[实用新型]一种AES算法加密装置及数字电视前端双向认证系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及加密算法技术领域，尤其是涉及一种基于流水线结构的AES算法加密装置及数字电视前端双向认证系统。

背景技术

高级加密算法(Advanced Encrypt Standard，AES)，是美国国家标准和技术研究所于1997年1月发布的新的加密标准，是一种迭代型的分组加密算法，分组长度为128bits，密钥长度可为128，192和256位，AES加密操作，包括Nr轮迭代操作(Nr由密钥的长度决定)，每轮操作又包括轮密钥加，字节替换，字节移位和列混合的操作，详细过程如下图所示。AES的解密操作使用的是相同的子密钥值，只是使用的子密钥的顺序不同，是加密的逆过程。

AES加密的流程如图1所示：(以密钥长度为128位为例)，待加密的数据按128位分组输入，在进行第一次加密迭代之前，首先进行密钥运算操作，之后启动Nr次加密迭代操作流程；在Nr次加密迭代过程中，加密数据首先经过S盒置换和字节的移位操作，之后进行混列变换，最后进行密钥运算操作；在最后一次加密迭代的时候省略混列变换操作，输出加密以后的数据；解密操作流程：待解密的数据按128位分组输入，在进行第一次解密迭代之前，首先进行密钥运算操作，之后启动Nr次解密迭代操作流程；在N：次解密迭代过程中，与加密流程不同的是，解密首先进行的是字节的移位操作，再进行S盒的逆置换，之后进行密钥运算操作，最后进行混列逆变换；在最后一次解密迭代的时候省略混列逆变换步骤，输出解密以后的数据。AES的加密操作和解密操作使用的是相同的子密钥值，只是使用的子密钥的顺序不同。

如图2所示，流水线技术其实质就是在适当的地方加入寄存器，将前面的运算结果或输入数据暂存，并在下一个时钟到来时将寄存值作为后一级运算的输入。如同生产装配线那样，将操作执行工作量分成若干个时间上均衡的操作段，从流水线的起点连续地输入，流水线的各操作段以重叠方式执行。这使得操作执行速度只与流水线输入的速度有关，而与处理所需的时间无关。

AES分组密码在非反馈模式下，后续块的加密与前块的加密结果无关，即所有块的加密可并发执行，因而可将各轮作为流水级，进行流水操作，同时也可根据需要，将相邻几轮作为流水级，进行流水操作，如图3所示。采用这种流水操作来实现AES算法，首先，从第一组明文输入到第一组密文输出之间有一段固定的延时，这个延时即为一次AES加密运算所用的时间。这样，读取数据时很容易出现误码，特别是当输入数据的速率不恒定时，更容易出现误码。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种AES算法加密装置，其可方便地获取正确的输出结果。

为解决本实用新型的技术问题，本实用新型公开一种AES算法加密装置，包括多级轮变换单元和连接相邻两个轮变换单元的存储单元，每级轮变换单元包括数据输入端、数据输出端和轮密钥输入端，所述每级轮变换单元还包括数据有效信号输入端和数据有效信号输出端；上级轮变换单元的数据有效信号输出端通过有效信号存储器与下级轮变换单元的数据有效信号输入端连接。

其中，所述每级轮变换单元在其数据有效信号输入端收到数据有效信号后进行数据处理。

其中，上级轮变换单元数据处理完后向下级轮变换单元输出数据，同时上级轮变换单元产生数据有效信号并将其从数据有效输出，通过有效信号存储器输至下级轮变换单元的数据有效信号输入端。

其中，所述存储单元是寄存器。

其中，所述有效信号存储器是有效信号寄存器。

其中，所述数据有效信号输入端为使能信号输入端，所述数据有效信号输出端为使能信号输出端，所述有效信号存储器为使能信号寄存器。

本实用新型还公开一种数字电视前端双向认证系统，包括基于流水线结构的AES算法加密装置，该装置包括多级轮变换单元和连接相邻两个轮变换单元的存储单元，每级轮变换单元包括数据输入端、数据输出端和轮密钥输入端，所述每级轮变换单元还包括数据有效信号输入端和数据有效信号输出端；上级轮变换单元的数据有效信号输出端通过有效信号存储器与下级轮变换单元的数据有效信号输入端连接。

其中，所述每级轮变换单元在其数据有效信号输入端收到数据有效信号后进行数据处理。

其中，上级轮变换单元数据处理完后向下级轮变换单元输出数据，同时上级轮变换单元产生数据有效信号并将其从数据有效输出，通过有效信号存储器输至下级轮变换单元的数据有效信号输入端。

其中，所述数据有效信号输入端为使能信号输入端，所述数据有效信号输出端为使能信号输出端，所述有效信号存储器为使能信号寄存器。