24、深入探索：亚原子级AES技术剖析

深入探索：亚原子级AES技术剖析

在当今数字化时代，数据安全至关重要，AES（高级加密标准）作为一种广泛应用的加密算法，其性能和效率的优化一直是研究的热点。本文将详细介绍一种先进的AES架构，包括其控制模块、加密与解密过程、操作与计时，以及一种更小尺寸的变体设计。

控制模块：核心调度中心

控制模块是整个架构的核心调度中心，它封装了其他两个模块，并配备了三个线性反馈移位寄存器（LFSRs）和一个2位计数器，用于生成所需的控制信号。
- 第一个LFSR ：在数据加载和初始密钥添加阶段发挥作用，直到正常的轮操作开始。在后续阶段，它用于计算S盒所需的周期数，具体周期数取决于S盒的选定架构。
- 第二个LFSR ：协调单个列的操作，而2位计数器则统计列的数量。这两个计数器相互耦合，只有当“低级”计数器达到上限或重置时，“高级”计数器才会前进。
- 第三个LFSR ：生成密钥调度所需的轮常量。它在每一轮中前进一次，同时也作为控制模块的轮计数器。当达到最后一轮的正确值且最后一轮完成时，会生成一个就绪信号。

所有的LFSR都采用Galois配置，其中用于生成轮常量的LFSR能够正向和反向枚举常量。控制信号直接从这些LFSR中导出，同时考虑操作模式的选择，即加密或解密，以及在解密情况下，给定的密钥是需要扩展还是对应于加密过程的最后一轮密钥，可以直接用于解密。这两种模式选择信号可以在设计时进行硬连线，方便合成专门的架构。

加密与解密：灵活且高效

该架构支持加密和解密操作，并且可以选择是否进行密钥扩展。在解密时，可以