//******** created by mamo139 ********//

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

double * frequenze_load(double *,char *,long,long);
double * sort(double *,double *);
double * sort_indicizzato(double *frequenza,double *frequenza_in, char *indice);

int decifra(char * key, char * file, char * file2);

int main () {
    long MAXchiave = 50; //lunghezza di chiave massima da cercare
   
    long x=0,y=0,z=0,k=0;//dichiaro le variabili
    double varianza=0,varianza_group=0;
    double *frequenzebase,*frequenzebase_sort;
    double *frequenzecript,*frequenzecript_sort;
    double * frequenze;
    double *varianze;
    varianze = (double *) malloc((MAXchiave+1) * sizeof(double));
    varianze[0]=0;
    frequenzebase = (double *) malloc(256 * sizeof(double));
    frequenzebase_sort = (double *) malloc(256 * sizeof(double));
    frequenzecript = (double *) malloc(256 * sizeof(double));
    frequenzecript_sort = (double *) malloc(256 * sizeof(double));
    frequenze = (double *) malloc(256 * sizeof(double)); 
    char *indicebase;
    indicebase = (char *) malloc(256 * sizeof(char));   
    for(x=0;x<256;x++) indicebase[x]=x;
   
    //prendo le frequenze del vocabolario
    frequenzebase = frequenze_load(frequenzebase,"vocabolario.txt",0,1); 
    frequenzebase_sort = sort_indicizzato(frequenzebase_sort,frequenzebase,indicebase); 
   
    for(x=0;x<256;x++)
        printf("%d:(%d) %c  %f\n",x,(unsigned char)indicebase[x],indicebase[x],frequenzebase_sort[x]);   
     
    getchar();
   
    for(x=1;x<=MAXchiave;x++){ //trovo le varianze di ogni lunghezza di chiave
        printf("\nx = %d\n",x);
        varianza_group=0;
        for(y=0;y<x;y++){
            frequenzecript = frequenze_load(frequenzecript,"cript.txt",y,x);
            frequenzecript_sort = sort(frequenzecript_sort,frequenzecript);
            varianza=0;
            for(z=0;z<256;z++){
                varianza = varianza + pow((frequenzebase_sort[z]-frequenzecript_sort[z]),2);                   
            }         
            printf("varianza %f\n",varianza); 
            varianza_group=varianza_group+varianza;
        }
        varianze[x]=varianza_group/x;
        printf("TOT%d: %f\n",x,varianze[x]);
    }
   
    long possibilechiave=1; //individuo la lunghezza della chiave
    for(x=1;x<MAXchiave;x++)
        if(varianze[x] < varianze[possibilechiave])
            possibilechiave = x;
    printf("\nla chiave probabilmente è lunga: %d\nvarianza: %f\n\n",possibilechiave,varianze[possibilechiave]);

    //tentativo di crittanalisi mediante sostituzione secondo frequenze
    FILE *in, *out;
    long in_size,in_read;
    in = fopen("cript.txt","rb");
    fseek(in,0,SEEK_END);
    in_size = ftell(in);
    rewind(in);
    out = fopen("output.txt","wb");
    char *buffer;
    buffer = (char *) malloc(in_size * sizeof(char));
    char *buffer2;
    buffer2 = (char *) malloc(in_size * sizeof(char));
    in_read = fread(buffer,1,in_size,in);
    char *indice;
    indice = (char *) malloc(256 * sizeof(char));
    for(x=0;x<possibilechiave;x++){
        frequenzecript = frequenze_load(frequenzecript,"cript.txt",x,possibilechiave);   
        for(k=0;k<256;k++) indice[k]=k;
        frequenzecript_sort = sort_indicizzato(frequenzecript_sort,frequenzecript,indice);
        for(z=x;z<in_read;z=z+possibilechiave)
            for(y=0;y<256;y++)
                if(buffer[z]==indice[y]){
                    buffer2[z]=indicebase[y];
                    break;
                }
    }           
    fwrite(buffer2,1,in_read,out);   
    fclose(in);
    fclose(out);

    //possibile chiave mediante First Letter Attack (inventato da me)
    char * FLAkey;
    FLAkey = (char *) malloc(possibilechiave * sizeof(char));
   
    for(y=0;y<possibilechiave;y++){
        frequenzecript = frequenze_load(frequenzecript,"cript.txt",y,possibilechiave);
        for(k=0;k<256;k++) indice[k]=k;
        frequenzecript_sort = sort_indicizzato(frequenzecript_sort,frequenzecript,indice);
        FLAkey[y] = abs(((unsigned char)indicebase[0])-((unsigned char)indice[0]));
    }
    FLAkey[possibilechiave] = '\0';
   
    printf("Chiave secondo il First Letter Attack:\n%s\n",FLAkey);

    decifra(FLAkey,"cript.txt","FLAoutput.txt");

    getchar();
    return 0;
}

double * frequenze_load(double *frequenze,char *filename,long partenza,long intervallo){

    long lSize=0,b=0,x=0,somma=0,count=0;

    FILE *stream;
    stream = fopen(filename,"rb");
    fseek (stream,0,SEEK_END);
    lSize = ftell(stream);
    rewind(stream);

    unsigned char *buf;
    buf = (unsigned char *) malloc(lSize * sizeof(unsigned char));
   
    b=fread(buf,1,lSize,stream);
    fclose (stream);
 
    for(x=partenza;x<b;x=x+intervallo){         
         frequenze[buf[x]]++;     
         count++;   
    }
   
    for(x=0;x<256;x++){         
         somma = somma+(long)frequenze[x];         
    }     
   
    for(x=0;x<256;x++){         
         frequenze[x]=frequenze[x]/count;         
    }
   
    return frequenze;   
}

double * sort(double *frequenza,double *frequenza_in){
    long operations=1,x=0;
    for(x=0;x<256;x++) frequenza[x]= frequenza_in[x];
    double temp=0;
    while(operations != 0){
        operations = 0;
        for(x=1;x<256;x++){
            if(frequenza[x]>frequenza[(x-1)]){
                temp=frequenza[x];
                frequenza[x]=frequenza[(x-1)];
                frequenza[(x-1)]=temp;
                operations++;
            }
        }                           
    }
    return frequenza;
}

double * sort_indicizzato(double *frequenza,double *frequenza_in, char *indice){
    long operations=1,x=0;
    for(x=0;x<256;x++) frequenza[x]= frequenza_in[x];
    double temp=0;
    char temp2=0;
    while(operations != 0){
        operations = 0;
        for(x=1;x<256;x++){
            if(frequenza[x]>frequenza[(x-1)]){
                temp=frequenza[x];
                temp2=indice[x];
                frequenza[x]=frequenza[(x-1)];
                indice[x]=indice[(x-1)];
                frequenza[(x-1)]=temp;
                indice[(x-1)]=temp2;
                operations++;
            }
        }                           
    }
    return frequenza;
}

//*** questa parte di codice è un po brutta ***//
int decifra(char * key, char * file, char * file2) {
    FILE * pFile;
    pFile = fopen ( file , "rb" );
    long lSize,b,x,keyl=strlen(key);
    printf("\n\nDECIFRAZIONE avviata con key: %s\n",key);
    fseek (pFile , 0 , SEEK_END);
    lSize = ftell (pFile);
    fclose (pFile);
    pFile = fopen ( file , "rb" );
    char *buf;
    buf = (char *) malloc(lSize * sizeof(char));
    b=fread( buf, 1, lSize, pFile);
    fclose (pFile);
    FILE * f_out;
    f_out = fopen ( file2 , "wb" );
    for(x=0;x<b;x++){
         buf[x] = ((unsigned char)buf[x]) - ((unsigned char)key[x%(keyl)]);                 
    }
    fwrite( buf, 1, b, f_out);
    fclose (f_out);   
    return 0;   
}