/*richte die Chiffre ein(Erzeuge internen 128 oktet Schluessel) */
FranksFeistel::FranksFeistel(&String_16 schluesselZK)
{
   betriebsBereit = 1;
   //String-Schluessel in die interne Schluessel-Struktur einmischen
   var PiQuelle piQuelle;
   if(piQuelle.ladeVonPlatte()==1)
   {
        for(var int i=0; i < piOktets.sz;i++)
        {
           var int oktet;
           if(piQuelle.leseOktet(oktet) == 1 )
           { piOktets[i]= cast(char,oktet);}
           else
           { betriebsBereit = 0; }
        }
   }
   this.setzeSchluessel(schluesselZK);   
}



void FranksFeistel::setzeSchluessel(&String_16 schluesselZK)
{
      var PrintfClass pfc;
      var int abtaster = 0;
      for(var int i=0; i < schluessel.sz; i++)
      {
         var longlong schlWort = 0;
         for(var int j=0; j < 8; j++)
         {
            var int oktet;
            var longlong schlOktetLL = cast(longlong,piOktets[i*j]);
            schlOktetLL = schlOktetLL & 0xFF;
            schlWort = schlWort ^ schlOktetLL;
            pfc.fstr("ses 2 $").sa(schlWort).pr();
            var char schlZeichen = schluesselZK.getAt(abtaster);
            var longlong schlZeichenLL = cast(longlong,schlZeichen); 
            schlZeichenLL = schlZeichenLL & 0xFF;
            pfc.fstr("ses 3 $").sa(cast(int,schlZeichen)).pr();
            abtaster = (abtaster + 1) % schluesselZK.length();
            schlWort = schlWort ^ schlZeichenLL;
            if(j < 7){ schlWort = schlWort << 8; }
         } 
         schluessel[i] = schlWort;
         pfc.fstr("ses $ $").sa(i).sa(schlWort).pr();
      }
}

/* Feistel-Verschluesselung von 128 bit */
void FranksFeistel::verschluessle(&longlong links, &longlong rechts)
{
   var PrintfClass pfc;
   if(betriebsBereit)
   {
      //Feistel-Leiter mit drei verschiedenen nichtlinearen Funktionen
      for(var int i=0; i < 11; )
      {
          var longlong verwuerfelt;
          Nichtlinear::f1(rechts,schluessel[i],verwuerfelt);
          links = links ^ verwuerfelt; 
          pfc.fstr("Feistel $ $ $").sa(i).sa(links).sa(rechts).pr();
          i++;

          var longlong tausch = links;
          links = rechts;
          rechts = tausch;

          Nichtlinear::f2(rechts,schluessel[i],verwuerfelt);
          pfc.fstr("Feistel $ $ $").sa(i).sa(links).sa(rechts).pr();
          links = links ^ verwuerfelt;
          i++;

          tausch = links;
          links = rechts;
          rechts = tausch;

          Nichtlinear::f3(rechts,schluessel[i],verwuerfelt);
          pfc.fstr("Feistel $ $ $").sa(i).sa(links).sa(rechts).pr();
          links = links ^ verwuerfelt;
          i++;

          tausch = links;
          links = rechts;
          rechts = tausch;

          Nichtlinear::f4(rechts,schluessel[i],verwuerfelt);
          pfc.fstr("Feistel $ $ $").sa(i).sa(links).sa(rechts).pr();
          links = links ^ verwuerfelt;
          i++;

          tausch = links;
          links = rechts;
          rechts = tausch;

          Nichtlinear::f5(rechts,schluessel[i],verwuerfelt);
          pfc.fstr("Feistel $ $ $").sa(i).sa(links).sa(rechts).pr();
          links = links ^ verwuerfelt;
          i++;

          tausch = links;
          links = rechts;
          rechts = tausch;
      } 
   }
   else
   { 
     //Fehler
     links = cast(longlong,0); 
     rechts = cast(longlong,0); 
   }
}

void Nichtlinear::f1(longlong rechts,longlong schluessel,&longlong ergebnis)
{
    var PrintfClass pfc;
    ergebnis = (rechts * schluessel) ^ ( rechts >> 37) ^ (rechts << 28);
    pfc.fstr("nl f1 $ $ $").sa(rechts).sa(schluessel).sa(ergebnis).pr();
}

void Nichtlinear::f2(longlong rechts,longlong schluessel,&longlong ergebnis)
{
   var PrintfClass pfc;
   var longlong nlf = rechts ^ schluessel;
   nlf = (nlf * 0x2fa2cab6e3dce535)  ^  //Mult PI
         (nlf << 17) ^ (nlf >> 47)   ^  //shift
         (nlf << 38) ^ (nlf >> 26)   ^  //shift 2
         (nlf + 0xad1f20ac607c);    //Addition andere PI
   ergebnis = nlf;
   pfc.fstr("nl f2 $ $ $").sa(rechts).sa(schluessel).sa(ergebnis).pr();
}

void Nichtlinear::f3(longlong rechts,longlong schluessel,&longlong ergebnis)
{
   var PrintfClass pfc;
   var longlong zwischen = rechts ^ schluessel;
   var longlong quadrat = zwischen * zwischen;
   ergebnis = quadrat ^ (schluessel << 19) ^ (schluessel >> 51);
   pfc.fstr("nl f3 $ $ $").sa(rechts).sa(schluessel).sa(ergebnis).pr();
}

void Nichtlinear::f4(longlong rechts,longlong schluessel,&longlong ergebnis)
{
   var longlong zwischen = rechts ^ schluessel;
   var longlong quadrat = zwischen * zwischen;
   ergebnis = quadrat ^ (schluessel << 19) ^ (schluessel >> 51);
}

void Nichtlinear::f5(longlong rechts,longlong schluessel,&longlong ergebnis)
{
    var longlong varSchiebung = (rechts >> (schluessel & 0x1F)) ^ (rechts << (schluessel & 0xF)) ^ rechts;

    ergebnis = varSchiebung * varSchiebung; 
}

ZufallsQuelle::ZufallsQuelle()
{
    
inline_cpp[[
    const char* random_dev = "/dev/urandom";
    const int num_bytes = 32; // 256 bits
    char buffer[num_bytes];

    // Open /dev/urandom
    ifstream urandom(random_dev, ios::in|ios::binary);
    if (!urandom) {
        cerr << "Konnte keine Zufallszahlen aus /dev/urandom lesen" << endl;
        betriebsBereit = 0;
    }

    // Read num_bytes octets from /dev/urandom into buffer
    urandom.read(buffer, num_bytes);

    // Close /dev/urandom
    urandom.close();
    char stackPtr; 
    for(int i=0; i < num_bytes; i++) schluessel.append(&stackPtr,buffer[i]);
    betriebsBereit = 1;
]]
    fFeistel = new FranksFeistel(schluessel);
    zustandLinks = cast(longlong,0);
    zustandRechts = cast(longlong,0);
    abtaster = 0;
    fFeistel.verschluessle(zustandLinks,zustandRechts);
}

/*erzeuge ein PRNG Zufallswort der Laenge 32 bit */
int ZufallsQuelle::gebe()
{
  if(abtaster == 4)
  { 
     //betrachte den Schluessel als Zahl und inkrementiert ihn um eins
     var int oktet;
     var int i=0;
     do
     {
        oktet = cast(int,schluessel.getAt(i));
        oktet++;
        schluessel.setAt(i,cast(char,oktet));
        i++;
     }
     while(oktet == 0);
     fFeistel.setzeSchluessel(schluessel); 
     fFeistel.verschluessle(zustandLinks,zustandRechts);//Davies-Meyer Hash des CTR-Schluessel
     abtaster = 0;
  }
  var int ret;
  if(abtaster < 2)
  {
      ret = cast(int,(zustandLinks >>(abtaster*32)));
  }
  else
  {
      ret =  cast(int,(zustandRechts >>((abtaster - 2)*32)));
  }
  abtaster++;
  return ret;
}