利用FPGA來實現(xiàn)RC6算法的設(shè)計與研究

　　式中：e一2．782 818 284 59…(自然對數(shù));φ=1．618 033 988 749…(黃金分割)

　　當(dāng)w分別為16、32、64時，常數(shù)Pw、Qw分別如表1所列。在本設(shè)計中，w=16，輸入為128位的主密鑰，得到的是44個32位子密鑰。

　　2 RC6加解密算法協(xié)處理器設(shè)計

　　2．1 RC6協(xié)處理器的頂層結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　RC6協(xié)處理器包含以下3個模塊：加解密模塊，加解密函數(shù)模塊和ROM模塊。頂層結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　加解密模塊：包括輸入和輸出、加／解密選擇、狀態(tài)機(jī)，以及函數(shù)調(diào)用聲明和ROM調(diào)用取址。用于輸入128位明文或密文，并且利用一個狀態(tài)機(jī)定義程序順序執(zhí)行和保證循環(huán)控制，實現(xiàn)對ROM的44個子密鑰讀取，以及將數(shù)據(jù)輸入函數(shù)中進(jìn)行處理。由于輸入ROM的地址是在一個時鐘控制下，子密鑰數(shù)據(jù)的輸出有一定的延時，所以利用一個控制變量cnt實現(xiàn)地址提前一個時鐘左右輸入ROM，ROM接收到后輸出子密鑰，使在進(jìn)行數(shù)據(jù)加解密處理時，已經(jīng)有準(zhǔn)備好的子密鑰調(diào)用。

　　加解密函數(shù)模塊：利用work用戶自定義函數(shù)庫，定義算法中用到的函數(shù)。其中包括5個函數(shù)，分別是：RFunct、afunct、cfunct、lshift、rshift。頂層文件循環(huán)調(diào)用此函數(shù)21次，進(jìn)行加解密運算。

　　ROM模塊：先在QuartusII里面將預(yù)定義的子密鑰輸入rc6keyrom．mif文件中，調(diào)用QuartusII的MegaWizardPlug—In Manager，自動生成ROM，供頂層文件調(diào)用。需要提前利用QuartusII建立一個．mif文件，將子密鑰的數(shù)據(jù)輸入。

　　2．2 RC6協(xié)處理器的頂層原理圖

　　如圖2所示，基于FPGA的RC6算法協(xié)處理器分3個模塊：頂層模塊、RC6加解密函數(shù)模塊和ROM模塊。共有260個I／0口，包括131輸入端口和129個輸出端口。

　2．3 各模塊的功能及實現(xiàn)

　　2．3．1 ROM模塊

　　圖3為QuartusII自動生成的ROM模塊。ROM取址需要由加解密模塊提供地址輸入，然后輸出子密鑰。輸入地址為address[4．．0]，輸出為q[63．．0]兩個子密鑰一起輸出到主程序中進(jìn)行。