OneRoundHash/oneroundhash.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<string.h>
  10 #include <fstream>
  11 #include <sys/time.h>
  12 #include <glib.h>
  13
  14
  15 /*#include <cryptopp/hex.h>
  16 #include <cryptopp/sha.h>
  17 #include <cryptopp/osrng.h>
  18 #include <cryptopp/secblock.h>
  19 */
  20
  21
  22 extern "C" {
  23   int load_RGB_pixmap(char *filename, int *width, int *height, unsigned char**R_data, unsigned char**G_data, unsigned char**B_data);
  24   void store_RGB_pixmap(char *filename, unsigned char *R_data, unsigned char *G_data, unsigned char *B_data, int width, int height);
  25 }
  26
  27
  28 //using namespace CryptoPP;
  29 using namespace std;
  30
  31
  32 int key_size=256;
  33 int nb_test=1;
  34 int v1b=0;
  35 int v2b1=0;
  36 int v2b2=0;
  37
  38
  39
  40
  41 typedef __uint64_t mylong;
  42
  43
  44 typedef unsigned char   uchar;
  45
  46
  47 double TimeStart()
  48 {
  49   struct timeval tstart;
  50   gettimeofday(&tstart,0);
  51   return( (double) (tstart.tv_sec + tstart.tv_usec*1e-6) );
  52 }
  53
  54 double TimeStop(double t)
  55 {
  56   struct timeval tend;
  57
  58   gettimeofday(&tend,0);
  59   t = (double) (tend.tv_sec + tend.tv_usec*1e-6) - t;
  60   return (t);
  61 }
  62
  63
  64
  65
  66 uint xorshift32(const uint t)
  67 {
  68   /* Algorithm "xor" from p. 4 of Marsaglia, "Xorshift RNGs" */
  69   uint x = t;
  70   x ^= x << 13;
  71   x ^= x >> 17;
  72   x ^= x << 5;
  73   return x;
  74 }
  75
  76
  77 mylong xorseed;
  78
  79 mylong xorshift64()
  80 {
  81         /* Algorithm "xor" from p. 4 of Marsaglia, "Xorshift RNGs" */
  82         mylong x = xorseed;
  83         x ^= x >> 12; // a
  84         x ^= x << 25; // b
  85         x ^= x >> 27; // c
  86
  87
  88         return xorseed=x;
  89 }
  90
  91 /*
  92 __uint128_t g_lehmer64_state;
  93
  94 inline uint64_t splitmix64_stateless(uint64_t index) {
  95   uint64_t z = (index + UINT64_C(0x9E3779B97F4A7C15));
  96   z = (z ^ (z >> 30)) * UINT64_C(0xBF58476D1CE4E5B9);
  97   z = (z ^ (z >> 27)) * UINT64_C(0x94D049BB133111EB);
  98   return z ^ (z >> 31);
  99 }
 100
 101
 102 inline void lehmer64_seed(uint64_t seed) {
 103   g_lehmer64_state = (((__uint128_t)splitmix64_stateless(seed)) << 64) +
 104                      splitmix64_stateless(seed + 1);
 105 }
 106
 107 inline uint64_t lehmer64() {
 108   g_lehmer64_state *= UINT64_C(0xda942042e4dd58b5);
 109   ;
 110   return g_lehmer64_state >> 64;
 111 }
 112
 113 */
 114
 115
 116
 117 void inverse_tables(uchar *tab, int size_tab,uchar *inv_perm_tabs) {
 118
 119   for(int i=0;i<size_tab;i++) {
 120     inv_perm_tabs[tab[i]] = i;
 121   }
 122
 123 }
 124
 125 void inverse_tables_int(int *tab, int size_tab,int *inv_perm_tabs) {
 126
 127   for(int i=0;i<size_tab;i++) {
 128     inv_perm_tabs[tab[i]] = i;
 129   }
 130
 131 }
 132
 133
 134
 135 void rc4key(uchar *key, uchar *sc, int size_DK) {
 136
 137   for(int i=0;i<256;i++) {
 138     sc[i]=i;
 139   }
 140
 141
 142   uchar j0 = 0;
 143   for(int i0=0; i0<256; i0++) {
 144     j0 = (j0 + sc[i0] + key[i0%size_DK] )&0xFF;
 145     uchar tmp = sc[i0];
 146     sc[i0] = sc[j0 ];
 147     sc[j0] = tmp;
 148   }
 149 }
 150
 151
 152
 153 void rc4keyperm(uchar *key,int len, int rp,int *sc, int size_DK) {
 154
 155   //sc=1:len;
 156
 157
 158
 159   for (int i=0;i<len;i++) {
 160     sc[i]=i;
 161   }
 162   for (int it = 0; it < rp; it++) {
 163     int j0 = 1;
 164     for(int i0 = 0; i0<len; i0++) {
 165       j0 = (j0 + sc[i0] + sc[j0] + key[i0%size_DK] )% len;
 166       int tmp = sc[i0];
 167       sc[i0] = sc[j0];
 168       sc[j0] = tmp;
 169     }
 170
 171   }
 172 }
 173
 174 void prga(uchar *sc, int ldata, uchar *r) {
 175   uchar i0=0;
 176   uchar j0=0;
 177
 178   for (int it=0; it<ldata; it++) {
 179     i0 = ((i0+1)%255);
 180     j0 = (j0 + sc[i0])&0xFF;
 181     uchar tmp = sc[i0];
 182     sc[i0] = sc[j0];
 183     sc[j0] = tmp;
 184     r[it]=sc[(sc[i0]+sc[j0])&0xFF];
 185   }
 186 }
 187
 188
 189
 190
 191 template<int h>
 192 void encrypt_authenticate_algorithm(uchar* seq_in, uchar *seq_out,  int len, uchar* RM, int *Pbox, int *PboxSRM, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, uchar* IV,uchar* MAC,mylong myrand) {
 193   uchar X[h];
 194   uchar Y[h];
 195   uchar RM1[h];
 196   uchar RM2[h];
 197   uchar tmp[h];
 198   mylong *rm1=(mylong*)RM1;
 199   mylong *rm2=(mylong*)RM2;
 200
 201   for(int it=0;it<len;it++) {
 202     int ind1=Pbox[it]*h;
 203     int ind2=it*h;
 204
 205     for(int a=0;a<(h>>3);a++) {
 206       myrand=xorshift64();
 207       rm1[a]=myrand;
 208       myrand=xorshift64();
 209       rm2[a]=myrand;
 210     }
 211
 212     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 213       X[a]=seq_in[ind2+a];
 214       X[a+1]=seq_in[ind2+a+1];
 215       X[a+2]=seq_in[ind2+a+2];
 216       X[a+3]=seq_in[ind2+a+3];
 217     }
 218
 219     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 220       tmp[a]=Sbox1[X[a]^RM1[a]];
 221       tmp[a+1]=Sbox1[X[a+1]^RM1[a+1]];
 222       tmp[a+2]=Sbox1[X[a+2]^RM1[a+2]];
 223       tmp[a+3]=Sbox1[X[a+3]^RM1[a+3]];
 224     }
 225
 226     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 227       X[a]=Sbox2[tmp[a]^RM2[a]];
 228       X[a+1]=Sbox2[tmp[a+1]^RM2[a+1]];
 229       X[a+2]=Sbox2[tmp[a+2]^RM2[a+2]];
 230       X[a+3]=Sbox2[tmp[a+3]^RM2[a+3]];
 231     }
 232
 233     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 234       seq_out[ind1+a]=X[a];
 235       seq_out[ind1+a+1]=X[a+1];
 236       seq_out[ind1+a+2]=X[a+2];
 237       seq_out[ind1+a+3]=X[a+3];
 238     }
 239
 240     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 241       IV[a]=Sbox2[IV[a]^tmp[a]];
 242       IV[a+1]=Sbox2[IV[a+1]^tmp[a+1]];
 243       IV[a+2]=Sbox2[IV[a+2]^tmp[a+2]];
 244       IV[a+3]=Sbox2[IV[a+3]^tmp[a+3]];
 245     }
 246
 247   }
 248
 249   for(int a=0;a<h;a+=4) {
 250     MAC[a]=Sbox1[IV[a]];
 251     MAC[a+1]=Sbox1[IV[a+1]];
 252     MAC[a+2]=Sbox1[IV[a+2]];
 253     MAC[a+3]=Sbox1[IV[a+3]];
 254   }
 255
 256 }
 257
 258 template<int h>
 259 void decrypt_authenticate_algorithm(uchar* seq_in, uchar *seq_out,  int len, uchar* RM, int *Pbox, int *PboxSRM, uchar *Inv_Sbox1, uchar *Inv_Sbox2,uchar *Sbox1,uchar *Sbox2, uchar* IV, uchar* MAC,mylong myrand) {
 260
 261   uchar X[h];
 262   uchar Y[h];
 263   uchar RM1[h];
 264   uchar RM2[h];
 265   uchar tmp[h];
 266   mylong *rm1=(mylong*)RM1;
 267   mylong *rm2=(mylong*)RM2;
 268
 269   for(int it=0;it<len;it++) {
 270     int ind2=Pbox[it]*h;
 271     int ind1=it*h;
 272
 273
 274     for(int a=0;a<(h>>3);a++) {
 275       myrand=xorshift64();
 276       rm1[a]=myrand;
 277       myrand=xorshift64();
 278       rm2[a]=myrand;
 279     }
 280
 281     /*  for(int a=0;a<h;a+=4) {
 282       X[a]=seq_in[ind2+a];
 283       X[a+1]=seq_in[ind2+a+1];
 284       X[a+2]=seq_in[ind2+a+2];
 285       X[a+3]=seq_in[ind2+a+3];
 286     }
 287     */
 288     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 289       tmp[a]=Inv_Sbox2[seq_in[ind2+a]]^RM2[a];
 290       tmp[a+1]=Inv_Sbox2[seq_in[ind2+a+1]]^RM2[a+1];
 291       tmp[a+2]=Inv_Sbox2[seq_in[ind2+a+2]]^RM2[a+2];
 292       tmp[a+3]=Inv_Sbox2[seq_in[ind2+a+3]]^RM2[a+3];
 293     }
 294
 295     /*  for(int a=0;a<h;a+=4) {
 296       X[a]=Inv_Sbox1[tmp[a]]^RM1[a];
 297       X[a+1]=Inv_Sbox1[tmp[a+1]]^RM1[a+1];
 298       X[a+2]=Inv_Sbox1[tmp[a+2]]^RM1[a+2];
 299       X[a+3]=Inv_Sbox1[tmp[a+3]]^RM1[a+3];
 300       }*/
 301
 302     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 303       seq_out[ind1+a]=Inv_Sbox1[tmp[a]]^RM1[a];
 304       seq_out[ind1+a+1]=Inv_Sbox1[tmp[a+1]]^RM1[a+1];
 305       seq_out[ind1+a+2]=Inv_Sbox1[tmp[a+2]]^RM1[a+2];
 306       seq_out[ind1+a+3]=Inv_Sbox1[tmp[a+3]]^RM1[a+3];
 307     }
 308
 309     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 310       IV[a]=Sbox2[IV[a]^tmp[a]];
 311       IV[a+1]=Sbox2[IV[a+1]^tmp[a+1]];
 312       IV[a+2]=Sbox2[IV[a+2]^tmp[a+2]];
 313       IV[a+3]=Sbox2[IV[a+3]^tmp[a+3]];
 314     }
 315
 316   }
 317
 318   for(int a=0;a<h;a+=4) {
 319     MAC[a]=Sbox1[IV[a]];
 320     MAC[a+1]=Sbox1[IV[a+1]];
 321     MAC[a+2]=Sbox1[IV[a+2]];
 322     MAC[a+3]=Sbox1[IV[a+3]];
 323
 324   }
 325
 326 }
 327
 328
 329
 330 template<int h>
 331 void encrypt_authenticate_algorithm_2Blocks(uchar* seq_in, uchar *seq_out,  int len, uchar* RM, int *Pbox, int *PboxSRM, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, uchar* IV1,uchar* IV2,uchar* MAC,mylong myrand) {
 332   uchar X[h];
 333   uchar Y[h];
 334   uchar RM1[h];
 335   uchar RM2[h];
 336   uchar tmp1[h];
 337   uchar tmp2[h];
 338   mylong *rm1=(mylong*)RM1;
 339   mylong *rm2=(mylong*)RM2;
 340
 341   for(int it=0;it<len/2;it++) {
 342     int ind1=Pbox[it]*h;
 343     int ind2=Pbox[it+len/2]*h;
 344
 345     for(int a=0;a<(h>>3);a++) {
 346       myrand=xorshift64();
 347       rm1[a]=myrand;
 348       myrand=xorshift64();
 349       rm2[a]=myrand;
 350     }
 351
 352     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 353       X[a]=seq_in[ind1+a];
 354       X[a+1]=seq_in[ind1+a+1];
 355       X[a+2]=seq_in[ind1+a+2];
 356       X[a+3]=seq_in[ind1+a+3];
 357     }
 358
 359     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 360       Y[a]=seq_in[ind2+a];
 361       Y[a+1]=seq_in[ind2+a+1];
 362       Y[a+2]=seq_in[ind2+a+2];
 363       Y[a+3]=seq_in[ind2+a+3];
 364     }
 365
 366     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 367       tmp1[a]=Sbox1[X[a]^RM1[a]];
 368       tmp1[a+1]=Sbox1[X[a+1]^RM1[a+1]];
 369       tmp1[a+2]=Sbox1[X[a+2]^RM1[a+2]];
 370       tmp1[a+3]=Sbox1[X[a+3]^RM1[a+3]];
 371     }
 372
 373     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 374       tmp2[a]=Sbox2[Y[a]^RM2[a]];
 375       tmp2[a+1]=Sbox2[Y[a+1]^RM2[a+1]];
 376       tmp2[a+2]=Sbox2[Y[a+2]^RM2[a+2]];
 377       tmp2[a+3]=Sbox2[Y[a+3]^RM2[a+3]];
 378     }
 379
 380     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 381       X[a]=Sbox2[tmp1[a]^RM2[a]];
 382       X[a+1]=Sbox2[tmp1[a+1]^RM2[a+1]];
 383       X[a+2]=Sbox2[tmp1[a+2]^RM2[a+2]];
 384       X[a+3]=Sbox2[tmp1[a+3]^RM2[a+3]];
 385     }
 386
 387     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 388       Y[a]=Sbox1[tmp2[a]^RM1[a]];
 389       Y[a+1]=Sbox1[tmp2[a+1]^RM1[a+1]];
 390       Y[a+2]=Sbox1[tmp2[a+2]^RM1[a+2]];
 391       Y[a+3]=Sbox1[tmp2[a+3]^RM1[a+3]];
 392     }
 393
 394
 395     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 396       seq_out[ind2+a]=Y[a];
 397       seq_out[ind2+a+1]=Y[a+1];
 398       seq_out[ind2+a+2]=Y[a+2];
 399       seq_out[ind2+a+3]=Y[a+3];
 400     }
 401
 402     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 403       seq_out[ind1+a]=X[a];
 404       seq_out[ind1+a+1]=X[a+1];
 405       seq_out[ind1+a+2]=X[a+2];
 406       seq_out[ind1+a+3]=X[a+3];
 407     }
 408
 409
 410     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 411       IV2[a]=Sbox2[IV1[a]^tmp1[a]];
 412       IV2[a+1]=Sbox2[IV1[a+1]^tmp1[a+1]];
 413       IV2[a+2]=Sbox2[IV1[a+2]^tmp1[a+2]];
 414       IV2[a+3]=Sbox2[IV1[a+3]^tmp1[a+3]];
 415     }
 416
 417     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 418       IV1[a]=Sbox1[IV2[a]^tmp2[a]];
 419       IV1[a+1]=Sbox1[IV2[a+1]^tmp2[a+1]];
 420       IV1[a+2]=Sbox1[IV2[a+2]^tmp2[a+2]];
 421       IV1[a+3]=Sbox1[IV2[a+3]^tmp2[a+3]];
 422     }
 423
 424   }
 425   for(int a=0;a<h;a+=4) {
 426     MAC[a]=Sbox1[IV2[a]]^Sbox2[IV1[a]];
 427     MAC[a+1]=Sbox1[IV2[a+1]]^Sbox2[IV1[a+1]];
 428     MAC[a+2]=Sbox1[IV2[a+2]]^Sbox2[IV1[a+2]];
 429     MAC[a+3]=Sbox1[IV2[a+3]]^Sbox2[IV1[a+3]];
 430   }
 431 }
 432
 433
 434
 435
 436 template<int h>
 437 void decrypt_authenticate_algorithm_2Blocks(uchar* seq_in, uchar *seq_out,  int len, uchar* RM, int *Pbox, int *PboxSRM, uchar *Inv_Sbox1, uchar *Inv_Sbox2, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, uchar* IV1,uchar* IV2,uchar* MAC,mylong myrand) {
 438   uchar X[h];
 439   uchar Y[h];
 440   uchar RM1[h];
 441   uchar RM2[h];
 442   uchar tmp1[h];
 443   uchar tmp2[h];
 444   mylong *rm1=(mylong*)RM1;
 445   mylong *rm2=(mylong*)RM2;
 446
 447   for(int it=0;it<len/2;it++) {
 448     int ind1=Pbox[it]*h;
 449     int ind2=Pbox[it+len/2]*h;
 450
 451     for(int a=0;a<(h>>3);a++) {
 452       myrand=xorshift64();
 453       rm1[a]=myrand;
 454       myrand=xorshift64();
 455       rm2[a]=myrand;
 456     }
 457
 458     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 459       X[a]=seq_in[ind1+a];
 460       X[a+1]=seq_in[ind1+a+1];
 461       X[a+2]=seq_in[ind1+a+2];
 462       X[a+3]=seq_in[ind1+a+3];
 463     }
 464
 465     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 466       Y[a]=seq_in[ind2+a];
 467       Y[a+1]=seq_in[ind2+a+1];
 468       Y[a+2]=seq_in[ind2+a+2];
 469       Y[a+3]=seq_in[ind2+a+3];
 470     }
 471
 472     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 473       tmp1[a]=Inv_Sbox2[X[a]]^RM2[a];
 474       tmp1[a+1]=Inv_Sbox2[X[a+1]]^RM2[a+1];
 475       tmp1[a+2]=Inv_Sbox2[X[a+2]]^RM2[a+2];
 476       tmp1[a+3]=Inv_Sbox2[X[a+3]]^RM2[a+3];
 477     }
 478
 479     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 480       tmp2[a]=Inv_Sbox1[Y[a]]^RM1[a];
 481       tmp2[a+1]=Inv_Sbox1[Y[a+1]]^RM1[a+1];
 482       tmp2[a+2]=Inv_Sbox1[Y[a+2]]^RM1[a+2];
 483       tmp2[a+3]=Inv_Sbox1[Y[a+3]]^RM1[a+3];
 484     }
 485
 486
 487     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 488       X[a]=Inv_Sbox1[tmp1[a]]^RM1[a];
 489       X[a+1]=Inv_Sbox1[tmp1[a+1]]^RM1[a+1];
 490       X[a+2]=Inv_Sbox1[tmp1[a+2]]^RM1[a+2];
 491       X[a+3]=Inv_Sbox1[tmp1[a+3]]^RM1[a+3];
 492     }
 493
 494     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 495       Y[a]=Inv_Sbox2[tmp2[a]]^RM2[a];
 496       Y[a+1]=Inv_Sbox2[tmp2[a+1]]^RM2[a+1];
 497       Y[a+2]=Inv_Sbox2[tmp2[a+2]]^RM2[a+2];
 498       Y[a+3]=Inv_Sbox2[tmp2[a+3]]^RM2[a+3];
 499     }
 500
 501     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 502       seq_out[ind2+a]=Y[a];
 503       seq_out[ind2+a+1]=Y[a+1];
 504       seq_out[ind2+a+2]=Y[a+2];
 505       seq_out[ind2+a+3]=Y[a+3];
 506     }
 507
 508     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 509       seq_out[ind1+a]=X[a];
 510       seq_out[ind1+a+1]=X[a+1];
 511       seq_out[ind1+a+2]=X[a+2];
 512       seq_out[ind1+a+3]=X[a+3];
 513     }
 514
 515
 516     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 517       IV2[a]=Sbox2[IV1[a]^tmp1[a]];
 518       IV2[a+1]=Sbox2[IV1[a+1]^tmp1[a+1]];
 519       IV2[a+2]=Sbox2[IV1[a+2]^tmp1[a+2]];
 520       IV2[a+3]=Sbox2[IV1[a+3]^tmp1[a+3]];
 521     }
 522
 523     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 524       IV1[a]=Sbox1[IV2[a]^tmp2[a]];
 525       IV1[a+1]=Sbox1[IV2[a+1]^tmp2[a+1]];
 526       IV1[a+2]=Sbox1[IV2[a+2]^tmp2[a+2]];
 527       IV1[a+3]=Sbox1[IV2[a+3]^tmp2[a+3]];
 528     }
 529
 530   }
 531     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 532       MAC[a]=Sbox1[IV2[a]]^Sbox2[IV1[a]];
 533       MAC[a+1]=Sbox1[IV2[a+1]]^Sbox2[IV1[a+1]];
 534       MAC[a+2]=Sbox1[IV2[a+2]]^Sbox2[IV1[a+2]];
 535       MAC[a+3]=Sbox1[IV2[a+3]]^Sbox2[IV1[a+3]];
 536   }
 537 }
 538
 539
 540
 541
 542 template<int h>
 543 void encrypt_authenticate_algorithm_2Blocks_V2(uchar* seq_in, uchar *seq_out,  int len, uchar* RM, int *Pbox, int *PboxSRM, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, uchar* IV1,uchar* IV2,uchar* MAC,mylong myrand) {
 544   uchar X[h];
 545   uchar Y[h];
 546   uchar RM1[h];
 547   uchar RM2[h];
 548   uchar tmp1[h];
 549   uchar tmp2[h];
 550   mylong *rm1=(mylong*)RM1;
 551   mylong *rm2=(mylong*)RM2;
 552
 553   for(int it=0;it<len/2;it++) {
 554     int ind1=Pbox[it]*h;
 555     int ind2=Pbox[it+len/2]*h;
 556
 557     for(int a=0;a<(h>>3);a++) {
 558       myrand=xorshift64();
 559       rm1[a]=myrand;
 560       myrand=xorshift64();
 561       rm2[a]=myrand;
 562     }
 563
 564     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 565       X[a]=seq_in[ind1+a];
 566       X[a+1]=seq_in[ind1+a+1];
 567       X[a+2]=seq_in[ind1+a+2];
 568       X[a+3]=seq_in[ind1+a+3];
 569     }
 570
 571     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 572       Y[a]=seq_in[ind2+a];
 573       Y[a+1]=seq_in[ind2+a+1];
 574       Y[a+2]=seq_in[ind2+a+2];
 575       Y[a+3]=seq_in[ind2+a+3];
 576     }
 577
 578     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 579       tmp1[a]=Sbox1[X[a]^RM1[a]]^Y[a];
 580       tmp1[a+1]=Sbox1[X[a+1]^RM1[a+1]]^Y[a+1];
 581       tmp1[a+2]=Sbox1[X[a+2]^RM1[a+2]]^Y[a+2];
 582       tmp1[a+3]=Sbox1[X[a+3]^RM1[a+3]]^Y[a+3];
 583     }
 584
 585     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 586       tmp2[a]=Sbox2[Y[a]^RM2[a]];
 587       tmp2[a+1]=Sbox2[Y[a+1]^RM2[a+1]];
 588       tmp2[a+2]=Sbox2[Y[a+2]^RM2[a+2]];
 589       tmp2[a+3]=Sbox2[Y[a+3]^RM2[a+3]];
 590     }
 591
 592     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 593       X[a]=Sbox2[tmp1[a]^RM2[a]];
 594       X[a+1]=Sbox2[tmp1[a+1]^RM2[a+1]];
 595       X[a+2]=Sbox2[tmp1[a+2]^RM2[a+2]];
 596       X[a+3]=Sbox2[tmp1[a+3]^RM2[a+3]];
 597     }
 598
 599     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 600       Y[a]=Sbox1[tmp2[a]^RM1[a]];
 601       Y[a+1]=Sbox1[tmp2[a+1]^RM1[a+1]];
 602       Y[a+2]=Sbox1[tmp2[a+2]^RM1[a+2]];
 603       Y[a+3]=Sbox1[tmp2[a+3]^RM1[a+3]];
 604     }
 605
 606
 607     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 608       seq_out[ind2+a]=Y[a];
 609       seq_out[ind2+a+1]=Y[a+1];
 610       seq_out[ind2+a+2]=Y[a+2];
 611       seq_out[ind2+a+3]=Y[a+3];
 612     }
 613
 614     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 615       seq_out[ind1+a]=X[a];
 616       seq_out[ind1+a+1]=X[a+1];
 617       seq_out[ind1+a+2]=X[a+2];
 618       seq_out[ind1+a+3]=X[a+3];
 619     }
 620
 621
 622     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 623       IV2[a]=Sbox2[IV1[a]^tmp1[a]];
 624       IV2[a+1]=Sbox2[IV1[a+1]^tmp1[a+1]];
 625       IV2[a+2]=Sbox2[IV1[a+2]^tmp1[a+2]];
 626       IV2[a+3]=Sbox2[IV1[a+3]^tmp1[a+3]];
 627     }
 628
 629     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 630       IV1[a]=Sbox1[IV2[a]^tmp2[a]];
 631       IV1[a+1]=Sbox1[IV2[a+1]^tmp2[a+1]];
 632       IV1[a+2]=Sbox1[IV2[a+2]^tmp2[a+2]];
 633       IV1[a+3]=Sbox1[IV2[a+3]^tmp2[a+3]];
 634     }
 635
 636   }
 637   for(int a=0;a<h;a+=4) {
 638       MAC[a]=Sbox1[IV2[a]]^Sbox2[IV1[a]];
 639       MAC[a+1]=Sbox1[IV2[a+1]]^Sbox2[IV1[a+1]];
 640       MAC[a+2]=Sbox1[IV2[a+2]]^Sbox2[IV1[a+2]];
 641       MAC[a+3]=Sbox1[IV2[a+3]]^Sbox2[IV1[a+3]];
 642   }
 643 }
 644
 645
 646
 647
 648
 649 template<int h>
 650 void decrypt_authenticate_algorithm_2Blocks_V2(uchar* seq_in, uchar *seq_out,  int len, uchar* RM, int *Pbox, int *PboxSRM, uchar *Inv_Sbox1, uchar *Inv_Sbox2, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, uchar* IV1,uchar* IV2, uchar* MAC,mylong myrand) {
 651   uchar X[h];
 652   uchar Y[h];
 653   uchar RM1[h];
 654   uchar RM2[h];
 655   uchar tmp1[h];
 656   uchar tmp2[h];
 657   mylong *rm1=(mylong*)RM1;
 658   mylong *rm2=(mylong*)RM2;
 659
 660   for(int it=0;it<len/2;it++) {
 661     int ind1=Pbox[it]*h;
 662     int ind2=Pbox[it+len/2]*h;
 663
 664     for(int a=0;a<(h>>3);a++) {
 665       myrand=xorshift64();
 666       rm1[a]=myrand;
 667       myrand=xorshift64();
 668       rm2[a]=myrand;
 669     }
 670
 671     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 672       X[a]=seq_in[ind1+a];
 673       X[a+1]=seq_in[ind1+a+1];
 674       X[a+2]=seq_in[ind1+a+2];
 675       X[a+3]=seq_in[ind1+a+3];
 676     }
 677
 678     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 679       Y[a]=seq_in[ind2+a];
 680       Y[a+1]=seq_in[ind2+a+1];
 681       Y[a+2]=seq_in[ind2+a+2];
 682       Y[a+3]=seq_in[ind2+a+3];
 683     }
 684
 685
 686     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 687       tmp2[a]=Inv_Sbox1[Y[a]]^RM1[a];
 688       tmp2[a+1]=Inv_Sbox1[Y[a+1]]^RM1[a+1];
 689       tmp2[a+2]=Inv_Sbox1[Y[a+2]]^RM1[a+2];
 690       tmp2[a+3]=Inv_Sbox1[Y[a+3]]^RM1[a+3];
 691     }
 692
 693     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 694       tmp1[a]=Inv_Sbox2[X[a]]^RM2[a];
 695       tmp1[a+1]=Inv_Sbox2[X[a+1]]^RM2[a+1];
 696       tmp1[a+2]=Inv_Sbox2[X[a+2]]^RM2[a+2];
 697       tmp1[a+3]=Inv_Sbox2[X[a+3]]^RM2[a+3];
 698     }
 699
 700     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 701       Y[a]=Inv_Sbox2[tmp2[a]]^RM2[a];
 702       Y[a+1]=Inv_Sbox2[tmp2[a+1]]^RM2[a+1];
 703       Y[a+2]=Inv_Sbox2[tmp2[a+2]]^RM2[a+2];
 704       Y[a+3]=Inv_Sbox2[tmp2[a+3]]^RM2[a+3];
 705     }
 706
 707     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 708       X[a] =Inv_Sbox1[tmp1[a]^Y[a]]^RM1[a];
 709       X[a+1] =Inv_Sbox1[tmp1[a+1]^Y[a+1]]^RM1[a+1];
 710       X[a+2] =Inv_Sbox1[tmp1[a+2]^Y[a+2]]^RM1[a+2];
 711       X[a+3] =Inv_Sbox1[tmp1[a+3]^Y[a+3]]^RM1[a+3];
 712     }
 713
 714
 715     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 716       seq_out[ind2+a]=Y[a];
 717       seq_out[ind2+a+1]=Y[a+1];
 718       seq_out[ind2+a+2]=Y[a+2];
 719       seq_out[ind2+a+3]=Y[a+3];
 720     }
 721
 722     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 723       seq_out[ind1+a]=X[a];
 724       seq_out[ind1+a+1]=X[a+1];
 725       seq_out[ind1+a+2]=X[a+2];
 726       seq_out[ind1+a+3]=X[a+3];
 727     }
 728
 729     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 730       IV2[a]=Sbox2[IV1[a]^tmp1[a]];
 731       IV2[a+1]=Sbox2[IV1[a+1]^tmp1[a+1]];
 732       IV2[a+2]=Sbox2[IV1[a+2]^tmp1[a+2]];
 733       IV2[a+3]=Sbox2[IV1[a+3]^tmp1[a+3]];
 734     }
 735
 736     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 737       IV1[a]=Sbox1[IV2[a]^tmp2[a]];
 738       IV1[a+1]=Sbox1[IV2[a+1]^tmp2[a+1]];
 739       IV1[a+2]=Sbox1[IV2[a+2]^tmp2[a+2]];
 740       IV1[a+3]=Sbox1[IV2[a+3]^tmp2[a+3]];
 741     }
 742
 743   }
 744   for(int a=0;a<h;a+=4) {
 745     MAC[a]=Sbox1[IV2[a]]^Sbox2[IV1[a]];
 746     MAC[a+1]=Sbox1[IV2[a+1]]^Sbox2[IV1[a+1]];
 747     MAC[a+2]=Sbox1[IV2[a+2]]^Sbox2[IV1[a+2]];
 748     MAC[a+3]=Sbox1[IV2[a+3]]^Sbox2[IV1[a+3]];
 749   }
 750 }
 751
 752
 753
 754
 755 int main(int argc, char** argv) {
 756
 757
 758   int h=32;
 759   int lena=0;
 760   int size_buf=1;
 761
 762
 763
 764   for(int i=1; i<argc; i++){
 765     if(strncmp(argv[i],"nb",2)==0)    nb_test = atoi(&(argv[i][2]));    //nb of test
 766     if(strncmp(argv[i],"v1b",3)==0) v1b=1;
 767     if(strncmp(argv[i],"v2b1",4)==0) v2b1=1;
 768     if(strncmp(argv[i],"v2b2",4)==0) v2b2 = 1;
 769     if(strncmp(argv[i],"h",1)==0) h = atoi(&(argv[i][1]));          //size of block
 770     if(strncmp(argv[i],"sizebuf",7)==0) size_buf = atoi(&(argv[i][7]));          //SIZE of the buffer
 771     if(strncmp(argv[i],"lena",4)==0) lena = atoi(&(argv[i][4]));          //Use Lena or buffer
 772   }
 773
 774 /*  printf("nb times %d\n",nb_test);
 775   printf("cbcrm %d\n",cbcrm);
 776   printf("cbcprng %d\n",cbcprng);
 777   printf("ecbrm %d\n",ecbrm);
 778   printf("ecbprng %d\n",ecbprng);
 779   printf("h %d\n",h);
 780   printf("lena %d\n",lena);
 781   printf("size_buf %d\n",size_buf);
 782 */
 783
 784
 785
 786   int seed=time(NULL);
 787 //  cout<<seed<<endl;
 788   srand48(seed);
 789
 790   uchar Secretkey[key_size];
 791
 792   uchar counter[key_size];
 793
 794   for(int i=0;i<key_size;i++) {
 795     Secretkey[i]=lrand48()&0xFF;
 796     counter[i]=lrand48()&0xFF;
 797   }
 798
 799
 800   int size = 128;
 801   uchar DK[size];
 802
 803
 804
 805
 806   int width;
 807   int height;
 808
 809   uchar *data_R, *data_G, *data_B;
 810   int imsize;
 811   uchar *buffer;
 812
 813
 814
 815
 816
 817   if(lena==1) {
 818     load_RGB_pixmap("lena.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 819 //    load_RGB_pixmap("8192.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 820     imsize=width*height*3;
 821 //  load_RGB_pixmap("No_ecb_mode_picture.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 822   }
 823   else {
 824     width=height=size_buf;
 825     imsize=width*height*3;
 826     //cout<<"imsize "<<imsize<<endl;
 827     buffer=new uchar[imsize];
 828     for(int i=0;i<imsize;i++) {
 829       buffer[i]=lrand48();
 830     }
 831   }
 832
 833
 834
 835   cout<<"imsize "<<imsize<<endl;
 836
 837   uchar* seq= new uchar[imsize];
 838   uchar* seq2= new uchar[imsize];
 839
 840   int oneD=width*height;
 841   if(lena) {
 842     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 843       seq[i]=data_R[i];
 844       seq[oneD+i]=data_G[i];
 845       seq[2*oneD+i]=data_B[i];
 846     }
 847   }
 848   else {
 849     for(int i=0;i<oneD*3;i++) {
 850       seq[i]=buffer[i];
 851     }
 852   }
 853
 854
 855
 856
 857
 858   int total_len=imsize;
 859   int rp=1;
 860   int len= total_len/h;
 861
 862
 863
 864   uchar *mix=new uchar[256];
 865
 866
 867
 868
 869   for (int i = 0; i < 256 ; i++) {
 870     mix[i]=Secretkey[i]^counter[i];
 871
 872   }
 873   gchar  *sha512;
 874
 875   sha512 = g_compute_checksum_for_string(G_CHECKSUM_SHA512, (const char*) mix, 256);
 876 //  g_print("%s\n", sha512);
 877
 878
 879
 880
 881
 882
 883
 884
 885
 886 //  cout<<"hash "<<endl;
 887   for (int i = 0; i < 128 ; i++) {
 888 //    DK[i]=digest[i];
 889     DK[i]=sha512[i];
 890   }
 891   g_free(sha512);
 892
 893
 894   int *Pbox=new int[len];
 895   int *PboxSRM=new int[len/2];
 896   int *PboxSRM2=new int[len/2];
 897   uchar Sbox1[256];
 898   uchar Sbox2[256];
 899   uchar Inv_Sbox1[256];
 900   uchar Inv_Sbox2[256];
 901   uchar sc[256];
 902   uchar RM[h*h*2+256];
 903   uchar IV1[h];
 904   uchar IV2[h];
 905   uchar MAC[2*h];
 906
 907   mylong myrand=0;
 908
 909
 910   double time_encrypt=0;
 911   double time_decrypt=0;
 912
 913
 914   double t=TimeStart();
 915
 916   for(int i=0;i<nb_test;i++) {
 917
 918     rc4key(DK, Sbox1, 8);
 919
 920
 921     rc4key(&DK[8], Sbox2, 8);
 922
 923     rc4key(&DK[16], sc, 16);
 924     prga(sc, h*h*2+256, RM);
 925
 926
 927
 928
 929
 930     rc4keyperm(&DK[72], len, rp, Pbox, 16);
 931
 932
 933     rc4keyperm(&DK[88], len/2, rp, PboxSRM2, 16);
 934
 935     for(int i=0;i<len/2;i++) {
 936       PboxSRM[i]=PboxSRM2[i]&(h-1);
 937     }
 938
 939 /*
 940   for(int i=0;i<h*2;i++) {
 941     for(int j=0;j<h;j++)
 942       cout<<(int)RM[i*h+j]<<" ";
 943     cout<<endl;
 944   }
 945 */
 946   }
 947
 948   double time_init=0;
 949   time_init+=TimeStop(t);
 950   cout<<"Time initializaton nb times "<<nb_test<<"   = "<<time_init<<endl;
 951
 952
 953
 954   myrand=0;
 955   for(int i=0;i<64;i++) {
 956     myrand|=DK[i]&1;
 957     myrand<<=1;
 958   }
 959
 960
 961
 962
 963
 964
 965
 966   inverse_tables(Sbox1,256,Inv_Sbox1);
 967   inverse_tables(Sbox2,256,Inv_Sbox2);
 968
 969
 970   xorseed=myrand;
 971 //  lehmer64_seed(myrand);
 972   time_encrypt=0;
 973   t=TimeStart();
 974
 975   int i;
 976   switch(h) {
 977     /*  case 16:
 978     for(i=0;i<nb_test;i++)
 979     {
 980       if(cbcprng)
 981         encrypt_cbc_prng<16>(seq, seq2,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,IV,myrand,0);
 982       if(cbcrm)
 983         encrypt_cbc_rm<16>(seq, seq2,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,IV,0);
 984       if(ecbrm)
 985         encrypt_ecb_rm<16>(seq, seq2,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,IV,0);
 986       if(ecbprng)
 987         encrypt_ecb_prng<16>(seq, seq2,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,IV,myrand,0);
 988     }
 989     break;*/
 990   case 32:
 991     for(i=0;i<nb_test;i++)
 992     {
 993       if(v1b)
 994         encrypt_authenticate_algorithm<32>(seq, seq2, len, RM, Pbox, PboxSRM, Sbox1, Sbox2, IV1, MAC, myrand);
 995       if(v2b1)
 996         encrypt_authenticate_algorithm_2Blocks<32>(seq, seq2,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,IV1,IV2,MAC,myrand);
 997       if(v2b2)
 998         encrypt_authenticate_algorithm_2Blocks_V2<32>(seq, seq2,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,IV1,IV2,MAC,myrand);
 999     }
1000     break;
1001   }
1002
1003
1004   time_encrypt+=TimeStop(t);
1005   cout<<"Time encrypt "<<time_encrypt<<endl;
1006   cout<<(double)imsize*nb_test/time_encrypt<<"\t";
1007
1008
1009   if(lena) {
1010     for(int i=0;i<oneD;i++) {
1011       data_R[i]=seq2[i];
1012       data_G[i]=seq2[oneD+i];
1013       data_B[i]=seq2[2*oneD+i];
1014     }
1015     store_RGB_pixmap("lena2.ppm", data_R, data_G, data_B, width, height);
1016   }
1017
1018
1019   xorseed=myrand;
1020   // lehmer64_seed(myrand);
1021   time_decrypt=0;
1022   t=TimeStart();
1023   switch(h) {
1024     /*  case 16:
1025     for(i=0;i<nb_test;i++) {
1026       if(cbcprng)
1027         decrypt_cbc_prng<16>(seq2,seq,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,Inv_Sbox1,Inv_Sbox2,IV,myrand,0);
1028       if(cbcrm)
1029         decrypt_cbc_rm<16>(seq2,seq,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,Inv_Sbox1,Inv_Sbox2,IV,0);
1030       if(ecbrm)
1031         decrypt_ecb_rm<16>(seq2,seq,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,Inv_Sbox1,Inv_Sbox2,IV,0);
1032       if(ecbprng)
1033         decrypt_ecb_prng<16>(seq2,seq,len,RM,Pbox,PboxSRM,Sbox1,Sbox2,Inv_Sbox1,Inv_Sbox2,IV,myrand,0);
1034     }
1035     break;*/
1036   case 32:
1037     for(i=0;i<nb_test;i++) {
1038       if(v1b)
1039         decrypt_authenticate_algorithm<32>(seq2, seq,len,RM,Pbox,PboxSRM,Inv_Sbox1,Inv_Sbox2,Sbox1,Sbox2,IV1,MAC,myrand);
1040       if(v2b1)
1041         decrypt_authenticate_algorithm_2Blocks<32>(seq2, seq,len,RM,Pbox,PboxSRM,Inv_Sbox1,Inv_Sbox2,Sbox1,Sbox2,IV1,IV2,MAC,myrand);
1042       if(v2b2)
1043         decrypt_authenticate_algorithm_2Blocks_V2<32>(seq2, seq,len,RM,Pbox,PboxSRM,Inv_Sbox1,Inv_Sbox2,Sbox1,Sbox2,IV1,IV2,MAC,myrand);
1044     }
1045     break;
1046   }
1047
1048
1049
1050   time_decrypt+=TimeStop(t);
1051 //  cout<<"Time decrypt "<<time_decrypt<<endl;
1052   cout<<(double)imsize*nb_test/time_decrypt<<"\t";
1053
1054   if(lena) {
1055     for(int i=0;i<oneD;i++) {
1056       data_R[i]=seq[i];
1057       data_G[i]=seq[oneD+i];
1058       data_B[i]=seq[2*oneD+i];
1059     }
1060     store_RGB_pixmap("lena3.ppm", data_R, data_G, data_B, width, height);
1061   }
1062   else {
1063     bool equal=true;
1064     for(int i=0;i<imsize;i++) {
1065       //cout<<(int)buffer[i]<<endl;
1066       if(buffer[i]!=seq[i]) {
1067         equal=false;
1068       }
1069     }
1070     //cout<<"RESULT CORRECT: "<<equal<<endl;
1071   }
1072
1073
1074   return 0;
1075 }