3-DES算法的FPGA高速实现(2)

　　通过时间分析发现，S盒在整个设计中占了很大的比重。S盒性能的提高对于整个设计性能会有很大的改善，因此S盒是整个设计优化的重点。

　　DES的8个S盒分别是一个满足特殊性能的6~4位的变换。在VHDL或Verilog语言中，可以直接用CASE语句来实现。这是最简单的实现方法，但是HDL语言都属于高级语言，它们强烈依赖于编译器的优化能力，往往对设计者来说，涉及得越少、编程越简单，代码效率越不高，这对于高速实现来说是不可取的。在实现过程中通过分析工具也发现，依赖于编译器的实现不但复杂，而且占用大量的空间。这样，S盒成了速度的瓶颈，为此，采用ROM来实现。XC2S100的LUT可以配置为16×1位的ROM，把输入的6位作为地址，对应的地址空间里存放的就是输出的4位，从而实现了6~4位的查找表LUT，所需时间只是FPGA中CLB的传输时间加上传输线上的延时，如图3。

2.3 密钥生成器设计

　　密钥生成器的设计是独立于DES轮函数运算实现的，采用3级流水线来与轮函数中的流水线相平衡，单轮的实现如图4。

　　其中，3级流水线由移位寄存器（SR）和1个触发器(FF)构成，在SR中完