AVR單片機(jī)的RC5和RC6算法區(qū)別、實現(xiàn)與優(yōu)化
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引言
在無線局域網(wǎng)中，傳輸?shù)慕橘|(zhì)主要是無線電波和紅外線，任何具有接收能力的竅聽者都有可能攔截?zé)o線信道中的數(shù)據(jù)，掌握傳輸?shù)膬?nèi)容，造成數(shù)據(jù)泄密。因此，對于無線局域網(wǎng)來說，數(shù)據(jù)的加密是關(guān)鍵技術(shù)之一。
AVR高速嵌入式單片機(jī)是8位RISC MCU，執(zhí)行大多數(shù)指令只需一個時鐘周期，速度快（8MHz AVR的運行速度約等于200MHz C51的運行速度）；32個通用寄存器直接與ALU相連，消除和運算瓶頸。內(nèi)嵌可串行下載或自我編程的Flash和EPPROM，功能繁多，具有多種運行 模式。
依照IEEE1999年發(fā)布的802.11無線局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，采用Atmel公司的Atmega128高速嵌入式單片機(jī)，開發(fā)無線數(shù)據(jù)傳輸裝 置。為了實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸時的安全性，同時盡可能節(jié)省成本，采用軟件進(jìn)行加密、解密。這就對算法的簡法性、高速性及適應(yīng)性提出了很高的要求。RC5和 RC6兩種新型的分組加密算法能夠比較好地滿足上述的要求。
1.1 RC5及RC6的參數(shù)
RC5及RC6是參數(shù)變量的分組算法，實際上是由三個參數(shù)確定的一個加密算法族。一個特定的RC5或者RC6可以表示為RC5-w/r/b或者RC6-w/r/b。其中這三個參數(shù)w、f和b分別按照表1所列定義。
表1 RC5及RC6算法參數(shù)定義
| 參 數(shù) | 定 義 | 常 用 |
| w | 以比特表示的字的尺寸 | 16,32,64 |
| r | 加密輪數(shù) | 0～255 |
| b | 密鑰的字節(jié)長度 | 0～255 |
1.2 RC5及RC6字運算部件
RC5及RC6均由三部分組成，分別為混合密鑰生成過程、加密過程和解密過程。在這兩種算法中，共使用了六種基本運算：
?、倌?w加法運算，表示為“+”；
?、谀?w減法運算，表示為“-”；
?、壑鹞划惢蜻\算，表示為+；
?、苎h(huán)左移，字a循環(huán)左移b比特表示為“ab”；
?、菅h(huán)右移，字a循環(huán)右移b比特表示為“a>>>b”；
?、弈?w乘法，表示為“×”。
RC5算法運用了上述的①～⑤運算部分，RC6算法使用了上述所有的運算部件。
1.3 RC5算法
（1）RC5算法混合密鑰生成過程的偽代碼表示
S[0]=Pw
for i=1 to t-1 do
S[i]=S[i-1]+Qw
輸入比特數(shù)大小為8，密鑰長度為b的用戶密鑰K[0]至K[b-1]
轉(zhuǎn)換K[0]至K[b-1]為數(shù)組長度為c，比特數(shù)為w的L[]數(shù)組
i=j=0 x=y=0
do 3×max(t,c)times：
S[i]=(S[i]+x+y)3;X=S[i];i=(i+1)mod t
L[j]=(L[j]+x+y)(x,y);X=L[j];j=(j+1)modC
其中c=[b×8/w]方括號表示上取整運算，t=2r+2，當(dāng)w分別為16、32、64時，常數(shù)Pw、Qw分別如表2所列。
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