基于部分重构技术的加密算法实现研究.pdf

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1、第5期电子学报Vol.35No.52007年5月ACTAELECTrONICASINICAMay2007基于部分重构技术的加密算法实现研究王峰，周学海，陈艾，罗赛（中国科学技术大学计算机科学技术系，安徽合肥230027）摘要：针对当前可重构计算技术在加密领域的应用中存在性能和资源占用量等方面的缺陷，提出了一种基于部分重构技术的加密算法实现方法.该方法利用XilinxFPGA具有的基于模块的部分重构能力实现具有对合结构的块加密算法，有效解决了模块间的协同机制、通讯通道设计以及执行时序调整等关键问题.加密算法实现的对比

2、实验验证了该方法的有效性.关键词：部分重构技术；块加密算法；模块化设计；对合结构中图分类号：TP309.7文献标识码：A文章编号：0372-2112（2007）05-0959-05AStudyonthelmplementationofEncryptionAlgorithmBasedonPartialReconfigurationWANGFeng，ZHOUXue-hai，CHENAi，LUOSai（DepartmentofComputerScienceandTechnology，UniuersityofScience

3、andTechnologyofChina，Hefei，Anhui230027，China）Abstract：Tosolvetheproblemssuchaslowperformanceandhighresourcecost，whichexistincurrentimplementa-tionsofencryptionalgorithmsbasedonreconfigurablecomputingtechnology，thispaperpresentsamethodthatimplementstheencryptio

4、nalgorithmsbyusingpartialreconfiguration.Thismethodimplementsablockcipheralgorithmwhichhasinvo-lutionalstructurebyusingmodule-basedpartialreconfigurationtechnologyofXilinxFPGA，andgivesthesolutionstothekeytechnicalissuessuchascooperationbetweenmodules，communica

5、tionchannelsdesignandtimingadjustingscheme.Thecomparisonsintheexperimentalresultsofthismethodwiththoseofothersdemonstratetheeffectivenessofthismethod.Keywords：partialreconfiguration；blockcipher；modulardesign；involutionalstructure!"引言提出了一种利用部分重构技术实现加密算法的方法.实验证明

6、该方法有效改善了加密算法实现的性能、资源占可重构计算（reconfigurablecomputing）是当前计算［1］用量以及重构时间等多项技术指标.机系统结构领域的发展趋势之一，它利用可重构逻辑器件的在线编程能力以硬连线逻辑高效地实现算法操#"相关工作作，在加解密、图像处理等领域有着重要应用.部分重构在早期的可重构计算技术研究中，只有少量的具有（partialreconfiguration）是一种新型的可重构计算技术.部分重构能力的定制系统被应用于加密领域，其中比较［2］利用部分重构技术，可重构计算系统可以对可重

7、构逻辑典型的是Piperench.Piperench利用虚拟流水级技器件上的指定计算资源进行独立地配置，而不影响器件术，当物理流水级数量少于虚拟流水级数时，会从前到上其余部分的功能.与早期的可重构计算技术相比，部后在每个时钟周期内重构一个物理流水级.Piperench分重构技术能够进一步提高系统的性能和资源利用率.对物理流水级的循环重构会阻塞数据输入，影响系统的可重构计算在加密技术的发展历程中起到了很重正常运行；另外，它使用的是定制的可重构逻辑器件，因要的作用，AES和NESSIE都把利用可重构计算技术实此针对该架

8、构开发的应用不具有可移植性.现算法的效能作为衡量候选算法的重要标准，市场上也随着半导体技术的发展，一些主流的商业可重构逻有大量基于可重构计算技术的加密芯片被实际应用.虽辑器件已经提供了对部分重构技术的支持，如Xilinx公然部分重构技术具有的高性能和低资源占用量等特点司的Virtex系列FPGA.这些器件具有丰富的可重构逻使得将它应用到加密领域能够获得更大的