利用VLSI实现128位密钥长度AES算法的装置

摘要

利用VLSI实现128位密钥长度AES算法的装置，属信息加密技术领域。包括微处理器接口模块、密钥扩展模块、加密运算模块、解密运算模块、密钥轮数选择器、数据输出选择器和状态输出选择器，微处理器接口模块和微处理器相连接，接收来自微处理器的命令和数据；微处理器接口模块分别和密钥扩展模块、加密运算模块、解密运算模块、密钥轮数选择器、数据输出选择器和状态输出选择器相连接，以控制密钥扩展模块、加密运算模块和解密运算模块的运行，并负责控制密钥轮数选择器、状态输出选择器、数据输出选择器，将运算结果对外部微处理器输出。本发明装置降低了功耗，提高了运算效率，具有高度的灵活性和可移植性。

主权项

一种利用VLSI实现128位密钥长度AES算法的装置，包括微处理器接口模块、密钥扩展模块、加密运算模块、解密运算模块、密钥轮数选择器、数据输出选择器和状态输出选择器，其特征在于微处理器接口模块和微处理器相连接，接收来自微处理器的命令和数据；微处理器接口模块分别和密钥扩展模块、加密运算模块、解密运算模块、密钥轮数选择器、数据输出选择器和状态输出选择器相连接，以控制密钥扩展模块、加密运算模块和解密运算模块的运行，并负责控制密钥轮数选择器、状态输出选择器、数据输出选择器，将运算结果对外部微处理器输出；密钥扩展模块的密钥轮数输入与密钥轮数选择器输出连接；密钥扩展模块状态输出与微处理器接口模块连接；密钥扩展模块轮密钥输出同时与加密运算模块的轮密钥输入、解密运算模块的轮密钥输入连接；加密运算模块的密文输出与数据输出选择器连接；加密运算模块的状态输出与状态输出选择器连接；解密运算模块的明文输出与数据输出选择器连接；解密运算模块的状态输出与状态输出选择器连接；其中：微处理器接口模块的运行方法，步骤如下：Step1：若接收到写数据指令，将数据存储于内部数据寄存器；Step2：若接收到密钥扩展指令，输出start信号至密钥扩展模块；输出控制信号到状态输出选择器，选通密钥扩展模块状态输出；Step3：若接收到加密运算指令，输出start信号至加密运算模块；输出控制信号到密钥轮数选择器，选通加密运算模块密钥轮数输出；输出控制信号到状态输出选择器，选通加密运算模块状态输出；Step4：若接收到解密运算指令，输出start信号至解密运算模块；输出控制信号到密钥轮数选择器，选通解密运算模块密钥轮数输出；输出控制信号到状态输出选择器，选通解密运算模块状态输出；Step5：若收到读数据指令，按照微处理器时序要求将状态和数据返回给微处理器；密钥扩展模块的运行方法，步骤如下：Step1：接收到微处理器接口模块start信号和密码后，将状态输出信号置为无效；Step2：接收到微处理器接口模块start信号和密码后，在密钥扩展模块内部状态机控制下连续进行10轮密钥计算，在每轮密钥扩展完成后存储该轮密钥到密钥扩展模块内部存储器中；Step3：密钥扩展模块完成10轮密钥计算后，将状态输出信号置为有效；Step4：密钥扩展模块根据密钥轮数选择器的输入，从内部存储器读出对应的轮密钥，发送到轮密钥输出口；加密运算模块的运行方法，步骤如下：Step1：接收到微处理器接口模块start信号和明文后，在加密运算模块内部状态机控制下开始进行10轮加密迭代计算；Step2：在完成每轮加密迭代计算之后将下一个轮数输出至密钥轮数选择器；Step3：完成第10轮加密迭代计算后，将状态输出信号置为有效；将密文输出到加密运算模块数据输出口；将状态输出信号置为有效；解密运算模块的运行方法，步骤如下：Step1：接收到微处理器接口模块起始信号和密码后，在解密运算模块内部状态机控制下开始进行10轮解密迭代计算；Step2：在完成每轮加密迭代计算之后将下一个轮数输出至密钥轮数选择器；Step3：完成第10轮密钥计算后，将状态输出信号置为有效；将密文输出到解密运算模块数据输出口；将状态输出信号置为有效。