怎么用verilog实现ascon算法

Ascon是一种轻量级的加密算法。下面是一个简单的Verilog实现：

module ascon
#(
    parameter N = 64,
    parameter W = 16,
    parameter L = 8
)
(
    input [N-1:0] key,
    input [N-1:0] nonce,
    input [N-1:0] plaintext,
    output [N-1:0] ciphertext
);

reg [N-1:0] state [0:L+1];
reg [N-1:0] round_key [0:L+1];

// 初始化状态和轮密钥
initial begin
    state[0] = {nonce, {N-2*W{1'b0}}};
    round_key[0] = key;
    for (int i = 1; i <= L; i = i + 1) begin
        round_key[i] = round_key[i-1] ^ state[i-1];
        state[i] = ascon_permute(state[i-1] ^ round_key[i]);
    end
    round_key[L+1] = round_key[L] ^ state[L];
end

// 轮函数
function [N-1:0] ascon_round_function;
input [N-1:0] x, k;
begin
    x = x ^ k;
    x = {x[N-W-1:0], x[N-1:N-W]};
    x = ascon_sbox(x);
    x = x ^ k;
    return x;
end
endfunction

// 置换函数
function [N-1:0] ascon_permute;
input [N-1:0] x;
begin
    x = x ^ {x[N-1:N-2*W], x[N-2*W-1:0]};
    for (int i = 0; i < L; i = i + 1) begin
        x = ascon_round_function(x, round_key[i]);
    end
    x = x ^ round_key[L];
    x = x ^ {x[N-1:N-2*W], x[N-2*W-1:0]};
    return x;
end
endfunction

// S盒函数
function [N-1:0] ascon_sbox;
input [W-1:0] x;
begin
    case (x)
        4'h0: return 4'h0;
        4'h1: return 4'h8;
        4'h2: return 4'h4;
        4'h3: return 4'hc;
        4'h4: return 4'h2;
        4'h5: return 4'ha;
        4'h6: return 4'h6;
        4'h7: return 4'he;
        4'h8: return 4'h1;
        4'h9: return 4'h9;
        4'ha: return 4'h5;
        4'hb: return 4'hd;
        4'hc: return 4'h3;
        4'hd: return 4'hbb;
        4'he: return 4'h7;
        4'hf: return 4'hff;
    endcase
end
endfunction

// 加密过程
assign ciphertext = state[L+1] ^ plaintext;

// 仿真时显示状态和轮密钥
initial begin
    $display("State:");
    for (int i = 0; i <= L+1; i = i + 1) begin
        $display("%h", state[i]);
    end
    $display("Round key:");
    for (int i = 0; i <= L+1; i = i + 1) begin
        $display("%h", round_key[i]);
    end
end

endmodule

在这个实现中，我们使用了以下函数：

- `ascon_round_function`：Ascon的轮函数，用于生成中间状态和轮密钥。
- `ascon_permute`：Ascon的置换函数，将输入状态进行置换。
- `ascon_sbox`：Ascon的S盒函数，用于进行非线性变换。

在模块中，我们首先初始化状态和轮密钥，然后使用轮函数和置换函数来对状态进行迭代。最后，我们将最后一个状态与明文异或，得到密文。在仿真时，我们可以显示出每个状态和轮密钥的值，以便调试。

注意，这只是一个简单的实现，可能需要进一步调整以满足特定的需求。同时，由于Ascon具有不同的变体和参数，这个实现可能需要进行适当的修改。