[发明专利]应用于AES与Camellia密码算法的可重构S盒电路结构有效
申请号: | 201710316681.6 | 申请日: | 2017-05-08 |
公开(公告)号: | CN106992852B | 公开(公告)日: | 2023-09-15 |
发明(设计)人: | 郑辛星;张肖强;邢博昱;王倩 | 申请(专利权)人: | 芜湖职业技术学院 |
主分类号: | H04L9/06 | 分类号: | H04L9/06 |
代理公司: | 江苏漫修律师事务所 32291 | 代理人: | 云洁 |
地址: | 241003 安徽*** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 应用于 aes camellia 密码 算法 可重构 电路 结构 | ||
本发明提供的应用于AES与Camellia密码算法的可重构S盒电路结构,包括:合成矩阵乘法单元1、合成矩阵乘法单元2、常数加单元1、常数加单元2、常数加单元3、常数加单元4、复合域乘法逆单元、选择器1、选择器2、字节数据输入端口、字节数据输出端口和控制信号输入端口,所述选择器1和所述选择器2均为三选一选择器。本发明通过复用复合域乘法逆单元方式,实现AES加密S盒运算、AES解密S盒运算和Camellia S盒运算的可重构功能。复合域乘法逆的复用可以大大减少了电路面积,同时合成矩阵结构有利于电路优化效率的提高,从而进一步减少电路面积。
技术领域
本发明涉及密码电路技术领域,尤其涉及一种应用于AES与Camellia密码算法的可重构S盒电路结构。
背景技术
1.AES密码算法和Camellia密码算法
AES(Advanced Encryption Standard,高级加密标准)是由美国国家标准与技术研究院2001年制定的新一代分组对称密码算法,用于取代原来的DES(Data EncryptionStandard,数据加密标准)。AES密码算法的数据分组长度为128比特,密钥长度有128,192和256比特三种。AES密码算法被多个国际标准组织所采用,是目前使用最广泛的分组密码算法。
Camellia算法是由日本电报电话公司和三菱公司于2000年共同设计,Camellia算法的数据分组长度也是128比特,密钥长度为128比特、192比特和256比特三种。Camellia已被许多组织选为标准算法,包括欧洲的NESSIE标准、日本的CRYPTREC标准、以及国际标准化组织与国际电工委员会制定的ISO/IEC 18033-3标准。
密码算法可以通过硬件实现,也可以通过软件实现。软件加密技术具有灵活性高、可扩展性强和可移植性好等优点,但是加密速度较低,并且由于软件运行环境的开放性,密码算法和加密信息容易被篡改和窃取。与软件加密技术相比,硬件加密技术具有更高的物理安全性和加密速度,具有更广阔的应用前景。分组密码标准的多样性为密码系统实现带来巨大挑战,为了满足不同地区和不同行业的应用需求,往往需要将不同的算法集成到一个硬件平台中。因此将Camellia密码算法和AES密码算法集成到一个硬件平台中,可以满足不同应用场合的加密需求。
2.AES S盒运算和Camellia S盒运算
在AES密码算法和Camellia密码算法中,字节替换运算(通常称为S盒运算)是唯一的非线性运算,运算复杂度最高。因此在AES密码算法电路和Camellia密码算法电路中,S盒运算电路均是最主要的运算部件,且分别在这两个密码算法电路中分别占据了大部分逻辑资源。
2.1AES S盒运算
AES密码算法的S盒和Camellia密码算法的S盒都是字节运算单元,即输入和输出都是一个字节。在AES密码算法中,加密过程和解密过程采用不同的S盒运算,在加密S盒运算中,输入字节首先进行一个有限域GF(28)域上乘法逆运算,然后进行一个仿射运算,其表达式为:
其中x为输入字节,(x)A-1为有限域GF(28)域上的乘法逆运算,MA为8×8bit常数矩阵,cA为8bit常数向量,MA和cA用于完成加密S盒中的仿射运算。AES密码算法中所指定的GF(28)域的不可约多项式为
f(x)=x8+x4+x3+x+1
常数矩阵MA和常数向量cA分别为:
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