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  1. +21
    -21
      aes/rtl/vhdl/aes_pkg.vhd
  2. +107
    -1
      aes/sim/vhdl/tb_aes.vhd
  3. +14
    -12
      cbcmac_des/rtl/vhdl/cbcmac_des.vhd
  4. +1
    -1
      des/rtl/verilog/des.v

+ 21
- 21
aes/rtl/vhdl/aes_pkg.vhd View File

@ -52,24 +52,24 @@ package aes_pkg is
(x"70", x"3e", x"b5", x"66", x"48", x"03", x"f6", x"0e", x"61", x"35", x"57", x"b9", x"86", x"c1", x"1d", x"9e"), -- D (x"70", x"3e", x"b5", x"66", x"48", x"03", x"f6", x"0e", x"61", x"35", x"57", x"b9", x"86", x"c1", x"1d", x"9e"), -- D
(x"e1", x"f8", x"98", x"11", x"69", x"d9", x"8e", x"94", x"9b", x"1e", x"87", x"e9", x"ce", x"55", x"28", x"df"), -- E (x"e1", x"f8", x"98", x"11", x"69", x"d9", x"8e", x"94", x"9b", x"1e", x"87", x"e9", x"ce", x"55", x"28", x"df"), -- E
(x"8c", x"a1", x"89", x"0d", x"bf", x"e6", x"42", x"68", x"41", x"99", x"2d", x"0f", x"b0", x"54", x"bb", x"16")); -- F (x"8c", x"a1", x"89", x"0d", x"bf", x"e6", x"42", x"68", x"41", x"99", x"2d", x"0f", x"b0", x"54", x"bb", x"16")); -- F
constant c_sbox_invers : t_stable2d := ( constant c_sbox_invers : t_stable2d := (
-- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F -- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
(x"52", x"09", x"6a", x"d5", x"30", x"36", x"a5", x"38", x"bf", x"40", x"a3", x"9e", x"81", x"f3", x"d7", x"fb"), -- 0 (x"52", x"09", x"6a", x"d5", x"30", x"36", x"a5", x"38", x"bf", x"40", x"a3", x"9e", x"81", x"f3", x"d7", x"fb"), -- 0
(x"7c", x"e3", x"39", x"82", x"9b", x"2f", x"ff", x"87", x"34", x"8e", x"43", x"44", x"c4", x"de", x"e9", x"cb"), -- 1
(x"54", x"7b", x"94", x"32", x"a6", x"c2", x"23", x"3d", x"ee", x"4c", x"95", x"0b", x"42", x"fa", x"c3", x"4e"), -- 2
(x"08", x"2e", x"a1", x"66", x"28", x"d9", x"24", x"b2", x"76", x"5b", x"a2", x"49", x"6d", x"8b", x"d1", x"25"), -- 3
(x"72", x"f8", x"f6", x"64", x"86", x"68", x"98", x"16", x"d4", x"a4", x"5c", x"cc", x"5d", x"65", x"b6", x"92"), -- 4
(x"6c", x"70", x"48", x"50", x"fd", x"ed", x"b9", x"da", x"5e", x"15", x"46", x"57", x"a7", x"8d", x"9d", x"84"), -- 5
(x"90", x"d8", x"ab", x"00", x"8c", x"bc", x"d3", x"0a", x"f7", x"e4", x"58", x"05", x"b8", x"b3", x"45", x"06"), -- 6
(x"d0", x"2c", x"1e", x"8f", x"ca", x"3f", x"0f", x"02", x"c1", x"af", x"bd", x"03", x"01", x"13", x"8a", x"6b"), -- 7
(x"3a", x"91", x"11", x"41", x"4f", x"67", x"dc", x"ea", x"97", x"f2", x"cf", x"ce", x"f0", x"b4", x"e6", x"73"), -- 8
(x"96", x"ac", x"74", x"22", x"e7", x"ad", x"35", x"85", x"e2", x"f9", x"37", x"e8", x"1c", x"75", x"df", x"6e"), -- 9
(x"47", x"f1", x"1a", x"71", x"1d", x"29", x"c5", x"89", x"6f", x"b7", x"62", x"0e", x"aa", x"18", x"be", x"1b"), -- A
(x"fc", x"56", x"3e", x"4b", x"c6", x"d2", x"79", x"20", x"9a", x"db", x"c0", x"fe", x"78", x"cd", x"5a", x"f4"), -- B
(x"1f", x"dd", x"a8", x"33", x"88", x"07", x"c7", x"31", x"b1", x"12", x"10", x"59", x"27", x"80", x"ec", x"5f"), -- C
(x"60", x"51", x"7f", x"a9", x"19", x"b5", x"4a", x"0d", x"2d", x"e5", x"7a", x"9f", x"93", x"c9", x"9c", x"ef"), -- D
(x"a0", x"e0", x"3b", x"4d", x"ae", x"2a", x"f5", x"b0", x"c8", x"eb", x"bb", x"3c", x"83", x"53", x"99", x"61"), -- E
(x"7c", x"e3", x"39", x"82", x"9b", x"2f", x"ff", x"87", x"34", x"8e", x"43", x"44", x"c4", x"de", x"e9", x"cb"), -- 1
(x"54", x"7b", x"94", x"32", x"a6", x"c2", x"23", x"3d", x"ee", x"4c", x"95", x"0b", x"42", x"fa", x"c3", x"4e"), -- 2
(x"08", x"2e", x"a1", x"66", x"28", x"d9", x"24", x"b2", x"76", x"5b", x"a2", x"49", x"6d", x"8b", x"d1", x"25"), -- 3
(x"72", x"f8", x"f6", x"64", x"86", x"68", x"98", x"16", x"d4", x"a4", x"5c", x"cc", x"5d", x"65", x"b6", x"92"), -- 4
(x"6c", x"70", x"48", x"50", x"fd", x"ed", x"b9", x"da", x"5e", x"15", x"46", x"57", x"a7", x"8d", x"9d", x"84"), -- 5
(x"90", x"d8", x"ab", x"00", x"8c", x"bc", x"d3", x"0a", x"f7", x"e4", x"58", x"05", x"b8", x"b3", x"45", x"06"), -- 6
(x"d0", x"2c", x"1e", x"8f", x"ca", x"3f", x"0f", x"02", x"c1", x"af", x"bd", x"03", x"01", x"13", x"8a", x"6b"), -- 7
(x"3a", x"91", x"11", x"41", x"4f", x"67", x"dc", x"ea", x"97", x"f2", x"cf", x"ce", x"f0", x"b4", x"e6", x"73"), -- 8
(x"96", x"ac", x"74", x"22", x"e7", x"ad", x"35", x"85", x"e2", x"f9", x"37", x"e8", x"1c", x"75", x"df", x"6e"), -- 9
(x"47", x"f1", x"1a", x"71", x"1d", x"29", x"c5", x"89", x"6f", x"b7", x"62", x"0e", x"aa", x"18", x"be", x"1b"), -- A
(x"fc", x"56", x"3e", x"4b", x"c6", x"d2", x"79", x"20", x"9a", x"db", x"c0", x"fe", x"78", x"cd", x"5a", x"f4"), -- B
(x"1f", x"dd", x"a8", x"33", x"88", x"07", x"c7", x"31", x"b1", x"12", x"10", x"59", x"27", x"80", x"ec", x"5f"), -- C
(x"60", x"51", x"7f", x"a9", x"19", x"b5", x"4a", x"0d", x"2d", x"e5", x"7a", x"9f", x"93", x"c9", x"9c", x"ef"), -- D
(x"a0", x"e0", x"3b", x"4d", x"ae", x"2a", x"f5", x"b0", x"c8", x"eb", x"bb", x"3c", x"83", x"53", x"99", x"61"), -- E
(x"17", x"2b", x"04", x"7e", x"ba", x"77", x"d6", x"26", x"e1", x"69", x"14", x"63", x"55", x"21", x"0c", x"7d"));-- F (x"17", x"2b", x"04", x"7e", x"ba", x"77", x"d6", x"26", x"e1", x"69", x"14", x"63", x"55", x"21", x"0c", x"7d"));-- F
@ -78,14 +78,14 @@ package aes_pkg is
function shiftrow (input : t_datatable2d) return t_datatable2d; function shiftrow (input : t_datatable2d) return t_datatable2d;
function invshiftrow (input : t_datatable2d) return t_datatable2d; function invshiftrow (input : t_datatable2d) return t_datatable2d;
function mixcolumns (input : t_datatable2d; column : natural) return t_datatable2d; function mixcolumns (input : t_datatable2d; column : natural) return t_datatable2d;
function sortdata (input : std_logic_vector(127 downto 0)) return t_datatable2d; function sortdata (input : std_logic_vector(127 downto 0)) return t_datatable2d;
function gmul (a : std_logic_vector(7 downto 0); b : std_logic_vector(7 downto 0)) return std_logic_vector; function gmul (a : std_logic_vector(7 downto 0); b : std_logic_vector(7 downto 0)) return std_logic_vector;
function addroundkey (data : in std_logic_vector(127 downto 0), key )
--function addroundkey (data : in std_logic_vector(127 downto 0), key )
end package aes_pkg; end package aes_pkg;
@ -186,10 +186,10 @@ package body aes_pkg is
variable v_data : t_datatable2d; variable v_data : t_datatable2d;
begin begin
for index in 0 to 3 loop for index in 0 to 3 loop
v_data(index)(0) := gmul(x"02",input(index)(0)) xor gmul(x"03",input(index)(1)) xor input(index)(2) xor input(index)(3);
v_data(index)(1) := input(index)(0) xor gmul(x"02",input(index)(1)) xor gmul(x"03",input(index)(2)) xor input(index)(3);
v_data(index)(2) := input(index)(0) xor input(index)(1) xor gmul(x"02",input(index)(2)) xor gmul(x"03",input(index)(3));
v_data(index)(3) := gmul(x"03", input(index)(0)) xor input(index)(1) xor input(index)(2) xor gmul(x"02",input(index)(3));
v_data(index)(0) := gmul(x"02",input(index)(0)) xor gmul(x"03",input(index)(1)) xor input(index)(2) xor input(index)(3);
v_data(index)(1) := input(index)(0) xor gmul(x"02",input(index)(1)) xor gmul(x"03",input(index)(2)) xor input(index)(3);
v_data(index)(2) := input(index)(0) xor input(index)(1) xor gmul(x"02",input(index)(2)) xor gmul(x"03",input(index)(3));
v_data(index)(3) := gmul(x"03", input(index)(0)) xor input(index)(1) xor input(index)(2) xor gmul(x"02",input(index)(3));
end loop; end loop;
return v_data; return v_data;
end function mixcolumns; end function mixcolumns;


+ 107
- 1
aes/sim/vhdl/tb_aes.vhd View File

@ -24,6 +24,8 @@ library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all; use ieee.numeric_std.all;
use work.aes_pkg.all;
entity tb_aes is entity tb_aes is
@ -57,6 +59,93 @@ architecture rtl of tb_aes is
); );
end component aes; end component aes;
type t_byte_array is array (natural range <>) of std_logic_vector(7 downto 0);
constant C_LTABLE : t_byte_array := (
x"00", x"ff", x"c8", x"08", x"91", x"10", x"d0", x"36",
x"5a", x"3e", x"d8", x"43", x"99", x"77", x"fe", x"18",
x"23", x"20", x"07", x"70", x"a1", x"6c", x"0c", x"7f",
x"62", x"8b", x"40", x"46", x"c7", x"4b", x"e0", x"0e",
x"eb", x"16", x"e8", x"ad", x"cf", x"cd", x"39", x"53",
x"6a", x"27", x"35", x"93", x"d4", x"4e", x"48", x"c3",
x"2b", x"79", x"54", x"28", x"09", x"78", x"0f", x"21",
x"90", x"87", x"14", x"2a", x"a9", x"9c", x"d6", x"74",
x"b4", x"7c", x"de", x"ed", x"b1", x"86", x"76", x"a4",
x"98", x"e2", x"96", x"8f", x"02", x"32", x"1c", x"c1",
x"33", x"ee", x"ef", x"81", x"fd", x"30", x"5c", x"13",
x"9d", x"29", x"17", x"c4", x"11", x"44", x"8c", x"80",
x"f3", x"73", x"42", x"1e", x"1d", x"b5", x"f0", x"12",
x"d1", x"5b", x"41", x"a2", x"d7", x"2c", x"e9", x"d5",
x"59", x"cb", x"50", x"a8", x"dc", x"fc", x"f2", x"56",
x"72", x"a6", x"65", x"2f", x"9f", x"9b", x"3d", x"ba",
x"7d", x"c2", x"45", x"82", x"a7", x"57", x"b6", x"a3",
x"7a", x"75", x"4f", x"ae", x"3f", x"37", x"6d", x"47",
x"61", x"be", x"ab", x"d3", x"5f", x"b0", x"58", x"af",
x"ca", x"5e", x"fa", x"85", x"e4", x"4d", x"8a", x"05",
x"fb", x"60", x"b7", x"7b", x"b8", x"26", x"4a", x"67",
x"c6", x"1a", x"f8", x"69", x"25", x"b3", x"db", x"bd",
x"66", x"dd", x"f1", x"d2", x"df", x"03", x"8d", x"34",
x"d9", x"92", x"0d", x"63", x"55", x"aa", x"49", x"ec",
x"bc", x"95", x"3c", x"84", x"0b", x"f5", x"e6", x"e7",
x"e5", x"ac", x"7e", x"6e", x"b9", x"f9", x"da", x"8e",
x"9a", x"c9", x"24", x"e1", x"0a", x"15", x"6b", x"3a",
x"a0", x"51", x"f4", x"ea", x"b2", x"97", x"9e", x"5d",
x"22", x"88", x"94", x"ce", x"19", x"01", x"71", x"4c",
x"a5", x"e3", x"c5", x"31", x"bb", x"cc", x"1f", x"2d",
x"3b", x"52", x"6f", x"f6", x"2e", x"89", x"f7", x"c0",
x"68", x"1b", x"64", x"04", x"06", x"bf", x"83", x"38");
constant C_ATABLE : t_byte_array := (
x"01", x"e5", x"4c", x"b5", x"fb", x"9f", x"fc", x"12",
x"03", x"34", x"d4", x"c4", x"16", x"ba", x"1f", x"36",
x"05", x"5c", x"67", x"57", x"3a", x"d5", x"21", x"5a",
x"0f", x"e4", x"a9", x"f9", x"4e", x"64", x"63", x"ee",
x"11", x"37", x"e0", x"10", x"d2", x"ac", x"a5", x"29",
x"33", x"59", x"3b", x"30", x"6d", x"ef", x"f4", x"7b",
x"55", x"eb", x"4d", x"50", x"b7", x"2a", x"07", x"8d",
x"ff", x"26", x"d7", x"f0", x"c2", x"7e", x"09", x"8c",
x"1a", x"6a", x"62", x"0b", x"5d", x"82", x"1b", x"8f",
x"2e", x"be", x"a6", x"1d", x"e7", x"9d", x"2d", x"8a",
x"72", x"d9", x"f1", x"27", x"32", x"bc", x"77", x"85",
x"96", x"70", x"08", x"69", x"56", x"df", x"99", x"94",
x"a1", x"90", x"18", x"bb", x"fa", x"7a", x"b0", x"a7",
x"f8", x"ab", x"28", x"d6", x"15", x"8e", x"cb", x"f2",
x"13", x"e6", x"78", x"61", x"3f", x"89", x"46", x"0d",
x"35", x"31", x"88", x"a3", x"41", x"80", x"ca", x"17",
x"5f", x"53", x"83", x"fe", x"c3", x"9b", x"45", x"39",
x"e1", x"f5", x"9e", x"19", x"5e", x"b6", x"cf", x"4b",
x"38", x"04", x"b9", x"2b", x"e2", x"c1", x"4a", x"dd",
x"48", x"0c", x"d0", x"7d", x"3d", x"58", x"de", x"7c",
x"d8", x"14", x"6b", x"87", x"47", x"e8", x"79", x"84",
x"73", x"3c", x"bd", x"92", x"c9", x"23", x"8b", x"97",
x"95", x"44", x"dc", x"ad", x"40", x"65", x"86", x"a2",
x"a4", x"cc", x"7f", x"ec", x"c0", x"af", x"91", x"fd",
x"f7", x"4f", x"81", x"2f", x"5b", x"ea", x"a8", x"1c",
x"02", x"d1", x"98", x"71", x"ed", x"25", x"e3", x"24",
x"06", x"68", x"b3", x"93", x"2c", x"6f", x"3e", x"6c",
x"0a", x"b8", x"ce", x"ae", x"74", x"b1", x"42", x"b4",
x"1e", x"d3", x"49", x"e9", x"9c", x"c8", x"c6", x"c7",
x"22", x"6e", x"db", x"20", x"bf", x"43", x"51", x"52",
x"66", x"b2", x"76", x"60", x"da", x"c5", x"f3", x"f6",
x"aa", x"cd", x"9a", x"a0", x"75", x"54", x"0e", x"01");
function gmul_a(a : std_logic_vector(7 downto 0); b : std_logic_vector(7 downto 0)) return std_logic_vector is
variable v_s : unsigned(7 downto 0) := x"00";
begin
v_s := unsigned(C_LTABLE(to_integer(unsigned(a)))) + unsigned(C_LTABLE(to_integer(unsigned(b))));
v_s := unsigned(C_ATABLE(to_integer(v_s)));
if (a = x"00" or b = x"00") then
return x"00";
else
return std_logic_vector(v_s);
end if;
end function gmul_a;
signal s_a : std_logic_vector(7 downto 0);
signal s_b : std_logic_vector(7 downto 0);
signal s_i : std_logic_vector(7 downto 0);
signal s_j : std_logic_vector(7 downto 0);
begin begin
@ -72,10 +161,27 @@ begin
mode_i => s_mode, mode_i => s_mode,
key_i => s_key, key_i => s_key,
data_i => s_datain, data_i => s_datain,
valid_i => s_validin,
valid_i => s_validin,
data_o => s_dataout, data_o => s_dataout,
valid_o => s_validout valid_o => s_validout
); );
-- check gmul function
gmulcheckP : process is
variable v_a : std_logic_vector(7 downto 0) := x"00";
variable v_b : std_logic_vector(7 downto 0) := x"00";
begin
for i in 0 to 255 loop
for j in 0 to 255 loop
s_i <= std_logic_vector(to_unsigned(i, 8));
s_j <= std_logic_vector(to_unsigned(j, 8));
wait until rising_edge(s_clk);
s_a <= gmul(s_i, s_j);
s_b <= gmul_a(s_i, s_j);
end loop;
end loop;
end process gmulcheckP;
end architecture rtl; end architecture rtl;

+ 14
- 12
cbcmac_des/rtl/vhdl/cbcmac_des.vhd View File

@ -24,6 +24,7 @@ library ieee;
use work.des_pkg.all; use work.des_pkg.all;
entity cbcmac_des is entity cbcmac_des is
port ( port (
reset_i : in std_logic; -- low active async reset reset_i : in std_logic; -- low active async reset
@ -32,14 +33,15 @@ entity cbcmac_des is
key_i : in std_logic_vector(0 to 63); -- key input key_i : in std_logic_vector(0 to 63); -- key input
data_i : in std_logic_vector(0 to 63); -- data input data_i : in std_logic_vector(0 to 63); -- data input
valid_i : in std_logic; -- input key/data valid flag valid_i : in std_logic; -- input key/data valid flag
accept_o : out std_logic;
accept_o : out std_logic; -- input accept
data_o : out std_logic_vector(0 tO 63); -- data output data_o : out std_logic_vector(0 tO 63); -- data output
valid_o : out std_logic; -- output data valid flag valid_o : out std_logic; -- output data valid flag
accept_i : in std_logic
accept_i : in std_logic -- output accept
); );
end entity cbcmac_des; end entity cbcmac_des;
architecture rtl of cbcmac_des is architecture rtl of cbcmac_des is
@ -49,11 +51,11 @@ architecture rtl of cbcmac_des is
); );
port ( port (
reset_i : in std_logic; reset_i : in std_logic;
clk_i : IN std_logic;
mode_i : IN std_logic;
key_i : IN std_logic_vector(0 to 63);
data_i : IN std_logic_vector(0 to 63);
valid_i : IN std_logic;
clk_i : in std_logic;
mode_i : in std_logic;
key_i : in std_logic_vector(0 to 63);
data_i : in std_logic_vector(0 to 63);
valid_i : in std_logic;
accept_o : out std_logic; accept_o : out std_logic;
data_o : out std_logic_vector(0 to 63); data_o : out std_logic_vector(0 to 63);
valid_o : out std_logic; valid_o : out std_logic;
@ -76,12 +78,12 @@ architecture rtl of cbcmac_des is
begin begin
s_des_datain <= C_IV xor data_i when start_i = '1' else
s_des_dataout_d xor data_i when start_i = '0';
s_des_datain <= C_IV xor data_i when start_i = '1' else
s_des_dataout_d xor data_i;
data_o <= s_des_dataout;
data_o <= s_des_dataout;
s_des_key <= key_i when start_i = '1' else s_key;
s_des_key <= key_i when start_i = '1' else s_key;
accept_o <= s_des_accept; accept_o <= s_des_accept;
@ -130,4 +132,4 @@ begin
); );
end architecture rtl;
end architecture rtl;

+ 1
- 1
des/rtl/verilog/des.v View File

@ -37,7 +37,7 @@ module des
); );
`include "../../rtl/verilog/des_pkg.v"
`include "../../../des/rtl/verilog/des_pkg.v"
`ifdef PIPE `ifdef PIPE


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