
218     /* Now for each j>i, add A_ji*Ai to Aj  */
219     k = row_start+i;
220     for (j = i+1; j != cols; j++) {
221       k += cols;
222       if (mat[k] != 0) {
223         if (mat[k] == 1) {
224           rs2 = cols*j;
225           for (x = 0; x < cols; x++) {
226             mat[rs2+x] ^= mat[row_start+x];
227           }
228         } else {
229           tmp = mat[k];
230           rs2 = cols*j;
231           for (x = 0; x < cols; x++) {
232             mat[rs2+x] ^=  gf->multiply.w64(gf,tmp,mat[row_start+x]);
233           }
234         }
235       }
236     }
237   }
238   return 1;
239 }
240
241
242
243
244
245 mylong*  readFullFile(char* filename,int n, int t, mylong& sizeFile, mylong & padded_size) {
246
247   ifstream stream(filename, ios::in | ios::binary | ios::ate);
248 //  ifstream stream("lena_small.png", ios::in | ios::binary | ios::ate);
249 //  ifstream stream("/home/couturie/Downloads/CARCARIASS.zip", ios::in | ios::binary | ios::ate);
250
251   sizeFile=stream.tellg();
252 //cout << sizeFile << std::endl;
253   stream.seekg(0, ios::beg);
254
255
256
257   
258   
259
260   vector<uint8_t> contents((istreambuf_iterator<char>(stream)), istreambuf_iterator<char>());
261  
262     
263
264
265   
266
267   
268   //make padding, we need to pad to be divisible by 8*t, we
269   if((sizeFile+8)%(8*t)!=0) {
270 //    cout<<(int)(sizeFile/(8*t))<<endl;
271     
272     int remainder=(8*t)*(1+(int)((sizeFile+8)/(8*t)))-sizeFile-8;
273     //cout << "remainder " << remainder << endl;
274     uint8_t vec[remainder];
275     for(int i=0;i<remainder;i++)
276       vec[i]=0;
277     //add remainder elements at the end
278     contents.insert(contents.end(),vec,vec+remainder);
279     //add 8 elements at the beginning for the size
280     contents.insert(contents.begin(),vec,vec+8);
281   }
282   
283
284   
285 //  cout << "res contents " << contents.size() << endl;  
286
287 //  for(int i=0;i<contents.size();i++)
288 //    cout << (int)contents[i] << " ";
289 //  cout << endl;
290
291   uint8_t *p_contents=&contents[0];
292   uint8_t *p_temp=new uint8_t[sizeFile];
293
294   memcpy(p_temp,p_contents,sizeof(uint8_t)*sizeFile);
295   
296
297   int sizeDK = 64;
298   uint8_t DK[sizeDK];
299   srand48(32);
300   
301   for(int i=0;i<sizeDK;i++) {
302     DK[i]=lrand48();
303   }
304
305   int *Pbox=new int[sizeFile];
306   rc4keyperm(DK, sizeFile, 1, Pbox, 64);
307   
308   for(int i=0;i<sizeFile;i++) {
309     p_contents[i]=p_temp[Pbox[i]];
310   }
311
312   free(p_temp);
313   
314   
315 //  mylong *p_contents2=reinterpret_cast<mylong*>(p_contents);
316
317   padded_size=contents.size()/8;
318   
319   mylong *p_contents2=new mylong[padded_size];
320   memcpy(p_contents2,p_contents,sizeof(mylong)*padded_size);
321          //mylong *p_contents2=(mylong*)p_contents;
322
323   p_contents2[0]=sizeFile;
324
325   
326
327   
328 /*  for(int i=0;i<padded_size;i++)
329     cout << p_contents2[i] << " ";
330   cout << endl;
331 */
332   /* long res=0;
333   for(int i=8-1;i>=0;i--) {
334     res<<=8;
335     res+=p_contents[i];
336   }
337
338   cout << "convert val " << (long)res << endl;
339
340   res=0;
341   for(int i=16-1;i>=8;i--) {
342     res<<=8;
343     res+=p_contents[i];
344   }
345
346   cout << "convert val " << (long)res << endl;
347   */
348
349   return p_contents2;
350 }
351
352 void sendChunk(string name,int cloud_id) {
353   stringstream ss;
354   ss <<"rclone copy "<<name<<" "<<cloud[cloud_id]<<":";
355   string str = ss.str();
356   cout<<str<<endl;
357   system(str.c_str());
358   ss.str("");
359   ss<<"rm -f "<<name;
360   str = ss.str();
361   cout<<str<<endl;
362   system(str.c_str());
363 }
364
365
366 void retrieveChunk(string name,int cloud_id) {
367   stringstream ss;
368   ss <<"rclone copy "<<cloud[cloud_id]<<":"<<name<<" .";
369   string str = ss.str();
370   cout<<str<<endl;
371   system(str.c_str());
372 }
373
374
375 void saveFile(uint8_t *data, const char *fileName,long size_file) {
376 //  cout<<"size file "<<size_file<<endl;
377   FILE* pFile = fopen (fileName, "wb");
378   fwrite (data , sizeof(uint8_t), size_file, pFile);
379
380   fclose (pFile);
381 }
382
383
384 void readFile(uint8_t *data, const char *fileName,long size_file) {
385 //  cout<<"size file "<<size_file<<endl;
386   FILE* pFile = fopen (fileName, "rb");
387
388   fseek(pFile, 0L, SEEK_END);
389   int sz = ftell(pFile);
390   rewind(pFile);
391   if(sz!=size_file) {
392     cout << "error : size of this chunk is not correct !! " << endl;
393     exit(0);
394   }
395   fread (data , sizeof(uint8_t), size_file, pFile);  
396
397   fclose (pFile);
398 }
399
400
401 void saveFile8(mylong *data, const char *fileName,long size_file) {
402
403   cout<<"size file 8 "<<size_file<<endl;
404       display(data,1,1);    
405     FILE* pFile = fopen (fileName, "wb");
406
407
408
409     fwrite (data , sizeof(mylong), size_file, pFile);
410     fclose (pFile);
411
412
413     
414 }
415
416
417
418 int main(int argc, char **argv)
419 {
420   unsigned int  w;
421   int invert;
422   mylong *matS;
423   mylong *matG;
424   mylong *matC;
425   mylong *inverse;
426   mylong *identity;
427
428
429   char *filename=new char[1000];
430   
431 //  int size=5000000;
432   int t=3;
433   int n=5;
434
435   for(int i=0;i<argc;i++) {
436     if(strncmp(argv[i],"t",1)==0)
437       t=atoi(&(argv[i][1]));
438     if(strncmp(argv[i],"n",1)==0)
439       n=atoi(&(argv[i][1]));
440     if(strncmp(argv[i],"f",1)==0)
441       strcpy(filename,&argv[i][1]);
442   }
443
444
445   if(t>n) {
446     cout<<"pb t>n"<<endl;
447     exit(0);
448   }
449     
450
451   
452
453   double total_time=0;
454   
455   w=64;
456   gf_t gf;
457   gf_init_easy(&gf, w);  
458
459   mylong padded_size;
460   mylong sizeFile;
461   matS=readFullFile(filename,n,t,sizeFile,padded_size);
462
463 //  cout<<padded_size*8<<endl;
464   
465 /* for(int i=0;i<padded_size;i++)
466     cout << matS[i] << " ";
467   cout << endl;
468 */
469   
470   int len=padded_size/t;
471 //  int len=size/t;
472 //  cout<<" len "<<len<<" "<<padded_size<<endl;
473
474   // matS = malloc(sizeof(mylong)*t*len);
475   matG = malloc(sizeof(mylong)*t*n);
476
477
478
479
480   srand48(time(0));
481   std::srand ( unsigned ( std::time(0) ) );
482   
483 /*
484   for(int i=0;i<t;i++) { 
485     for(int j=0;j<len;j++) {
486       matS[i*len+j]=lrand48()<<32|lrand48();
487     }
488   }
489   */
490
491   for(int i=0;i<n;i++) { 
492     for(int j=0;j<t;j++) {
493       matG[i*t+j]=lrand48()<<32|lrand48();
494     }
495   }
496
497
498 /*
499   printf("Matrix S:\n");
500 //  display(matS, len, t);
501   display(matS, t, t);
502
503   printf("Matrix G:\n");
504   display(matG, n, t);
505 */
506
507 //  sleep(2);
508   float toto=0.001
509   auto start = std::chrono::system_clock::now();
510   matC=matrix_multiply(&gf, matG, matS, n, t, t, len, w,&toto);
511   auto end = std::chrono::system_clock::now();
512   std::chrono::duration<double> elapsed_seconds = end-start;
513   total_time+=elapsed_seconds.count();
514 //  cout << "elapsed time: " << elapsed_seconds.count() << "s\n";
515
516 //  display(matC,t,t);
517
518 //  thread th[n];
519   //Save trunks
520   for(int i=0;i<n;i++) {
521     stringstream ss;
522     ss <<"file_"<<i<<".dat";
523     string str = ss.str();
524     saveFile((uint8_t*)&matC[i*len], str.c_str(),len*sizeof(mylong));
525 //    sendChunk( str,i);
526 //    th[i] = thread(sendChunk,str, i);
527   }
528
529 /*  for(int i=0;i<n;i++) {
530     th[i].join();
531   }
532 */
533 /*  cout<<"sleep begin"<<endl;
534   sleep(2);
535   cout<<"sleep end"<<endl;
536 */
537
538   
539   mylong *matCs = malloc(sizeof(mylong)*t*len);
540   mylong *matGs = malloc(sizeof(mylong)*t*t);
541
542
543   std::vector<int> myvector;
544   
545   // set some values:
546   for (int i=0; i<n; ++i) myvector.push_back(i); // 1 2 3 4 5 6 7 8 9
547
548   // using built-in random generator:
549   random_shuffle ( myvector.begin(), myvector.end() );
550
551
552
553 //  std::cout << "random chunk" << std::endl;  
554   int ind=0;
555
556   
557   
558   for(int ii=0;ii<t;ii++) {
559
560     auto i=myvector[ii];
561 //    std::cout << myvector[i] << " ";
562
563
564     stringstream ss;
565     ss <<"file_"<<i<<".dat";
566     string str = ss.str();
567
568 //    retrieveChunk(str,i);
569 //    th[ii] = thread(retrieveChunk,str, i);
570   }
571
572   
573   ind=0;
574
575   for(int ii=0;ii<t;ii++) {
576
577     auto i=myvector[ii];
578     //  std::cout << myvector[i] << " ";
579
580
581     stringstream ss;
582     ss <<"file_"<<i<<".dat";
583     string str = ss.str();
584     //   th[ii].join();    
585     readFile((uint8_t*)&matCs[ind*len], str.c_str(),len*sizeof(mylong));
586
587 //    display(&matCs[ind*len],1,1);
588 //    display(&matC[i*len],1,1);
589     
590     /*for(int j=0;j<len;j++) {
591       matCs[ind*len+j]=matC[i*len+j];
592       }*/
593     
594
595     
596     for(int j=0;j<t;j++) {
597       matGs[ind*t+j]=matG[i*t+j];
598     }
599     ind++;
600   }
601 //  std::cout << std::endl;
602
603   
604 //  printf("Matrix Gs:\n");
605 //  display(matGs, t, t);
606
607 //  printf("Matrix Cs:\n");
608 //  display(matCs, t, len);
609   
610   mylong* matGs_copy = malloc(sizeof(mylong)* t*t);
611
612   //WARNING invert changes the matrix
613 //  invert = invertible_matrix(&gf,matGs, t, w);
614 //  printf("\nInvertible Gs: %s\n", (invert == 1) ? "Yes" : "No");
615
616   memcpy(matGs_copy, matGs, sizeof(mylong)*t*t);
617   mylong *matInvGs = malloc(sizeof(mylong)*t*t);
618   invert_matrix(&gf, matGs_copy, matInvGs, t);
619
620   /*
621   WARNING   this changes matGs
622   identity=matrix_multiply(&gf, matInvGs, matGs, t, t, t, t, w);
623   printf("Identity:\n");
624   display(identity, t, t);
625   */
626
627   
628   //printf("Matrix Gs:\n");
629   //display(matGs, t, t);
630   
631   mylong *matS2 = malloc(sizeof(mylong)*t*len);
632
633 //  sleep(2);
634   start = std::chrono::system_clock::now();
635   float toto=0.001;
636   for(int i=0;i<1000;i++) {
637
638     matS2=matrix_multiply(&gf, matInvGs, matCs, t, t, t, len, w, &toto);
639
640   }
641   end = std::chrono::system_clock::now();
642   elapsed_seconds = end-start;
643 //  cout << "elapsed time: " << elapsed_seconds.count() << "s\n";
644   total_time+=elapsed_seconds.count();
645   cout/*<<"TOTAL TIME : "*/<<total_time<<" "<<toto;
646   
647 /*  printf("Matrix S2:\n");
648 //  display(matS2, len, t);
649   display(matS2, t, t);
650 */
651   int equal=1;
652   for(int i=0;i<padded_size && equal;i++) {
653       equal=matS[i]==matS2[i];
654 //      if(!equal)
655 //      printf("ARGH\n");
656   }
657 //  if(equal)
658 //    printf("EQUAL !!!\n");
659
660
661   mylong new_size=matS2[0];
662 //  cout << "size of data " << new_size << endl;
663
664   
665   //first elements that contains the size is removed
666   uint8_t *reconstucted_data=reinterpret_cast<uint8_t*>(&matS2[1]);
667 //  saveFile(reconstucted_data, "file.dat",new_size);
668   return 0;
669 }
670
671