[发明专利]实现SMS4算法的加解密系统

权利要求书

1.一种实现SMS4算法的加解密系统，其特征在于，包括：第一级流水线、 第二级流水线、第三级流水线；

所述第一级流水线包含第一运算模块和第一存储模块；所述第二级流水线 包含第二运算模块和第二存储模块；所述第三级流水线包含第三运算模块和 第三存储模块；

所述各级流水线的存储模块都包含控制参数区域、输入数据区域和运算数 据区域；所述控制参数区域用于存储控制参数，该控制参数用于指示工作模 式和迭代轮次；所述输入数据区域用于存储输入数据，所述第一级流水线接 收对应轮次的输入数据，并保存于各级流水线的存储模块的输入数据区域； 所述运算数据区域用于存储运算数据，各级流水线的运算输出结果保存于各 级流水线的存储模块的运算数据区域；

所述工作模式包括密钥扩展模式和加解密模式；所述工作模式由第一轮次 的输入数据决定，若输入数据为加密密钥则处于密钥扩展模式，若输入数据 为明文或密文则处于加解密模式；

所述第一运算模块根据所述工作模式将输入数据与系统参数或零参数执 行异或操作，并将运算输出结果保存于所述第一存储模块；所述第二运算模 块接收第一存储模块的运算输出结果，然后根据工作模式将该运算输出结果 与固定参数或轮密钥执行异或操作，再进行S盒查表操作，并将运算输出结 果保存于所述第二存储模块；所述第三运算模块接收第二存储模块的运算输 出结果，然后根据工作模式对该运算输出结果执行循环左移操作，再执行异 或运算，并将运算输出结果保存于所述第三存储模块；

所述第一运算模块包括第一数据选择部件和第一异或部件；所述第一数 据选择部件用于数据的选择，选择的依据是所述控制参数中包含的工作模式； 若处于密钥扩展模式，则选择系统参数；若处于加解密模式，则选择零参数； 所述第一异或部件用于对所述输入数据与所述第一数据选择部件的输出结果 执行异或操作；

所述第二运算模块包括第二数据选择部件、第二异或部件和S盒部件； 所述第二数据选择部件用于数据的选择，其选择依据是所述控制参数中包含 的工作模式；若处于密钥扩展模式，则选择固定参数；若处于加解密模式， 则选择轮密钥；选择所述轮密钥还依据所述控制参数中包含的迭代轮次；所 述第二异或部件用于对所述运算数据与所述第二数据选择部件的输出结果执 行异或操作；所述S盒部件用于对所述第二异或部件的输出结果执行S盒查 表操作；

所述第三运算模块包括第三数据选择部件、循环左移部件和第三异或部 件；所述第三数据选择部件用于数据的选择，其选择依据是控制参数中包含 的工作模式；若处于密钥扩展模式，则选择参数{0，0，13，23}；若处于加解密模 式，则选择参数{2，10，18，24}；所述循环左移部件用于对运算数据执行循环左 移和异或操作；所述循环左移部件先对运算数据执行四种带参数的循环左移 运算，所述参数代表左移的比特个数，再对四种循环左移结果执行异或操作； 所述循环左移部件的参数来自所述第三数据选择部件的输出结果；所述第三 异或部件用于对所述输入数据与所述循环左移部件的输出结果执行异或操 作；

所述第二运算模块在所述第三级流水线处于密钥扩展模式时根据所述第 三存储模块存储的运算输出结果来更新轮密钥；

所述第三级流水线把运算输出结果发送至第一级流水线进入下一迭代轮 次，复制工作模式并将迭代轮次递增；如果所述第三级流水线处于最后一个 迭代轮次，则不把运算输出结果发送至第一级流水线；若该最后一个迭代轮 次为加解密模式下的最后一个迭代轮次，则把所述第三级流水线的运算输出 结果作为加解密运算结果。

2.根据权利要求1所述的实现SMS4算法的加解密系统，其特征在于，还包 括用于产生时钟信号的时钟模块，所述时钟模块将产生的时钟信号发送至所 述第一存储模块、所述第二存储模块和所述第三存储模块，所述第一存储模 块、所述第二存储模块和所述第三存储模块都根据接收的时钟信号进行数据 的存储。