41、密码学中的高效实现与性能提升

密码学中的高效实现与性能提升

在密码学领域，高效的加密算法实现和性能提升一直是研究的重点。本文将探讨Rijndael加密算法的高效实现以及超椭圆曲线密码系统（HECC）与椭圆曲线密码系统（ECC）的性能比较。

1. Rijndael加密算法的高效实现

在FPGA中实现Rijndael加密算法时，有多种策略可以产生有效的设计。对于基于查找表（LUT）的替代盒，除了Satoh和Morioka在相关会议上提出的循环实现结果外，目前没有已知的展开架构。通过应用特定的方法，显著提高了Rijndael在FPGA中实现的性能。

以下是与上一届AES会议结果的比较表格：
| 类型 | 切片数量 | 设备 | 吞吐量（Mbits/s） | 吞吐量/面积（Mbits/s / 切片） |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| Gaj et al. | 2900 | VIRTEX1000 | 331.5 | 0.11 |
| Dandalis et al. | 5673 | VIRTEX1000 | 353 | 0.06 |
| Elbirt et al. | 9004 | VIRTEX1000 | 1940 | 0.22 |
| 我们的设计 | 2257 | VIRTEX1000 | 1563 | 0.69 |

从表格中可以看出，我们的设计在吞吐量/面积比上有明显的优势。通过应用启发式规则来处理布局和布线约束，实现了优化的效率。提出的紧凑和高速架构在VIRTEX - E技术上实现，吞吐量高达18.5 Gbits/sec，面积需求可限制在542个切片和10个RAM块。