一种基于keeloq的改进加密算法及其在单片机中的实现技术

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1、一种基于KEELOQ的改进加密算法及其在单片机中的实现技术一种基于KEELOQ的改进加密算法及其在单片机中的实现技术摘要：讨论了Microchip公司的KEELOQ加解密算法的实现机制，通过引入随随机数，提出了一种新的改进算法，并给出了其在单片机中的实现方案。该算法具有简单实用、所需硬件资源少、传输效率和安全性相对较高等优点，适用于需要数据加密的小型无线数据传输系统，具有广阔的应用前景。关键词：加密算法KEELOQ单片机跳码技术当今的坫编解码电路已经朝着高度集成化和微电脑恣化发展。像普通的固定编解码芯片和MC爿145026/145027、PT22

2、炎62/2272等已被广泛应用于公用系喃统中，给生活带来了方便。然而这些芯片蓝不能保证系统的安全性。由于这些系统每悃次发送的数据流一模一样，只是高低电平枢的组合，第三方面通过捕捉设备，一旦用户信号出现，便可瞬间取得合法的身份识道别码；或使用编码扫描设备，主动攻击解聊码芯片。因此保证系统的安全性是一个很现实的问题。在此背景下，基于加密算法孩的编解码IC的安全机制得到了应用。M嫘icrochip公司的KEELOQ技肇术是这种技术的代表。KEELOQ技术聩是一种多变化、抗截获得、安全可靠性高遽的非线性跳码加密解密技术。KEELO枷Q目前是通过硬件芯

3、片IC实现，主要应铡13/13用于汽车阵盗系统和门禁系统，是无钥进祖入系统领域的首选芯片。但也由于硬件芯耙片本身的限制，使之很难用于其它领域。陴本文把这项封装在芯片里的KEEL澄OQ加密技术用软件方式实现，并针对单宇片机的特性进行了适当改进。这种在单片啄机中实现的改进算法不仅包含了原来HC溏S300所具备的所有功能，而且在系统瘸安全性、灵活性、可扩展性、传输效率等窳方面均有较大改善，同时对改进算法在数寞据加密领域作为全新的尝试，以其特殊的非密钥管理方法独立于对称型加密与不对称哝型加密算法，成为一种适用于无线传输领橼域小型系统的数据加密算法。1晷K

4、EELOQ技术简介及其硬件实现妮KEELOQ技术的核心思想是用64b蝥it的EN_KEY[64:0]去加密脯32bit的CSR[31:0]得到3氅2bit的CRYP密文。加密机制为：蹯首先定义一个非线性表，这个非线性表有蝌5位输入NLF_IN[4:0]，一位邳输出NLF_OUT。它在CSR[31抟:0]中间隔均匀地取固定5位：I0、肭I1、I2、I3、I4，通过非线性产温13/13生一个输出码NLF_OUT；这一位输餍出码NLF_OUT再与EN_KEY中雨的15位、CSR中的2位进行异或运算怯后输出第一位输出码CRYP[0]；每董输出一位后，EN

5、_KEY、CSR分别腰进行移位，EN_KEY作循环移位，CRYP[0]作为CSR移位的输入；重娑复上述步骤直到输出32位CRYP[0顶:31]。依此法，即使32bit的校蝻验码CSR中只有一位发生变化，用KE病ELOQ加密算法得到的CRYP密文也馕会有50%以上的数据位发生变化。Microchip公司以KEELOQ滕技术为基础开发了滚动码系统专用芯片，坩HCS300是其中较典型的一款。它是邝一块8引脚的编码IC芯片，里面集成了库KEELOQ算法和其他一些功能，带有齄四个按键接口，实现15位的功能/命令馊码。内置192bitsEEPROM，聊用

6、来存放EN_KEY、SN、SYNC殂、SEED等。序列号用来标识不同的对φ象；加密密钥用来对发送的数据进行加密跬，增加破译的难度，它不直接发送出去；腺同步计数器用来抗截获，每次发送数据时搀，同步计数器的值都被更新，所以每次发炝送的数据都不一样。种子码用于安全学习幂时参与加密密钥的生成。接收方必须先通靛过学习来获得并存储发送方的序列号、加镝解密密钥和当前同步计数器的值。学习相肋当于身份确认，只有经过学习的用户才能与主机通信。主机在接收到信号后，首先榈比对序列号，然后利用学习过程中得到并该存储的加密密钥对接收的数据进行解密；幔13/13接着检查同步

7、计数器是否匹配，在确认其达匹配后，再去处理接收到的按键信令，并呖根据接收到的按键信令作出相应的动作反腿应。HCS300的系统使每次发送的密祁文都不相同，有效防止了空中截获法和数慈据重传带来的安全隐患。HCS30炳0系统的加密密钥在学习过程中经密钥生彳成算法产生。学习分为一般学习和安全学僵习。一般模式下，解密解钥由MKEY和いSN生成加解密密钥EN_KEY，其解逦密密钥隐含于发送信息中。安全模式下，增加了种子码SEED，它与MKEY和瘅SN一起生成加解密密钥EN_KEY，未而SEED_KEY在平时并不发送，这ｐ样增加了安全性。不过，在学习时SEE

8、廨D码的发送是不经过加密的。2KE暨ELOQ技术的不足与改进加密算法的提芎出尽管KEELOQ技术有上述独特睛的优点，但是经过深入分析不难