پياده‌سازي الگوريتم رايندال مبتني بر معماري ضربه‌اي

Rijndal Implementation based on a Multibeatat Architecture

پس از معرفي رايندال به عنوان الگوريتم رمز استاندارد در اكتبر سال 2000 ميلادي توسط NIST، استفاده از آن به طور گسترده در كاربردهاي مختلف سخت‌افزاري و نرم‌افزاري مورد توجه قرار گرفت. در اين مقاله دو پيشنهاد بر مبناي مدل ضربه‌اي براي پياده‌سازي الگوريتم رايندال برروي FPGA ارايه خواهد شد، كه از نظر حجم سخت‌افزار مصرفي و نرخ گذردهي كارآمد است. در روش اول يك واحد سخت‌افزاري مبتني بر مدل ضربه‌اي طراحي شده كه دورهاي مختلف الگوريتم رايندال در آن با استفاده از مكانيزم فيدبك پياده‌سازي مي‌شود و از اين رمزكننده مي‌توان در سرعت هاي متوسط استفاده نمود. اين رمزكننده قادر است دو قطعه را به طور همزمان دريافت نموده تا عمليات رمزگذاري بر روي آن ها به موازات يكديگر و با استفاده اشتراكي از منابع انجام گيرد. روش دوم براي كاربردهاي پر سرعت طراحي شده است كه در آن توامان از مدل ضربه‌اي و معماري خط لوله استفاده شده است. نتايج سنتز رمزكننده‌هاي پيشنهادي گوياي صحت عملكرد و كارآيي مناسب روش ها مي‌باشد و حداكثر نرخ گذردهي 38.272 Gbps را برآورده مي‌سازد.

Having been selected Rijndeal as the standard encryption algorithm by the National Institution of Standards and Technology (NIST) in October 2000, its hardware and software implementations have intensively been considered. In this paper, we propose two implementation models for Rijndeal based on Multibeat architecture on FPGA platform which are efficient in hardware usage and throughput. In the first implementation, a Multibeat architecture based hardware unit is used to process the algorithm rounds by means of a feedback model. This implementation can be used in the medium rate applications. Further, this module can accept two data blocks simultaneously and use both parallel processing and resource sharing for processing of the inputs. The other implementation, designed based on Multibeat and pipeline model, is suitable for high rate applications. The analysis shows that both implementations have a suitable performances and the maximum throughput 38.272 Gbps can be achieved in the pipeline model.