[發(fā)明專利]一種生成輪密鑰的分組密碼算法的低功耗裝置及方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110006803.4
• 申請(qǐng)日: 2011-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN102063179A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈海斌;李剛;李袁鑫;周祺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F1/32
• 分類號(hào): G06F1/32;H04L9/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低功耗方法，尤其涉及一種生成輪密鑰的分組密碼算法的低功耗裝置及方法。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大的改變了我們和世界交互的方式,網(wǎng)絡(luò)尤其是電子商務(wù)的廣泛應(yīng)用,將信息的接收,傳送,處理和存儲(chǔ)越來越緊密的和個(gè)人相聯(lián)系在一起。密碼算法在保證信息的安全性，完畢性和不可抵賴性方面起著極為重要的作用。分組密碼算法由于其加解密速度快，便于硬件實(shí)現(xiàn)而得到廣泛應(yīng)用。

在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中，一次一密的加解密模式由于傳輸效率等方面的因素應(yīng)用不是十分廣泛。現(xiàn)有的加解密模式更多的是對(duì)批量數(shù)據(jù)使用同一個(gè)密鑰進(jìn)行加解密。對(duì)于需要生成輪密鑰的分組算法而言，由于輪密鑰一致，因而如果每次都進(jìn)行輪密鑰生成操作就會(huì)降低系統(tǒng)的性能。

隨著集成電路的集成度越來越高，摩爾定律表明每18個(gè)月晶體管密度將增加一倍，系統(tǒng)的功耗也隨之增大。在嵌入式手持設(shè)備越來越普及的今天，系統(tǒng)的功耗越來越被人們所關(guān)注和研究，因而如何降低芯片功耗也成為當(dāng)前集成電路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素之一。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，性能和功耗是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾，如何在這兩者之間尋找折中點(diǎn)也是一個(gè)研究的熱點(diǎn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種生成輪密鑰的分組密碼算法的低功耗裝置及方法。

生成輪密鑰的分組密碼算法的低功耗裝置包括主控制模塊、密鑰比較模塊、輪密鑰生成模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊和輪密鑰存儲(chǔ)模塊；主控制模塊分別與密鑰比較模塊、輪密鑰生成模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊和輪密鑰存儲(chǔ)模塊相連接，密鑰比較模塊與輪密鑰生成模塊相連接，輪密鑰生成模塊和輪密鑰存儲(chǔ)模塊相連接，輪密鑰存儲(chǔ)模塊與數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊相連接；主控制模塊根據(jù)控制信號(hào)中的啟動(dòng)信號(hào)和模式選擇位將輸入數(shù)據(jù)利用輸入密鑰進(jìn)行加解密操作，運(yùn)算后產(chǎn)生最終的輸出數(shù)據(jù)；具體地說就是密鑰比較模塊根據(jù)輸入密鑰產(chǎn)生密鑰一致信號(hào)供主控制模塊使用，同時(shí)將密鑰送入輪密鑰生成模塊，輪密鑰生成模塊利用原始輸入的密鑰產(chǎn)生輪密鑰并將其存儲(chǔ)在輪密鑰存儲(chǔ)模塊中。數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊利用輸入數(shù)據(jù)和輪密鑰存儲(chǔ)模塊輸入的輪密鑰，經(jīng)過數(shù)據(jù)運(yùn)算操作之后產(chǎn)生最后的輸出數(shù)據(jù)。在具體的執(zhí)行過程中，主控制模塊會(huì)根據(jù)系統(tǒng)所處的不同狀態(tài)，對(duì)密鑰比較模塊、輪密鑰生成模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊和輪密鑰存儲(chǔ)模塊進(jìn)行分時(shí)的開啟和關(guān)閉。

所述的密鑰比較模塊的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為：密鑰比較模塊包括上次密鑰寄存器、本次密鑰寄存器和比較單元；比較單元分別與上次密鑰寄存器和本次密鑰寄存器相連。上次密鑰寄存器和本次密鑰寄存器經(jīng)過比較單元之后產(chǎn)生密鑰一致信號(hào)反饋給主控制模塊。

所述的輪密鑰生成模塊的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為：輪密鑰生成模塊包括輪密鑰狀態(tài)機(jī)、多路選擇器、ROM查表單元、輪函數(shù)F、臨時(shí)結(jié)果寄存器、輸出寄存器；輪密鑰狀態(tài)機(jī)分別與多路選擇器、ROM查表單元、臨時(shí)結(jié)果寄存器、輸出寄存器相連；多路選擇器接受輸入的密鑰，并與輪函數(shù)F相連；輪函數(shù)F(403)與臨時(shí)結(jié)果寄存器相連；臨時(shí)結(jié)果寄存器與輸出寄存器、多路選擇器相連；ROM查表單元與輪函數(shù)F相連。臨時(shí)結(jié)果寄存器存放的是一些中間的運(yùn)算結(jié)果，ROM查表單元存放的是一些固定的配置參數(shù)，在輪密鑰生成狀態(tài)機(jī)的控制下，多路選擇器在原始密鑰和臨時(shí)結(jié)果寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，并且和從ROM查表單元中查到的數(shù)據(jù)一起送入輪函數(shù)F，運(yùn)算產(chǎn)生的結(jié)果存放在臨時(shí)結(jié)果寄存器中，并在輪密鑰生成狀態(tài)機(jī)的控制下經(jīng)輸出寄存器輸出到輪密鑰存儲(chǔ)模塊。

所述的數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊的內(nèi)部模塊連接關(guān)系為：數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊包括數(shù)據(jù)運(yùn)算狀態(tài)機(jī)、多路選擇器、輪函數(shù)G、臨時(shí)結(jié)果寄存器、輸出寄存器；數(shù)據(jù)運(yùn)算狀態(tài)機(jī)分別與多路選擇器、臨時(shí)結(jié)果寄存器、輸出寄存器相連；多路選擇器接受外界的輸入數(shù)據(jù)，并且和輪函數(shù)G相連；輪函數(shù)G接受來自輪密鑰存儲(chǔ)模塊輸入的輪密鑰，并和臨時(shí)結(jié)果寄存器相連；臨時(shí)結(jié)果寄存器分別和輸出寄存器、多路選擇器相連。臨時(shí)結(jié)果寄存器存放的是一些中間的運(yùn)算結(jié)果，在數(shù)據(jù)運(yùn)算狀態(tài)機(jī)的控制下，多路選擇器在原始的輸入數(shù)據(jù)和臨時(shí)結(jié)果寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)選擇，并且和從輪密鑰存儲(chǔ)模塊輸入的輪密鑰一起送入輪函數(shù)G，運(yùn)算產(chǎn)生的結(jié)果存放在臨時(shí)結(jié)果寄存器中，并在數(shù)據(jù)運(yùn)算狀態(tài)機(jī)的控制下經(jīng)輸出寄存器輸出。

生成輪密鑰的分組密碼算法的低功耗方法的步驟如下：

1）主控制模塊的的初始化狀態(tài)為空閑狀態(tài)，空閑狀態(tài)檢測(cè)主控制模塊收到的控制信號(hào)，進(jìn)行啟動(dòng)信號(hào)判斷操作，若檢測(cè)到的控制信號(hào)為啟動(dòng)信號(hào)，則轉(zhuǎn)移到步驟2）；若沒有檢測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)，則關(guān)閉密鑰比較模塊、輪密鑰生成模塊、輪密鑰存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)運(yùn)算模塊，轉(zhuǎn)移到步驟1）進(jìn)行下一次的啟動(dòng)信號(hào)檢測(cè)；