[發明專利]AES解密電路中的復用輪變換運算單元和構建方法

有效

• 申請號: 201910074198.0
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109936440B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 鄭辛星;張肖強;劉浩東;楊順
• 申請（專利權）人: 蕪湖職業技術學院
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 張苗

1.一種AES解密電路中的復用輪變換運算單元，其特征在于，所述復用輪變換運算單元包括：依次連接的數據輸入端口、第一合成矩陣乘法運算單元、二選一選擇器、常數加運算單元、復合域乘法逆運算單元、第二合成矩陣乘法運算單元和數據輸出端口，所述第二合成矩陣乘法運算單元上還連接有密鑰輸入端口，所述二選一選擇器上還連接有選擇信號輸入端口；所述數據輸入端口、所述密鑰輸入端口和所述數據輸出端口的數據位寬都為四個字節；

所述二選一選擇器包括三個輸入端和一個輸出端，其中兩個輸入端用于輸入數據，且分別與所述第一合成矩陣乘法運算單元的兩個輸出端相連接，另一個輸入端用于輸入選擇信號，與選擇信號輸入端口相連接，輸出端數據位寬為四個字節，且與所述常數加運算單元的輸入端相連，所述二選一選擇器從所述第一合成矩陣乘法運算單元輸出的兩個輸出數據中選擇一個輸出數據送入所述常數加運算單元中；

所述第一合成矩陣乘法運算單元包括一個輸入端和兩個輸出端，一個輸入端和兩個輸出端的數據位寬都為四個字節，一個輸入端與數據輸入端口相連接，兩個輸出端分別與二選一選擇器的兩個數據輸入端相連接；所述第一合成矩陣乘法運算單元將輸入的由四個字節數據組成的一組列向量與合成矩陣進行乘法運算，所述合成矩陣由常數矩陣組合而成，合成矩陣具體表達為：

所述常數矩陣為常數矩陣δ和常數矩陣τ′的乘積；所述常數矩陣為常數矩陣δ、常數矩陣τ′和常數矩陣的乘積；所述常數矩陣為常數矩陣δ、常數矩陣τ′和常數矩陣的乘積；所述常數矩陣為常數矩陣δ、常數矩陣τ′和常數矩陣的乘積；所述常數矩陣為常數矩陣δ、常數矩陣τ′和常數矩陣的乘積；所述常數矩陣δ為映射矩陣，其作用是將GF(2⁸)域上的元素映射到復合域上，常數矩陣τ′為逆S盒運算中逆仿射運算所指定的常數矩陣；

所述常數加運算單元包括一個輸入端和一個輸出端，輸入端與所述第一合成矩陣乘法運算單元的輸出端相連接，輸出端與所述復合域乘法逆運算單元的輸入端相連接；所述常數加運算單元實現輸入的四個字節數據的加常數ω_λ運算，常數ω_λ為常數矩陣δ、常數矩陣τ'和常數ω的乘積，常數ω為逆S盒運算中逆仿射運算所指定的字節常數；

所述復合域乘法逆運算單元包括一個輸入端和一個輸出端，輸入端與所述常數加運算單元的輸出端相連接，輸出端與所述第二合成矩陣乘法運算單元的一個輸入端相連接；所述復合域乘法逆運算單元實現輸入的四個字節數據在復合域上的乘法逆運算；

所述第二合成矩陣乘法運算單元包括兩個輸入端和一個輸出端，兩個輸入端中的一個輸入端與所述復合域乘法逆運算單元的輸出端相連，用于輸入數據，另一個輸入端與所密鑰輸入端口相連，用于輸入密鑰；所述第二合成矩陣乘法運算單元將輸入的四個字節數據和四個字節密鑰組成的一組列向量與合成矩陣進行乘法運算，所述合成矩陣由常數矩陣δ'和常數矩陣組合而成，合成矩陣具體表達為：

所述常數矩陣δ′為映射矩陣，其作用是將復合域上的運算結果映射回GF(2⁸)域上。

2.一種運用所述權利要求1提供的復用輪變換運算單元進行AES解密的輪變換構建方法，其特征在于，所述輪變換構建方法包括：

步驟1，進行一個密鑰加運算；

步驟2，進行一輪首輪變換；

步驟3，進行N_r–1輪普通輪變換。

3.根據權利要求2所述的進行AES 解密的輪變換構建方法，其特征在于，在步驟1中，密鑰加由密鑰加運算單元完成，密鑰加運算單元采用位異或邏輯運算；在步驟2中，所述首輪變換先后進行以下運算：移位運算、逆字節替換運算和密鑰加運算。

4.根據權利要求2所述的進行AES 解密的輪變換構建方法，其特征在于，在步驟3中，所述普通輪變換先后進行以下運算：逆列混合運算、逆行移位運算、逆字節替換運算和密鑰加運算。