OneRoundIoT/OneRound/one_round_hash_new.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, int ldata, uchar *r) {
 125   uchar i0=0;
 126   uchar j0=0;
 127
 128   for (int it=0; it<ldata; it++) {
 129     i0 = ((i0+1)&0xFE); //%255);
 130     j0 = (j0 + sc[i0])&0xFF;
 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
 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, int *PboxRM, uchar *Sbox1, uchar *Sbox2, 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 ind2;
 153
 154   uchar Y[h];
 155   uchar Z[h];
 156
 157
 158   for(int it=0;it<len;it++) {
 159
 160     ind2=it*h;
 161
 162     // Mix with dynamic RM
 163
 164     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 165       X[a]=RM1[a]^seq_in[ind2+a];
 166       X[a+1]=RM1[a+1]^seq_in[ind2+a+1];
 167       X[a+2]=RM1[a+2]^seq_in[ind2+a+2];
 168       X[a+3]=RM1[a+3]^seq_in[ind2+a+3];
 169     }
 170
 171 /*    Y[0]=Sbox1[X[0]^X[h-1]];
 172     for(int a=1;a<h;a++) {
 173       Y[a]=Sbox1[Y[a-1]^X[a-1]];
 174     }
 175
 176     Z[h-1]=Sbox2[Y[h-1]^Y[0]];
 177     for(int a=h-1;a>0;a--) {
 178       Z[a-1]=Sbox2[Z[a]^Y[a]];
 179     }
 180 */
 181
 182     Y[0]=X[0]^X[h-1];
 183     for(int a=1;a<h;a++) {
 184       Y[a]=Y[a-1]^X[a-1];
 185     }
 186
 187     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 188       Y[a]=Sbox1[Y[a]];
 189     }
 190
 191     Z[h-1]=Y[h-1]^Y[0];
 192     for(int a=h-1;a>0;a--) {
 193       Z[a-1]=Z[a]^Y[a];
 194     }
 195
 196     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 197       Z[a]=Sbox2[Z[a]];
 198     }
 199
 200
 201
 202     for(int a=0;a<h;a+=4) {
 203       /*     RM1[a]=Z[a];
 204       RM1[a+1]=Z[a+1];
 205       RM1[a+2]=Z[a+2];
 206       RM1[a+3]=Z[a+3];
 207       */
 208
 209       RM1[a]=Z[a]^RM1[PboxRM[a]];
 210       RM1[a+1]=Z[a+1]^RM1[PboxRM[a+1]];
 211       RM1[a+2]=Z[a+2]^RM1[PboxRM[a+2]];
 212       RM1[a+3]=Z[a+3]^RM1[PboxRM[a+3]];
 213
 214     }
 215
 216   }
 217
 218
 219 }
 220
 221
 222
 223
 224
 225
 226
 227
 228
 229
 230 int main(int argc, char** argv) {
 231
 232
 233   int h=16;
 234   int lena=0;
 235   int size_buf=1;
 236   int change=0;
 237
 238
 239   for(int i=1; i<argc; i++){
 240     if(strncmp(argv[i],"nb",2)==0)    nb_test = atoi(&(argv[i][2]));    //nb of test
 241     if(strncmp(argv[i],"ctr",3)==0) ctr = atoi(&(argv[i][3]));          //CTR ? 1  otherwise CBC like
 242     if(strncmp(argv[i],"h",1)==0) h = atoi(&(argv[i][1]));          //size of block
 243     if(strncmp(argv[i],"sizebuf",7)==0) size_buf = atoi(&(argv[i][7]));          //SIZE of the buffer
 244     if(strncmp(argv[i],"lena",4)==0) lena = atoi(&(argv[i][4]));          //Use Lena or buffer
 245     if(strncmp(argv[i],"c",1)==0) change = atoi(&(argv[i][1]));          //Use Lena or buffer
 246   }
 247
 248
 249   cout<<size_buf<<endl;
 250
 251   int seed=time(NULL);
 252 //  cout<<seed<<endl;
 253   srand48(12);
 254
 255   uchar Secretkey[key_size];
 256
 257   uchar counter[key_size];
 258
 259   for(int i=0;i<key_size;i++) {
 260     Secretkey[i]=lrand48()&0xFF;
 261     counter[i]=lrand48()&0xFF;
 262   }
 263
 264
 265   int size = 64;
 266   uchar DK[size];
 267
 268
 269
 270
 271   int width;
 272   int height;
 273
 274   uchar *data_R, *data_G, *data_B;
 275   int imsize;
 276   uchar *buffer;
 277
 278   if(lena==1) {
 279     load_RGB_pixmap("lena.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 280     imsize=width*height*3;
 281 //  load_RGB_pixmap("No_ecb_mode_picture.ppm", &width, &height, &data_R, &data_G, &data_B);
 282   }
 283   else {
 284     imsize=size_buf;
 285     buffer=new uchar[imsize];
 286     for(int i=0;i<imsize;i++) {
 287       buffer[i]=lrand48();
 288     }
 289   }
 290
 291
 292
 293
 294   uchar* seq= new uchar[imsize];
 295   uchar* seq2= new uchar[imsize];
 296
 297   int oneD;
 298   if(lena) {
 299     oneD=width*height;
 300     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 301       seq[i]=data_R[i];
 302       seq[oneD+i]=data_G[i];
 303       seq[2*oneD+i]=data_B[i];
 304     }
 305   }
 306   else {
 307     oneD=imsize;
 308     for(int i=0;i<oneD;i++) {
 309       seq[i]=buffer[i];
 310     }
 311   }
 312
 313
 314   if(change==1) {
 315
 316     seq[4]++;
 317   }
 318   if(change==2) {
 319
 320     seq[9]++;
 321   }
 322
 323
 324
 325
 326
 327   int total_len=imsize;
 328   int rp=1;
 329   int len= total_len/h;
 330   cout<<len<<endl;
 331
 332
 333   uchar *mix=new uchar[256];
 334
 335
 336
 337
 338   for (int i = 0; i < 256 ; i++) {
 339     mix[i]=Secretkey[i]^counter[i];
 340   }
 341
 342
 343 //  cout<<"hash "<<endl;
 344   for (int i = 0; i < 64 ; i++) {
 345 //    DK[i]=digest[i];
 346     DK[i]=mix[i];
 347   }
 348
 349
 350
 351
 352   int *PboxRM=new int[h];
 353   uchar Sbox1[256];
 354   uchar Sbox2[256];
 355   uchar sc[256];
 356   uchar RM1[h];
 357   uchar RM2[h];
 358
 359
 360
 361
 362   double time=0;
 363   double t=TimeStart();
 364   rc4key(DK, Sbox1, 8);
 365   rc4key(&DK[8], Sbox2, 8);
 366
 367   rc4key(&DK[16], sc, 8);
 368
 369
 370   prga(sc, h, RM1);
 371
 372
 373
 374   rc4keyperm(&DK[24], h, rp, PboxRM, 8);
 375
 376   time+=TimeStop(t);
 377   cout<<"Time initializaton "<<time<<endl;
 378
 379
 380
 381
 382
 383
 384
 385
 386
 387
 388
 389   for(int i=0;i<h;i++){
 390     RM2[i]=RM1[i];
 391   }
 392
 393   cout<<"imsize "<<imsize<<endl;
 394
 395 /*  for(int i=0;i<imsize;i++){
 396     cout<<(int)seq[i]<<" ";
 397   }
 398   cout<<endl;
 399 */
 400
 401   time=0;
 402   t=TimeStart();
 403   for(int i=0;i<nb_test;i++)
 404   {
 405     hash_DSD_BIN(seq, RM1,len,PboxRM,Sbox1,Sbox2,h);
 406   }
 407
 408
 409
 410
 411   time+=TimeStop(t);
 412   cout<<"Hash Time  "<<time<<endl;
 413   cout<<(double)imsize*nb_test/time<<"\t";
 414
 415   for(int i=0;i<h;i++){
 416     cout<<(int)RM1[i]<<" ";
 417   }
 418   cout<<endl;
 419
 420
 421
 422   return 0;
 423 }