[發明專利]一種基于可重構計算的AES硬件實現方法及運行該方法的計算機設備與可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202010947808.6
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112134686A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 李麗;王心沅;傅玉祥;于登科;梁晨;陳輝;李偉
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04L9/06
• 分類號: H04L9/06;H04L9/08
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 張磊

1.一種基于可重構計算的AES硬件實現方法，其特征是包括如下步驟：

步驟1、初始化；

步驟2、調用密鑰運算單元；

步驟3、讀取與傳輸數據源；

步驟4、調用加/解密計算單元；

步驟5、讀取與傳輸結果數據；

步驟6、判決。

2.根據權利要求1所述的一種基于可重構計算的AES硬件實現方法，其特征在于，所述步驟1進一步為：

讀取存儲在緩存中的AES加解密配置信息，并將配置信息傳輸至AES加解密控制單元，包括AES分組模式CBC/EBC選擇信息，密鑰長度選擇信息，加/解密模式選擇信息，待運算明文/密文總長度信息；

所述AES加解密控制單元通過有限狀態機控制AES加解密算法的運算流程；根據不同配置信息對系統進行重構；通過調用密鑰運算單元對原始密鑰進行擴展運算；通過調用加/解密計算單元以實現AES加解密算法。

3.根據權利要求1所述的一種基于可重構計算的AES硬件實現方法，其特征在于，所述步驟2進一步為：

步驟2-1、密鑰運算單元根據控制單元信息對原始密鑰進行擴展運算，并傳輸至加/解密計算單元；

所述步驟3進一步為：

步驟3-1、利用源數據/結果數據分發單元根據控制單元信息產生數據地址并訪問存儲單元，將相應的輸入信息，包括對應密鑰及待運算明文/密文傳輸計算單元，傳輸結束后跳轉至步驟4。

4.根據權利要求1所述的一種基于可重構計算的AES硬件實現方法，其特征在于，所述步驟4進一步為：

加/解密計算單元根據控制單元信息對源數據分發單元的信息進行運算，并將結果數據傳輸至結果數據分發單元，傳輸結束后跳轉至步驟5；

其中，所述加/解密計算單元包括至少N路128bit按位異或運算單元以及至少N路T盒查找單元；其中，N代表并行路數，其取值取決于運算資源和存儲資源，N路并行需要N個128bit按位異或運算單元，N個T盒查找單元構成，其中，T盒查找單元包括4路16bit輸入8bit輸出，規模為8*16*16*8bit的查找表。

5.根據權利要求1所述的一種基于可重構計算的AES硬件實現方法，其特征在于，所述步驟5進一步為：

結果數據分發單元根據控制單元信息產生結果數據地址，并將計算單元結果存入存儲單元，跳轉至步驟6；

其中，所述存儲單元將數據存儲單元拆分為2N+1個bank，其中2N個數據bank和1個密鑰bank，待運算的明文/密文放在前N個數據bank中，對應的N個密鑰依次放在密鑰bank中，輸出數據則放在其余的N個bank中。

6.根據權利要求1所述的一種基于可重構計算的AES硬件實現方法，其特征在于，所述步驟6進一步為：

判斷是否已經完成對配置要求的所有信息的計算，未完成則返回步驟3，已完成則結束算法，輸出結果。

7.一種基于可重構計算的AES硬件實現方法，其特征在于包括以下模塊：

控制單元：通過有限狀態機控制AES加解密算法的運算流程；根據不同配置信息對系統進行重構；通過調用密鑰運算單元對原始密鑰進行擴展運算；通過調用加/解密計算單元以實現AES加解密算法；

密鑰運算單元：根據控制器信息對原始密鑰進行擴展運算；

源數據/結果數據分發單元：根據控制信息產生源數據/結果數據地址，實現存儲單元至計算單元的數據傳輸；

加/解密計算單元：根據配置對輸入信息進行相應計算；

存儲單元：對源數據和結果數據進行暫存。