基于SIMD思想的SM4流水线优化设计

被引：1

作者：

陈昆明 ^{[1
]}

王佳慧 ^{[2
]}

马利民 ^{[1
]}

张伟 ^{[1
]}

梁兆熙 ^{[3
]}

机构：

[1] 北京信息科技大学计算机学院

[2] 国家信息中心信息与网络安全部

[3] 国家计算机网络应急技术处理协调中心

来源：

信息安全研究 | 2023年 / 9卷 / 09期

基金：

国家重点研发计划;

关键词：

SM4算法; 流水线结构; S盒设计; SIMD; 轮密钥优化;

D O I：

暂无

中图分类号：

TN918.1 [理论];

学科分类号：

070104 ;

摘要：

SM4算法是我国商用密码标准，广泛应用于信息安全领域.由于SM4实现需要多次迭代和循环，所以SM4算法适合用硬件来实现.提出了一种基于ROM的并行S盒设计，面向SM4 ECB模式轮密钥更新的流水线结构，并且在此流水线基础上基于SIMD思想，对流水线结构进一步优化，减少了轮密钥生成的任务开销，实现了单轮密钥生成，多加解密数据流同时运算.提出的ROM流水线结构相比LUT流水线结构、BRAM流水线结构，降低了硬件资源使用，吞吐量分别提高了1.33倍和1.46倍；相比BRAM+寄存器流水线结构，节省了大量寄存器资源，而吞吐量没有明显下降.SIMD流水线结构当为1轮密钥生成4路加解密结构时，资源消耗仅为ROM流水线结构的2.5倍，效率提高了4倍.

引用

页码：832 / 842

页数：11

共 11 条

[1] 国密算法在主动安全网络架构中的应用 [J].