AVR單片機(jī)的RC5和RC6算法區(qū)別、實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化

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(duì)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(gè)時(shí)鐘周期，速度快（8MHz AVR的運(yùn)行速度約等于200MHz C51的運(yùn)行速度）；32個(gè)通用寄存器直接與ALU相連，消除和運(yùn)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(yùn)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(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的安全性，同時(shí)盡可能節(jié)省成本，采用軟件進(jìn)行加密、解密。這就對(duì)算法的簡(jiǎn)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 RC5及RC6算法

1.1 RC5及RC6的參數(shù)

　　RC5及RC6是參數(shù)變量的分組算法，實(shí)際上是由三個(gè)參數(shù)確定的一個(gè)加密算法族。一個(gè)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(gè)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

1.2 RC5及RC6字運(yùn)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(yùn)算：

　?、倌?w加法運(yùn)算，表示為“+”；

　?、谀?w減法運(yùn)算，表示為“-”；

　?、壑鹞划惢蜻\(yùn)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(yùn)用了上述的①～⑤運(yùn)算部分，RC6算法使用了上述所有的運(yùn)算部件。

1.3 RC5算法

　?。?）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?cái)?shù)大小為8，密鑰長(zhǎng)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(zhǎng)度為c，比特?cái)?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(hào)表示上取整運(yùn)算，t=2r+2，當(dāng)w分別為16、32、64時(shí)，常數(shù)Pw、Qw分別如表2所列。