[發明專利]一種實現加密、解密的方法以及裝置

有效

• 申請號: 201210150985.7
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN103427981A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 李云崗;胡兵;潘紅升
• 申請（專利權）人: 北京華虹集成電路設計有限責任公司
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及密碼學領域，尤其是涉及一種實現加密、解密的方法以及裝置。

背景技術

加密技術是最常用的安全保密手段。加密技術包括兩個重要元素：算法和密鑰。算法是將可以理解的信息，也就是明文，與約定的數據結合，產生不可理解的密文的步驟，而約定的數據指的就是密鑰。在安全保密中，可通過適當的加密算法來保證信息通信的安全性。

AES算法是繼DES和3DE?S之后又一種被NIST推薦使用的分組加密算法，具有設計簡單，密鑰安裝快，需要的內存空間少，在所有平臺上運行良好等特點。自從被接納成為標準之日起，AES算法已經被銀行業、政府部門以及工業界作為事實上的密碼標準而廣泛使用。

AES加密過程包括一個初始密鑰加法，記作AddRoundKey，之后進行N-1次加密處理Round，最后使用一個加密處理FinalRound。加密處理Round由字節代替(SubBytes)、行移位(ShiftRows)、列混淆(MixColumns)以及輪密鑰加(AddRoundKey)四個變換組成，而加密處理FinalRound則是以上四個變化中去掉了輪密鑰加的步驟。

AES算法的硬件實現就是主要針對加密處理的四個運算，利用合適的硬件資源和結構進行設計。其硬件實現的性能參數主要為數據吞吐率和占用的硬件資源。數據吞吐率為單位時間內加密、解密的數據量。

目前硬件實現AES加密、解密過程的方式要么數據吞吐率太低，要么就是占用硬件資源太多，影響了加密、解密的硬件實現性能。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的是提供一種實現加密、解密的方法和裝置，以實現數據吞吐率和占用硬件資源最優折中的加密、解密算法。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供了一種實現加密的方法，采用多級流水線對接收的待加密數據進行多級加密處理，其中：

接收待加密數據的當前流水線，根據當前流水線的級數對所述數據進行包括至少一輪加密處理在內的對應處理，并將處理后的數據作為下一級流水線的待加密數據輸出，直至最后一級流水線進行對應處理完畢；其中，各級流水線進行所述對應處理的總時長相等并且各級流水線執行的所述加密處理的總輪數之和為數據加密需執行的總輪數。

優選地，

當前流水線為第一級流水線時，包括至少一輪加密處理在內的對應處理包括：順序執行的第一處理和n輪加密處理。

當前流水線為第一級和最后一級流水線除外的中間級時，包括至少一輪加密處理在內的對應處理包括：順序執行的n+1輪加密處理。

當前流水線為最后一級時，包括至少一輪加密處理在內的對應處理包括：順序執行的n輪加密處理和第二處理。

其中，所述第一處理為讀取明文數據，所述第二處理為存儲處理后的數據，所述第一處理、第二處理與一輪所述加密處理的處理時間相同。

優選地，

所述根據當前流水線的級數對所述數據進行包括至少一輪加密處理在內的對應處理之后進一步包括：將對應處理后的數據存入寄存器。

優選地，

采用多級流水線對接收的待解密數據進行多級解密處理，其中：

接收待解密數據的當前流水線，對所述數據進行包括至少一輪解密處理在內的處理，并將處理后的數據作為下一級流水線的待解密數據輸出，直至最后一級流水線進行對應處理完畢；其中，各級流水線進行所述處理的總時長相等并且各級流水線執行的所述解密處理的總輪數之和為數據解密需執行的總輪數。

優選地，

當前流水線為第一級流水線時，包括至少一輪解密處理在內的對應處理包括：順序執行的第一處理和n輪解密處理。

當前流水線為第一級和最后一級流水線除外的中間級時，包括至少一輪解密處理在內的對應處理包括：順序執行的n+1輪解密處理。

當前流水線為最后一級時，包括至少一輪解密處理在內的對應處理包括：順序執行的n輪解密處理和第二處理。

其中，所述第一處理為讀取密文數據，所述第二處理為存儲處理后的數據，所述第一處理、第二處理與一輪所述解密處理的處理時間相同。

優選地，

所述根據當前流水線的級數對所述數據進行包括至少一輪解密處理在內的對應處理之后進一步包括：將對應處理后的數據存入寄存器。

本發明還提供了一種實現加密的裝置，該裝置由多級流水線構成。

所述多級流水線的任一級流水線包括：控制單元、二選一選擇器、寄存器以及加密處理單元；所述二選一選擇器具有第一、第二輸入端和一個輸出端。