An Overlay-based
Virtual Network Substrate
SpoVNet

source: source/ariba/utility/types/Identifier.cpp @ 2457

Last change on this file since 2457 was 2457, checked in by mies, 15 years ago

fixed: sha1 bug again
removed: debug output

File size: 17.3 KB
Line 
1// [Licence]
2// The Ariba-Underlay Copyright
3//
4// Copyright (c) 2008-2009, Institute of Telematics, UniversitÀt Karlsruhe (TH)
5//
6// Institute of Telematics
7// UniversitÀt Karlsruhe (TH)
8// Zirkel 2, 76128 Karlsruhe
9// Germany
10//
11// Redistribution and use in source and binary forms, with or without
12// modification, are permitted provided that the following conditions are
13// met:
14//
15// 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
16// notice, this list of conditions and the following disclaimer.
17// 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
18// notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
19// documentation and/or other materials provided with the distribution.
20//
21// THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE INSTITUTE OF TELEMATICS ``AS IS'' AND
22// ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
23// IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
24// PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE ARIBA PROJECT OR
25// CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
26// EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
27// PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
28// PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
29// LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
30// NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
31// SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32//
33// The views and conclusions contained in the software and documentation
34// are those of the authors and should not be interpreted as representing
35// official policies, either expressed or implied, of the Institute of
36// Telematics.
37// [Licence]
38
39#include "Identifier.h"
40#include "ariba/utility/misc/sha1.h"
41
42namespace ariba {
43namespace utility {
44
45uint Identifier::keyLength = MAX_KEYLENGTH;
46
47uint Identifier::aSize = Identifier::keyLength / (8 * sizeof(mp_limb_t))
48                + (Identifier::keyLength % (8 * sizeof(mp_limb_t)) != 0 ? 1 : 0);
49
50mp_limb_t Identifier::GMP_MSB_MASK = (Identifier::keyLength % GMP_LIMB_BITS)
51                != 0 ? (((mp_limb_t) 1 << (Identifier::keyLength % GMP_LIMB_BITS)) - 1)
52                : (mp_limb_t) -1;
53
54/* virtual serialization */
55vsznDefault(Identifier);
56use_logging_cpp( Identifier );
57
58//--------------------------------------------------------------------
59// constants
60//--------------------------------------------------------------------
61
62// predefined keys
63const Identifier Identifier::UNSPECIFIED_KEY;
64const Identifier Identifier::ZERO((uint32_t) 0);
65const Identifier Identifier::ONE((uint32_t) 1);
66
67// hex crap
68const char* HEX = "0123456789abcdef";
69gmp_randstate_t randstate;
70
71void Identifier::clearAddress() {
72        for (int i = 0; i < array_size; i++)
73                key[i] = 0;
74        isUnspec = false;
75        trim();
76}
77
78bool Identifier::setAddress(string address) {
79        // TODO
80}
81
82string Identifier::getAddress() const {
83        return toString();
84}
85
86//--------------------------------------------------------------------
87// construction and destruction
88//--------------------------------------------------------------------
89
90// default construction: create a unspecified node key
91Identifier::Identifier() {
92        seed();
93        isUnspec = true;
94        trim();
95}
96
97// create a key out of an normal integer
98Identifier::Identifier(uint32_t num) {
99        seed();
100        clearAddress();
101        key[0] = (uint32_t) num;
102        trim();
103}
104
105// create a key out of a buffer
106Identifier::Identifier(const unsigned char* buf, uint size) {
107        seed();
108        int trimSize, offset;
109        clearAddress();
110        trimSize = (int) std::min((uint) (aSize * sizeof(mp_limb_t)), size);
111        offset = aSize * sizeof(mp_limb_t) - trimSize;
112        memcpy(((char*) key) + offset, buf, trimSize);
113        trim();
114}
115
116// create a key out of an string with the given base
117Identifier::Identifier(const std::string& str, uint base) {
118        seed();
119
120        if ((base < 2) || (base > 16)) {
121                logging_error( "Identifier::Identifier(): Invalid base!" );
122                return;
123        }
124
125        string s(str);
126        clearAddress();
127
128        for (uint i = 0; i < s.size(); i++) {
129                if ((s[i] >= '0') && (s[i] <= '9')) {
130                        s[i] -= '0';
131                } else if ((s[i] >= 'a') && (s[i] <= 'f')) {
132                        s[i] -= ('a' - 10);
133                } else if ((s[i] >= 'A') & (s[i] <= 'F')) {
134                        s[i] -= ('A' - 10);
135                } else {
136                        logging_error( "Identifier::Identifier(): "
137                                        "Invalid character in string!" );
138                        return;
139                }
140        }
141
142        mpn_set_str((mp_limb_t*) this->key, (const unsigned char*) s.c_str(),
143                        str.size(), base);
144        trim();
145}
146
147// copy constructor
148Identifier::Identifier(const Identifier& rhs) {
149        seed();
150        (*this) = rhs;
151}
152
153// default destructur
154Identifier::~Identifier() {
155}
156
157void Identifier::seed(){
158        static bool isSeeded = false;
159        if( isSeeded ) return;
160
161        gmp_randinit_default( randstate );
162        gmp_randseed_ui( randstate, time(NULL) );
163
164        isSeeded = true;
165}
166
167//--------------------------------------------------------------------
168// string representations & node key attributes
169//--------------------------------------------------------------------
170
171void Identifier::setKeyLength(uint length) {
172        if ((length < 1) || (length > Identifier::keyLength)) {
173
174                logging_error( "Identifier::setKeyLength(): length must be <= " <<
175                                MAX_KEYLENGTH << " and setKeyLength() must not be " <<
176                                "called twice with different length!" );
177                return;
178        }
179
180        keyLength = length;
181
182        aSize = keyLength / (8 * sizeof(mp_limb_t)) + (keyLength % (8
183                        * sizeof(mp_limb_t)) != 0 ? 1 : 0);
184
185        GMP_MSB_MASK = (keyLength % GMP_LIMB_BITS) != 0 ? (((mp_limb_t) 1
186                        << (keyLength % GMP_LIMB_BITS)) - 1) : (mp_limb_t) -1;
187}
188
189// returns the length in bits
190uint Identifier::getLength() {
191        return Identifier::keyLength;
192}
193
194bool Identifier::isUnspecified() const {
195        return isUnspec;
196}
197
198std::string Identifier::toString(uint base) const {
199        if ((base < 2) || (base > 16)) {
200                logging_error( "Identifier::Identifier(): Invalid base!" );
201                return "";
202        }
203
204        if (isUnspec) return std::string("<unspec>");
205
206        char temp[80];
207        if (base == 16) {
208                int k = 0;
209                for (int i = (keyLength - 1) / 4; i >= 0; i--, k++) {
210                        temp[k] = HEX[this->get(4 * i, 4)];
211                }
212                temp[k] = 0;
213                return std::string((const char*) temp);
214        } else if (base == 2) {
215                int k = 0;
216                for (int i = MAX_KEYLENGTH - 1; i >= 0; i -= 1, k++)
217                        temp[k] = HEX[this->get(i, 1)];
218                temp[k] = 0;
219                return std::string((const char*) temp);
220        }
221        //#endif
222#if 0
223        size_t log2[33] = {0};
224        log2[2] = 1;
225        log2[4] = 2;
226        log2[8] = 3;
227        log2[16] = 4;
228        log2[32] = 5;
229        size_t sh = (sizeof(mp_limb_t)*8/log2[base]);
230        //              key[array_size] = ~0;
231        mp_size_t last = mpn_get_str((unsigned char*) temp, base,
232                        (mp_limb_t*) this->key, aSize+1);
233        for (int i = 0; i < last-sh; i++) {
234                temp[i] = HEX[temp[i+sh]];
235        }
236        temp[last-sh] = 0;
237        return std::string((const char*) temp);
238}
239#endif
240}
241
242//--------------------------------------------------------------------
243// operators
244//--------------------------------------------------------------------
245
246// assignment operator
247Identifier& Identifier::operator=(const Identifier& rhs) {
248        isUnspec = rhs.isUnspec;
249        memcpy(key, rhs.key, aSize * sizeof(mp_limb_t));
250        return *this;
251}
252
253// sub one prefix operator
254Identifier& Identifier::operator--() {
255        return (*this -= ONE);
256}
257
258// sub one postfix operator
259Identifier Identifier::operator--(int) {
260        Identifier clone = *this;
261        *this -= ONE;
262        return clone;
263}
264
265// add one prefix operator
266Identifier& Identifier::operator++() {
267        return (*this += ONE);
268}
269
270// sub one postfix operator
271Identifier Identifier::operator++(int) {
272        Identifier clone = *this;
273        *this += ONE;
274        return clone;
275}
276
277// add assign operator
278Identifier& Identifier::operator+=(const Identifier& rhs) {
279        mpn_add_n((mp_limb_t*) key, (mp_limb_t*) key, (mp_limb_t*) rhs.key, aSize);
280        trim();
281        isUnspec = false;
282        return *this;
283}
284
285// sub assign operator
286Identifier& Identifier::operator-=(const Identifier& rhs) {
287        mpn_sub_n((mp_limb_t*) key, (mp_limb_t*) key, (mp_limb_t*) rhs.key, aSize);
288        trim();
289        isUnspec = false;
290        return *this;
291}
292
293// add operator
294Identifier Identifier::operator+(const Identifier& rhs) const {
295        Identifier result = *this;
296        result += rhs;
297        return result;
298}
299
300// sub operator
301Identifier Identifier::operator-(const Identifier& rhs) const {
302        Identifier result = *this;
303        result -= rhs;
304        return result;
305}
306
307// compare operators
308bool Identifier::operator<(const Identifier& compKey) const {
309        return compareTo(compKey) < 0;
310}
311bool Identifier::operator>(const Identifier& compKey) const {
312        return compareTo(compKey) > 0;
313}
314bool Identifier::operator<=(const Identifier& compKey) const {
315        return compareTo(compKey) <= 0;
316}
317bool Identifier::operator>=(const Identifier& compKey) const {
318        return compareTo(compKey) >= 0;
319}
320bool Identifier::operator==(const Identifier& compKey) const {
321        return compareTo(compKey) == 0;
322}
323bool Identifier::operator!=(const Identifier& compKey) const {
324        return compareTo(compKey) != 0;
325}
326
327// bitwise xor
328Identifier Identifier::operator^(const Identifier& rhs) const {
329        Identifier result = *this;
330        for (uint i = 0; i < aSize; i++) {
331                result.key[i] ^= rhs.key[i];
332        }
333
334        return result;
335}
336
337// bitwise or
338Identifier Identifier::operator|(const Identifier& rhs) const {
339        Identifier result = *this;
340        for (uint i = 0; i < aSize; i++) {
341                result.key[i] |= rhs.key[i];
342        }
343
344        return result;
345}
346
347// bitwise and
348Identifier Identifier::operator&(const Identifier& rhs) const {
349        Identifier result = *this;
350        for (uint i = 0; i < aSize; i++) {
351                result.key[i] &= rhs.key[i];
352        }
353
354        return result;
355}
356
357// complement
358Identifier Identifier::operator~() const {
359        Identifier result = *this;
360        for (uint i = 0; i < aSize; i++) {
361                result.key[i] = ~key[i];
362        }
363        result.trim();
364
365        return result;
366}
367
368// bitwise shift right
369Identifier Identifier::operator>>(uint num) const {
370        Identifier result = ZERO;
371        int i = num / GMP_LIMB_BITS;
372
373        num %= GMP_LIMB_BITS;
374
375        if (i >= (int) aSize) return result;
376
377        for (int j = 0; j < (int) aSize - i; j++) {
378                result.key[j] = key[j + i];
379        }
380        mpn_rshift(result.key, result.key, aSize, num);
381        result.isUnspec = false;
382        result.trim();
383
384        return result;
385}
386
387// bitwise shift left
388Identifier Identifier::operator<<(uint num) const {
389        Identifier result = ZERO;
390        int i = num / GMP_LIMB_BITS;
391
392        num %= GMP_LIMB_BITS;
393
394        if (i >= (int) aSize) return result;
395
396        for (int j = 0; j < (int) aSize - i; j++) {
397                result.key[j + i] = key[j];
398        }
399        mpn_lshift(result.key, result.key, aSize, num);
400        result.isUnspec = false;
401        result.trim();
402
403        return result;
404}
405
406// get bit
407IdentifierBit Identifier::operator[](uint n) {
408        return IdentifierBit(get(n, 1), n, this);
409}
410
411Identifier& Identifier::setBitAt(uint pos, bool value) {
412        mp_limb_t digit = 1;
413        digit = digit << (pos % GMP_LIMB_BITS);
414
415        if (value) {
416                key[pos / GMP_LIMB_BITS] |= digit;
417        } else {
418                //key[pos / GMP_LIMB_BITS] = key[pos / GMP_LIMB_BITS] & ~digit;
419                key[pos / GMP_LIMB_BITS] &= ~digit;
420        }
421
422        return *this;
423}
424;
425
426//--------------------------------------------------------------------
427// additional math
428//--------------------------------------------------------------------
429
430// returns a sub integer
431uint32_t Identifier::get(uint p, uint n) const {
432        int i = p / GMP_LIMB_BITS, // index of starting bit
433                        f = p % GMP_LIMB_BITS, // position of starting bit
434                        f2 = f + n - GMP_LIMB_BITS; // how many bits to take from next index
435
436        if (p + n > Identifier::keyLength) {
437                logging_error( "Identifier::get: Invalid range (index too large!)" );
438                return 0;
439        }
440
441        return ((key[i] >> f) | // get the bits of key[i]
442                        (f2 > 0 ? (key[i + 1] << (GMP_LIMB_BITS - f)) : 0)) & // the extra bits from key[i+1]
443                        (((uint32_t) (~0)) >> (GMP_LIMB_BITS - n)); // delete unused bits
444}
445
446// fill suffix with random bits
447Identifier Identifier::randomSuffix(uint pos) const {
448        Identifier newKey = *this;
449        int i = pos / GMP_LIMB_BITS, j = pos % GMP_LIMB_BITS;
450        mp_limb_t m = ((mp_limb_t) 1 << j) - 1;
451        mp_limb_t rnd;
452
453        mpn_random(&rnd, 1);
454        newKey.key[i] &= ~m;
455        newKey.key[i] |= (rnd & m);
456        mpn_random(newKey.key, i);
457        newKey.trim();
458
459        return newKey;
460}
461
462// fill prefix with random bits
463Identifier Identifier::randomPrefix(uint pos) const {
464        Identifier newKey = *this;
465        int i = pos / GMP_LIMB_BITS, j = pos % GMP_LIMB_BITS;
466        mp_limb_t m = ((mp_limb_t) 1 << j) - 1;
467        mp_limb_t rnd;
468
469        mpn_random(&rnd, 1);
470
471        newKey.key[i] &= m;
472        newKey.key[i] |= (rnd & ~m);
473        for (int k = aSize - 1; k != i; k--) {
474                mpn_random(&newKey.key[k], 1);
475        }
476        newKey.trim();
477
478        return newKey;
479}
480
481// calculate shared prefix length
482uint Identifier::sharedPrefixLength(const Identifier& compKey) const {
483        if (compareTo(compKey) == 0) return keyLength;
484
485        uint length = 0;
486        int i;
487        uint j;
488        bool msb = true;
489
490        // count equal limbs first:
491        for (i = aSize - 1; i >= 0; --i) {
492                if (this->key[i] != compKey.key[i]) {
493                        // XOR first differing limb for easy counting of the bits:
494                        mp_limb_t d = this->key[i] ^ compKey.key[i];
495                        if (msb) d <<= (GMP_LIMB_BITS - (keyLength % GMP_LIMB_BITS));
496                        for (j = GMP_LIMB_BITS - 1; d >>= 1; --j)
497                                ;
498                        length += j;
499                        break;
500                }
501                length += GMP_LIMB_BITS;
502                msb = false;
503        }
504
505        return length;
506}
507
508// calculate log of base 2
509int Identifier::log_2() const {
510        int16_t i = aSize - 1;
511
512        while (i >= 0 && key[i] == 0) {
513                i--;
514        }
515
516        if (i < 0) {
517                return -1;
518        }
519
520        mp_limb_t j = key[i];
521        i *= GMP_LIMB_BITS;
522        while (j != 0) {
523                j >>= 1;
524                i++;
525        }
526
527        return i - 1;
528}
529
530// returns a simple hash of the key
531size_t Identifier::hash() const {
532        return (size_t) key[0];
533}
534
535// returns true, if this key is element of the interval (keyA, keyB)
536bool Identifier::isBetween(const Identifier& keyA, const Identifier& keyB) const {
537        if (isUnspec || keyA.isUnspec || keyB.isUnspec) return false;
538
539        if (*this == keyA) return false;
540        else if (keyA < keyB) return ((*this > keyA) && (*this < keyB));
541        else return ((*this > keyA) || (*this < keyB));
542}
543
544// returns true, if this key is element of the interval (keyA, keyB]
545bool Identifier::isBetweenR(const Identifier& keyA, const Identifier& keyB) const {
546        if (isUnspec || keyA.isUnspec || keyB.isUnspec) return false;
547
548        if ((keyA == keyB) && (*this == keyA)) return true;
549        else if (keyA <= keyB) return ((*this > keyA) && (*this <= keyB));
550        else return ((*this > keyA) || (*this <= keyB));
551}
552
553// returns true, if this key is element of the interval [keyA, keyB)
554bool Identifier::isBetweenL(const Identifier& keyA, const Identifier& keyB) const {
555        if (isUnspec || keyA.isUnspec || keyB.isUnspec) return false;
556
557        if ((keyA == keyB) && (*this == keyA)) return true;
558        else if (keyA <= keyB) return ((*this >= keyA) && (*this < keyB));
559        else return ((*this >= keyA) || (*this < keyB));
560}
561
562// returns true, if this key is element of the interval [keyA, keyB]
563bool Identifier::isBetweenLR(const Identifier& keyA, const Identifier& keyB) const {
564        if (isUnspec || keyA.isUnspec || keyB.isUnspec) return false;
565
566        if ((keyA == keyB) && (*this == keyA)) return true;
567        else if (keyA <= keyB) return ((*this >= keyA) && (*this <= keyB));
568        else return ((*this >= keyA) || (*this <= keyB));
569}
570
571//----------------------------------------------------------------------
572// statics and globals
573//----------------------------------------------------------------------
574
575// default console output
576std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Identifier& c) {
577        os << c.toString(16);
578        return os;
579}
580;
581
582// returns a key filled with bit 1
583Identifier Identifier::max() {
584        Identifier newKey;
585
586        for (uint i = 0; i < aSize; i++) {
587                newKey.key[i] = ~0;
588        }
589        newKey.isUnspec = false;
590        newKey.trim();
591
592        return newKey;
593}
594
595// generate random number
596Identifier Identifier::random() {
597        Identifier newKey = ZERO;
598
599        //as mpn_random has no seeding function
600        // we mess aroung here a little to achive randomness
601        Identifier keyRandom = ZERO;
602        mpn_random(keyRandom.key, aSize);
603        Identifier keyTime( time(NULL) );
604        mpn_mul_1( newKey.key, keyRandom.key, aSize, *keyTime.key );
605
606        newKey.trim();
607        return newKey;
608}
609
610
611// README: due to some problems with serialization the keylength
612// was changed to 192 bit! As none of the hashing functions
613// can provide 160 bit output, and we currently don't use any
614// hashing for identifiers in the demo at all ... this is all commented out!!
615
616
617// generate sha1 hash
618Identifier Identifier::sha1(const string& input) {
619        Identifier newKey;
620        newKey.clearAddress();
621        uint8_t temp[40];
622        for (int i=0; i<40; i++) temp[i] = 0;
623        const char* c_str = input.c_str();
624
625        CSHA1 sha;
626        sha.Reset();
627        sha.Update( (uint8_t*)c_str, (uint32_t)input.size() );
628        sha.Final();
629        sha.GetHash(temp);
630        mpn_set_str(newKey.key, (const uint8_t*)temp,
631                                 (int)aSize * sizeof(mp_limb_t), 256);
632        newKey.isUnspec = false;
633        newKey.trim();
634
635        return newKey;
636}
637
638Identifier Identifier::sha1(const uint8_t* value, size_t length ) {
639        Identifier newKey;
640        uint8_t temp[40];
641        for (int i=0; i<40; i++) temp[i] = 0;
642
643        CSHA1 sha;
644        sha.Reset();
645        sha.Update( const_cast<uint8_t*>(value), (uint32_t)length );
646        sha.Final();
647        sha.GetHash(temp);
648        mpn_set_str( newKey.key, (const uint8_t*)temp, (int)aSize * sizeof(mp_limb_t), 256);
649        newKey.isUnspec = false;
650        newKey.trim();
651        return newKey;
652}
653
654
655
656// generate a key=2**exponent
657Identifier Identifier::pow2(uint exponent) {
658        Identifier newKey = ZERO;
659
660        newKey.key[exponent / GMP_LIMB_BITS] = (mp_limb_t) 1 << (exponent
661                        % GMP_LIMB_BITS);
662
663        return newKey;
664}
665
666//--------------------------------------------------------------------
667// private methods (mostly inlines)
668//--------------------------------------------------------------------
669
670// trims a key after each operation
671inline void Identifier::trim() {
672        key[array_size] = ~0;
673        key[array_size - 1] &= GMP_MSB_MASK;
674}
675
676// compares this key to any other
677int Identifier::compareTo(const Identifier& compKey) const {
678
679        if( compKey.isUnspec == false && isUnspec == false )
680                return mpn_cmp( key, compKey.key, aSize );
681        else if( compKey.isUnspec == true && isUnspec == true )
682                return 0;
683        else
684                return -1;
685}
686
687}} // namespace ariba, common
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.