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Aes加密算法面积与性能平衡优化研究
  • ISSN号:1001-3695
  • 期刊名称:计算机应用研究
  • 时间:2014
  • 页码:3722-3725
  • 分类:TP309.7[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]衡阳师范学院计算机科学系,湖南衡阳421002, [2]湖南大学信息科学与工程学院,长沙410082, [3]聚落文化遗产数字化技术与应用湖南省重点实验室,湖南衡阳421002
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61173036);衡阳师范学院产学研基金资助项目(12CXYZ01);湖南省“十二五”重点建设学科资助项目;湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划资助项目(湘教通2014[248]号(2014366));聚落文化遗产数字化技术与应用湖南省重点实验室开放基金资助项目(J1401Z)
  • 相关项目:以汽车为例的CPS若干问题研究
作者: 李浪|
中文摘要:

AES密码是目前主流应用的加密算法,研究了在面积优化的同时兼顾加密速度的解决方法。根据字节代换的要求和特点,S盒变换采用16×16位的空间预存储置换表,通过O(1)查表效率即可实现Sub Bytes变换。将伽罗华域上所有元素的两倍先存储在一张表格中,相应运算只需要通过查表和相加就可以完成,避免了有限域的乘法运算,有效减少了运算次数。密钥扩展是独立于加密算法本身的一个特殊模块,采用上升沿有效的时钟控制密钥生成方法,在生成密钥的同一个时钟周期下降沿进行密钥传递,减少了系统延时,增强了并行性,使得面积优化后的AES加密效率更高,吞吐量更大。通过计数器控制加密函数调用的轮数,使得每个模块能多次被调用,从而使得加密芯片面积减少。实验表明在Xilinx Virtex-5 FPGA上优化后的加密模块所占用面积为11 163 Slices,相比优化之前的20 173 Slices,占用面积减少了将近一半。

英文摘要:

AES is the mainstream encryption algorithm now. This paper studied that AES implementation had less area and high throughout rate. According to the characteristics of the substitution,S-box transformation used 16 × 16 pre-stored permutation table so that lookup efficiency space could be achieve O( 1). All the galois field elements 2 times were stored in a table the first. All of the computing needed only look-up table and addition. This was to avoid the finite field multiplication and effectively reduce the number of operations. Key expansion was independent of the encryption algorithm itself. It used positive edge of the clock to control key generation. It could send key at the falling edge of the same clock cycle. This could make the area optimized and achieve high throughput rate without waiting for the arrival of the next clock edge. It controlled the rounds of calling encryption function by counter. Each module could also be called multiple times so that the encryption chip area was reduced. Experiments show that the area of optimized AES occupies 11 163 Slices. It is decreased by 2 times compared to20 173 Slices of original AES.

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期刊信息
  • 《计算机应用研究》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术厅
  • 主办单位:四川省计算机研究院
  • 主编:刘营
  • 地址:成都市成科西路3号
  • 邮编:610041
  • 邮箱:arocmag@163.com
  • 电话:028-85210177 85249567
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-3695
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1196/TP
  • 邮发代号:62-68
  • 获奖情况:
  • 第二届国家期刊奖百种重点科技期刊,国内计算技术类重点核心期刊,国内外著名数据库收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:60049