AVR單片機(jī)的RC5和RC6算法區(qū)別、實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化
加入技術(shù)交流群
?、轂榱颂岣邤?shù)據(jù)加密及解密的速率，可以把混合密鑰生成過程提前執(zhí)行，以使之生成一張混合密鑰表。把這個表裝入發(fā)送數(shù)據(jù)端Atmega128高速 嵌入式單片機(jī)和接收數(shù)據(jù)端Atmega128高速嵌入式單片機(jī)的Flash 中，從而在以后的加密與解密過程中直接使用混合密鑰。值得注意的是，每當(dāng)用戶輸入的用戶密鑰發(fā)生改變時，必須重新執(zhí)行混合密鑰生成過程，并且重新給 Flash裝載重新生成后的混合密鑰表。在本程序中，RC5混合密鑰表共占據(jù)52個8位寄存單元，RC6混合密鑰表共占據(jù)56個8位存儲單元。 ?、拊诒境绦蛑羞\(yùn)用加法運(yùn)算以及移位運(yùn)算實(shí)現(xiàn)了16位二進(jìn)制數(shù)乘以16位二進(jìn)制數(shù)的無符號運(yùn)算。該運(yùn)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算法實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其比較與分析
RC5及RC6算法實(shí)驗(yàn)的混合密鑰過程、加密過程、解密過程和總體過程的效果比較如表3、4、5、6所列。
表3 RC5及RC6算法混合密鑰過程效果比較
| 混合密鑰生成過程 | 周期計(jì)數(shù) | 停止觀察/μs | 程序大小/字 | c | t |
| RC5算法 | 15 248 | 1270.67 | 141 | 8 | 26 |
| RC6算法 | 15 246 | 1270.50 | 141 | 8 | 28 |
表4 RC5及RC6算法加密過程效果比較
| 加密過程（不考慮生成混合密鑰的時間） | 周期計(jì)數(shù) | 停止觀察/μs | 程序大小/字 | 共處理數(shù)據(jù)的位數(shù) | 效率/（位/s) |
| RC5算法 | 2511 | 209.25 | 66 | 32 | 約為152 927 |
| RC6算法 | 62529 | 5210.75 | 170 | 64 | 約為12 282 |
表5 RC5及RC6算法解密過程效果比較
| 解密過程（不考慮生成混合密鑰的時間） | 周期計(jì)數(shù) | 停止觀察/μs | 程序大小/字 | 共處理數(shù)據(jù)的位數(shù) | 效率/（位/s） |
| RC5 算法 | 2509 | 209.08 | 68 | 32 | 約為153 051 |
| RC6 算法 | 62527 | 5210.58 | 176 | 64 | 約為12 283 |
表6 RC5及RC6算法總體過程效果比較
| 總體算法過程（考慮生成混合密鑰的時間，不考慮數(shù)據(jù)傳輸所用的） | 周期計(jì)數(shù) | 停止觀察/μs | 程序大小/字 | 共處理數(shù)據(jù)的位數(shù) | 效率/(位/s) |
| RC5算法 | 20 260 | 1688.33 | 267 | 32 | 約為18 594 |
| RC6算法 | 140 274 | 11 689.50 | 455 | 64 | 約為5475 |
由表3可以發(fā)現(xiàn)，RC6算法和RC5算法在混合密鑰生成時程序的大小相同，但量RC6算法卻比RC5算法省時。這是因?yàn)楦鶕?jù)混合密鑰生在方法在 執(zhí)行循環(huán)，最終生成混合密鑰時要執(zhí)行比較操作。當(dāng)超出了比較范圍t時，要對指針地址重新復(fù)位。RC6算法t的取值大于RC5算法中t的取值，因此RC6算 法執(zhí)行了較少的復(fù)位操作。從而節(jié)省了運(yùn)行周期，故RC6算法比RC5算法在生成混合密鑰時省時。
以上所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果均是在AVR Studio4.07仿真軟件上選用Atmel公司的Atmega128高速嵌入式單片機(jī)為實(shí)驗(yàn)設(shè)備平臺。選取參數(shù)w=16、r=12、b=16，并根據(jù) 計(jì)算公式求得c=8，t=26(RC5算法)或者t=28（RC6算法）在12MHz運(yùn)行速度下模擬所得。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得的表3、表4、表5、表6可以明確得出以下結(jié)論。
①從程序的執(zhí)行效率來看，無論在加密還是在解密過程中，RC5算法都要比RC6算法執(zhí)行效率高。
因此，在一些非常注重程序執(zhí)行效率，而對數(shù)據(jù)安全性要求不是非常高的情況下，應(yīng)該采用RC5算法。
?、趶某绦虻膱?zhí)行時間來看，無論在加密過程不是在解密過程中，RC5算法都要比RC6算法省時。因此，在一些對程序執(zhí)行時間長短要求很高，對數(shù)據(jù)安全性要求不是非常高的情況下，可以采用RC5算法。
?、蹚某绦虻拇笮砜?，無論在加密過程中還是在解密過程中，RC5算法都要比RC6算法更簡潔。因此，在一些對程序所用空間大小要求很高，對數(shù)據(jù)安全性要求不是非常高的情況下，可以采用RC5算法。
?、軓陌踩越嵌瓤紤]，RC6算法是在RC5算法基礎(chǔ)之上針對RC5算法中的漏洞，主要是循環(huán)移位的位移量并不取決于要移動次數(shù)的所有比特，通過 采用引入乘法運(yùn)算來決定循環(huán)移位次數(shù)的方法，對RC5算法進(jìn)行了改進(jìn)，從而大大提高了RC6算法的安全性。因此，在一些對數(shù)據(jù)安全性要求很高的情況下，應(yīng) 該采用RC6算法。
結(jié)語
RC5及RC6算法是兩種新型的分組密碼，它們都具有可變的字長，可變的加密輪數(shù)，可變的密鑰長度；同時，它們又只使用了常見的初等運(yùn)算操作， 這使它們有很好的適應(yīng)性，很高的運(yùn)算速度，并且非常適合于硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。兩種算法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，在工程應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需要選擇最適合的方法，以得到 最優(yōu)的效果。
評論