AVR單片機的RC5和RC6算法區別、實現與優化

引言

　　在無線局域網中，傳輸的介質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無線信道中的數據，掌握傳輸的內容，造成數據泄密。因此，對于無線局域網來說，數據的加密是關鍵技術之一。

　　AVR高速嵌入式單片機是8位RISC MCU，執行大多數指令只需一個時鐘周期，速度快（8MHz AVR的運行速度約等于200MHz C51的運行速度）；32個通用寄存器直接與ALU相連，消除和運算瓶頸。內嵌可串行下載或自我編程的Flash和EPPROM，功能繁多，具有多種運行 模式。

　　依照IEEE1999年發布的802.11無線局域網協議標準，采用Atmel公司的Atmega128高速嵌入式單片機，開發無線數據傳輸裝 置。為了實現無線數據傳輸時的安全性，同時盡可能節省成本，采用軟件進行加密、解密。這就對算法的簡法性、高速性及適應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

　　RC5及RC6是參數變量的分組算法，實際上是由三個參數確定的一個加密算法族。一個特定的RC5或者RC6可以表示為RC5-w/r/b或者RC6-w/r/b。其中這三個參數w、f和b分別按照表1所列定義。

　　表1 RC5及RC6算法參數定義

1.2 RC5及RC6字運算部件

　　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算：

　　①模2w加法運算，表示為“+”；

　　②模2w減法運算，表示為“-”；

　　③逐位異或運算，表示為+；

　?、苎h左移，字a循環左移b比特表示為“ab”；

　　⑤循環右移，字a循環右移b比特表示為“a>>>b”；

　?、弈?w乘法，表示為“×”。

　　RC5算法運用了上述的①～⑤運算部分，RC6算法使用了上述所有的運算部件。

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

　　輸入比特數大小為8，密鑰長度為b的用戶密鑰K[0]至K[b-1]

　　轉換K[0]至K[b-1]為數組長度為c，比特數為w的L[]數組

　　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]方括號表示上取整運算，t=2r+2，當w分別為16、32、64時，常數Pw、Qw分別如表2所列。