怎么用verilog实现ascon算法

时间: 2023-07-24 22:36:17 浏览: 73
Ascon算法是一种轻量级加密算法,可以用Verilog实现。以下是Ascon算法的Verilog代码示例,供参考: ```verilog module ascon(input clk, reset_n, input [127:0] key, input [127:0] nonce, input [127:0] plaintext, output reg [127:0] ciphertext); wire [127:0] round_input; wire [127:0] round_output; wire [5:0] round_number; // Ascon算法的轮函数 ascon_round round(clk, round_input, round_output, round_number); // 初始化 reg [127:0] state; reg [127:0] key_stream; reg [127:0] tag; always @ (posedge clk) begin if (!reset_n) begin state <= 0; key_stream <= 0; tag <= 0; end else begin // 将密钥和nonce与常量进行XOR state <= key ^ {nonce, {64{1'b0}}}; // 执行12轮加密 for (i = 0; i < 12; i = i + 1) begin round_input <= state ^ key_stream; round_number <= i; state <= round_output ^ key_stream; end // 生成tag tag <= state ^ key; // 将密钥和tag与常量进行XOR state <= key ^ {tag, {64{1'b0}}}; // 执行6轮加密 for (i = 0; i < 6; i = i + 1) begin round_input <= state ^ key_stream; round_number <= i + 12; state <= round_output ^ key_stream; end // 生成密文 ciphertext <= plaintext ^ state ^ key; end end // 生成密钥流 always @ (posedge clk) begin if (!reset_n) begin key_stream <= 0; end else begin round_input <= state ^ key_stream; round_number <= 18; key_stream <= round_output; end end endmodule module ascon_round(input clk, input [127:0] input_data, output reg [127:0] output_data, output reg [5:0] round_number); // Ascon算法的S盒 reg [3:0] s_box [16'd16] = '{16'hC, 16'h2, 16'h9, 16'hD, 16'h6, 16'h1, 16'h8, 16'h5, 16'hB, 16'h4, 16'hE, 16'hA, 16'h0, 16'h3, 16'hF, 16'h7}; // Ascon算法的P盒 reg [127:0] p_box [12] = '{128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000, 128'h00000000000000000000000000000000}; reg [127:0] state; reg [127:0] round_constant; always @ (posedge clk) begin state <= input_data; round_constant <= p_box[round_number]; // Ascon算法的置换层 for (i = 0; i < 5; i = i + 1) begin state[32*(i+1)-1:32*i] <= state[32*(i+2)-1:32*(i+1)]; end state[127:96] <= state[127:96] ^ round_constant; state[95:64] <= state[95:64] ^ key; state[63:32] <= state[63:32] ^ nonce[63:32]; state[31:0] <= state[31:0] ^ nonce[31:0]; state[127:0] <= {s_box[state[127:120]], s_box[state[119:112]], s_box[state[111:104]], s_box[state[103:96]], s_box[state[95:88]], s_box[state[87:80]], s_box[state[79:72]], s_box[state[71:64]], s_box[state[63:56]], s_box[state[55:48]], s_box[state[47:40]], s_box[state[39:32]], s_box[state[31:24]], s_box[state[23:16]], s_box[state[15:8]], s_box[state[7:0]]}; output_data <= state; end endmodule ``` 需要注意的是,上述代码只是Ascon算法的一种实现方式,可能不是最优的。实际使用时,应该根据具体需求进行调整和优化。同时,为了保证安全性,还需要经过严格的测试和验证。

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