【正文】 移，得到CD1，將C1（28位）、D1（28位）合并得到56位。表42 DES算法逆置換規(guī)則40848165624643239747155523633138646145422623037545135321612936444125220602835343115119592734242105018582633141949175725表43 DES算法放大換位表3212345456789891011121312131415161716171819202120212223242524252627282928293031321表44 DES算法單純換位表1672021291228171152326518311028241432273919133062211425在f（R，K）算法描述圖中，S1，S2，…，S8為選擇函數(shù)，其功能是把6bit數(shù)據(jù)變?yōu)?bit數(shù)據(jù)。其中Key為8字節(jié)共64位，是DES算法的工作密鑰；Data也為8字節(jié)共64位，是要被加密或被解密的數(shù)據(jù)；Mode為DES的工作方式，包括加密和解密兩種，如圖41為DES算法框圖。表37 P盒置換1672021291228171152326518311028241432273919133062211425第5步：異或與交換注意上述所有操作只是處理了64位明文的右邊32位，還沒有處理左邊部分。S盒替換如圖37所示。注意第一個輸入位在第二個輸出位重復(fù)，并在第48位重復(fù)。位號18放棄（表中沒有），另外7位也是，從而將56位減到48位。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第8位而得到56位密鑰。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。DES共16步，每一步稱為一輪，每一步進(jìn)行替換與變換步驟。3 DES工作原理 基本原理DES是個塊加密法，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。d) 可讀性好，既可以被計算機(jī)接受，也容易被人所理解。Verilog HDL的主要特點有：作為硬件描述語言的第一個國際標(biāo)準(zhǔn)具有很強(qiáng)的可移植性；具有豐富的模擬仿真語句和庫函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計早期就能查驗設(shè)計系統(tǒng)功能的可行性，隨時可對設(shè)計進(jìn)行仿真模擬，將設(shè)計中邏輯上的錯誤消滅在組裝之前。目前應(yīng)用比較廣泛的硬件描述語言就是Verilog HDL，它最早是由美國國防部提出來的。Verilog 的設(shè)計者想要以 C 編程語言為基礎(chǔ)設(shè)計一種語言，可以使工程師比較容易學(xué)習(xí)。 Verilog模塊的概要及背景Verilog HDL是在1983年由GDA（Gateway Design Automation）公司的Phil Moorby首創(chuàng)的。兩年之后，NBS發(fā)現(xiàn)IBM公司的Lucifer相當(dāng)理想，沒有必要從開頭開發(fā)一個新的加密算法。DES加密Verilog模塊設(shè)計方案 DES的概要及背景數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES，Data Encryption Standard）也稱為數(shù)據(jù)加密算法（DEA，Data Encryption Algrithm）(ANSI)和DEA1(ISO)，是近20年來使用的加密算法。它們想開發(fā)一個加密算法。雖然56位密鑰的DES算法已經(jīng)風(fēng)光不在，而且常有用DES加密的明文被破譯的報道，但是了解一下昔日美國的標(biāo)準(zhǔn)加密算法總是有益的，而且目前DES算法得到了廣泛的應(yīng)用，在某些場合，仍然發(fā)揮著余熱。Verilog HDL是一種硬件描述語言(hardware description language)，為了制作數(shù)字電路而用來描述ASICs和FPGA的設(shè)計之用。EDA關(guān)鍵技術(shù)之一就是采用硬件描述語言對硬件電路進(jìn)行描述，且具有系統(tǒng)級仿真和綜合能力。Verilog HDL是一種全方位的硬件描述語言，具有極強(qiáng)的描述能力，能支持系統(tǒng)行為級、寄存器傳輸級和邏輯門級等幾種不同層次的設(shè)計，支持結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、行為三種描述形式的混合描述，覆蓋面強(qiáng)，因此在實際應(yīng)用中越來越廣泛。c) 支持大規(guī)模設(shè)計的分解和已有設(shè)計再利用。ModelSim SE支持PC、UNIX和LINUX混合平臺；提供全面完善以及高性能的驗證功能；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)。簡單地說，DES利用加密的兩個基本屬性：替換（也稱混淆）和變換（也稱擴(kuò)散）。 圖33顯示了這個過程。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。選擇56位中的48位時使用表35所示，如果仔細(xì)看看表格則可發(fā)現(xiàn)其中只有48位。第2位和第4位口令輸入一樣寫出?，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。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。DES算法的入口參數(shù)有三個：Key、Data、Mode。逆置換正好是初始置換的逆運(yùn)算，例如，第1位經(jīng)過初始置換后，處于第40位，而通過逆置換，又將第40位換回到第1位，其逆置換規(guī)則、放大換位、單純換位分別見表4表4表44。故Key實際可用位數(shù)便只有56位。DES加密模塊頂層的外部接口示意圖如圖43所示，部分端口功能說明如表47所示。表49 PC2換位重排規(guī)律141711241532815621102319124268167272013241523137475530405145334844493954345346425036293248bit的內(nèi)部子密鑰K是從寄存器C1和D1所存儲的56bit中，經(jīng)過PC2重排按固定方式從中選出的48bit。if(!decrypt)begin case(iteration) 0,1,8,15。 …… default: begin semi_key= prev_key_var[55:28]。 ……elsebegincase(iteration)0: begin semi_key= prev_key_var[55:28]。new_key_var[1]= non_perm_key_var[27]。S盒的設(shè)計準(zhǔn)則如下：l 沒有一個S代換部件的輸出位是接近輸入位的線性函數(shù)。使用邏輯電路法來設(shè)計的時候，通常使用硬件描述語言Verilog HDL編寫程序作為設(shè)計輸入。每組前面的一個bit是復(fù)制上一組擴(kuò)展前的最后一個bit，后面加的一個bit是復(fù)制下一組擴(kuò)展前的最開始的一個bit。 Key_o=(0)。 previous_key=(Key_i)。 Soutput、f產(chǎn)生邏輯 …… f[0]=Soutput[7]。 DES加密方案設(shè)計 資源優(yōu)先設(shè)計方案資源優(yōu)先方案就是通過硬件設(shè)計出一個密鑰變換輪函數(shù)和一個明文變換輪函數(shù)，通過16輪反復(fù)調(diào)用這一個硬件系統(tǒng)實現(xiàn)一次DES加密運(yùn)算。每一輪循環(huán)移位的次數(shù)對原始密鑰是固定的，其每一位相對于初始密鑰的每一位存在著固定的關(guān)系，由此可以列出每一輪子密鑰與初始密鑰之間的關(guān)系表，通過關(guān)系表采用硬件描述語言可同時產(chǎn)生16輪子密鑰。EDA技術(shù)代表了當(dāng)今電子設(shè)計技術(shù)的最新發(fā)展方向，它徹底改變了數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法和實現(xiàn)手段。如今，伴隨著這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一