[发明专利]一种普通轮变换运算单元、普通轮变换电路及AES加密电路

摘要

本发明适用于密码电路技术领域，提供了一种普通轮变换运算单元、普通轮变换电路及AES加密电路，普通轮变换运算单元通过常数矩阵的合并与合成运算，将普通轮变换运算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：输入端与数据输入端口及密钥输入端口连接的合成矩阵乘法运算单元1，输入端与合成矩阵乘法运算单元1输出端连接的复合域乘法逆运算单元，输入端与复合域乘法逆运算单元输出端连接的合成矩阵乘法运算单元2，输入端与合成矩阵乘法运算单元2输出端连接的常数加运算单元，常数加运算单元输出端与数据输出端口连接，其中，合成矩阵乘法运算单元1，将从数据输入端口输入的数据向量Dv＝[d0,d1,d2,d3]T和从密钥输入端口输入的密钥向量Kv＝[k0,k1,k2,k3]T组合成一个列向量PV＝[d0,d1,d2,d3,k0,k1,k2,k3]T，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由常数矩阵γ3、γ2、γ1、δ组合而成，常数矩阵δ为将GF(28)域上的元素映射到复合域上的映射矩阵，合成矩阵Δ的表达式如下：其中，常数矩阵γ₃为常数矩阵δ和常数矩阵的乘积，即常数矩阵γ₂为常数矩阵δ和常数矩阵的乘积，即常数矩阵γ₁为常数矩阵δ和常数矩阵的乘积，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；复合域乘法逆运算单元，将Lv＝[l0,l1,l2,l3]T中的每个字节进行复合域乘法逆运算,将运算结果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，将乘法运算结果Qv＝[q0,q1,q2,q3]T输出到常数加运算单元，合成矩阵Λ由四个常数矩阵λ组合而成,合成矩阵Λ的表达式具体如下：其中，常数矩阵λ为常数矩阵τ和常数矩阵δ′的乘积，即λ＝τ×δ′，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)域上的映射矩阵；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,其中常数ω为AES S盒中仿射运算所指定的字节常数,常数加运算结果Rv＝[r0,r1,r2,r3]T从数据输出端口输出；所述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、以及常数加运算单元的数据输入端及数据输出端的数据位宽均为四个字节，密钥输入端的数据位宽为四个字节。