11、流密码Rabbit与Salsa20家族的技术解析

流密码Rabbit与Salsa20家族的技术解析

1. Rabbit流密码概述

Rabbit是一种高性能流密码，自2003年在FSE上首次提出以来，尚未有针对它的攻击方法被公布。在Pentium III处理器上，其加密/解密速度达到每字节3.7个时钟周期，展现出了极高的性能。

1.1 Rabbit硬件估算

在0.18微米技术下，Rabbit的硬件估算情况如下表所示：
| 流水线数量 | 门数 | 芯片面积（mm²） | 性能（GBit/s） |
| — | — | — | — |
| 1 | 28K | 0.32 | 3.7 |
| 2 | 35K | 0.40 | 6.2 |
| 4 | 57K | 0.66 | 9.3 |
| 8 | 100K | 1.16 | 12.4 |

从表中可以看出，随着流水线数量的增加，门数和芯片面积也相应增加，同时性能也得到显著提升。如果需要更高的速度且对门数不太在意，可以采用更先进的乘法方法。这里的门数和芯片面积数据包含了密钥和初始向量（IV）的设置。

1.2 FPGA性能

在FPGA中实现Rabbit时，面临的挑战与ASIC实现类似，其中平方运算仍然是最复杂的部分。一些FPGA系列（如Xilinx Spartan 3或Altera Cyclone II）拥有专用的乘法单元，其乘法单元的延迟分别为2.4 ns和4.0 ns。基于使用6个乘法单元的2流水线设计，解密性能分别为8.9 Gbit/s和5.3 Gbit/s。如果有更多的乘法器可用，增加流水线数量后，吞吐量可分别达到17.8 Gbit/s和10.7 Gbit/s