AVR單片機(jī)的RC5和RC6算法區(qū)別、實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

　?、轂榱颂岣邤?shù)據(jù)加密及解密的速率，可以把混合密鑰生成過(guò)程提前執(zhí)行，以使之生成一張混合密鑰表。把這個(gè)表裝入發(fā)送數(shù)據(jù)端Atmega128高速 嵌入式單片機(jī)和接收數(shù)據(jù)端Atmega128高速嵌入式單片機(jī)的Flash 中，從而在以后的加密與解密過(guò)程中直接使用混合密鑰。值得注意的是，每當(dāng)用戶輸入的用戶密鑰發(fā)生改變時(shí)，必須重新執(zhí)行混合密鑰生成過(guò)程，并且重新給 Flash裝載重新生成后的混合密鑰表。在本程序中，RC5混合密鑰表共占據(jù)52個(gè)8位寄存單元，RC6混合密鑰表共占據(jù)56個(gè)8位存儲(chǔ)單元。 ?、拊诒境绦蛑羞\(yùn)用加法運(yùn)算以及移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)了16位二進(jìn)制數(shù)乘以16位二進(jìn)制數(shù)的無(wú)符號(hào)運(yùn)算。該運(yùn)算的子程序如下：

　　chengfa:clr result2

　　clr result3

　　ldi count1,16

　　lsr chengshu1

　　ror chengshu0

　　chengfa0:

　　brcc chengfa1

　　add result2,beichengshu0

　　adc result3,beichengshu1

　　chengfa1:

　　ror result3

　　ror result2

　　ror result1

　　ror result0

　　dec count1

　　brne chengfa0

　　ret

3 RC5及RC6算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其比較與分析

　　RC5及RC6算法實(shí)驗(yàn)的混合密鑰過(guò)程、加密過(guò)程、解密過(guò)程和總體過(guò)程的效果比較如表3、4、5、6所列。

　　表3 RC5及RC6算法混合密鑰過(guò)程效果比較

表4 RC5及RC6算法加密過(guò)程效果比較

　　表5 RC5及RC6算法解密過(guò)程效果比較

　　表6 RC5及RC6算法總體過(guò)程效果比較

　　由表3可以發(fā)現(xiàn)，RC6算法和RC5算法在混合密鑰生成時(shí)程序的大小相同，但量RC6算法卻比RC5算法省時(shí)。這是因?yàn)楦鶕?jù)混合密鑰生在方法在 執(zhí)行循環(huán)，最終生成混合密鑰時(shí)要執(zhí)行比較操作。當(dāng)超出了比較范圍t時(shí)，要對(duì)指針地址重新復(fù)位。RC6算法t的取值大于RC5算法中t的取值，因此RC6算 法執(zhí)行了較少的復(fù)位操作。從而節(jié)省了運(yùn)行周期，故RC6算法比RC5算法在生成混合密鑰時(shí)省時(shí)。

　　以上所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均是在AVR Studio4.07仿真軟件上選用Atmel公司的Atmega128高速嵌入式單片機(jī)為實(shí)驗(yàn)設(shè)備平臺(tái)。選取參數(shù)w=16、r=12、b=16，并根據(jù) 計(jì)算公式求得c=8，t=26(RC5算法)或者t=28（RC6算法）在12MHz運(yùn)行速度下模擬所得。

　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得的表3、表4、表5、表6可以明確得出以下結(jié)論。

　　①?gòu)某绦虻膱?zhí)行效率來(lái)看，無(wú)論在加密還是在解密過(guò)程中，RC5算法都要比RC6算法執(zhí)行效率高。

　　因此，在一些非常注重程序執(zhí)行效率，而對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求不是非常高的情況下，應(yīng)該采用RC5算法。

　　②從程序的執(zhí)行時(shí)間來(lái)看，無(wú)論在加密過(guò)程不是在解密過(guò)程中，RC5算法都要比RC6算法省時(shí)。因此，在一些對(duì)程序執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)短要求很高，對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求不是非常高的情況下，可以采用RC5算法。

　?、蹚某绦虻拇笮?lái)看，無(wú)論在加密過(guò)程中還是在解密過(guò)程中，RC5算法都要比RC6算法更簡(jiǎn)潔。因此，在一些對(duì)程序所用空間大小要求很高，對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求不是非常高的情況下，可以采用RC5算法。

　?、軓陌踩越嵌瓤紤]，RC6算法是在RC5算法基礎(chǔ)之上針對(duì)RC5算法中的漏洞，主要是循環(huán)移位的位移量并不取決于要移動(dòng)次數(shù)的所有比特，通過(guò) 采用引入乘法運(yùn)算來(lái)決定循環(huán)移位次數(shù)的方法，對(duì)RC5算法進(jìn)行了改進(jìn)，從而大大提高了RC6算法的安全性。因此，在一些對(duì)數(shù)據(jù)安全性要求很高的情況下，應(yīng) 該采用RC6算法。

結(jié)語(yǔ)

　　RC5及RC6算法是兩種新型的分組密碼，它們都具有可變的字長(zhǎng)，可變的加密輪數(shù)，可變的密鑰長(zhǎng)度；同時(shí)，它們又只使用了常見的初等運(yùn)算操作， 這使它們有很好的適應(yīng)性，很高的運(yùn)算速度，并且非常適合于硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。兩種算法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在工程應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要選擇最適合的方法，以得到 最優(yōu)的效果。