面向轻量级分组密码的高性能可重构架构

作     者：黄海 徐江 孙铭玮 于斌 马超 方舟 曲家兴 Huang Hai;Xu Jiang;Sun Mingwei;Yu Bin;Ma Chao;Fang Zhou;Qu Jiaxing

作者机构：哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080 黑龙江省网络空间研究中心哈尔滨150090 

基　　金：黑龙江省自然科学基金优秀青年项目(YQ2019F010) 国家重点研发计划“光电子与微电子器件及集成”重点专项子课题(2018YFB2202100) 中央引导地方科技发展专项(ZY20B11) “理工英才”计划(LGYC2018JC016) “理工英才”计划杰出青年人才项目(2019KYYWF0214) 

出 版 物：《计算机辅助设计与图形学学报》 (Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics)

年 卷 期：2022年第34卷第4期

页      码：527-534页

摘      要：针对目前采用专用集成电路的硬件实现架构难以满足不同应用对灵活性需求的问题,提出一种面向轻量级分组密码的高性能可重构架构(HRALBC).通过分析42种主流的轻量级分组密码算法,提取出算法的模式特征和组合特征;以模式特征结果和组合特征结果为依据设计出可重构处理单元;根据算法映射规律设计可重构处理单元阵列,进而进行架构整体设计.将不同类型算法映射到HRALBC上,验证其功能正确性并分析映射结果.实验结果表明,在TSMC 55 nm CMOS工艺下,HRALBC的工作频率最高可达429MHz,总面积为1.23百万等效门(GE),对于不同密码算法面积效率最高可达22.33Gbit·s^(-1)·MGE^(-1);与Anole相比,对于PRESENT64/80,SPECK64/128和SIMON64/128算法,可重构单元利用率分别提高16.67%,16.67%和13.89%,面积效率分别提高66.64%,66.64%和11.04%.

主 题 词：轻量级分组密码 信息安全 可重构计算 硬件实现架构 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3724/SP.J.1089.2022.19441

馆 藏 号：203110489...