面向分组密码处理可重构分簇式架构模型和其任务映射技术探究

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1、面向分组密码处理可重构分簇式架构模型和其任务映射技术探究摘要：提出了一种基于Crossbar互连的可重构分簇式分组密码处理模型RCCPA和面向RCCPA的任务映射方法.所建立的任务就绪列表避免了任务划分的死锁问题，通过开发分组密码组间并行及组内流水特性，提高了RCCPA架构的单元利用率和密码处理性能•在RCCPA架构上使用自动化映射方法适配了AES/DES/IDEA等密码算法，结果表明，该模型与方法有效提高了分组密码算法的处理性能.关键词：分组密码；可重构；分簇；任务映射中图分类号：TN492文献标识码：AResearchonReconfigurableClusteredArchit

2、ectureModelandTaskMappingTargetedatBlockCipherProcessingCHENTaol,2,LUOXing-guo2,LIXiao-nanl,CHENXun1,CHANGZhong-xiang1(1.ThePLAInformationEngineeringUniv,Zhengzhou,Henan450004,China；2.NationalDigitalSwitchingSystemEngineering&TechnologicalResearchCenter，Zhengzhou,Henan450004,China)Abstract：ARec

3、onfigurableClusteredArchitectureModelnamedRCCPAandTaskmappingmethodwereproposed.Basedontaskreadylist,thistechniqueavoidsthedeadlockproblemofthedivisionoftasks.Throughthedevelopmentofblockcipher?sparallelizationbetweenpacketsandpipelinecharacteristicofthegroup,theunitutilizationandcryptographicp

4、rocessingperformanceoftheRCCPAarchitecturewereimproved・AES/DES/IDEA.etccryptographicalgorithmusedautomatedmethodofmappingadaptationinRCCPAarchitecture,andtheresuItsshowthattheproposedmodelandmethodeffectivelyimprovetheprocessingperformanceoftheblockcipheralgorithm.Keywords:blockcipher；reconfigu

5、rable；cluster；taskmapping随着可重构设计技术的发展，面向分组密码处理的可重构计算系统日益增多.针对分组密码处理的可重构系统主要包括：1)基于FPGA实现的可重构处理芯片[1],该类芯片能够获得接近ASIC的处理性能，但是算法更换时需要重新设计电路、重新配置，存在配置信息多、布局布线复杂、处理粒度与分组密码处理粒度不相符、对开发设计人员要求高等问题.2）面向密码应用的专用指令处理器，如RCBCPE2］和SophSEC［3］等基于VLIW结构的处理芯片，通过开发分组密码算法的指令级并行度，将可并行执行的指令组合成一条指令，在一个指令周期内完成，提高了分组密码算法的

6、实现性能•另一方面通过软件编程的方式实现密码算法，降低了编译器的设计复杂性和用户的开发难度.但是该架构每个时钟周期处理单元最多只能有一种运算逻辑工作，存在资源利用率低的问题.3）基于配置流的粗粒度可重构密码处理架构，如RCPA［4］和RHCA［5］等基于阵列的处理架构.阵列结构能够以较大的并行度和流水深度进行密码处理，但是文献［4］和［5］均没有给出面向其架构的任务划分及映射方法，用户开发难度大•另一方面阵列结构存在互联资源多、布局布线复杂的问题，并且其功能单元采用同构化设计，利用率低下.文献［6］提出的ProDFA结构，通过执行上下文快速更改数据流计算结构，在一定程度上提高了单元的

7、利用率和密码处理性能，通过定义一种配置描述语言，用户可以使用此语言手动完成任务的划分与映射，但是这要求用户对ProDFA结构有深入的了解，同样存在开发难度大的问题.为提高可重构分组密码架构的单元利用率，降低用户使用的复杂性，实现分组密码算法的在动态可重构架构上的自动任务映射，本文提出了一种基于分级互连结构的可重构分簇式密码处理架构的模型RCCPACReconfigurab1eClusteredCipherProcessingArchitecture),RC