[发明专利]一种AES解密复用轮变换电路结构

说明书

本发明公开AES解密电路中的复用轮变换运算单元结构，包括依次相连接的以下部件：第一合成矩阵乘法运算单元、选择器、常数加运算单元、复合域乘法逆运算单元、第二选择器、第二合成矩阵乘法运算单元和第三选择器；其中，所述第一合成矩阵乘法运算单元的输入端设置为数据输入端口，所述第二合成矩阵乘法运算单元的输入端设置为密钥输入端口；所述选择器、第二选择器和第三选择器还设置有选择信号输入端口；所述第三选择器的输出端设置为数据输出端口。该AES解密电路中的复用轮变换运算单元结构降低电路实现面积，在循环结构AES密码电路实现时节省大量电路资源。

技术领域

本发明涉及密码电路实现技术领域，具体地，涉及AES解密电路中的复用轮变换运算单元结构。

背景技术

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)。目前，AES密码算法已经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。

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，分别称为AES-128，AES-192，AES-256。AES算法是一个迭代算法，每一个迭代可以称为轮变换，密钥长度不同，轮变换数量也不同，AES-128，AES-192，AES-256的轮变换数量Nr分别为10，12，14。AES加密流程如附图1所示，输入的明文数据首先进行密钥加运算；然后经过N_r-1轮普通轮变换，在每个普通轮变换中按顺序进行字节替换、行移位、列混合和密钥加四个子运算；最后经过一轮末轮变换，末轮变换按顺序进行字节替换、行移位和密钥加三个子运算。AES解密流程是与加密过程相反的一个过程，如图2所示，输入的密文数据首先进行一轮首轮变换，首轮变换为加密流程中末轮变换的逆运算，包括密钥加、逆行移位、逆字节替换三个子运算；然后进行N_r-1轮普通轮变换，普通轮变换为加密流程中普通轮变换的逆运算，包括密钥加、逆列混合、逆行移位和逆字节替换；最后进行一个密钥加运算。逆列混合、逆行移位和逆字节替换分别为加密流程中列混合、行移位和字节替换的逆运算。

全展开结构和循环结构是AES密码电路实现的两种基本结构，附图3为这两种电路结构的示意图。如图3所示，在全展开结构AES密码电路中，需要N_r个轮变换单元依次对输入的明文数据进行处理。全展开结构AES密码电路通过采用流水线技术可以大大提高电路处理速度，因此适用于高速数据处理电路中。在循环结构AES密码电路中，只采用一个轮变换单元完成所有的AES加密运算，因此适用于电路面积受限的应用场合。如图1所示的轮变换运算中，由于末轮变换不需要列混合运算，因此，在循环结构AES密码电路，轮变换电路需要设计成可重构电路，同时支持普通轮变换运算功能和末轮变换运算功能。

在已有的公开文献中，所提出的基于合并运算的AES轮变换电路，都是以增加电路面积为代价对关键路径长度进行了优化。

发明内容

本发明的目的是提供一种AES解密电路中的复用轮变换运算单元结构，该AES解密电路中的复用轮变换运算单元结构降低电路实现面积，在循环结构AES密码电路实现时节省大量电路资源。

为了实现上述目的，本发明提供了一种AES解密电路中的复用轮变换运算单元结构，该AES解密电路中的复用轮变换运算单元结构包括依次相连接的以下部件：

第一合成矩阵乘法运算单元、选择器、常数加运算单元、复合域乘法逆运算单元、第二选择器、第二合成矩阵乘法运算单元和第三选择器；其中，所述第一合成矩阵乘法运算单元的输入端设置为数据输入端口，所述第二合成矩阵乘法运算单元的输入端设置为密钥输入端口；所述选择器、第二选择器和第三选择器还设置有选择信号输入端口；所述第三选择器的输出端设置为数据输出端口。