IDA/test_mat2.cpp

   1 // g++ -std=c++11 -O4 -msse2 -msse3 -msse4 -fopenmp  -O3   test_mat2.cpp -o test_mat2   -I /home/couturie/tools/armadillo-6.200.5/include/ -lc   -lm -lpthread -lgfortran -DMAX_STACK_ALLOC=2048 -Wall -m64 -DF_INTERFACE_GFORT -fPIC -DSMP_SERVER -DNO_WARMUP -DMAX_CPU_NUMBER=8  -DNO_AFFINITY   -UCOMPLEX -DDOUBLE -I/home/couturie/tools/openblas/include -I/home/couturie/Downloads/OpenBLAS-0.2.15/  /home/couturie/tools/openblas/lib/libopenblas_haswellp-r0.2.15.a
   2
   3
   4
   5 #include <armadillo>
   6 #include <stdlib.h>
   7 #include <stdio.h>
   8
   9 #include <iostream>
  10 #include <fstream>
  11 #include <vector>
  12
  13
  14 #include <iostream>     // std::cout, std::fixed
  15 #include <iomanip>
  16 #include <math.h>
  17
  18 using namespace arma;
  19 using namespace std;
  20 int key_size=256;
  21
  22 typedef unsigned char byte;
  23
  24
  25 void rc4key(byte *key, byte *sc, int size_DK) {
  26
  27   for(int i=0;i<256;i++) {
  28     sc[i]=i;
  29   }
  30
  31
  32   byte j0 = 0;
  33   for(int i0=0; i0<256; i0++) {
  34     j0 = (j0 + sc[i0] + key[i0%size_DK] )&0xFF;
  35     byte tmp = sc[i0];
  36     sc[i0] = sc[j0 ];
  37     sc[j0] = tmp;
  38   }
  39 }
  40
  41
  42 void prga(byte *sc, int ldata, byte *r) {
  43   byte i0=0;
  44   byte j0=0;
  45
  46   for (int it=0; it<ldata; it++) {
  47     i0 = ((i0+1)&0xFE); //%255);
  48     j0 = (j0 + sc[i0])&0xFF;
  49     byte tmp = sc[i0];
  50     sc[i0] = sc[j0];
  51     sc[j0] = tmp;
  52     r[it]=sc[(sc[i0]+sc[j0])&0xFF]%254+1;
  53   }
  54 }
  55
  56
  57 void rc4keyperm(byte *key,int len, int rp,byte *sc, int size_DK) {
  58
  59   //sc=1:len;
  60
  61
  62
  63   for (int i=0;i<len;i++) {
  64     sc[i]=i;
  65   }
  66   for (int it = 0; it < rp; it++) {
  67     int j0 = 1;
  68     for(int i0 = 0; i0<len; i0++) {
  69       j0 = (j0 + sc[i0] + sc[j0] + key[i0%size_DK] )% len;
  70       int tmp = sc[i0];
  71       sc[i0] = sc[j0];
  72       sc[j0] = tmp;
  73     }
  74
  75   }
  76 }
  77
  78
  79 Mat<byte> readFile(int n, int k, int& sizeFile, int &lc) {
  80
  81   ifstream stream("/home/couturie/ajeter/lena.png", ios::in | ios::binary | ios::ate);
  82 //  ifstream stream("/home/couturie/ajeter/lena_small.png", ios::in | ios::binary | ios::ate);
  83   sizeFile=stream.tellg();
  84   cout<<sizeFile<<endl;
  85   stream.seekg(0, ios::beg);
  86
  87
  88   lc=ceil(double(sizeFile)/k);
  89   cout<<lc<<endl;
  90
  91   vector<uint8_t> contents2(n*lc,0);
  92   vector<uint8_t> contents((istreambuf_iterator<char>(stream)), istreambuf_iterator<char>());
  93   copy ( contents.begin(), contents.end(), contents2.begin() );
  94
  95
  96
  97
  98   Mat<byte> matData(&contents2[0],1,contents2.size());
  99
 100   cout << "file size: " << contents2.size() << endl;
 101
 102   matData.reshape(n,lc);
 103   cout<<matData.n_rows<<" "<<matData.n_cols<<endl;
 104   return matData;
 105 }
 106
 107
 108
 109 void buildFullRankIDA(Cube<byte>& IDAmat, Cube<short> &invIDAmat, int q, int n, byte* DK) {
 110
 111   byte Sbox[256];
 112   byte RM1[q*n*n/4];
 113
 114
 115   rc4key(DK, Sbox, 8);
 116   prga(Sbox, q*n*n/4, RM1);
 117   Cube<byte> rm1(RM1,1,1,q*n*n/4);
 118   rm1.reshape(n/2,n/2,q);
 119
 120   cout<<"rm1"<<endl;
 121   cout<<rm1<<endl;
 122
 123
 124
 125
 126 //  Construction of the IDA matrices
 127   for(int i=0;i<q;i++) {
 128     Mat<byte> sub(n,n);
 129     sub.submat(0,0,n/2-1,n/2-1)=rm1.slice(i);
 130     sub.submat(0,n/2,n/2-1,n-1)=rm1.slice(i)+eye<Mat<byte>>(n/2,n/2);
 131     sub.submat(n/2,0,n-1,n/2-1)=rm1.slice(i)-eye<Mat<byte>>(n/2,n/2);
 132     sub.submat(n/2,n/2,n-1,n-1)=rm1.slice(i);
 133
 134 /*    cout<<"sub "<<i<<endl;
 135     cout<<sub<<endl;
 136
 137     cout<<"det"<<endl;
 138     mat toto=conv_to<mat>::from(sub);
 139     cout<<det(toto)<<endl;
 140 */
 141     IDAmat.slice(i)=sub;
 142
 143     Mat<short> sub2(n,n);
 144     Mat<short> rm2=conv_to<Mat<short>>::from(rm1.slice(i));
 145     sub2.submat(0,0,n/2-1,n/2-1)=rm2;
 146     sub2.submat(0,n/2,n/2-1,n-1)=-rm2-eye<Mat<short>>(n/2,n/2);
 147     sub2.submat(n/2,0,n-1,n/2-1)=-rm2+eye<Mat<short>>(n/2,n/2);
 148     sub2.submat(n/2,n/2,n-1,n-1)=rm2;
 149
 150     cout<<"det"<<endl;
 151     mat toto=conv_to<mat>::from(sub2);
 152     cout<<det(toto)<<endl;
 153
 154     invIDAmat.slice(i)=sub2;
 155
 156   }
 157   cout<<IDAmat<<endl;
 158   cout<<invIDAmat<<endl;
 159 }
 160
 161
 162 int main( int argc, char *argv[] ) {
 163
 164
 165   int q=2;
 166   int n=4;
 167   int k=4;
 168   int Tb=64;
 169   int l=10;//399*Tb;
 170
 171
 172
 173   int key_size=32;
 174   int seed=time(NULL);
 175   cout<<seed<<endl;
 176   srand48(seed);
 177
 178   byte Secretkey[key_size];
 179
 180   byte counter[key_size];
 181
 182   for(int i=0;i<key_size;i++) {
 183     Secretkey[i]=lrand48()&0xFF;
 184     counter[i]=lrand48()&0xFF;
 185   }
 186
 187
 188   byte DK[key_size];
 189   for (int i = 0; i < key_size ; i++) {
 190     DK[i]=Secretkey[i]^counter[i];
 191   }
 192
 193   byte sc[256];
 194
 195
 196
 197
 198
 199   byte PboxV[l/Tb];
 200
 201   rc4keyperm(&DK[8], l/Tb, 1, PboxV, 16);
 202
 203
 204
 205
 206
 207 // Initialization of IDA and inverse IDA matrix
 208   Cube<byte> IDAmat(n,n,q);
 209   Cube<short> invIDAmat(n,n,q);
 210   buildFullRankIDA(IDAmat, invIDAmat, q, n, &DK[0]);
 211
 212
 213   // rc4key(&DK[8], sc, 16);
 214
 215
 216
 217
 218
 219
 220   arma_rng::set_seed(time(NULL));
 221
 222
 223   int lc;
 224   int sizeFile;
 225   Mat<byte> M=readFile(n,k,sizeFile,lc);
 226
 227 //  Ma<byte> data;
 228 //  data.load("/home/couturie/ajeter/lena.png");
 229
 230   /* Mat<byte> M=conv_to<Mat<byte>>::from(randi(k,l));
 231   M=abs(M);
 232   M=M - floor(M/255)*255;*/
 233
 234 /*  cout<<"M"<<endl;
 235   cout<<M<<endl;
 236   cout<<"C"<<endl;
 237   cout<<C<<endl;
 238 */
 239
 240
 241   Mat<byte> C=IDAmat.slice(0)*M;
 242   M.save("M.bin",raw_binary);
 243 //  Mat<short> D=invIDAmat.slice(0)*C;
 244
 245
 246   mat A=conv_to<mat>::from(IDAmat.slice(0).submat(0,0,k-1,n-1));
 247   mat B=conv_to<mat>::from(C.submat(0,0,k-1,lc-1));
 248
 249   mat D=solve(A,B);
 250
 251
 252
 253   Mat<char> D2=conv_to<Mat<char>>::from(D);
 254 //  cout<<"D2"<<endl;
 255 //  cout<<D2<<endl;
 256 //  D2.save("D2.bin",raw_binary);
 257   D2.reshape(1,n*lc);
 258   Row<char> d2=D2.row(0);
 259   byte* vec=(byte*)d2.memptr();
 260
 261   FILE* pFile = fopen ("myfile.png", "wb");
 262   fwrite (vec , sizeof(byte), sizeFile, pFile);
 263   fclose (pFile);
 264 }