可重构密码协处理器的概念及其设计原理

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1、万方数据可重构密码协处理器的概念及其设计原理曲英杰(东北是学博士后流动站，沈阳110006)E-mall：quyingjie@hisensecngbCOIII摘要提出了可重构密码协处理嚣的概念并论述了其设计原理。所谓可重构密码协处理嚣实际上是一个其内部逻辑电路结构和功能可被灵活葭变的密码处理单元，它能够在主处理嚣的控制和驻动下灵活、快速地实现多种不同的密码操作．吼使适应不同密码算法的需求。基于可熏构密码协处理器的可重构密码系统具有灵活、快速、安全的特点．在保密通讯和网络安全等领域中具有良好的应用前景。

2、关键词可重构密码体系结构逻辑设计文章编号1002—8331一(2003)12—0007—03文献标识码A中围分类号TP309ConceptandDesignPrincipleofReconfigurableCipherCoprocessorQuYingJ’ie(POStdoetoralStationofNortheastUniversity，Shenyang110006)Abstract：Theconceptanddesignprincipleofrecolfflgurableciphercoproc

3、essorareproposedinthispaper．Theciphercop／ucessorisⅡcipherprocessingunitwhichfunctionsandarchitecturecanbechangednearlyUnderthecontrolanddriveofthemainprocessor．itcanimplementmanydifferentcipheroperationsconvenientlyandquicklySOastomatchdifferentdemandso

4、fdifferentcipheralgorithmsTheciphersystembasedonreconfigurableciphercoprocessorisflexi—bte，fastandsate．andcanbeusedinthefieldofsecretcommunlcationandnetworksafetyKeywords：Reeonfigurable，Cipher，Architecture，I。gicdesi印l引言随着各种信息网络的迅速普及与发展，人们能够方便地利用网络进行各种活动

5、、处理各种事务。但如果不对网上传输的敏感信息加以保护的话、这些信息报容易被泄露、篡改和假冒．从而给国家和社会造成重大损失．甚至危害国家安全。为了保证信息的安全，人们采取了许多措施，其中，对信息数据进行加密就是一个行之有效的措施。传统的密码系统有两类：基于通用计算机的软件密码系统和专用密码芯片。软件加密的灵活性好但速度慢．专用密码芯片的速度快但灵活性极差，而且两种加密方式都有安全上的隐患。通过分析，笔者发现软件加密的速度慢、々Ⅲ密码芯片的不是活及由此引起的安全隐患．都是由于它们所依赖的硬件体系结构是刚性

6、的、小町变的，从而难以与不同的密码需求相旺配。例如．密码算法往往含有很多对明文位的复杂运算，但～般的计算机的微处理器中没有相应的部件能够直接处理该炎操作，从而造成软件加密速度的降低。再比如，针对某种特定算法的专用错码芯片的电路结构是固定的，而不同密码算法需要的电路结构足不同的，从而针对某种特定算法的专用密码芯片不能适应其它的密码算法。根据E面的论述，要使密码系统能够灵活、快速地实现多种不同的密码算法．则该密码系统的硬件的体系结构瞄须是可变的，或者说具有一定程度的柔性，从而可以与小同的密码算法相雎配。那

7、么，如何才能使密码系统的体系结构可变呢?笔者从日前被广泛研究并得到普遍应用的口T重构系统的设计思想中得到启发。所谓可重构系统，是指由一个可重构的硬件处理单元和一个软件町编程的处理器结合在起所构成的计算系统⋯。可重构系统允许用户改变可重构处理单元的结构与功能，以适应不同的应用需求“1。由此可见，可重构系统具有体系结构可变的特征，因此．可以借鉴町重构系统的设计思想来设计密码系统．使密码系统的硬件逻辑电路能够根据不同密码算法的需求，重新组织，构成水同的电路结构，实现不同的功能，从而匹配不同的密码算法。称这样

8、的密码系统为“可重构密码系统”，2可重构密码协处理器的概念根据前述可重构系统的设计思想，并参考日前国际上一些典型的口丁蕾构系统的体系结构I～I，作者汰为可重构密码系统应该包括一个软件可编程的处理器和～个口f重构的密码处理单元。软件町编程的处理器用十承担指争译码、存储管理、程序控制等常规的控制和计算任务．通常可以用一个通用CPU内棱束实现；口r重梅的密码处理单元用于实现密码操作，其内部的逻辑电路的结构和功能可被改变．以便适应不『司密码算法的需求。由于口r莆