一种基于流处理框架的可重构分簇式分组密码处理结构模型
陈韬* 罗兴国 李校南 李伟
解放军信息工程大学 郑州 450001
An Architecture of Stream Based Reconfigurable Clustered Block Cipher Processing Array
Chen Tao Luo Xing-guo Li Xiao-nan Li Wei
PLA Information Engineering University, Zhengzhou 450001, China
摘要 可重构密码处理结构是一种面向信息安全处理的新型体系结构,但具有吞吐量和利用率不足的问题。该文提出一种基于流处理框架的阵列结构可重构分组密码处理模型(Stream based Reconfigurable Clustered block Cipher Processing Array, S-RCCPA)。针对分组密码算法特点,采用粗粒度可重构功能单元、基于Crossbar的分级互连网络、分布式密钥池存储结构以及静态与动态相结合的重构方式,支持密码处理路径的动态重组,以不同并行度的虚拟流水线执行密码任务。对典型分组密码算法的适配结果表明,在 CMOS工艺下,依据所适配算法结构的不同,规模为4×1的S-RCCPA模型的典型分组密码处理性能可达其它架构的5.28~47.84倍。
关键词 :
分组密码 ,
可重构 ,
阵列结构 ,
分级互连 ,
流处理
Abstract :Reconfigurable cipher processing architecture is a newly proposed architecture for security information processing, but it has the shortage of low throughput and low utilization. To solve the problem, this paper proposes the Stream based Reconfigurable Clustered block Cipher Processing Array (S-RCCPA) architecture based on the steam processor architecture. S-RCCPA incorporates coarse-grained reconfigurable function unit, hierarchy Crossbar interconnection network and distributed key storage, and it supports combined static-dynamic reconfiguration and variable virtual pipeline partition. Experiment results show that, for technology, classical block ciphers can achieve 5.28~47.84 times speedup when mapped to 4×1 S-RCCPA.
Key words :
Block cipher
Reconfigurable
Array architecture
Hierarchical interconnection
Stream processing
收稿日期: 2014-01-06
基金资助: 国家863计划项目(2009AA012201)和国家自然科学基金(61302107)资助课题
通讯作者:
陈韬:男,1979年生,讲师,研究方向为通信与信息安全专用集成电路设计、专用指令集处理器体系结构设计技术、多属性决策方法.
E-mail: chentaoic@aliyun.com
引用本文:
陈韬, 罗兴国, 李校南, 李伟. 一种基于流处理框架的可重构分簇式分组密码处理结构模型[J]. 电子与信息学报, 2014, 36(12): 3027-3034.
Chen Tao, Luo Xing-Guo, LI Xiao-Nan, LI Wei. An Architecture of Stream Based Reconfigurable Clustered Block Cipher Processing Array. , 2014, 36(12): 3027-3034.
链接本文:
http://jeit.ie.ac.cn/CN/10.3724/SP.J.1146.2014.00023 或 http://jeit.ie.ac.cn/CN/Y2014/V36/I12/3027
[1]
戴紫彬,王周闯,李伟,李嘉敏,南龙梅. 可重构非线性布尔函数利用率模型研究与硬件设计 [J]. 电子与信息学报, 2017, 39(5): 1226-1232.
[2]
欧庆于,罗芳,叶伟伟,周学广. 分组密码算法抗故障攻击能力度量方法研究 [J]. 电子与信息学报, 2017, 39(5): 1266-1270.
[3]
严迎建,王寿成,徐进辉,陈韬. 面向密码流体系结构的超长指令字可重构研究 [J]. 电子与信息学报, 2017, 39(1): 206-212.
[4]
付立仕, 金晨辉. MIBS-80的13轮不可能差分分析 [J]. 电子与信息学报, 2016, 38(4): 848-855.
[5]
伊文坛,鲁林真,陈少真. 轻量级密码算法MIBS的零相关和积分分析 [J]. 电子与信息学报, 2016, 38(4): 819-826.
[6]
李云强,张小勇,王爱兰. AES-128 Biclique结构的分布特征 [J]. 电子与信息学报, 2016, 38(1): 135-140.
[7]
王晶,汪斌强,张校辉. 基于可重构测量模型的网络测量任务部署算法 [J]. 电子与信息学报, 2015, 37(7): 1598-1605.
[8]
闫锋刚, 王军, 沈毅, 金铭. 基于半实值Capon的高效波达方向估计算法 [J]. 电子与信息学报, 2015, 37(4): 811-816.
[9]
郭瑞, 金晨辉. 低轮FOX64算法的零相关-积分分析 [J]. 电子与信息学报, 2015, 37(2): 417-422.
[10]
郭建胜, 崔竞一,罗伟, 刘翼鹏. MD-64算法的相关密钥-矩形攻击 [J]. 电子与信息学报, 2015, 37(12): 2845-2851.
[11]
陈锐, 杨海钢, 王飞, 贾瑞, 喻伟. 基于粗粒度可重构阵列结构的多标准离散余弦变换设计 [J]. 电子与信息学报, 2015, 37(1): 206-213.
[12]
陈锐, 杨海钢, 王飞, 贾瑞, 王新刚. 基于自路由互连网络的粗粒度可重构阵列结构 [J]. 电子与信息学报, 2014, 36(9): 2251-2257.
[13]
罗伟, 郭建胜. Eagle-128算法的相关密钥-矩形攻击 [J]. 电子与信息学报, 2014, 36(6): 1520-1524.
[14]
谢作敏, 陈少真, 鲁林真. 11轮3D密码的不可能差分攻击 [J]. 电子与信息学报, 2014, 36(5): 1215-1220.
[15]
郭瑞, 金晨辉. Lai-Massey结构伪随机特性研究 [J]. 电子与信息学报, 2014, 36(4): 828-833.