[发明专利]硬件加速装置、方法、设备及存储介质

说明书

本发明涉及硬件加速装置、方法、设备及存储介质，该装置，包括：SM4加密、AES128加密、AES192加密和AES256加密；其中，SM4加密包括SM4计算单元1至SM4计算单元16，需16次计算；AES128加密需11次计算，包括AES计算单元1至AES计算单元10及AES128计算单元11；AES192加密需13次计算，包括AES计算单元1至AES计算单元12及AES192计算单元13；AES256加密需15次计算，包括AES计算单元1至AES计算单元14及AES256计算单元15。本发明通过集成和复用的方式，支持4种加密模式，大幅提升了加解密速度，使得整个系统的吞吐率达到最优。

技术领域

本发明涉及硬件加速技术领域，尤其是指硬件加速装置、方法、设备及存储介质。

背景技术

加密技术在信息安全领域发挥着重要的作用。对称加密算法因计算开销小、加密速度快和可达到高保密强度等特点，是目前用于信息加密的主要算法。如图1所示的现有技术，SM4加密的轮次计算次数为32，是AES轮次计算次数的2倍，运算时间相差较大，单元运算速度不够均衡，系统的加解密速度未能达到最优，无法满足需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供硬件加速装置、方法、设备及存储介质。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

硬件加速装置，包括：16个加密计算单元，分别为加密计算单元1至加密计算单元16；其中，加密计算单元1至加密计算单元14包括SM4计算单元1和AES计算单元1至SM4计算单元14和AES计算单元14，加密计算单元15包括SM4计算单元15，加密计算单元16包括SM4计算单元16；其中，加密计算单元11还包括AES128计算单元11，加密计算单元13还包括AES192计算单元13，加密计算单元15还包括AES256计算单元15；该装置共有4种加密模式，通过SM4_en、AES128_en和AES192_en配置相应的加密模式,分别为SM4加密、AES128加密、AES192加密和AES256加密；其中，SM4加密包括SM4计算单元1至SM4计算单元16，共需16次计算；AES128加密需11次计算，AES128加密所需的计算单元包括AES计算单元1至AES计算单元10，及AES128计算单元11；AES192加密需13次计算，AES192加密所需的计算单元包括AES计算单元1至AES计算单元12，及AES192计算单元13；AES256加密需15次计算，AES256加密所需的计算单元包括AES计算单元1至AES计算单元14，及AES256计算单元15。

其进一步技术方案为：所述AES计算单元1至AES计算单元10用于AES128加密、AES192加密和AES256加密，三种不同的加密模式复用；所述AES计算单元11和AES计算单元12用于AES192加密和AES256加密，两种不同的加密模式复用。

其进一步技术方案为：所述AES计算单元1的处理计算包括轮密钥加，AES计算单元2至AES计算单元14的处理计算包括字节替换、行移位、列混合和轮密钥加。

其进一步技术方案为：所述AES128计算单元11、AES192计算单元13和AES256计算单元15，三者的处理计算相同，分别复用了AES计算单元11、AES计算单元13和AES计算单元15中的处理计算，包括：字节替换、行移位、轮密钥加。

硬件加速方法，基于如上述所述的硬件加速装置，包括以下步骤：

获取128位明文；