全流水线高速AES＿GCM算法的FPGA优化设计

作者：赵亮; 李斌; 周清雷; 陈晓杰

来源：小型微型计算机系统, 2022, 1-12.

• FPGA
• AES
• GHash
• 加密认证
• 网络安全

随着高速有线网络的快速发展，应用场景越来越多样，相应带来的数据传输等安全问题也越来越突出，所以需要研究适用于更高速度网络的数据加密及认证方法.本文结合高速网络发展和应用背景，对AES＿GCM算法深入分析，缩短其关键路径，使其效率最大化，采用Karatsuba乘法器和快速求余对GHash算法进行了进一步优化，设计了一种基于GHash结构优化的高速并行的全流水线AES＿GCM松耦合加密结构.同时，根据碰撞攻击的特点提出了基于随机矩阵和随机时延的SBox电路结构，使得电路具有较高效率的同时也具有较高的抗攻击性.实验表明，本文所提方法具有较高的吞吐量和计算性能，能够满足100G网络需求，同时保证电路自身的安全性，具有较高的灵活性、易用性.

• 单位
  郑州大学