The invention proposes a high-speed AES encryption circuit based on random delay S-box, which can resist collision attack. The AES encryption circuit is fully deployed structure and consists of 10-wheel conversion units. The circuit throughput is improved by pipeline technology, and the processing speed of the circuit is accelerated. The byte substitution unit in the round transformation unit is based on the parallel S-box structure. By adding a random delay to the input and output terminals of each S-box, the collision attack detection condition is destroyed, and the purpose of collision attack defense is achieved. Compared with the traditional collision attack defense measures, the invention can greatly reduce the circuit area.
【技术实现步骤摘要】
基于随机延时S盒的可防御碰撞攻击的高速AES加密电路
本专利技术涉及AES加密
,尤其是一种基于随机延时S盒的可防御碰撞攻击的高速AES加密电路。
技术介绍
1.AES加密算法密码学中的高级加密标准(AdvancedEncryptionStandard,AES),由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年11月26日发布于FIPSPUB197,并在2002年5月26日成为有效的标准。AES加密算法,又称为Rijndael加密算法,该算法为比利时密码学家JoanDaemen和VincentRijmen所设计,这个标准用来替代原先的DES,已经被多方分析且广为全世界所使用。AES是一个迭代的、对称密钥分组的密码,它可以使用128、192和256位密钥,并且用128位(16字节)分组加密和解密数据。AES加密算法还是使用轮变换的操作。轮变换操作次数与密钥的位数有关,AES-128轮数为10轮。AES-128加密算法流程如图1所示,明文首先进行一个轮密钥加的操作,然后进行10轮轮变换操作。图2为轮变换流程示意图,如图2所示,轮变换包括四个操作:字节替换、行移位、列混合替换和轮密钥加,其中第10轮轮变换中不包含列混合替换操作。2.高速AES加密电路流水线技术是实现高速AES电路的有效手段。常见的AES流水线电路结构有外部流水线式和子流水线式两种,如图3所示。外部流水线结构AES电路在每轮变换之后插入寄存器,对每轮轮变换的数据进行缓存,在下个时钟到来时进行下轮轮变换,这种流水线结构缩短了纯组合逻辑的关键路径,相比于循环结构速度有较大提升。子流水线结构AE ...
【技术保护点】
1.基于随机延时S盒的可防御碰撞攻击的高速AES加密电路,其特征在于,加密电路的明文和密钥均为128位,所述加密电路包括:十轮轮变换单元和密钥扩展单元;前一轮轮变换单元的输出数据作为后一轮轮变换单元的输入数据,第一轮轮变换单元的输入数据为明文和初始密钥异或后的加密数据;每一轮轮变换单元的输入数据同时输入密钥扩展单元进行密钥扩展,得到当前轮的轮密钥并输入本轮轮变换单元中的密钥加单元;第一至第九轮轮变换单元结构相同,均包括依次连接的字节替换单元、行位移单元、列混合单元和密钥加单元;而第十轮轮变换单元包括依次连接的字节替换单元、行位移单元和密钥加单元;其中,字节替换单元通过S盒电路实现字节替换功能,字节替换单元包括16个并联的支路,每个支路包括依次串联的第一延时单元、S盒电路和第二延时单元;定义第i个支路中的第一延时单元的延时值为T1
【技术特征摘要】
1.基于随机延时S盒的可防御碰撞攻击的高速AES加密电路,其特征在于,加密电路的明文和密钥均为128位,所述加密电路包括:十轮轮变换单元和密钥扩展单元;前一轮轮变换单元的输出数据作为后一轮轮变换单元的输入数据,第一轮轮变换单元的输入数据为明文和初始密钥异或后的加密数据;每一轮轮变换单元的输入数据同时输入密钥扩展单元进行密钥扩展,得到当前轮的轮密钥并输入本轮轮变换单元中的密钥加单元;第一至第九轮轮变换单元结构相同,均包括依次连接的字节替换单元、行位移单元、列混合单元和密钥加单元;而第十轮轮变换单元包括依次连接的字节替换单元、行位移单元和密钥加单元;其中,字节替换单元通过S盒电路实现字节替换功能,字节替换单元包括16个并联的支路,每个支路包括依次串联的第一延时单元、S盒电路和第二延时单元;定义第i个支路中的第一延时单元的延时值为T1i,第二延时单元的延时值为T1i从集合[0,T,2T,…,15T]中随机选取,T1i的取值唯一,T表示单个时钟;轮变换单元的输入数据分为16个8位数据包,分别输入所述16个支路,第i个支路对输入的数据包先进行T1i个时钟的延时后送入S盒电路实现字节替换,字节替换的结果再经过个时钟的延时后输出;16个支路的输出结果合并为128位数据,作为本轮轮变换中字节替换的结果并送入本轮轮变换单元中的行位移单元;行位移单元、列混...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴宁,周芳,葛芬,张勇,兰利东,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。