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可调加密方案的软件优化实现
1
作者
徐若洲
刘方舟
+2 位作者
毛淑平
胡磊
王鹏
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025年第3期696-713,共18页
可调加密方案是一类保长的加密方案,主要用于保护存储介质上的数据.目前有四种可调加密方案入选了国内或国际标准,分别为XTS模式、HCTR模式、XCB模式和EME2模式,其中XTS模式是短分组模式,HCTR、XCB、EME2模式是长分组模式.由于效率因素...
可调加密方案是一类保长的加密方案,主要用于保护存储介质上的数据.目前有四种可调加密方案入选了国内或国际标准,分别为XTS模式、HCTR模式、XCB模式和EME2模式,其中XTS模式是短分组模式,HCTR、XCB、EME2模式是长分组模式.由于效率因素,目前存储加密软件多采用效率优但安全性低的短分组XTS模式.本文对可调加密方案的软件优化实现方法进行了系统研究,提出了若干实现新方法,并对实现结果进行了对比分析.实验结果显示,三种长分组的可调加密方案(HCTR模式、XCB模式、EME2模式)的软件实现效率都能达到1.27 cycles/byte(cpb,加密一个字节所需的时钟周期),可以满足存储加密软件的效率要求.本文实验在Intel服务器CPU上进行,且实现代码开源,可以为存储数据保护方案的选取提供数据支撑和代码参考.
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关键词
可调加密方案
软件优化实现
AES-NI
SIMD
XTS
HCTR
XCB
EME2
在线阅读
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职称材料
SM4算法快速软件实现
被引量：
27
2
作者
张笑从
郭华
+2 位作者
张习勇
王闯
刘建伟
《密码学报》
CSCD
2020年第6期799-811,共13页
SM4是对称分组密码国家标准.加解密计算效率是衡量算法实现性能的重要指标,而目前关于SM4软件实现方法方面的研究不多.利用比特切片技术,结合支持单指令多数据(SIMD)的AVX2指令集,本文提出了一种SM4算法的快速软件优化实现方法,使用256...
SM4是对称分组密码国家标准.加解密计算效率是衡量算法实现性能的重要指标,而目前关于SM4软件实现方法方面的研究不多.利用比特切片技术,结合支持单指令多数据(SIMD)的AVX2指令集,本文提出了一种SM4算法的快速软件优化实现方法,使用256位的YMM寄存器实现了SM4算法的256分组数据并行加解密.首先基于已有的选择函数构造了新的选择函数,之后改进了搜索算法,基于新的选择函数和改进的搜索算法化简了S盒的逻辑表达式,将实现逻辑表达式所需的逻辑门电路数量由3000(最简与或式)降至497.在Intel Core i7-7700HQ(Kabylake)@2.80 GHz处理器上,实现速度达到了2580 Mbps,同公开文献中的最好结果1795 Mbps(Intel Core i7-5500U(Broadwell-U)@2.40 GHz)相比,实现效率提高了43%.基于比特切片技术的软件实现优化方法无需内存或高速缓存查表,因此该方法可抵抗缓存-计时侧信道攻击,从而安全性得到了提升.本文提出的优化方法具有可扩展性,不仅适用于在X86平台上借助拓展指令集AVX2实现,还可利用RISC指令集在资源受限,安全性要求高的ARM等嵌入式平台上实现.此外,新的选择函数和搜索算法具有通用性,可用于其它一般逻辑函数的化简.
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关键词
SM4算法
软件优化实现
比特切片
SIMD技术
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职称材料
SM4的快速软件实现技术
被引量：
22
3
作者
郎欢
张蕾
吴文玲
《中国科学院大学学报（中英文）》
CSCD
北大核心
2018年第2期180-187,共8页
SM4是中国分组密码国家标准,广泛应用于各种信息系统和安全产品。某些应用环境对密码算法的软件实现性能有很高的需求。目前SM4的软件实现方法仅限于查表实现,因此,研究SM4算法的快速软件实现技术很重要。利用SIMD技术,给出SM4的软件优...
SM4是中国分组密码国家标准,广泛应用于各种信息系统和安全产品。某些应用环境对密码算法的软件实现性能有很高的需求。目前SM4的软件实现方法仅限于查表实现,因此,研究SM4算法的快速软件实现技术很重要。利用SIMD技术,给出SM4的软件优化实现。与目前基于查表的软件实现相比,它有明显优势。在Intel Core i7-6700处理器上,相比于查表方法,利用SIMD技术的软件实现性能提高1.38倍。
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关键词
SM4
软件优化实现
SIMD技术
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职称材料
题名
可调加密方案的软件优化实现
1
作者
徐若洲
刘方舟
毛淑平
胡磊
王鹏
机构
中国科学院信息工程研究所网络空间安全防御全国重点实验室
中国科学院大学密码学院
中国科学院大学网络空间安全学院
北京电子科技学院
出处
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025年第3期696-713,共18页
基金
国家重点研发计划(2023YFB3105802)。
文摘
可调加密方案是一类保长的加密方案,主要用于保护存储介质上的数据.目前有四种可调加密方案入选了国内或国际标准,分别为XTS模式、HCTR模式、XCB模式和EME2模式,其中XTS模式是短分组模式,HCTR、XCB、EME2模式是长分组模式.由于效率因素,目前存储加密软件多采用效率优但安全性低的短分组XTS模式.本文对可调加密方案的软件优化实现方法进行了系统研究,提出了若干实现新方法,并对实现结果进行了对比分析.实验结果显示,三种长分组的可调加密方案(HCTR模式、XCB模式、EME2模式)的软件实现效率都能达到1.27 cycles/byte(cpb,加密一个字节所需的时钟周期),可以满足存储加密软件的效率要求.本文实验在Intel服务器CPU上进行,且实现代码开源,可以为存储数据保护方案的选取提供数据支撑和代码参考.
关键词
可调加密方案
软件优化实现
AES-NI
SIMD
XTS
HCTR
XCB
EME2
Keywords
tweakable enciphering scheme
software optimization implementation
AES-NI
SIMD
XTS
HCTR
XCB
EME2
分类号
TP309.7 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
SM4算法快速软件实现
被引量：
27
2
作者
张笑从
郭华
张习勇
王闯
刘建伟
机构
北京航空航天大学软件开发环境国家重点实验室
密码科学技术国家重点实验室
北京航空航天大学空天网络安全工业与信息化部重点实验室
北京卫星信息工程研究所
出处
《密码学报》
CSCD
2020年第6期799-811,共13页
基金
北京市自然科学基金(4202037)
CCF-腾讯科研基金(CCF-Tencent RAGR20200123)
+2 种基金
国家重点研发计划(2017YFB1400700)
科学研究与研究生培养共建项目(JD100060630)
国家级大学生创新创业训练计划(201910006159,201910006107)。
文摘
SM4是对称分组密码国家标准.加解密计算效率是衡量算法实现性能的重要指标,而目前关于SM4软件实现方法方面的研究不多.利用比特切片技术,结合支持单指令多数据(SIMD)的AVX2指令集,本文提出了一种SM4算法的快速软件优化实现方法,使用256位的YMM寄存器实现了SM4算法的256分组数据并行加解密.首先基于已有的选择函数构造了新的选择函数,之后改进了搜索算法,基于新的选择函数和改进的搜索算法化简了S盒的逻辑表达式,将实现逻辑表达式所需的逻辑门电路数量由3000(最简与或式)降至497.在Intel Core i7-7700HQ(Kabylake)@2.80 GHz处理器上,实现速度达到了2580 Mbps,同公开文献中的最好结果1795 Mbps(Intel Core i7-5500U(Broadwell-U)@2.40 GHz)相比,实现效率提高了43%.基于比特切片技术的软件实现优化方法无需内存或高速缓存查表,因此该方法可抵抗缓存-计时侧信道攻击,从而安全性得到了提升.本文提出的优化方法具有可扩展性,不仅适用于在X86平台上借助拓展指令集AVX2实现,还可利用RISC指令集在资源受限,安全性要求高的ARM等嵌入式平台上实现.此外,新的选择函数和搜索算法具有通用性,可用于其它一般逻辑函数的化简.
关键词
SM4算法
软件优化实现
比特切片
SIMD技术
Keywords
SM4
software implementation
bit slicing
SIMD
分类号
TP309.7 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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职称材料
题名
SM4的快速软件实现技术
被引量：
22
3
作者
郎欢
张蕾
吴文玲
机构
中国科学院软件研究所可信计算与信息保障实验室
中国科学院大学
出处
《中国科学院大学学报（中英文）》
CSCD
北大核心
2018年第2期180-187,共8页
基金
国家自然科学基金(61232009
61672509)资助
文摘
SM4是中国分组密码国家标准,广泛应用于各种信息系统和安全产品。某些应用环境对密码算法的软件实现性能有很高的需求。目前SM4的软件实现方法仅限于查表实现,因此,研究SM4算法的快速软件实现技术很重要。利用SIMD技术,给出SM4的软件优化实现。与目前基于查表的软件实现相比,它有明显优势。在Intel Core i7-6700处理器上,相比于查表方法,利用SIMD技术的软件实现性能提高1.38倍。
关键词
SM4
软件优化实现
SIMD技术
Keywords
SM4
software optimization implementation
SIMD technique
分类号
TP309.7 [自动化与计算机技术—计算机系统结构]
在线阅读
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
可调加密方案的软件优化实现
徐若洲
刘方舟
毛淑平
胡磊
王鹏
《密码学报(中英文)》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
SM4算法快速软件实现
张笑从
郭华
张习勇
王闯
刘建伟
《密码学报》
CSCD
2020
27
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
SM4的快速软件实现技术
郎欢
张蕾
吴文玲
《中国科学院大学学报（中英文）》
CSCD
北大核心
2018
22
在线阅读
下载PDF
职称材料
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