【正文】 l ASIC Sign off。ModelSim分幾種不同的版本：SE、PE、LE和OEM，其中SE是最高級(jí)的版本，而集成在 Actel、Atmel、Altera、Xilinx以及Lattice等FPGA廠商設(shè)計(jì)工具中的均是其OEM版本。SE版和OEM版在功能和性能方面有較大差別，比如對(duì)于大家都關(guān)心的仿真速度問題，以Xilinx公司提供的OEM版本ModelSim XE為例，對(duì)于代碼少于40000行的設(shè)計(jì)，ModelSim SE 比ModelSim XE要快10倍；對(duì)于代碼超過40000行的設(shè)計(jì)，ModelSim SE要比ModelSim XE快近40倍。ModelSim SE支持PC、UNIX和LINUX混合平臺(tái)；提供全面完善以及高性能的驗(yàn)證功能；全面支持業(yè)界廣泛的標(biāo)準(zhǔn)；Mentor Graphics公司提供業(yè)界最好的技術(shù)支持與服務(wù)。3 DES工作原理 基本原理DES是個(gè)塊加密法，按64位塊長加密數(shù)據(jù)，即把64位明文作為DES的輸入，產(chǎn)生64位密文輸出。加密與解密使用相同的算法和密鑰，只是稍作改變。密鑰長度為56位?；驹韴D如31。塊n塊2塊1DES64位明文DES…64位明文56位密鑰56位密鑰64位密文56位密鑰64位明文DES64位密文64位密文 圖31 DES基本原理框圖前面曾經(jīng)介紹過，DES使用56位密鑰。實(shí)際上，最初的密鑰位64位，但在DES過程開始之前放棄密鑰的每個(gè)第八位，從而得到56位密鑰，即放棄第8，16，24，32，40，48，56和64位，如表31所示，陰影部分表示放棄的位。這樣，64位密鑰丟棄每個(gè)第8位即得到56位密鑰，如圖32所示。簡單地說，DES利用加密的兩個(gè)基本屬性：替換（也稱混淆）和變換（也稱擴(kuò)散）。DES共16步，每一步稱為一輪，每一步進(jìn)行替換與變換步驟。表31 放棄密鑰中的每個(gè)第8位12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061626364 最初的64位密鑰密鑰丟棄過程得到56位密鑰圖32 密鑰丟棄過程下面介紹DES中主要步驟。1) 將64位明文塊送入初始置換（Initial Permutation，IP）函數(shù)。2) 對(duì)明文進(jìn)行初始置換。3) 初始置換產(chǎn)生轉(zhuǎn)換塊的兩半，假設(shè)為左明文(LPT)和右明文（RPT）。4) 每個(gè)左明文與右明文經(jīng)過16輪加密過程，各有自己的密鑰。5) 將左明文和右明文重接起來，對(duì)組成的塊進(jìn)行最終置換（Final Permutation，F(xiàn)P）6) 這個(gè)過程的結(jié)果得到64位密文。 圖33顯示了這個(gè)過程。步驟6步驟5最終轉(zhuǎn)換（FP）密文（64位）密鑰步驟1步驟2步驟3步驟4明文（64位）初始置換（IP）LPTRPT16輪16輪密鑰圖33 DES中主要步驟 初始置換初始置換只發(fā)生一次，是在第一輪之前進(jìn)行的，指定初始置換中的變換如何進(jìn)行，如表32所示。例如，它指出初始置換將原明文塊的第一位換成原明文塊的第58位，第2位換成原明文塊的第50位，等等，這只是把原明文塊進(jìn)行移位。 表32 初始置換明文塊中各位位置換成該位置的內(nèi)容123…64585042…7表33顯示了IP使用的完整變換表。這個(gè)表要從左向右、從上到下讀。例如，我們發(fā)現(xiàn)第一個(gè)位置的58表示原明文塊中第58位的內(nèi)容在初始置換時(shí)改寫第一位的內(nèi)容，同樣，1放在表中第40位，表示第一位改寫原明文塊中第40位，所有其他位一樣。IP完成后，得到的64位置換文本塊分成兩半，各32位，左塊成左明文（LPT），右塊成右明文（RPT）。然后對(duì)兩塊進(jìn)行16輪操作。表33 IP使用的完整變換表58504234261810260524436282012462544638302214664564840322416857494133251791595143352719113615345372921135635547393123157 DES的一輪DES的一輪包括圖34所示步驟。P盒替換異或交換密鑰變換 擴(kuò)展置換S盒替換圖34 DES的一輪 第一步：密鑰變換最初64位密鑰通過放棄每個(gè)第8位而得到56位密鑰。這樣，每一輪有個(gè)56位密鑰。每一輪從這個(gè)56位密鑰產(chǎn)生不同的48位子密鑰，稱為密鑰變換。為此，56位密鑰分成兩半，各為28位，循環(huán)左移一位或兩位。例如，如果輪號(hào)為16，則只移一位，否則移兩位。表34顯示了每一輪移動(dòng)的密鑰位數(shù)。相應(yīng)移動(dòng)后，選擇56位中的48位。選擇56位中的48位時(shí)使用表35所示，如果仔細(xì)看看表格則可發(fā)現(xiàn)其中只有48位。位號(hào)18放棄（表中沒有），另外7位也是，從而將56位減到48位。由于密鑰變換要進(jìn)行置換和選擇56位中的48位，因此稱為壓縮置換(pression permutation)。表34 每一輪移動(dòng)的密鑰位數(shù)輪號(hào)12345678910111213141516位數(shù)1122222212222221表35 壓縮置換1417112415328156211023191242681672720132415231374755304051453348444939563453464250362932第2步 擴(kuò)展置換經(jīng)過初始置換后我們得到兩個(gè)32位明文區(qū)，分別稱為左明文和右明文。擴(kuò)展置換將右明文從32位擴(kuò)展到48位，除了從32位擴(kuò)展到48位之外，這些位也進(jìn)行置換，因此稱為擴(kuò)展置換（expansion permutation）。過程如下：1) 將32位右明文分成8塊，每塊各有4位，如圖35所示。2) 將上一步的每個(gè)4位塊擴(kuò)展為6位塊，即每個(gè)4位塊增加2位。這兩位實(shí)際上是重復(fù)4位塊的第1位和第4位。第2位和第4位口令輸入一樣寫出。注意第一個(gè)輸入位在第二個(gè)輸出位重復(fù)，并在第48位重復(fù)。同樣，第32個(gè)輸入位在第47個(gè)輸出位和第1個(gè)輸出位。顯然，這個(gè)過程在生成輸出時(shí)擴(kuò)展和置換輸入位。 原始32位右明文塊1（4位）塊2（4位）塊8（4位）…圖35 擴(kuò)展置換右明文擴(kuò)展置換過程如圖36所示。123456輸出塊1輸出塊2輸出塊821345678…輸入塊1輸入塊2輸入塊8 圖36 右明文擴(kuò)展置換過程由擴(kuò)展置換過程圖可以知：第一個(gè)輸入位出現(xiàn)在第二個(gè)輸出位和第48位，第二個(gè)輸入位到第三個(gè)輸出位，等等。因此，擴(kuò)展置換實(shí)際上使用表36所示。表36 右明文擴(kuò)展置換表32123456789891011121314151617161718192021222324252425262728293031321由表35可知密鑰變換將56位密鑰壓縮成48位，而擴(kuò)展置換將32位右明文擴(kuò)展為48位?，F(xiàn)在，48位密鑰與48位右明文進(jìn)行異或運(yùn)算，將結(jié)果傳遞到下一步，即S盒替換。S盒替換如圖37所示。S盒替換密鑰變換（將密鑰從56位壓縮為48位）擴(kuò)展置換（將右明文從32位擴(kuò)展為48位）48位密鑰48位右明文XOR圖37 S盒替換第3步： S盒替換替換使用8個(gè)替換盒（substitution boxes）(也稱為S盒)，每個(gè)S盒有6位輸入和4位輸出。48位輸入塊分成8個(gè)子塊（各有6位），每個(gè)子塊指定一個(gè)S盒。S盒將6位輸入變成4位輸出。第4步：P盒置換所有S盒的輸出組成32位塊，對(duì)該32位要進(jìn)行P盒置換（Pbox Permutation）。P盒置換機(jī)制只是進(jìn)行簡單置換（即按P表指定把一位換成另一位，而不進(jìn)行擴(kuò)展的壓縮）。表37顯示了P盒。例如，第一塊的16表示原輸入的第16位移到輸出的第1位，第16塊的10表示原輸入的第10位移到輸出的第16位。表37 P盒置換1672021291228171152326