请使用Verilog实现一个PRESENT模块,每个数据块会进行多轮加密,每轮加密包括 AddRoundKeys、Pbox、SubCell、UpdateKeys 四个操作。其中,AddRoundKeys 和 UpdateKeys 用于计算轮密钥,Pbox 和 SubCell 用于加密数据。在 Verilog HDL 实现中,使用 generate for 循环语句进行多轮加密操作的实现。最后,将加密后的数据与随机生成的数据进行按位异或操作,得到最终的加密结果。
时间: 2023-06-12 20:07:58 浏览: 76
下面是一个基于Verilog的PRESENT模块实现代码,其中使用了generate for循环语句来实现多轮加密操作:
```verilog
module present (
input clk,
input rst,
input start,
input [63:0] data_in,
input [79:0] key,
output reg [63:0] data_out
);
// Define constants
parameter ROUNDS = 31; // Number of encryption rounds
parameter BLOCK_SIZE = 64; // Block size in bits
// Define internal registers
reg [63:0] state;
reg [79:0] round_keys [0:ROUNDS-1];
// Generate round keys
generate
for (integer i = 0; i < ROUNDS; i = i + 1) begin : round_key_gen
always @(*) begin
round_keys[i] = {key[(i*BLOCK_SIZE)+63:(i*BLOCK_SIZE)], key[(i*BLOCK_SIZE)+63:(i*BLOCK_SIZE)] ^ 0xFF};
end
end
endgenerate
// Encryption process
always @(posedge clk) begin
if (rst) begin
state <= 0;
end else if (start) begin
state <= data_in;
for (integer i = 0; i < ROUNDS; i = i + 1) begin
state <= state ^ round_keys[i];
state <= {state[48:63], state[0:47]};
state[0:3] <= {SBox[state[0:3]], SBox[state[4:7]], SBox[state[8:11]], SBox[state[12:15]]};
round_keys[i+1] <= {state[16:31], state[32:47], state[48:63], state[0:15], round_keys[i][76:79], round_keys[i][72:75], round_keys[i][68:71], round_keys[i][64:67] ^ i ^ 0x63};
end
data_out <= state ^ {64{1'b1}};
end
end
// Substitution box
function [3:0] SBox;
input [3:0] x;
begin
case (x)
4'h0: SBox = 4'hE;
4'h1: SBox = 4'h4;
4'h2: SBox = 4'hD;
4'h3: SBox = 4'h1;
4'h4: SBox = 4'h2;
4'h5: SBox = 4'hF;
4'h6: SBox = 4'hB;
4'h7: SBox = 4'h8;
4'h8: SBox = 4'h3;
4'h9: SBox = 4'hA;
4'hA: SBox = 4'h6;
4'hB: SBox = 4'hC;
4'hC: SBox = 4'h5;
4'hD: SBox = 4'h9;
4'hE: SBox = 4'h0;
4'hF: SBox = 4'h7;
endcase
end
endfunction
endmodule
```
在这个实现中,我们定义了参数ROUNDS和BLOCK_SIZE,分别代表加密轮数和数据块大小。ROUND_KEYS是一个内部寄存器数组,用于保存每一轮的密钥。我们使用generate for循环语句来生成轮密钥。在加密过程中,我们首先将输入数据存储到内部寄存器STATE中,然后进行多轮加密操作。在每一轮中,我们执行AddRoundKeys、Pbox、SubCell和UpdateKeys四个操作,最后将加密结果与全1的随机数据按位异或,得到最终的加密结果。
需要注意的是,这个实现中使用了一个名为SBox的函数,用于执行SubCell操作。SBox函数接受一个4位输入值,返回一个4位输出值,代表SubCell操作的结果。在这个函数中,我们使用了一个case语句来实现SubCell操作的S盒。
当然,这只是PRESENT模块的一个简单实现。在实际应用中,我们需要考虑更多的安全性和效率问题。