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/*
* Copyright 2012, Homer Hsing <homer.hsing@gmail.com>
*
* Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
* you may not use this file except in compliance with the License.
* You may obtain a copy of the License at
*
* http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
*
* Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
* distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
* WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
* See the License for the specific language governing permissions and
* limitations under the License.
*/
module table_lookup (clk, state, p0, p1, p2, p3);
input clk;
input [31:0] state;
output [31:0] p0, p1, p2, p3;
wire [7:0] b0, b1, b2, b3;
assign {b0, b1, b2, b3} = state;
T
t0 (clk, b0, {p0[23:0], p0[31:24]}),
t1 (clk, b1, {p1[15:0], p1[31:16]}),
t2 (clk, b2, {p2[7:0], p2[31:8]} ),
t3 (clk, b3, p3);
endmodule
/* substitue four bytes in a word */
module S4 (clk, in, out);
input clk;
input [31:0] in;
output [31:0] out;
S
S_0 (clk, in[31:24], out[31:24]),
S_1 (clk, in[23:16], out[23:16]),
S_2 (clk, in[15:8], out[15:8] ),
S_3 (clk, in[7:0], out[7:0] );
endmodule
/* S_box, S_box, S_box*(x+1), S_box*x */
module T (clk, in, out);
input clk;
input [7:0] in;
output [31:0] out;
S
s0 (clk, in, out[31:24]);
assign out[23:16] = out[31:24];
xS
s4 (clk, in, out[7:0]);
assign out[15:8] = out[23:16] ^ out[7:0];
endmodule
/* S box */
module S_table (clk, in, out); //uses BRAM, implementation based on logic operations included in sbox.v
input clk;
input [7:0] in;
output reg [7:0] out;
always @ (posedge clk)
case (in)
8'h00: out <= 8'h63;
8'h01: out <= 8'h7c;
8'h02: out <= 8'h77;
8'h03: out <= 8'h7b;
8'h04: out <= 8'hf2;
8'h05: out <= 8'h6b;
8'h06: out <= 8'h6f;
8'h07: out <= 8'hc5;
8'h08: out <= 8'h30;
8'h09: out <= 8'h01;
8'h0a: out <= 8'h67;
8'h0b: out <= 8'h2b;
8'h0c: out <= 8'hfe;
8'h0d: out <= 8'hd7;
8'h0e: out <= 8'hab;
8'h0f: out <= 8'h76;
8'h10: out <= 8'hca;
8'h11: out <= 8'h82;
8'h12: out <= 8'hc9;
8'h13: out <= 8'h7d;
8'h14: out <= 8'hfa;
8'h15: out <= 8'h59;
8'h16: out <= 8'h47;
8'h17: out <= 8'hf0;
8'h18: out <= 8'had;
8'h19: out <= 8'hd4;
8'h1a: out <= 8'ha2;
8'h1b: out <= 8'haf;
8'h1c: out <= 8'h9c;
8'h1d: out <= 8'ha4;
8'h1e: out <= 8'h72;
8'h1f: out <= 8'hc0;
8'h20: out <= 8'hb7;
8'h21: out <= 8'hfd;
8'h22: out <= 8'h93;
8'h23: out <= 8'h26;
8'h24: out <= 8'h36;
8'h25: out <= 8'h3f;
8'h26: out <= 8'hf7;
8'h27: out <= 8'hcc;
8'h28: out <= 8'h34;
8'h29: out <= 8'ha5;
8'h2a: out <= 8'he5;
8'h2b: out <= 8'hf1;
8'h2c: out <= 8'h71;
8'h2d: out <= 8'hd8;
8'h2e: out <= 8'h31;
8'h2f: out <= 8'h15;
8'h30: out <= 8'h04;
8'h31: out <= 8'hc7;
8'h32: out <= 8'h23;
8'h33: out <= 8'hc3;
8'h34: out <= 8'h18;
8'h35: out <= 8'h96;
8'h36: out <= 8'h05;
8'h37: out <= 8'h9a;
8'h38: out <= 8'h07;
8'h39: out <= 8'h12;
8'h3a: out <= 8'h80;
8'h3b: out <= 8'he2;
8'h3c: out <= 8'heb;
8'h3d: out <= 8'h27;
8'h3e: out <= 8'hb2;
8'h3f: out <= 8'h75;
8'h40: out <= 8'h09;
8'h41: out <= 8'h83;
8'h42: out <= 8'h2c;
8'h43: out <= 8'h1a;
8'h44: out <= 8'h1b;
8'h45: out <= 8'h6e;
8'h46: out <= 8'h5a;
8'h47: out <= 8'ha0;
8'h48: out <= 8'h52;
8'h49: out <= 8'h3b;
8'h4a: out <= 8'hd6;
8'h4b: out <= 8'hb3;
8'h4c: out <= 8'h29;
8'h4d: out <= 8'he3;
8'h4e: out <= 8'h2f;
8'h4f: out <= 8'h84;
8'h50: out <= 8'h53;
8'h51: out <= 8'hd1;
8'h52: out <= 8'h00;
8'h53: out <= 8'hed;
8'h54: out <= 8'h20;
8'h55: out <= 8'hfc;
8'h56: out <= 8'hb1;
8'h57: out <= 8'h5b;
8'h58: out <= 8'h6a;
8'h59: out <= 8'hcb;
8'h5a: out <= 8'hbe;
8'h5b: out <= 8'h39;
8'h5c: out <= 8'h4a;
8'h5d: out <= 8'h4c;
8'h5e: out <= 8'h58;
8'h5f: out <= 8'hcf;
8'h60: out <= 8'hd0;
8'h61: out <= 8'hef;
8'h62: out <= 8'haa;
8'h63: out <= 8'hfb;
8'h64: out <= 8'h43;
8'h65: out <= 8'h4d;
8'h66: out <= 8'h33;
8'h67: out <= 8'h85;
8'h68: out <= 8'h45;
8'h69: out <= 8'hf9;
8'h6a: out <= 8'h02;
8'h6b: out <= 8'h7f;
8'h6c: out <= 8'h50;
8'h6d: out <= 8'h3c;
8'h6e: out <= 8'h9f;
8'h6f: out <= 8'ha8;
8'h70: out <= 8'h51;
8'h71: out <= 8'ha3;
8'h72: out <= 8'h40;
8'h73: out <= 8'h8f;
8'h74: out <= 8'h92;
8'h75: out <= 8'h9d;
8'h76: out <= 8'h38;
8'h77: out <= 8'hf5;
8'h78: out <= 8'hbc;
8'h79: out <= 8'hb6;
8'h7a: out <= 8'hda;
8'h7b: out <= 8'h21;
8'h7c: out <= 8'h10;
8'h7d: out <= 8'hff;
8'h7e: out <= 8'hf3;
8'h7f: out <= 8'hd2;
8'h80: out <= 8'hcd;
8'h81: out <= 8'h0c;
8'h82: out <= 8'h13;
8'h83: out <= 8'hec;
8'h84: out <= 8'h5f;
8'h85: out <= 8'h97;
8'h86: out <= 8'h44;
8'h87: out <= 8'h17;
8'h88: out <= 8'hc4;
8'h89: out <= 8'ha7;
8'h8a: out <= 8'h7e;
8'h8b: out <= 8'h3d;
8'h8c: out <= 8'h64;
8'h8d: out <= 8'h5d;
8'h8e: out <= 8'h19;
8'h8f: out <= 8'h73;
8'h90: out <= 8'h60;
8'h91: out <= 8'h81;
8'h92: out <= 8'h4f;
8'h93: out <= 8'hdc;
8'h94: out <= 8'h22;
8'h95: out <= 8'h2a;
8'h96: out <= 8'h90;
8'h97: out <= 8'h88;
8'h98: out <= 8'h46;
8'h99: out <= 8'hee;
8'h9a: out <= 8'hb8;
8'h9b: out <= 8'h14;
8'h9c: out <= 8'hde;
8'h9d: out <= 8'h5e;
8'h9e: out <= 8'h0b;
8'h9f: out <= 8'hdb;
8'ha0: out <= 8'he0;
8'ha1: out <= 8'h32;
8'ha2: out <= 8'h3a;
8'ha3: out <= 8'h0a;
8'ha4: out <= 8'h49;
8'ha5: out <= 8'h06;
8'ha6: out <= 8'h24;
8'ha7: out <= 8'h5c;
8'ha8: out <= 8'hc2;
8'ha9: out <= 8'hd3;
8'haa: out <= 8'hac;
8'hab: out <= 8'h62;
8'hac: out <= 8'h91;
8'had: out <= 8'h95;
8'hae: out <= 8'he4;
8'haf: out <= 8'h79;
8'hb0: out <= 8'he7;
8'hb1: out <= 8'hc8;
8'hb2: out <= 8'h37;
8'hb3: out <= 8'h6d;
8'hb4: out <= 8'h8d;
8'hb5: out <= 8'hd5;
8'hb6: out <= 8'h4e;
8'hb7: out <= 8'ha9;
8'hb8: out <= 8'h6c;
8'hb9: out <= 8'h56;
8'hba: out <= 8'hf4;
8'hbb: out <= 8'hea;
8'hbc: out <= 8'h65;
8'hbd: out <= 8'h7a;
8'hbe: out <= 8'hae;
8'hbf: out <= 8'h08;
8'hc0: out <= 8'hba;
8'hc1: out <= 8'h78;
8'hc2: out <= 8'h25;
8'hc3: out <= 8'h2e;
8'hc4: out <= 8'h1c;
8'hc5: out <= 8'ha6;
8'hc6: out <= 8'hb4;
8'hc7: out <= 8'hc6;
8'hc8: out <= 8'he8;
8'hc9: out <= 8'hdd;
8'hca: out <= 8'h74;
8'hcb: out <= 8'h1f;
8'hcc: out <= 8'h4b;
8'hcd: out <= 8'hbd;
8'hce: out <= 8'h8b;
8'hcf: out <= 8'h8a;
8'hd0: out <= 8'h70;
8'hd1: out <= 8'h3e;
8'hd2: out <= 8'hb5;
8'hd3: out <= 8'h66;
8'hd4: out <= 8'h48;
8'hd5: out <= 8'h03;
8'hd6: out <= 8'hf6;
8'hd7: out <= 8'h0e;
8'hd8: out <= 8'h61;
8'hd9: out <= 8'h35;
8'hda: out <= 8'h57;
8'hdb: out <= 8'hb9;
8'hdc: out <= 8'h86;
8'hdd: out <= 8'hc1;
8'hde: out <= 8'h1d;
8'hdf: out <= 8'h9e;
8'he0: out <= 8'he1;
8'he1: out <= 8'hf8;
8'he2: out <= 8'h98;
8'he3: out <= 8'h11;
8'he4: out <= 8'h69;
8'he5: out <= 8'hd9;
8'he6: out <= 8'h8e;
8'he7: out <= 8'h94;
8'he8: out <= 8'h9b;
8'he9: out <= 8'h1e;
8'hea: out <= 8'h87;
8'heb: out <= 8'he9;
8'hec: out <= 8'hce;
8'hed: out <= 8'h55;
8'hee: out <= 8'h28;
8'hef: out <= 8'hdf;
8'hf0: out <= 8'h8c;
8'hf1: out <= 8'ha1;
8'hf2: out <= 8'h89;
8'hf3: out <= 8'h0d;
8'hf4: out <= 8'hbf;
8'hf5: out <= 8'he6;
8'hf6: out <= 8'h42;
8'hf7: out <= 8'h68;
8'hf8: out <= 8'h41;
8'hf9: out <= 8'h99;
8'hfa: out <= 8'h2d;
8'hfb: out <= 8'h0f;
8'hfc: out <= 8'hb0;
8'hfd: out <= 8'h54;
8'hfe: out <= 8'hbb;
8'hff: out <= 8'h16;
endcase
endmodule
/* S box * x */
module xS_table (clk, in, out); //uses BRAM, implementation based on logic operations included in sbox.v
input clk;
input [7:0] in;
output reg [7:0] out;
always @ (posedge clk)
case (in)
8'h00: out <= 8'hc6;
8'h01: out <= 8'hf8;
8'h02: out <= 8'hee;
8'h03: out <= 8'hf6;
8'h04: out <= 8'hff;
8'h05: out <= 8'hd6;
8'h06: out <= 8'hde;
8'h07: out <= 8'h91;
8'h08: out <= 8'h60;
8'h09: out <= 8'h02;
8'h0a: out <= 8'hce;
8'h0b: out <= 8'h56;
8'h0c: out <= 8'he7;
8'h0d: out <= 8'hb5;
8'h0e: out <= 8'h4d;
8'h0f: out <= 8'hec;
8'h10: out <= 8'h8f;
8'h11: out <= 8'h1f;
8'h12: out <= 8'h89;
8'h13: out <= 8'hfa;
8'h14: out <= 8'hef;
8'h15: out <= 8'hb2;
8'h16: out <= 8'h8e;
8'h17: out <= 8'hfb;
8'h18: out <= 8'h41;
8'h19: out <= 8'hb3;
8'h1a: out <= 8'h5f;
8'h1b: out <= 8'h45;
8'h1c: out <= 8'h23;
8'h1d: out <= 8'h53;
8'h1e: out <= 8'he4;
8'h1f: out <= 8'h9b;
8'h20: out <= 8'h75;
8'h21: out <= 8'he1;
8'h22: out <= 8'h3d;
8'h23: out <= 8'h4c;
8'h24: out <= 8'h6c;
8'h25: out <= 8'h7e;
8'h26: out <= 8'hf5;
8'h27: out <= 8'h83;
8'h28: out <= 8'h68;
8'h29: out <= 8'h51;
8'h2a: out <= 8'hd1;
8'h2b: out <= 8'hf9;
8'h2c: out <= 8'he2;
8'h2d: out <= 8'hab;
8'h2e: out <= 8'h62;
8'h2f: out <= 8'h2a;
8'h30: out <= 8'h08;
8'h31: out <= 8'h95;
8'h32: out <= 8'h46;
8'h33: out <= 8'h9d;
8'h34: out <= 8'h30;
8'h35: out <= 8'h37;
8'h36: out <= 8'h0a;
8'h37: out <= 8'h2f;
8'h38: out <= 8'h0e;
8'h39: out <= 8'h24;
8'h3a: out <= 8'h1b;
8'h3b: out <= 8'hdf;
8'h3c: out <= 8'hcd;
8'h3d: out <= 8'h4e;
8'h3e: out <= 8'h7f;
8'h3f: out <= 8'hea;
8'h40: out <= 8'h12;
8'h41: out <= 8'h1d;
8'h42: out <= 8'h58;
8'h43: out <= 8'h34;
8'h44: out <= 8'h36;
8'h45: out <= 8'hdc;
8'h46: out <= 8'hb4;
8'h47: out <= 8'h5b;
8'h48: out <= 8'ha4;
8'h49: out <= 8'h76;
8'h4a: out <= 8'hb7;
8'h4b: out <= 8'h7d;
8'h4c: out <= 8'h52;
8'h4d: out <= 8'hdd;
8'h4e: out <= 8'h5e;
8'h4f: out <= 8'h13;
8'h50: out <= 8'ha6;
8'h51: out <= 8'hb9;
8'h52: out <= 8'h00;
8'h53: out <= 8'hc1;
8'h54: out <= 8'h40;
8'h55: out <= 8'he3;
8'h56: out <= 8'h79;
8'h57: out <= 8'hb6;
8'h58: out <= 8'hd4;
8'h59: out <= 8'h8d;
8'h5a: out <= 8'h67;
8'h5b: out <= 8'h72;
8'h5c: out <= 8'h94;
8'h5d: out <= 8'h98;
8'h5e: out <= 8'hb0;
8'h5f: out <= 8'h85;
8'h60: out <= 8'hbb;
8'h61: out <= 8'hc5;
8'h62: out <= 8'h4f;
8'h63: out <= 8'hed;
8'h64: out <= 8'h86;
8'h65: out <= 8'h9a;
8'h66: out <= 8'h66;
8'h67: out <= 8'h11;
8'h68: out <= 8'h8a;
8'h69: out <= 8'he9;
8'h6a: out <= 8'h04;
8'h6b: out <= 8'hfe;
8'h6c: out <= 8'ha0;
8'h6d: out <= 8'h78;
8'h6e: out <= 8'h25;
8'h6f: out <= 8'h4b;
8'h70: out <= 8'ha2;
8'h71: out <= 8'h5d;
8'h72: out <= 8'h80;
8'h73: out <= 8'h05;
8'h74: out <= 8'h3f;
8'h75: out <= 8'h21;
8'h76: out <= 8'h70;
8'h77: out <= 8'hf1;
8'h78: out <= 8'h63;
8'h79: out <= 8'h77;
8'h7a: out <= 8'haf;
8'h7b: out <= 8'h42;
8'h7c: out <= 8'h20;
8'h7d: out <= 8'he5;
8'h7e: out <= 8'hfd;
8'h7f: out <= 8'hbf;
8'h80: out <= 8'h81;
8'h81: out <= 8'h18;
8'h82: out <= 8'h26;
8'h83: out <= 8'hc3;
8'h84: out <= 8'hbe;
8'h85: out <= 8'h35;
8'h86: out <= 8'h88;
8'h87: out <= 8'h2e;
8'h88: out <= 8'h93;
8'h89: out <= 8'h55;
8'h8a: out <= 8'hfc;
8'h8b: out <= 8'h7a;
8'h8c: out <= 8'hc8;
8'h8d: out <= 8'hba;
8'h8e: out <= 8'h32;
8'h8f: out <= 8'he6;
8'h90: out <= 8'hc0;
8'h91: out <= 8'h19;
8'h92: out <= 8'h9e;
8'h93: out <= 8'ha3;
8'h94: out <= 8'h44;
8'h95: out <= 8'h54;
8'h96: out <= 8'h3b;
8'h97: out <= 8'h0b;
8'h98: out <= 8'h8c;
8'h99: out <= 8'hc7;
8'h9a: out <= 8'h6b;
8'h9b: out <= 8'h28;
8'h9c: out <= 8'ha7;
8'h9d: out <= 8'hbc;
8'h9e: out <= 8'h16;
8'h9f: out <= 8'had;
8'ha0: out <= 8'hdb;
8'ha1: out <= 8'h64;
8'ha2: out <= 8'h74;
8'ha3: out <= 8'h14;
8'ha4: out <= 8'h92;
8'ha5: out <= 8'h0c;
8'ha6: out <= 8'h48;
8'ha7: out <= 8'hb8;
8'ha8: out <= 8'h9f;
8'ha9: out <= 8'hbd;
8'haa: out <= 8'h43;
8'hab: out <= 8'hc4;
8'hac: out <= 8'h39;
8'had: out <= 8'h31;
8'hae: out <= 8'hd3;
8'haf: out <= 8'hf2;
8'hb0: out <= 8'hd5;
8'hb1: out <= 8'h8b;
8'hb2: out <= 8'h6e;
8'hb3: out <= 8'hda;
8'hb4: out <= 8'h01;
8'hb5: out <= 8'hb1;
8'hb6: out <= 8'h9c;
8'hb7: out <= 8'h49;
8'hb8: out <= 8'hd8;
8'hb9: out <= 8'hac;
8'hba: out <= 8'hf3;
8'hbb: out <= 8'hcf;
8'hbc: out <= 8'hca;
8'hbd: out <= 8'hf4;
8'hbe: out <= 8'h47;
8'hbf: out <= 8'h10;
8'hc0: out <= 8'h6f;
8'hc1: out <= 8'hf0;
8'hc2: out <= 8'h4a;
8'hc3: out <= 8'h5c;
8'hc4: out <= 8'h38;
8'hc5: out <= 8'h57;
8'hc6: out <= 8'h73;
8'hc7: out <= 8'h97;
8'hc8: out <= 8'hcb;
8'hc9: out <= 8'ha1;
8'hca: out <= 8'he8;
8'hcb: out <= 8'h3e;
8'hcc: out <= 8'h96;
8'hcd: out <= 8'h61;
8'hce: out <= 8'h0d;
8'hcf: out <= 8'h0f;
8'hd0: out <= 8'he0;
8'hd1: out <= 8'h7c;
8'hd2: out <= 8'h71;
8'hd3: out <= 8'hcc;
8'hd4: out <= 8'h90;
8'hd5: out <= 8'h06;
8'hd6: out <= 8'hf7;
8'hd7: out <= 8'h1c;
8'hd8: out <= 8'hc2;
8'hd9: out <= 8'h6a;
8'hda: out <= 8'hae;
8'hdb: out <= 8'h69;
8'hdc: out <= 8'h17;
8'hdd: out <= 8'h99;
8'hde: out <= 8'h3a;
8'hdf: out <= 8'h27;
8'he0: out <= 8'hd9;
8'he1: out <= 8'heb;
8'he2: out <= 8'h2b;
8'he3: out <= 8'h22;
8'he4: out <= 8'hd2;
8'he5: out <= 8'ha9;
8'he6: out <= 8'h07;
8'he7: out <= 8'h33;
8'he8: out <= 8'h2d;
8'he9: out <= 8'h3c;
8'hea: out <= 8'h15;
8'heb: out <= 8'hc9;
8'hec: out <= 8'h87;
8'hed: out <= 8'haa;
8'hee: out <= 8'h50;
8'hef: out <= 8'ha5;
8'hf0: out <= 8'h03;
8'hf1: out <= 8'h59;
8'hf2: out <= 8'h09;
8'hf3: out <= 8'h1a;
8'hf4: out <= 8'h65;
8'hf5: out <= 8'hd7;
8'hf6: out <= 8'h84;
8'hf7: out <= 8'hd0;
8'hf8: out <= 8'h82;
8'hf9: out <= 8'h29;
8'hfa: out <= 8'h5a;
8'hfb: out <= 8'h1e;
8'hfc: out <= 8'h7b;
8'hfd: out <= 8'ha8;
8'hfe: out <= 8'h6d;
8'hff: out <= 8'h2c;
endcase
endmodule