[發(fā)明專利]一種面向輕量級分組密碼算法的可重構陣列單元及陣列

在審

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• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112613080A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 黃海;徐江;劉志偉;趙石磊;于斌;孫銘瑋;劉玲;石峰碩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G06F21/72
• 分類號: G06F21/72;G06F9/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向輕量級分組密碼算法的可重構陣列單元，其特征在于，包括：邏輯單元(LOU)、S盒查找表單元(LUT)、算數(shù)單元(AU)、置換單元(PU)、移位單元(SU)和有限域乘法單元(GU)、多路復用器(MUX)、寄存器(REG)；

所述邏輯單元(LOU)、S盒查找表單元(LUT)、算數(shù)單元(AU)、置換單元(PU)、移位單元(SU)和有限域乘法單元(GU)接收16bit數(shù)據(jù)輸入在上述單元相應運算完成后，將各功能單元運算輸出傳輸至多路復用器(MUX)，并通過寄存器(REG)完成重構密碼數(shù)據(jù)輸出。

2.如權利要求1所述的可重構陣列單元，其特征在于，所述邏輯單元(LOU)，電路單元包括：一個一級異或運算單元、一個二級異或運算單元、一個一級與運算單元以及一個多路復用器；

邏輯單元(LOU)用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的邏輯運算，3組16bit數(shù)據(jù)in0、in1、in2，in0、in1在一級異或運算單元進行異或運算，并將運算結果與in2在二級異或運算單元進行異或運算；in0、in1在一級與運算單元進行與運算；

in0、in1在一級異或運算單元進行異或運算結果、以及in0、in1的異或運算結果與in2進行異或運算結果、in0、in1與運算結果經(jīng)多路復用器MUX得到數(shù)據(jù)輸出LOU_0。

3.如權利要求1所述的可重構陣列單元，其特征在于，所述S盒查找表單元(LUT)，電路單元包括：四個隨機存儲器(RAM)、一個多路復用器(MUX)；

S盒查找表單元(LUT)用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的S盒查表運算，輸入的S盒查找表單元(LUT)的16bit數(shù)據(jù)in0，被分成4組4bit的I1、I2、I3、I4，同時在RAM里進行查表操作并輸出O1、O2、O3、O4，O1、O2、O3、O4經(jīng)過多多路復用器(MUX)得到16bit結果輸出LUT_0。

4.如權利要求1所述的可重構陣列單元，其特征在于，所述算數(shù)單元(AU)，電路單元包括：3個32bit寄存器(REG)、2個多路復用器(MUX)、1個算數(shù)單元(AU)；

所述算數(shù)單元(AU)主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算數(shù)運算，可以實現(xiàn)2個操作數(shù)16位或32位的數(shù)據(jù)的模加、模減、模乘或模除操作,輸出運算結果AU_0。

5.如權利要求1所述的可重構陣列單元，其特征在于，所述置換單元PU，電路單元包括：2個32bit寄存器(REG)、1個多路復用器(MUX)、1個BENES網(wǎng)絡結構64bit比特置換單元(BENES64)；

in0、in1、in2、in3四路16bit輸入數(shù)據(jù)經(jīng)寄存器REG0、REG1，多路復用器(MUX)及BENES網(wǎng)絡結構64bit比特置換單元(BENES64)完成數(shù)據(jù)置換，輸出置換結果PU_0。

6.如權利要求1所述的可重構陣列單元，其特征在于，所述移位單元(SU)，電路單元包括：2個32bit寄存器(REG)、1個多路復用器(MUX)、1個移位寄存器(SH)；

in0、in1、in2、in3四路16bit輸入數(shù)據(jù)經(jīng)寄存器REG0、REG1，多路復用器(MUX)及移位寄存器完成數(shù)據(jù)移位，輸出移位結果SU_0。

7.如權利要求1所述的可重構陣列單元，其特征在于，所述有限域乘法單元(GU)，電路單元包括：68bit靜態(tài)配置寄存器、有限域矩陣乘法電路；

所述有限域乘法單元GU實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有限域乘法運算、實現(xiàn)GF(2⁴)域上的乘法運算，輸入16bit的數(shù)據(jù)，輸出進行有限域乘法運算后的16bit數(shù)據(jù)。

8.一種面向輕量級分組密碼算法的可重構陣列，其特征在于，由多個面向輕量級分組密碼算法的可重構陣列單元組成。

9.一種處理器，包含：面向輕量級分組密碼算法的可重構陣列單元及陣列，用于完成輕量級分組密碼重構。