[发明专利]一种实现AES加解密的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信安全技术领域，尤其涉及一种实现AES加解密的方法及装置。

背景技术

AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)是当前存储领域的主要加密算法。AES加密和解密由多个相同的轮运算组成，每个轮运算包含S盒运算、移位运算、列混合运算和加密钥的运算。加密和解密的S盒运算、移位运算、列混合运算都不相同。现有的AES方案使用独立的结构实现加密和解密运算，或者使用独立的结构实现S盒和逆的S盒的运算。

图1是现有加密运算的结构图，SBX(Sbox)表示加密运算的S盒运算，MC(Mix Columns)表示加密运算的列混合运算，ARK(add round key)表示轮密钥加运算，Register(寄存器)缓存每轮运算的中间数据，选择器用于选择装载输入数据或轮运算的输出数据，round-key表示加密轮密钥，initial-data表示输入数据，data-out表示加密结果，initial-round表示轮运算的轮数。每组数据的加密有Nr轮运算，第一轮运算开始时装载输入数据，第一轮运算的输出作为第二轮运算的输入，依次类推，直到完成Nr轮运算，输出解密结果。图2是加密S盒运算的结构图，INV表示有限域中计算逆元的逻辑运算，MT表示SBX运算中逆元运算后把逆元和一个固定的矩阵相乘的运算。

图3是现有解密运算的结构图，ISBX(Inv Sbox)表示解密运算的S盒运算，也是加密S盒运算的逆，IMC(Inv Mix Columns)表示解密运算的列混合运算，ARK(add round key)表示轮密钥加运算，Register(寄存器)缓存每轮运算的中间数据，选择器用于选择装载输入数据或轮运算的输出数据，round-key表示加密轮密钥，initial-data表示输入数据，data-out表示加密结果，initial-round表示当前轮运算的轮数。每组数据的解密有Nr轮运算，第一轮运算开始时装载输入数据，第一轮运算的输出作为第二轮运算的输入，依次类推，直到完成Nr轮运算，输出及诶结果。图4是解密运算S盒的运算过程，MTI表示ISBX运算中计算逆元之前输入数据和一个固定矩阵相乘的运算，INV表示有限域中计算逆元的逻辑运算。

现有的AES算法采用独立结构分别实现加密和解密运算，而S盒运算逻辑的面积很大，独立结构分别实现加密和解密运算会增加芯片的面积和功耗。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种实现AES加解密的方法及装置，其能够通过使用相同的寄存器缓存加密和解密轮运算的结果，并使用相同的逻辑实现S盒和逆S盒的运算，从而实现了降低芯片面积以及功耗的目的。

为了实现上述目的，本发明提供一种实现AES加解密的方法，包括：

将待加/解密数据加载至寄存器；

将所述待加/解密数据输出至S盒复用单元进行Nr轮运算，Nr由密钥长度确定；

所述S盒复用单元根据加/解密控制信号对所述寄存器发来的数据进行加/解密S盒运算操作；

对所述S盒复用单元的输出数据进行加/解密的列混合运算、轮密钥加运算操作，并将运算结果缓存至所述寄存器；

在第Nr轮运算时，将所述S盒复用单元的输出进行轮密钥加运算操作后输出结果完成加/解密。

根据本发明的方法，“根据加/解密控制信号对所述寄存器发来的数据进行加/解密S盒运算”具体为：

将所述寄存器发来的数据进行解密仿射变换操作；

通过选择信号控制选择将所述寄存器发来的数据或者经过解密仿射变换操作后的数据进行求逆运算操作；

若选择信号为加密控制信号，则将所述寄存器发来的数据进行求逆运算操作，并将求逆运算操作后的数据进行加密仿射变换操作后输出结果作为加密S盒运算结果；

若选择信号为解密控制信号，则将所述解密仿射变换操作后的数据进行求逆运算操作后直接输出作为解密S盒运算结果。

根据本发明的方法，“对所述S盒复用单元的输出数据进行加/解密的列混合运算、轮密钥加运算操作”具体为：

将所述加密S盒运算结果依次进行加密列混合运算操作以及轮密钥加运算操作后输出作为加密轮运算结果；

将所述解密S盒运算结果依次进行轮密钥加运算操作以及解密列混合运算操作后输出作为解密轮运算结果；