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专利号: 2018105971062
申请人: 安徽工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-07-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种普通轮变换运算单元,其特征在于,所述普通轮变换运算单元包括:

输入端与数据输入端口及密钥输入端口连接的合成矩阵乘法运算单元1,输入端与合成矩阵乘法运算单元1输出端连接的复合域乘法逆运算单元,输入端与复合域乘法逆运算单元输出端连接的合成矩阵乘法运算单元2,输入端与合成矩阵乘法运算单元2输出端连接的常数加运算单元,常数加运算单元输出端与数据输出端口连接,其中,合成矩阵乘法运算单元1,将从数据输入端口输入的数据向量Dv=[d0,d1,d2,d3]T和从密钥输入端口输入的密钥向量Kv=[k0,k1,k2,k3]T组合成一个列向量PV=[d0,d1,d2,d3,k0,T Tk1,k2,k3] ,将合成矩阵Δ与列向量PV进行乘法运算,将乘法运算结果LV=[l0,l1,l2,l3] 输出到复合域乘法逆运算单元,其中,合成矩阵Δ由常数矩阵γ3、γ2、γ1、δ组合而成,常数矩阵δ为将GF(28)域上的元素映射到复合域上的映射矩阵,合成矩阵Δ的表达式如下:其中,常数矩阵γ3为常数矩阵δ和常数矩阵 的乘积,即 常数矩阵γ2为常数矩阵δ和常数矩阵 的乘积,即 常数矩阵γ1为常数矩阵δ和常数矩阵 的乘积,即常数矩阵 分别为GF(28)域上乘常数×{03}16、×{02}16、×{01}16的矩阵形式;

复合域乘法逆运算单元,将Lv=[l0,l1,l2,l3]T中的每个字节进行复合域乘法逆运算,将运算结果Iv=[i0,i1,i2,i3]T输出到合成矩阵乘法运算单元2,所述复合域为任意与GF(28)域同构的复合域;

合成矩阵乘法运算单元2,将合成矩阵Λ与数据向量Iv=[i0,i1,i2,i3]T进行乘法运算,将乘法运算结果Qv=[q0,q1,q2,q3]T输出到常数加运算单元,合成矩阵Λ由四个常数矩阵λ组合而成,合成矩阵Λ的表达式具体如下:其中,常数矩阵λ为常数矩阵τ和常数矩阵δ′的乘积,即λ=τ×δ′,常数矩阵τ为AES S盒中仿射运算所指定的常数矩阵,常数矩阵δ′为将复合域上的元素映射到GF(28)域上的映射矩阵;

常数加运算单元,将向量Qv=[q0,q1,q2,q3]T与常数向量Ωv=[ω,ω,ω,ω]T相加运算,其中常数ω为AES S盒中仿射运算所指定的字节常数,常数加运算结果Rv=[r0,r1,r2,r3]T从数据输出端口输出;

所述合成矩阵乘法运算单元1、复合域乘法逆运算单元、合成矩阵乘法运算单元2、以及常数加运算单元的数据输入端及数据输出端的数据位宽均为四个字节,密钥输入端的数据位宽为四个字节。

2.一种普通轮变换电路,其特征在于,所述普通轮变换电路由4×(Nr-1)个如权利要求1所述的普通轮变换运算单元组成,其中,每4个所述普通轮变换运算单元并联组成一个用于完成一轮16字节普通轮变换运算的普通轮变换模块,(Nr-1)个普通轮变换模块串联组成普通轮变换电路。

3.一种普通轮变换电路,其特征在于,所述普通轮变换电路包括:一个如权利要求1所述的普通轮变换运算单元、及用于循环4×(Nr-1)次所述普通轮变换运算单元的循环反馈电路;

其中,所述循环反馈电路由选择器、寄存器1及寄存器2组成,所述寄存器1的输入端与选择器的输出端连接,输出端与寄存器2的输入端连接,寄存器2的输出端与普通轮变换运算单元的数据输入端连接,选择器的一输入端与普通轮变换运算单元的数据输出端连接,另一输入端与首轮变换电路的输出端连接,普通轮变换运算单元的数据输出端连接还与末轮变换电路的输入端连接;

所述寄存器1及寄存器2的数据位宽均为16字节。

4.一种普通轮变换电路,其特征在于,所述普通轮变电路包括:由两个如权利要求1所述的普通轮变换运算单元并联组成的普通轮变换模块,及循环反馈电路,所述循环反馈电路用于对普通轮变换模块进行2(Nr-1)次循环;

其中,所述循环反馈电路由选择器、寄存器1及寄存器2组成,寄存器1的输入端与选择器的输出端连接,输出端与寄存器2的输入端连接,寄存器2的输出端与普通轮变换模块的输入端连接,所述选择器的一输入端与首轮变换电路的输出端连接,另一输入端与普通轮变换模块的输出端连接,普通轮变换模块的输出端还与末轮变换电路的输入端连接;

所述寄存器1及寄存器2的数据位宽均为16字节。

5.一种普通轮变换电路,其特征在于,所述普通轮变电路包括:由四个如权利要求1所述的普通轮变换运算单元并联组成的普通轮变换模块,及循环反馈电路,所述循环反馈电路用于对普通轮变换模块进行(Nr-1)次循环;

其中,所述循环反馈电路由选择器及寄存器组成,所述寄存器的输出端与普通轮变换模块的输入端连接,所述寄存器输入端与选择器的输出端连接,所述选择器的一输入端与首轮变换电路的输出端连接,另一输入端与普通轮变换模块的输出端连接,普通轮变换模块的输出端还与末轮变换电路的输入端连接;

所述寄存器的数据位宽为16字节。

6.一种AES加密电路,其特征在于,所述AES加密电路包括:

依次串联连接的首轮变换电路、如权利要求2至5任一权利要求所述普通轮变换电路、及末轮变换电路。