a C version of crypt to compare our compiler to
authorjjenista <jjenista>
Sat, 31 Jul 2010 23:10:46 +0000 (23:10 +0000)
committerjjenista <jjenista>
Sat, 31 Jul 2010 23:10:46 +0000 (23:10 +0000)
Robust/src/Benchmarks/oooJava/C-crypt/crypt.c [new file with mode: 0644]
Robust/src/Benchmarks/oooJava/C-crypt/makefile [new file with mode: 0644]

diff --git a/Robust/src/Benchmarks/oooJava/C-crypt/crypt.c b/Robust/src/Benchmarks/oooJava/C-crypt/crypt.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5bdfed2
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,478 @@
+#include <stdlib.h>
+#include <stdio.h>
+#include <sys/time.h>
+
+
+long currentTimeMillis() {
+  struct timeval* t;
+  gettimeofday( t, NULL );
+  double micros = (double)t->tv_usec;
+  double millis = micros / 1000.0;
+  return (long) millis;
+}
+
+
+void buildTestData();
+
+void calcEncryptKey();
+void calcDecryptKey();
+
+int mul( int a, int b );
+int inv( int x );
+
+void kernel();
+
+void cipher_idea( char* text1, char* text2, int* key );
+
+
+int size;
+int* datasizes;
+int array_rows;
+
+char* plain1; // Buffer for plaintext data.
+
+short* userkey; // Key for encryption/decryption.
+int* Z; // Encryption subkey (userkey derived).
+int* DK; // Decryption subkey (userkey derived).
+
+int problem_size = 2;
+
+
+void main( int argc, char** argv ) {
+    
+  long startT;
+  long endT;
+  
+  datasizes = malloc( 4*sizeof(int) );
+  datasizes[0] = 3000000;
+  datasizes[1] = 20000000;
+  datasizes[2] = 50000000;
+  datasizes[3] = 1000000000;
+
+  if( argc > 1 ) {
+    problem_size = atoi( argv[1] );
+  }
+  
+  startT=currentTimeMillis();
+
+  array_rows = datasizes[size];
+  buildTestData();
+  
+  endT=currentTimeMillis();
+  
+  kernel();
+  
+  printf( "init=%d\n", endT-startT );
+}
+
+
+// buildTestData
+// Builds the data used for the test -- each time the test is run.
+void buildTestData() {
+  
+  int i;
+
+  // Create three byte arrays that will be used (and reused) for
+  // encryption/decryption operations.
+
+  plain1 = malloc( array_rows*sizeof( char ) );
+  
+  srand( 136506717 );
+
+  // Allocate three arrays to hold keys: userkey is the 128-bit key.
+  // Z is the set of 16-bit encryption subkeys derived from userkey,
+  // while DK is the set of 16-bit decryption subkeys also derived
+  // from userkey. NOTE: The 16-bit values are stored here in
+  // 32-bit int arrays so that the values may be used in calculations
+  // as if they are unsigned. Each 64-bit block of plaintext goes
+  // through eight processing rounds involving six of the subkeys
+  // then a final output transform with four of the keys; (8 * 6)
+  // + 4 = 52 subkeys.
+
+  userkey = malloc( 8*sizeof( short ) ); // User key has 8 16-bit shorts.
+  Z = malloc( 52*sizeof( int ) ); // Encryption subkey (user key derived).
+  DK = malloc( 52*sizeof( int ) ); // Decryption subkey (user key derived).
+
+  // Generate user key randomly; eight 16-bit values in an array.
+
+  for( i = 0; i < 8; i++ ) {
+    // Again, the random number function returns int. Converting
+    // to a short type preserves the bit pattern in the lower 16
+    // bits of the int and discards the rest.
+    
+    userkey[i] = (short) rand();
+  }
+
+  // Compute encryption and decryption subkeys.
+
+  calcEncryptKey();
+  calcDecryptKey();
+
+  // Fill plain1 with "text."
+  for( i = 0; i < array_rows; i++ ) {
+    plain1[i] = (char) i;
+
+    // Converting to a byte
+    // type preserves the bit pattern in the lower 8 bits of the
+    // int and discards the rest.
+  }
+}
+
+
+
+void calcEncryptKey() {
+  // Builds the 52 16-bit encryption subkeys Z[] from the user key and
+  // stores in 32-bit int array. The routing corrects an error in the
+  // source code in the Schnier book. Basically, the sense of the 7-
+  // and 9-bit shifts are reversed. It still works reversed, but would
+  // encrypted code would not decrypt with someone else's IDEA code.
+  //
+  int i;
+  int j; // Utility variables.
+  int flag1;
+  int flag2;
+
+  for( i = 0; i < 52; i++ ) {
+    // Zero out the 52-int Z array.
+    Z[i] = 0;
+  }
+
+  for( i = 0; i < 8; i++ ) { // First 8 subkeys are userkey itself.
+    Z[i] = userkey[i] & 0xffff; // Convert "unsigned"
+    // short to int.
+  }
+
+  // Each set of 8 subkeys thereafter is derived from left rotating
+  // the whole 128-bit key 25 bits to left (once between each set of
+  // eight keys and then before the last four). Instead of actually
+  // rotating the whole key, this routine just grabs the 16 bits
+  // that are 25 bits to the right of the corresponding subkey
+  // eight positions below the current subkey. That 16-bit extent
+  // straddles two array members, so bits are shifted left in one
+  // member and right (with zero fill) in the other. For the last
+  // two subkeys in any group of eight, those 16 bits start to
+  // wrap around to the first two members of the previous eight.
+
+  for( i = 8; i < 52; i++ ) {
+    flag1 = 0;
+    j = i % 8;
+    if (j < 6) {
+      Z[i] = ((Z[i - 7] >> 9) | (Z[i - 6] << 7)) // Shift and combine.
+        & 0xFFFF; // Just 16 bits.
+      // continue; // Next iteration.
+      flag1 = 1;
+    }
+
+    if (flag1 == 0) {
+      flag2 = 0;
+
+      if (j == 6) { // Wrap to beginning for second chunk.        
+        Z[i] = ((Z[i - 7] >> 9) | (Z[i - 14] << 7)) & 0xFFFF;
+        // continue;
+        flag2 = 1;
+      }
+
+      if (flag2 == 0) {
+        // j == 7 so wrap to beginning for both chunks.
+        Z[i] = ((Z[i - 15] >> 9) | (Z[i - 14] << 7)) & 0xFFFF;
+      }
+    }
+  }
+}
+
+
+void calcDecryptKey() {
+  // Builds the 52 16-bit encryption subkeys DK[] from the encryption-
+  // subkeys Z[]. DK[] is a 32-bit int array holding 16-bit values as
+  // unsigned.
+  //
+
+  int i, j, k; // Index counters.
+  int t1, t2, t3; // Temps to hold decrypt subkeys.
+
+  t1 = inv(Z[0]); // Multiplicative inverse (mod x10001).
+  t2 = -Z[1] & 0xffff; // Additive inverse, 2nd encrypt subkey.
+  t3 = -Z[2] & 0xffff; // Additive inverse, 3rd encrypt subkey.
+  
+  DK[51] = inv(Z[3]); // Multiplicative inverse (mod x10001).
+  DK[50] = t3;
+  DK[49] = t2;
+  DK[48] = t1;
+
+  j = 47; // Indices into temp and encrypt arrays.
+  k = 4;
+  for( i = 0; i < 7; i++ ) {
+    t1 = Z[k++];
+    DK[j--] = Z[k++];
+    DK[j--] = t1;
+    t1 = inv(Z[k++]);
+    t2 = -Z[k++] & 0xffff;
+    t3 = -Z[k++] & 0xffff;
+    DK[j--] = inv(Z[k++]);
+    DK[j--] = t2;
+    DK[j--] = t3;
+    DK[j--] = t1;
+  }
+
+  t1 = Z[k++];
+  DK[j--] = Z[k++];
+  DK[j--] = t1;
+  t1 = inv(Z[k++]);
+  t2 = -Z[k++] & 0xffff;
+  t3 = -Z[k++] & 0xffff;
+  DK[j--] = inv(Z[k++]);
+  DK[j--] = t3;
+  DK[j--] = t2;
+  DK[j--] = t1;  
+}
+
+
+
+int mul( int a, int b ) {
+  // Performs multiplication, modulo (2**16)+1. This code is structured
+  // on the assumption that untaken branches are cheaper than taken
+  // branches, and that the compiler doesn't schedule branches.
+  // Java: Must work with 32-bit int and one 64-bit long to keep
+  // 16-bit values and their products "unsigned." The routine assumes
+  // that both a and b could fit in 16 bits even though they come in
+  // as 32-bit ints. Lots of "& 0xFFFF" masks here to keep things 16-bit.
+  // Also, because the routine stores mod (2**16)+1 results in a 2**16
+  // space, the result is truncated to zero whenever the result would
+  // zero, be 2**16. And if one of the multiplicands is 0, the result
+  // is not zero, but (2**16) + 1 minus the other multiplicand (sort
+  // of an additive inverse mod 0x10001).
+
+  // NOTE: The java conversion of this routine works correctly, but
+  // is half the speed of using Java's modulus division function (%)
+  // on the multiplication with a 16-bit masking of the result--running
+  // in the Symantec Caje IDE. So it's not called for now; the test
+  // uses Java % instead.
+  //
+
+  int ret;
+  long p; // Large enough to catch 16-bit multiply
+  // without hitting sign bit.
+  if (a != 0) {
+    if (b != 0) {
+      p = (long) a * b;
+      b = (int) p & 0xFFFF; // Lower 16 bits.
+      a = (int) p >> 16; // Upper 16 bits.
+      if (b < a)
+        return (b - a + 1) & 0xFFFF;
+      else
+        return (b - a) & 0xFFFF;
+    } else
+      return ((1 - a) & 0xFFFF); // If b = 0, then same as
+    // 0x10001 - a.
+  } else
+    // If a = 0, then return
+    return ((1 - b) & 0xFFFF); // same as 0x10001 - b.
+}
+
+
+
+
+int inv( int x ) {
+  // Compute multiplicative inverse of x, modulo (2**16)+1 using
+  // extended Euclid's GCD (greatest common divisor) algorithm.
+  // It is unrolled twice to avoid swapping the meaning of
+  // the registers. And some subtracts are changed to adds.
+  // Java: Though it uses signed 32-bit ints, the interpretation
+  // of the bits within is strictly unsigned 16-bit.
+  //
+
+  int t0, t1;
+  int q, y;
+
+  if (x <= 1) // Assumes positive x.
+    return (x); // 0 and 1 are self-inverse.
+
+  t1 = 0x10001 / x; // (2**16+1)/x; x is >= 2, so fits 16 bits.
+  y = 0x10001 % x;
+  if (y == 1)
+    return ((1 - t1) & 0xFFFF);
+
+  t0 = 1;
+  do {
+    q = x / y;
+    x = x % y;
+    t0 += q * t1;
+    if (x == 1)
+      return (t0);
+    q = y / x;
+    y = y % x;
+    t1 += q * t0;
+  } while (y != 1);
+  
+  return ((1 - t1) & 0xFFFF);
+}
+
+
+
+void kernel() {
+  int i;
+  int error;
+
+  char* crypt1 = malloc( array_rows*sizeof( char ) );
+  char* plain2 = malloc( array_rows*sizeof( char ) );
+
+  cipher_idea(plain1, crypt1, Z);     // Encrypt plain1.
+  cipher_idea(crypt1, plain2, DK);    // Decrypt.
+
+  error = 0; 
+  for( i = 0; i < array_rows; i++ ){
+    error = (plain1 [i] != plain2 [i]); 
+    if (error){
+      printf("Validation failed\n");
+      printf("Original  Byte %d = %c\n", i, plain1[i]);
+      printf("Encrypted Byte %d = %c\n", i, crypt1[i]); 
+      printf("Decrypted Byte %d = %c\n", i, plain2[i]); 
+      return;
+    }
+  }
+  printf("Validation Success\n");
+}
+
+
+
+
+void cipher_idea( char* text1, char* text2, int* key ) {
+  // IDEA encryption/decryption algorithm. It processes plaintext in
+  // 64-bit blocks, one at a time, breaking the block into four 16-bit
+  // unsigned subblocks. It goes through eight rounds of processing
+  // using 6 new subkeys each time, plus four for last step. The source
+  // text is in array text1, the destination text goes into array text2
+  // The routine represents 16-bit subblocks and subkeys as type int so
+  // that they can be treated more easily as unsigned. Multiplication
+  // modulo 0x10001 interprets a zero sub-block as 0x10000; it must to
+  // fit in 16 bits.
+  //
+  int i;
+  int i1 = 0;                 // Index into first text array.
+  int i2 = 0;                 // Index into second text array.
+  int ik;                     // Index into key array.
+  int x1, x2, x3, x4, t1, t2; // Four "16-bit" blocks, two temps.
+  int r;                      // Eight rounds of processing.
+
+  for( i = 0; i < array_rows; i += 8 )
+    {
+
+      ik = 0;                 // Restart key index.
+      r = 8;                  // Eight rounds of processing.
+
+      // Load eight plain1 bytes as four 16-bit "unsigned" integers.
+      // Masking with 0xff prevents sign extension with cast to int.
+
+      x1 = text1[i1++] & 0xff;          // Build 16-bit x1 from 2 bytes,
+      x1 |= (text1[i1++] & 0xff) << 8;  // assuming low-order byte first.
+      x2 = text1[i1++] & 0xff;
+      x2 |= (text1[i1++] & 0xff) << 8;
+      x3 = text1[i1++] & 0xff;
+      x3 |= (text1[i1++] & 0xff) << 8;
+      x4 = text1[i1++] & 0xff;
+      x4 |= (text1[i1++] & 0xff) << 8;
+
+      do {
+        // 1) Multiply (modulo 0x10001), 1st text sub-block
+        // with 1st key sub-block.
+
+        x1 = (int) ((long) x1 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+        // 2) Add (modulo 0x10000), 2nd text sub-block
+        // with 2nd key sub-block.
+
+        x2 = x2 + key[ik++] & 0xffff;
+
+        // 3) Add (modulo 0x10000), 3rd text sub-block
+        // with 3rd key sub-block.
+
+        x3 = x3 + key[ik++] & 0xffff;
+
+        // 4) Multiply (modulo 0x10001), 4th text sub-block
+        // with 4th key sub-block.
+
+        x4 = (int) ((long) x4 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+        // 5) XOR results from steps 1 and 3.
+
+        t2 = x1 ^ x3;
+
+        // 6) XOR results from steps 2 and 4.
+        // Included in step 8.
+
+        // 7) Multiply (modulo 0x10001), result of step 5
+        // with 5th key sub-block.
+
+        t2 = (int) ((long) t2 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+        // 8) Add (modulo 0x10000), results of steps 6 and 7.
+
+        t1 = t2 + (x2 ^ x4) & 0xffff;
+
+        // 9) Multiply (modulo 0x10001), result of step 8
+        // with 6th key sub-block.
+
+        t1 = (int) ((long) t1 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+        // 10) Add (modulo 0x10000), results of steps 7 and 9.
+
+        t2 = t1 + t2 & 0xffff;
+
+        // 11) XOR results from steps 1 and 9.
+
+        x1 ^= t1;
+
+        // 14) XOR results from steps 4 and 10. (Out of order).
+
+        x4 ^= t2;
+
+        // 13) XOR results from steps 2 and 10. (Out of order).
+
+        t2 ^= x2;
+
+        // 12) XOR results from steps 3 and 9. (Out of order).
+
+        x2 = x3 ^ t1;
+
+        x3 = t2;        // Results of x2 and x3 now swapped.
+
+      } while(--r != 0);  // Repeats seven more rounds.
+
+      // Final output transform (4 steps).
+
+      // 1) Multiply (modulo 0x10001), 1st text-block
+      // with 1st key sub-block.
+
+      x1 = (int) ((long) x1 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+      // 2) Add (modulo 0x10000), 2nd text sub-block
+      // with 2nd key sub-block. It says x3, but that is to undo swap
+      // of subblocks 2 and 3 in 8th processing round.
+
+      x3 = x3 + key[ik++] & 0xffff;
+
+      // 3) Add (modulo 0x10000), 3rd text sub-block
+      // with 3rd key sub-block. It says x2, but that is to undo swap
+      // of subblocks 2 and 3 in 8th processing round.
+
+      x2 = x2 + key[ik++] & 0xffff;
+
+      // 4) Multiply (modulo 0x10001), 4th text-block
+      // with 4th key sub-block.
+
+      x4 = (int) ((long) x4 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+      // Repackage from 16-bit sub-blocks to 8-bit byte array text2.
+
+      text2[i2++] = (char) x1;
+      text2[i2++] = (char) (x1 >> 8);
+      text2[i2++] = (char) x3;                // x3 and x2 are switched
+      text2[i2++] = (char) (x3 >> 8);        // only in name.
+      text2[i2++] = (char) x2;
+      text2[i2++] = (char) (x2 >> 8);
+      text2[i2++] = (char) x4;
+      text2[i2++] = (char) (x4 >> 8);
+
+    }   // End for loop.
+
+}   // End routine.
diff --git a/Robust/src/Benchmarks/oooJava/C-crypt/makefile b/Robust/src/Benchmarks/oooJava/C-crypt/makefile
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7cd674a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,8 @@
+all: crypt
+
+crypt: crypt.c
+       gcc crypt.c -o crypt
+
+clean:
+       rm -f crypt
+       rm -f *~