chiark - git - mdw - storin/blob - sac.c

   1 /* -*-c-*-
   2  *
   3  * $Id: sac.c,v 1.1 2000/05/21 11:28:30 mdw Exp $
   4  *
   5  * Testing for strict avalanche
   6  *
   7  * (c) 2000 Mark Wooding
   8  */
   9
  10 /*----- Licensing notice --------------------------------------------------*
  11  *
  12  * Copyright (c) 2000 Mark Wooding
  13  * All rights reserved.
  14  *
  15  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  16  * modification, are permitted provided that the following conditions are
  17  * met:
  18  *
  19  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  20  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  21  *
  22  * 2, Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  23  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  24  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  25  *
  26  * 3. The name of the authors may not be used to endorse or promote
  27  *    products derived from this software without specific prior written
  28  *    permission.
  29  *
  30  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED
  31  * WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  32  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN
  33  * NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT,
  34  * INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  35  * (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  36  * SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  37  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  38  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN
  39  * ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  40  * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  41  *
  42  * Instead of accepting the above terms, you may redistribute and/or modify
  43  * this software under the terms of either the GNU General Public License,
  44  * or the GNU Library General Public License, published by the Free
  45  * Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your
  46  * option) any later version.
  47  */
  48
  49 /*----- Revision history --------------------------------------------------*
  50  *
  51  * $Log: sac.c,v $
  52  * Revision 1.1  2000/05/21 11:28:30  mdw
  53  * Initial check-in.
  54  *
  55  */
  56
  57 /*----- Header files ------------------------------------------------------*/
  58
  59 #include <math.h>
  60 #include <stdio.h>
  61 #include <stdlib.h>
  62
  63 #include "bits.h"
  64
  65 #include "fibrand.h"
  66 #include "matrix.h"
  67 #include "storin-tab.h"
  68
  69 /*----- Static variables --------------------------------------------------*/
  70
  71 static fibrand r;
  72
  73 /*----- The constant matrix -----------------------------------------------*/
  74
  75 static const uint24 m[] = STORIN_M;
  76
  77 /*----- Magic numbers -----------------------------------------------------*/
  78
  79 #define PROBES 16384
  80 #define ROUNDS 3
  81 #define ROT(x) ((x) ^ ((x) >> 12))
  82 /* #define ROT(x) ROL24(x, 7) */
  83
  84 /*----- Main code ---------------------------------------------------------*/
  85
  86 static octet w[256];
  87
  88 #define HAMWEIGHT(x) (w[U8((x) >> 16)] + w[U8((x) >> 8)] + w[U8(x)])
  89
  90 static void haminit(void) {
  91   unsigned i;
  92   for (i = 0; i < 256; i++) {
  93     unsigned ww = 0;
  94     unsigned j;
  95     for (j = 0; j < 8; j++) {
  96       if (i & (1 << j))
  97         ww++;
  98     }
  99     w[i] = ww;
 100   }
 101 }
 102
 103 static void eblk(uint24 *x)
 104 {
 105   uint24 t[4];
 106   unsigned i, j;
 107
 108   for (i = 0; i < ROUNDS; i++) {
 109     /* No key mixing */
 110     matmul(t, m, x, 4, 4, 1);
 111     for (j = 0; j < 4; j++)
 112       x[j] = ROT(t[j]);
 113   }
 114 }
 115
 116 typedef struct stats {
 117   double sx;
 118   double sx2;
 119   double n;
 120 } stats;
 121
 122 static void probe(unsigned bit, uint24 *delta, struct stats *ps)
 123 {
 124   uint24 x[4], y[4];
 125   unsigned i, j;
 126   struct stats s = { 0, 0, 0 };
 127
 128   for (i = 0; i < PROBES; i++) {
 129     unsigned h;
 130     for (j = 0; j < 4; j++) {
 131       x[j] = U24(fibrand_step(&r));
 132       y[j] = x[j] ^ delta[j];
 133     }
 134     eblk(x);
 135     eblk(y);
 136     h = 0;
 137     for (j = 0; j < 4; j++) {
 138       uint24 ww = x[j] ^ y[j];
 139       h += HAMWEIGHT(ww);
 140     }
 141 /*     printf("%06x %06x %06x %06x -> %06x %06x %06x %06x\n", */
 142 /*         delta[0], delta[1], delta[2], delta[3], */
 143 /*         x[0] ^ y[0], x[1] ^ y[1], x[2] ^ y[2], x[3] ^ y[3]); */
 144     s.sx += h; ps->sx += h;
 145     s.sx2 += h * h; ps->sx2 += h * h;
 146     s.n++; ps->n++;
 147   }
 148
 149   {
 150     double mean = s.sx / s.n;
 151     double var = s.sx2 / s.n - mean * mean;
 152     printf("bit %u: mean = %g, sd = %g\n", bit, mean, sqrt(var));
 153   }
 154 }
 155
 156 int main(void)
 157 {
 158   uint24 delta[4] = { 0 };
 159   unsigned i;
 160   struct stats s = { 0, 0, 0 };
 161   double mean, var;
 162
 163   haminit();
 164   fibrand_lcseed(&r, 0);
 165
 166   for (i = 0; i < 96; i++) {
 167     uint24 *dd = delta + i / 24;
 168     uint24 m = 1 << (i % 24);
 169     *dd ^= m;
 170     probe(i, delta, &s);
 171     *dd ^= m;
 172   }
 173
 174   mean = s.sx / s.n;
 175   var = s.sx2 / s.n - mean * mean;
 176   printf("\nsummary: mean = %g, sd = %g\n", mean, sqrt(var));
 177
 178   return (0);
 179 }
 180
 181 /*----- That's all, folks -------------------------------------------------*/