des加密verilog模塊設(shè)計(jì)方案-文庫(kù)吧資料
2025-05-20 03:32本頁(yè)面
【正文】 ey=(0)。previous_key[55…0]iteration[3…0]decryptnon_perm_key[55…0]new_key[47…0]圖44 密鑰產(chǎn)生模塊key_genkey_gen模塊核心程序如下：……prev_key_var=previous_key。解密和加密時(shí)所用的外部密鑰K完全相同，只是在解密時(shí)內(nèi)部16步非線性變換所用的內(nèi)部子密鑰應(yīng)按K16，…K2，K1的次序使用。在16次左移操作中，總共向左移動(dòng)了28bit，這樣就保證了C16=C0，D16=D0，即（C16，D16）的內(nèi)容和（C0，D0）完全相同。表48 PC1的換位重排規(guī)律57494133251791585042342618102595143352719113605244366355473931231576254463830221466153453729211352820124在內(nèi)部子密鑰產(chǎn)生器中，除寄存器（C0，D0）外，還有16對(duì)寄存器，即（C1,D1），(C2,D2) ……(C16,D16)。排PC1之后分別存到28bit的寄64bit的外部密鑰K輸入以后，首先通過(guò)奇偶校驗(yàn)，剔除奇偶校驗(yàn)位，得到56bit的密鑰M，M又經(jīng)過(guò)換位重存器C0和D0中。resetdecrypt_iclkload_idata_i[63…0]key_i[63…0]data_o[63…0]ready_o圖43 DES加密模塊頂層的外部接口表47 DES加密模塊部分端口功能說(shuō)明類型端口描述inputload_idata loadinputdecrypt_iencrypt controlinput[63…0]data_idata inputinput[63…0]key_iexternal secret keyoutput[63…0]data_odata outputoutputready_oready output 密鑰產(chǎn)生模塊key_gen設(shè)計(jì)DES算法中16輪非線性變換所用到的16個(gè)內(nèi)部子密鑰，都是DES由內(nèi)部變換子密鑰產(chǎn)生器產(chǎn)生的，DES的外部輸入密鑰K由64bit組成，即K=（K，K，…，K） 64bit的外部密鑰K包含了8個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)有8bit。其中密鑰產(chǎn)生模塊被desround模塊調(diào)用。 DES加密模塊設(shè)計(jì) DES加密模塊總體構(gòu)架DES加密模塊總體構(gòu)架如圖42所示。以此類推其他密鑰。即經(jīng)過(guò)縮小選擇換位后，Key的位數(shù)由64位變成56位，此56位分為C0、D0兩部分，各28位，然后分別進(jìn)行第1次循環(huán)左移，得到CD1，將C1（28位）、D1（28位）合并得到56位。從子密鑰的生成算法描述圖中我們可以看到：初始Key值為64位，但DES算法規(guī)定，其中第1…64位是奇偶校驗(yàn)位，不參與DES運(yùn)算。現(xiàn)設(shè)輸入為：D=D1D2D3D4D5D6令：列=D2D3D4D5 行=D1D6然后在S1表中查得對(duì)應(yīng)的數(shù)，以4位二進(jìn)制表示，此即為選擇函數(shù)S1的輸出。表45 算法描述圖中選擇函數(shù)S11441312151183106125907015741421311061211953841148136211151297310501512824917511314100613表46 算法描述圖中選擇函數(shù)S81328461511110931450127115138103741256110149271141912142061013153582114741081315129035611 在此，以S1為例說(shuō)明其功能。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)。圖41 DES算法框圖經(jīng)過(guò)16次迭代運(yùn)算后，得到L1R16，將此作為輸入，進(jìn)行逆置換，即得到密文輸出。DES算法把64位的明文輸入塊變?yōu)?4位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位的，其功能是把輸入的64位數(shù)據(jù)塊按位重新組合，并把輸出分為L(zhǎng)0、R0兩部分，每部分各長(zhǎng)32位，其置換規(guī)則見(jiàn)表41。如Mode為解密，則用Key把密碼形式的數(shù)據(jù)Data解密，還原為Data的明碼形式（64位），作為DES的輸出結(jié)果。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。如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸、IC卡與POS間的雙向認(rèn)證、金融交易數(shù)據(jù)包的MAC校驗(yàn)等，均用到DES算法。最終置換的輸出就是64位加密塊。 最終置換16輪結(jié)束后，進(jìn)行最終置換（只一次），即按表38進(jìn)行變換。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(méi)有處理左邊部分。表37顯示了P盒。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）。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盒替換如圖37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。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(guò)程由擴(kuò)展置換過(guò)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。顯然，這個(gè)過(guò)程在生成輸出時(shí)擴(kuò)展和置換輸入位。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)。這兩位實(shí)際上是重復(fù)4位塊的第1位和第4位。過(guò)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。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1417112415328156211023191242681672720132415231374755304051453348444939563
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