利用FPGA来实现RC6算法的设计与研究

　式中：e一2．782 818 284 59…(自然对数);φ=1．618 033 988 749…(黄金分割)

　　当w分别为16、32、64时，常数Pw、Qw分别如表1所列。在本设计中，w=16，输入为128位的主密钥，得到的是44个32位子密钥。

 

 

　　2 RC6加解密算法协处理器设计

　　2．1 RC6协处理器的顶层结构设计

　　RC6协处理器包含以下3个模块：加解密模块，加解密函数模块和ROM模块。顶层结构如图1所示。

　　加解密模块：包括输入和输出、加／解密选择、状态机，以及函数调用声明和ROM调用取址。用于输入128位明文或密文，并且利用一个状态机定义程序顺序执行和保证循环控制，实现对ROM的44个子密钥读取，以及将数据输入函数中进行处理。由于输入ROM的地址是在一个时钟控制下，子密钥数据的输出有一定的延时，所以利用一个控制变量cnt实现地址提前一个时钟左右输入ROM，ROM接收到后输出子密钥，使在进行数据加解密处理时，已经有准备好的子密钥调用。

　　加解密函数模块：利用work用户自定义函数库，定义算法中用到的函数。其中包括5个函数，分别是：RFunct、afunct、cfunct、lshift、rshift。顶层文件循环调用此函数21次，进行加解密运算。

　　ROM模块：先在QuartusII里面将预定义的子密钥输入rc6keyrom．mif文件中，调用QuartusII的MegaWizardPlug—In Manager，自动生成ROM，供顶层文件调用。需要提前利用QuartusII建立一个．mif文件，将子密钥的数据输入。

　　2．2 RC6协处理器的顶层原理图

　　如图2所示，基于FPGA的RC6算法协处理器分3个模块：顶层模块、RC6加解密函数模块和ROM模块。共有260个I／0口，包括131输入端口和129个输出端口。

 

　2．3 各模块的功能及实现

　　2．3．1 ROM模块

　　图3为QuartusII自动生成的ROM模块。ROM取址需要由加解密模块提供地址输入，然后输出子密钥。输入地址为address[4．．0]，输出为q[63．．0]两个子密钥一起输出到主程序中进行。