Лабораторная работа №6

Задание

Использовать std::thread или std::async/std::future для параллельного вычисления значений хеш-функции SHA-256 определённого вида.

Для отображения значения хеш-функций часто используют запись в шестнадцатиричном (HEX) формате. Результатом работы функции SHA-256 является массив из 32 байт (32 * 8 = 256), который может быть представлен в виде 64-x символьной HEX-строки:

SHA256("test") = "9f86d081884c7d659a2feaa0c55ad015a3bf4f1b2b0b822cd15d6c15b0f00a08";
SHA256("1234") = "03ac674216f3e15c761ee1a5e255f067953623c8b388b4459e13f978d7c846f4";

Особенностью современных криптографических хеш-функций является вычислительная сложность получения:

• коллизий (разных сообщений, для которых значение хеш-функции совпадает);
• прообразов (исходных сообщений из имеющегося значения хеш-функции).

На текущий момент самым эффективным решением данных задач является метод полного перебора.

Требуется:

1. Организовать перебор случайных входных данных (прообразов) для функции SHA-256 с целью получения значения хеш-функции, удовлетворяющего следующему виду: XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX0000, где X- произвольный HEX-символ, а 0 - ноль, т.е. значение хеш-функции должно заканчиваться на N=4нулей, а остальные символы могут быть произвольными.
2. Вычисления проводить в M потоках, где M - максильное число одновременно выполняемых потоков.
   Задается аргументом командной строки. Если аргумент не задан, то использовать значение по умолчанию равное std::thread::hardware_concurrency.
3. Все случайные входные данные, значения хеш-функции, а так же идентификатор потока, который обрабатывает данные вывести в лог Log (консоль+файл); Уровень логирования для trace.
4. При обнаружении значения хеш-функции требуемого вида вывести его в Log и продолжить вычисления;
   Уровень логирования для данного события info.
5. Для логгирования использовать библиотеку boost::log (документацию с примерами можно найти здесь).
6. Обеспечить ротацию лог-файлов по размеру.
7. Для формирования случайных входных данных использовать псевдослучайный генератор std::rand.

Рекомендации

Подключение библиотеки boost::log осуществить с помощью пакетного менеджера Hunter (см. пример).

Для вычислений значений хеш-функции использовать библиотеку picosha2.

Количество одновременно выполняемых потоков для конкретной аппаратной конфигурации может быть получено с помощью функции std::thread::hardware_concurrency.

Пример получения значения хеш-функции в HEX-виде из последовательности байт:

#include <picosha2.h>

const std::vector<unsigned char> data_vector{...}; // вектор
const std::string hash = picosha2::hash256_hex_string(data_vector);

const std::array<unsigned char, 4> data_array{...}; // массив
const std::string hash = picosha2::hash256_hex_string(data_array);

const unsigned char data_c_array[N] = {...}; // c-массив
const std::string hash = picosha2::hash256_hex_string(data_c_array, data_c_array + N);

Пример тривиального логирования с помощью библиотеки boost::log:

#include <boost/log/trivial.hpp>

int main(int, char*[])
{
    BOOST_LOG_TRIVIAL(trace) << "A trace severity message";
    BOOST_LOG_TRIVIAL(debug) << "A debug severity message";
    BOOST_LOG_TRIVIAL(info) << "An informational severity message";
    BOOST_LOG_TRIVIAL(warning) << "A warning severity message";
    BOOST_LOG_TRIVIAL(error) << "An error severity message";
    BOOST_LOG_TRIVIAL(fatal) << "A fatal severity message";
}

Пример настройки логгирования в файл:

logging::add_file_log("log.log"); // тривиальный вывод в файл

logging::add_file_log // расширенная настройка
(
    keywords::file_name = "log_%N.log",
    keywords::rotation_size = 10 * 1024 * 1024, 
    keywords::time_based_rotation = sinks::file::rotation_at_time_point{0, 0, 0},
    keywords::format = "[%TimeStamp%]: %Message%"
);

Пример установки фильтрации логгирования:

logging::core::get()->set_filter
(
    logging::trivial::severity >= logging::trivial::info
);