[发明专利]一种AES加密装置、芯片及系统

权利要求书

1.一种AES加密装置，其特征在于，包括：

移位阵列模块，用于将输入的状态矩阵中不同行的待加密数据按照不同偏移量进行循环位移，并依次输出第一列矩阵；所述第一列矩阵用于指示状态矩阵移位后的列数据；

所述移位阵列模块包括4个并行排列的移位阵列单元；

每个所述移位阵列单元包括第一选择器，以及与所述第一选择器顺次连接的第一寄存器、第二寄存器、第三寄存器、第四寄存器；其中，所述第一选择器具有第一输入端、第二输入端和第三输入端，所述第一输入端与所述第四寄存器的输出端连接，所述第二输入端用于输入所述状态矩阵中的1行数据，所述第三输入端用于输入中间状态矩阵的1行数据；

所述4个移位阵列单元中的第一移位阵列单元通过第四寄存器输出、第二移位阵列单元通过第三寄存器输出、第三移位阵列单元通过第二寄存器输出、第四移位阵列单元通过第一寄存器输出，以实现循环位移；

字节代换模块，与所述移位阵列模块连接，用于在每次输入所述第一列矩阵时，对所述第一列矩阵中的每个字节执行字节代换处理，得到第二列矩阵；

列混淆模块，与所述字节代换模块连接，用于在每次输入所述第二列矩阵时，将所述第二列矩阵进行列混淆处理，得到第三列矩阵；

轮密钥加模块，与所述列混淆模块连接，用于在每次输入所述第三列矩阵时，对所述第三列矩阵执行轮密钥加处理，并对处理后的所述第三列矩阵进行存储以得到所述中间状态矩阵；

所述轮密钥加模块，还用于在获取到所述中间状态矩阵时，将所述中间状态矩阵输出至所述移位阵列模块进行加密迭代，并在加密迭代的轮数达到预设数量阈值时，输出对应的所述中间状态矩阵以完成加密。

2.如权利要求1所述的加密装置，其特征在于，所述字节代换模块包括4个并行排列的S运算单元；

所述4个S运算单元的输入端与所述4个移位阵列单元的输出端一对一连接，以向所述4个S运算单元输入所述第一列矩阵，使得全部所述S运算单元对所述第一列阵列中对应的字节同时执行字节代换处理。

3.如权利要求2所述的加密装置，其特征在于，所述轮密钥加模块包括第一异或单元和暂存单元；其中，

所述第一异或单元具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；所述第一异或单元的第一输入端用于输入轮密钥，所述第一异或单元的第二输入端与所述列混淆模块连接以输入所述第三列矩阵；

所述暂存单元具有顺次连接的第一暂存寄存器、第二暂存寄存器和第三暂存寄存器；所述第一暂存寄存器的输入端与所述第一异或单元的第一输出端连接，以暂存3个处理后的所述第三列矩阵；所述第一暂存寄存器的输出端、所述第二暂存寄存器的输出端、所述第三暂存寄存器的输出端以及所述第一异或单元的第二输出端共同连接至所述第一选择器的第三输入端，以向所述移位阵列模块提供所述中间状态矩阵；

所述暂存单元在所述加密迭代的轮数达到预设数量阈值时，经所述第一暂存寄存器输出对应的中间状态矩阵，完成加密数据的输出。

4.一种AES加密芯片，其特征在于，包括如权利要求1～3中任一项所述加密装置。

5.一种AES加密系统，其特征在于，包括：至少一组如权利要求3所述的加密装置；其中，每组所述加密装置包括4个；

4个加密装置的第一加密装置的移位阵列模块的输出端分别与其它3个加密装置的字节代换模块的输入端连接，以同时对移位后状态矩阵的4个第一列矩阵执行字节代换处理、列混淆处理以及轮密钥加处理；

所述3个加密装置的第一异或单元的第一输出端共同连接至所述第一加密装置的第一选择器的第三输入端，以向所述第一加密装置的移位阵列模块提供中间状态矩阵。

6.如权利要求5所述的加密系统，其特征在于，还包括一密钥扩展模块；所述密钥扩展模块分别与每组所述加密装置中的4个轮密钥加模块连接，用于同时提供4列轮密钥以进行轮密钥加处理。