一種提高特定單des處理器計算3des速度的方法
2023-11-06 05:40:17 1
專利名稱：一種提高特定單des處理器計算3des速度的方法
技術領域：
本發明提出了一種提高特定單DES處理器計算3DES速度的方法，該設計方法適用於S0C 級大規模集成電路，以優化的方式，為SOC晶片提供規模小、性能高的計算3DES運算的DES 模塊。
背景技術：
當今的電信、身份識別、電子支付等領域，都對保密技術提出了很高要求，通常需要使 用加密、解密算法來對數據進行處理。常見的加解密算法有DES， 3DES， AES， RSA等，具體 的解決辦法是，在嵌入式晶片裡以硬體、軟體或軟硬體結合的方式來實現這些算法。
單DES的密鑰長度是64位，有效密鑰是56位，有8位是奇偶校驗位。隨著計算機運算 速度的提高和網絡分布式計算的實現，個人暴力破解單DES成為可能。而3DES的密鑰長度是 192位，有效密鑰是168位，攻擊3DES需要的時間是破解單DES時間的256倍，所以在高級 安全應用中廣泛使用3DES。
單DES加密已漸漸不能滿足加密要求，3DES加密逐漸取代單DES加密。實現3DES加密一 般採用3DES處理器或軟體加單DES處理器完成。使用3DES處理器會增加集成電路規模，而 軟體加單DES處理器完成3DES運算時間較長。
發明內容
本發明針對上述問題提出一種特定單DES處理器計算3DES提高運算速度的方法，這種方 法針對將最後一輪迭代運算結果L16和R16進行置換，並採用數據讀出方式進行迭代結果的 恢復與逆初始變換以及用數據寫入方式進行初始置換的特定DES處理器，很好地解決了性能、 規模這兩個問題。
3DES處理器和單DES處理器運算3DES的主要差別是
1， 3DES處理器的密鑰已經存儲在3DES處理器中；而單DES處理器需要在每次DES 運算前寫入，但二者在密鑰寫入上花費時間相差不大。
2， 3DES處理器的加解密數據只需在運算前寫入一次；而特定單DES處理器計算3DES 時，第2次和第3次DES運算，需要將上次DES運算結果讀出後再寫入DES處理器。
由此可見，對特定單DES處理器計算3DES，速度低主要是因為3DES運算的中間結果 讀出和寫入引起的。
本方法旨在減少特定單DES處理器計算3DES的中間結果讀出寫入時間。以下具體說明
在DES運算中，每次運算開始和結束都有數據的初始變換和逆初始變換，在特定單DES 處理器中初始變換、逆初始變換以及最後一輪迭代結果的恢復，同數據的寫入和讀出一同完 成，這也是特定單DES處理器需要每次將3DES運算的中間結果讀出並寫入的原因。
本方法是將特定單DES處理器計算3DES中間結果的迭代結果恢復、逆初始變換和初始 變換由硬體完成，不再需要將3DES的中間結果讀出和寫入，提高運算速度。硬體完成迭代 結果恢復和兩次變換，只需將DES處理器最後一次迭代的結果(L16和R16)相應置換一下 即可。
圖中描述了涉及特定DES協處理器IP核結構示意圖，其中3DES中間結果變換的執行結 果等效於首先將DES最後一輪迭代結果恢復，再運行逆初始變換，最後運行初始變換的結果。
具體實施例方式
本方法旨在減少特定單DES處理器計算3DES的中間結果讀出寫入時間，實施的關鍵在 於，特定DES迭代運算結束後將運算結果變換成DES迭代運算輸入要求的格式，以下是本設 計方法的一種具體實施方案
在DES運算中，最後一輪迭代運算結果不需要進行置換，每次運算開始和結束都有數據 的初始變換和逆初始變換。在特定DES處理器中，為了簡化硬體設計，對最後一輪迭代運算 結果進行了置換，因此在逆初始變換前需要將迭代運算的最後一輪結果進行恢復。在特定DES 處理器中初始變換與數據寫入一同完成，迭代運算最後一輪結果的恢復與逆初始變換同數據 讀出一同完成，這也是特定單DES處理器需要每次將3DES運算的中間結果讀出並寫入的原 因。
本方法是將特定單DES處理器計算3DES中間結果的迭代結果恢復、逆初始變換和初始 變換由硬體完成，不再需要將3DES的中間結果讀出和寫入，提高運算速度。
DES輸入64位數據經初始變換，被分為I^和R1，各32位。特定DES迭代運算結束後 迭代結果為I^16(32位數據)，Ril6(32位數據)，與標準DES迭代運算結果相比，特定DES 處理器對最後一次迭代結果多進行了一次置換。為進行3DES運算，先對L^6和R46做迭 代結果恢復與逆初始變換，再將變換結果做初始變換得到結果1^和R2，作為下次特定DES 迭代運算的輸入。因為逆初始變換和初始變換是互逆運算，因此對數據做逆初始變換後再做 初始變換相當於沒有進行運算。這樣一個流程的有效運算是將迭代結果恢復，即L116和R116 做置換。經分析可知，只需將〃16和R46的數據互換，即可得到最終運算結果I 和R2。 L16和R16的數據互換由3DES中間結果變換模塊實現。因此只增加極少的硬體開銷，就可 以極大的節省運算時間。
權利要求
1.一種提高特定單DES處理器計算3DES運算速度的方法，其特徵在於，只用單時鐘周期就可完成特定DES計算中的最後一輪迭代結果恢復與逆初始置換和初始置換，去掉了3DES運算的中間結果讀出後再寫入的過程，提高特定單DES處理器計算3DES運算速度。
全文摘要
本發明是一種提高特定單DES處理器計算3DES運算速度的方法，在該方法中，去掉了使用特定單DES處理器計算3DES運算時中間結果的讀取和寫入，大大提高了運算速度。
文檔編號H04L9/06GK101350713SQ200710119110
公開日2009年1月21日 申請日期2007年7月16日 優先權日2007年7月16日
發明者徵 王 申請人:北京中電華大電子設計有限責任公司