25、分组密码结构与身份基密码系统的硬件性能分析

分组密码结构与身份基密码系统的硬件性能分析

1. 分组密码结构的硬件性能

在分组密码的设计中，不同的结构和组件配置会对其硬件性能产生显著影响。这里主要讨论了两种由S盒和MDS映射组成的密码结构，即嵌套SPN和Feistel网络。

1.1 嵌套SPN的性能

Rijndael作为一种密码方案，适合轮迭代设计，但在流水线或并行实现方面，其适用性不如使用4×4 S盒的方案，如N11和N12。对于Square攻击等特定攻击，在经过一定轮数后，其有效性会显著降低。此时，轮结构的性能指标定义为：
[
\eta_r = \frac{1}{AW \times DW \text{ per round}}
]
随着轮数的增加，抵抗这些攻击的安全位数增长迅速，通常取固定的轮数（如Rijndael的Square攻击约为8轮）即可保证安全。比较不同嵌套SPN的轮性能可知，使用小S盒和适度大小MDSL与MDSH的嵌套SPN在应对Square攻击时性能更佳。

案例	S盒	MDSL	MDSH	轮总开销（门数/延迟）	ηs (10⁻³)	ηt (10⁻⁴)	η (10⁻⁶)	ηr
N1 - a	12896 / 11	256 /