AVR单片机的RC5和RC6算法区别、实现与优化

时间:2013-12-06来源:网络

  ⑤为了提高数据加密及解密的速率,可以把混合密钥生成过程提前执行,以使之生成一张混合密钥表。把这个表装入发送数据端Atmega128高速 嵌入式单片机和接收数据端Atmega128高速嵌入式单片机的Flash 中,从而在以后的加密与解密过程中直接使用混合密钥。值得注意的是,每当用户输入的用户密钥发生改变时,必须重新执行混合密钥生成过程,并且重新给 Flash装载重新生成后的混合密钥表。在本程序中,RC5混合密钥表共占据52个8位寄存单元,RC6混合密钥表共占据56个8位存储单元。  ⑥在本程序中运用加法运算以及移位运算实现了16位二进制数乘以16位二进制数的无符号运算。该运算的子程序如下:

  chengfa:clr result2

  clr result3

  ldi count1,16

  lsr chengshu1

  ror chengshu0

  chengfa0:

  brcc chengfa1

  add result2,beichengshu0

  adc result3,beichengshu1

  chengfa1:

  ror result3

  ror result2

  ror result1

  ror result0

  dec count1

  brne chengfa0

  ret

3 RC5及RC6算法实验结果及其比较与分析

  RC5及RC6算法实验的混合密钥过程、加密过程、解密过程和总体过程的效果比较如表3、4、5、6所列。

  表3 RC5及RC6算法混合密钥过程效果比较

混合密钥生成过程周期计数停止观察/μs程序大小/字ct
RC5算法15 2481270.67141826
RC6算法15 2461270.50141828


表4 RC5及RC6算法加密过程效果比较

加密过程(不考虑生成混合密钥的时间)周期计数停止观察/μs程序大小/字共处理数据的位数效率/(位/s)
RC5算法2511209.256632约为152 927
RC6算法625295210.7517064约为12 282

  表5 RC5及RC6算法解密过程效果比较

解密过程(不考虑生成混合密钥的时间)周期计数停止观察/μs程序大小/字共处理数据的位数效率/(位/s)
RC5 算法2509209.086832约为153 051
RC6 算法625275210.5817664约为12 283

  表6 RC5及RC6算法总体过程效果比较

总体算法过程(考虑生成混合密钥的时间,不考虑数据传输所用的)周期计数停止观察/μs程序大小/字共处理数据的位数效率/(位/s)
RC5算法20 2601688.3326732约为18 594
RC6算法140 27411 689.5045564约为5475

  由表3可以发现,RC6算法和RC5算法在混合密钥生成时程序的大小相同,但量RC6算法却比RC5算法省时。这是因为根据混合密钥生在方法在 执行循环,最终生成混合密钥时要执行比较操作。当超出了比较范围t时,要对指针地址重新复位。RC6算法t的取值大于RC5算法中t的取值,因此RC6算 法执行了较少的复位操作。从而节省了运行周期,故RC6算法比RC5算法在生成混合密钥时省时。

  以上所有实验结果均是在AVR Studio4.07仿真软件上选用Atmel公司的Atmega128高速嵌入式单片机为实验设备平台。选取参数w=16、r=12、b=16,并根据 计算公式求得c=8,t=26(RC5算法)或者t=28(RC6算法)在12MHz运行速度下模拟所得。

  从实验结果所得的表3、表4、表5、表6可以明确得出以下结论。

  ①从程序的执行效率来看,无论在加密还是在解密过程中,RC5算法都要比RC6算法执行效率高。

  因此,在一些非常注重程序执行效率,而对数据安全性要求不是非常高的情况下,应该采用RC5算法。

  ②从程序的执行时间来看,无论在加密过程不是在解密过程中,RC5算法都要比RC6算法省时。因此,在一些对程序执行时间长短要求很高,对数据安全性要求不是非常高的情况下,可以采用RC5算法。

  ③从程序的大小来看,无论在加密过程中还是在解密过程中,RC5算法都要比RC6算法更简洁。因此,在一些对程序所用空间大小要求很高,对数据安全性要求不是非常高的情况下,可以采用RC5算法。

  ④从安全性角度考虑,RC6算法是在RC5算法基础之上针对RC5算法中的漏洞,主要是循环移位的位移量并不取决于要移动次数的所有比特,通过 采用引入乘法运算来决定循环移位次数的方法,对RC5算法进行了改进,从而大大提高了RC6算法的安全性。因此,在一些对数据安全性要求很高的情况下,应 该采用RC6算法。

结语

  RC5及RC6算法是两种新型的分组密码,它们都具有可变的字长,可变的加密轮数,可变的密钥长度;同时,它们又只使用了常见的初等运算操作, 这使它们有很好的适应性,很高的运算速度,并且非常适合于硬件和软件实现。两种算法各有其优缺点,在工程应用中应该根据实际需要选择最适合的方法,以得到 最优的效果。

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关键词: AVR单片机 RC5 RC6算法

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