一种生成轮密钥的分组密码算法的低功耗装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102063179A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102063179A(43)申请公布日2011.05.18(21)申请号201110006803.4(22)申请日2011.01.13(71)申请人浙江大学地址310027浙江省杭州市西湖区浙大路38号(72)发明人沈海斌李刚李袁鑫周祺(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人张法高(51)Int.Cl.G06F1/32(2006.01)H04L9/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称一种生成轮密钥的分组密码算法的低功耗装置及方法(57)摘要本发明公开了一种生成轮密钥的分组密码算法的低功耗装置及方法。装置包括轮密钥生成模块、轮密钥存储模块、数据运算模块、密钥比较模块。该装置根据需要生成轮密钥的密钥算法的特点，一方面基于各个子模块并不是在所有时刻都处于工作状态这一事实，对各个子模块进行分时的开启和关闭，另一方面根据前后加解密数据所使用的密钥是否相同有选择性的对上一次产生的轮密钥进行重用，节省了产生轮密钥的时间，在降低功耗的同时也在一定程度上提升了系统的性能。通过顶层控制信号的控制可以使得装置在普通模式和加速模式之间进行切换，因而可以实现向下兼容。实验表明，本发明对SMS4算法使用此类技术功耗能够降低65%，同时性能最多有1倍的提升。CN1026379ACCNN110206317902063189A权利要求书1/2页1.一种生成轮密钥的分组密码算法的低功耗装置，其特征在于包括主控制模块（100）、密钥比较模块（101）、轮密钥生成模块（102）、数据运算模块（103）和轮密钥存储模块（104）；主控制模块（100）分别与密钥比较模块（101）、轮密钥生成模块（102）、数据运算模块（103）和轮密钥存储模块（104）相连接，密钥比较模块（101）与轮密钥生成模块（102）相连接，轮密钥生成模块（102）和轮密钥存储模块（104）相连接，轮密钥存储模块（104）与数据运算模块（103）相连接；主控制模块（100）根据控制信号中的启动信号和模式选择位将输入数据利用输入密钥进行加解密操作，运算后产生最终的输出数据；具体地说就是密钥比较模块（101）根据输入密钥产生密钥一致信号供主控制模块（100）使用，同时将密钥送入轮密钥生成模块（102），轮密钥生成模块（102）利用原始输入的密钥产生轮密钥并将其存储在轮密钥存储模块（104）中，数据运算模块（103）利用输入数据和轮密钥存储模块（104）输入的轮密钥，经过数据运算操作之后产生最后的输出数据，在具体的执行过程中，主控制模块（100）会根据系统所处的不同状态，对密钥比较模块（101）、轮密钥生成模块（102）、数据运算模块（103）和轮密钥存储模块（104）进行分时的开启和关闭。2.根据权利要求1所述的一种生成轮密钥的分组密码算法的低功耗装置，其特征在于所述的密钥比较模块（101）的内部模块连接关系为：密钥比较模块（101）包括上次密钥寄存器（300）、本次密钥寄存器（302）和比较单元(301)；比较单元（301）分别与上次密钥寄存器(300)和本次密钥寄存器(302)相连；上次密钥寄存器（300）和本次密钥寄存器(302)经过比较单元（301）之后产生密钥一致信号反馈给主控制模块（100）。3.根据权利要求1所述的一种生成轮密钥的分组密码算法的低功耗装置，其特征在于所述的轮密钥生成模块（102）的内部模块连接关系为：轮密钥生成模块（102）包括轮密钥状态机（400）、多路选择器（401）、ROM查表单元（402）、轮函数F（403）、临时结果寄存器（404）、输出寄存器（405）；轮密钥状态机（400）分别与多路选择器（401）、ROM查表单元（402）、临时结果寄存器（404）、输出寄存器(405)相连；多路选择器(401)接受输入的密钥，并与轮函数F(403)相连；轮函数F(403)与临时结果寄存器（404）相连；临时结果寄存器(404)与输出寄存器（405）、多路选择器（401）相连；ROM查表单元（402）与轮函数F(403)相连；临时结果寄存器（404）存放的是一些中间的运算结果，ROM查表单元（402）存放的是一些固定的配置参数，在轮密钥生成状态机（400）的控制下，多路选择器（401）在原始密钥和临时结果寄存器（404）进行数据选择，并且和从ROM查表单元（402）中查到的数据一起送入轮函数F(403)，运算产生的结果存放在临时结果寄存器(404)中，并在轮密钥生成状态机（400）的控制下经输出寄存器（405）输出到轮密钥存储模块（104）。4.根据权利要求1所述的一种生成轮密钥的分组密码算法的低功耗装置，其特征