[发明专利]普通轮变换运算单元、普通轮变换电路及其AES加密电路

摘要

本发明适用于加密技术领域，提供了一种普通轮变换运算单元、普通轮变换电路及其AES加密电路，本发明提出的用于AES加密的普通轮变换运算单元通过常数矩阵的合并与合成运算，将普通轮变换中的所有线性变换运算组合成两个合成矩阵，合成矩阵Δ与合成矩阵Λ，从而缩短普通轮变换电路关键路径，同时减少普通轮变换电路的实现面积。

主权项

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：依次连接的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、及常数加运算单元，合成矩阵乘法运算单元1的输入端与数据输入端及密钥输入端连接，常数加运算单元的输出端与数据输出端连接，其中，合成矩阵乘法运算单元1，将从数据输入端口输入的列向量Dv＝[d0,d1,d2,d3,]T及从密钥输入端输入的密钥向量Kv＝[k0,k1,k2,k3]T组合成一个列向量Pv＝[d0,d1,d2,d3,k0,k1,k2,k3]T，并将合成矩阵Δ与列向量Pv进行乘法运算，将乘法运算结果Lv＝[l0,l1,l2,l3]T输出到复合域乘法逆运算单元，其中，合成矩阵Δ的表达式如下所示：合成矩阵Δ由八个常数矩阵δ组合而成，其中，常数矩阵δ为将GF(28)域上的元素映射到复合域的映射矩阵；复合域乘法逆运算单元，将列向量Lv＝[l0,l1,l2,l3]T中的每个字节进行复合域乘法逆运算，将复合域乘法逆运算结果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，即Qv＝Λ×Iv，将乘法运算结果Qv＝[q0,q1,q2,q3]T输出到常数加运算单元，其中，合成矩阵Λ的具体公式表达如下：Λ由常数矩阵λ₃、λ₂、λ₁组合而成，其中，常数矩阵λ₃为常数矩阵常数矩阵τ和常数矩阵δ′的乘积，即常数矩阵λ₂为常数矩阵常数矩阵τ和常数矩阵δ′的乘积，即常数矩阵λ₁为常数矩阵常数矩阵τ和常数矩阵δ′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；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，将相加运算结果Rv＝[r0,r1,r2,r3]T输出到数据输出端，其中，常数ω为AES S盒中仿射运算所指定的字节常数；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、常数加运算单元、密钥输入端、及数据输入端的数据位宽均为4个字节。