摘要：討論了microchip公司的keeloq加解密算法的實現機制，通過引入隨隨機數，提出了一種新的改進算法，并給出了其在單片機中的實現方案。該算法具有簡單實用、所需硬件資源少、傳輸效率和安全性相對較高等優點，適用于需要數據加密的小型無線數據傳輸系統，具有廣闊的應用前景。

     關鍵詞：加密算法 keeloq 單片機 跳碼技術 當今的編解碼電路已經朝著高度集成化和微電腦化發展。像普通的固定編解碼芯片和mc145026/145027、pt2262/2272等已被廣泛應用于公用系統中，給生活帶來了方便。然而這些芯片不能保證系統的安全性。由于這些系統每次發送的數據流一模一樣，只是高低電平的組合，第三方面通過捕捉設備，一旦用戶信號出現，便可瞬間取得合法的身份識別碼；或使用編碼掃描設備，主動攻擊解碼芯片。因此保證系統的安全性是一個很現實的問題。在此背景下，基于加密算法的編解碼ic的安全機制得到了應用。microchip公司的keeloq技術是這種技術的代表。keeloq技術是一種多變化、抗截獲得、安全可靠性高的非線性跳碼加密解密技術。keeloq目前是通過硬件芯片ic（以mirochip公司的hcs300為代表）實現，主要應用于汽車陣盜系統和門禁系統，是無鑰進入系統領域的首選芯片。但也由于硬件芯片本身的限制（其所能加密的數據必須預先寫入eeprom中），使之很難用于其它（如數據加密）領域。 本文把這項封裝在芯片里的keeloq加密技術用軟件方式實現，并針對單片機的特性進行了適當改進。這種在單片機中實現的改進算法不僅包含了原來hcs300所具備的所有功能，而且在系統安全性、靈活性、可擴展性、傳輸效率等方面均有較大改善，同時對改進算法在數據加密領域作為全新的嘗試，以其特殊的密鑰管理方法獨立于對稱型加密（如des）與不對稱型加密算法（即公開密鑰體制，如rsa），成為一種適用于無線傳輸領域小型系統的數據加密算法。1 keeloq技術簡介及其硬件實現 keeloq技術的核心思想是用64bit的en_key[64:0](加密密鑰)去加密32bit的csr[31:0]（校驗碼）得到32bit的cryp密文。加密機制為：首先定義一個非線性表，這個非線性表有5位輸入nlf_in[4:0]，一位輸出nlf_out。它在csr[31:0]中間隔均勻地取固定5位：i0、i1、i2、i3、i4，通過非線性產生一個輸出碼nlf_out；這一位輸出碼nlf_out再與en_key中的15位、csr中的2位進行異或運算后輸出第一位輸出碼cryp[0]；每輸出一位后，en_key、csr分別進行移位，en_key作循環移位，cryp[0]作為csr移位的輸入；重復上述步驟直到輸出32位cryp[0:31]。依此法，即使32bit的校驗碼csr中只有一位發生變化，用keeloq加密算法得到的cryp密文也會有50%以上的數據位（16bit）發生變化。 microchip公司以keeloq技術為基礎開發了滾動碼系統專用芯片，hcs300是其中較典型的一款。它是一塊8引腳的編碼ic芯片，里面集成了keeloq算法和其他一些功能，帶有四個按鍵接口，實現15位的功能/命令碼。內置192bits（12×16bit words）eeprom，用來存放en_key（加密密鑰）、sn（序列號）、sync（同步碼）、seed（種子碼）等。序列號用來標識不同的對象；加密密鑰用來對發送的數據進行加密，增加破譯的難度，它不直接發送出去；同步計數器用來抗截獲，每次發送數據時，同步計數器的值都被更新，所以每次發送的數據都不一樣。種子碼用于安全學習時參與加密密鑰的生成。接收方必須先通過學習來獲得并存儲發送方的序列號、加解密密鑰和當前同步計數器的值。學習相當于身份確認，只有經過學習的用戶才能與主機通信。主機在接收到信號后，首先比對序列號，然后利用學習過程中得到并存儲的加密密鑰對接收的數據進行解密；接著檢查同步計數器是否匹配，在確認其匹配后，再去處理接收到的按鍵信令，并根據接收到的按鍵信令作出相應的動作反應。hcs300的系統使每次發送的密文都不相同，有效防止了空中截獲法和數據重傳帶來的安全隱患。 hcs300系統的加密密鑰在學習過程中經密鑰生成算法產生。學習分為一般學習和安全學習。一般模式下，解密解鑰由mkey和sn生成加解密密鑰en_key，其解密密鑰隱含于發送信息（mkey和sn）中。安全模式下，增加了種子碼seed（當四鍵一起按時發送），它與mkey和sn一起生成加解密密鑰en_key，而seed_key在平時并不發送，這樣增加了安全性。不過，在學習時seed碼的發送是不經過加密的。2 keeloq技術的不足與改進加密算法的提出盡管keeloq技術有上述獨特的優點，但是經過深入分析不難發現keeloq算法及其硬件實現技術也存在一些不足：（1）安全性基于出廠密鑰和種碼seed。在hcs300芯片中，加密密鑰en_key是由出廠密鑰mkey、序列號sn和種子碼seed（安全模式）生成的。而sn和seed在發送數據的過程中未經加密，是可截獲的