基于FPGA的资源节约型结构PRINCE的实现

2021年第22卷第11期

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《信息与电子工程前沿（英文）》 >> 2021年第22卷第11期 doi: 10.1631/FITEE.2000688

基于FPGA的资源节约型结构PRINCE的实现

1衡阳师范学院智能信息处理与应用湖南省重点实验室，中国衡阳市，421002；2湖南师范大学信息科学与工程学院，中国长沙市，410081；3衡阳师范学院计算机科学与技术学院，中国衡阳市，421002

收稿日期： 2020-12-09 录用日期： 2021-11-15 发布日期： 2021-11-15

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摘要

在当今普适计算时代，低资源设备已广泛部署在各个领域。PRINCE是一种专为低延迟设计的轻量级分组密码，适用于普适计算应用程序。本文通过共享和简化逻辑电路为PRINCE组件提出新的电路结构，以达到使用较少逻辑门获得相同效果的目标。基于组件新的电路结构和组件之间的最佳共享，提出3种新的PRINCE硬件架构，并在不同可编程门阵列设备上对3种硬件架构进行仿真和综合。基于Virtex-6平台的实验结果表明，与现有架构相比，展开、低成本和两周期架构的资源消耗分别减少73、119和380个可编程逻辑单元。低成本架构仅需137个可编程逻辑单元。展开架构需409个可编程逻辑单元，其吞吐量为5.34 Gb/s。据我们所知，对于PRINCE的硬件实现，所提低成本架构具有更低资源消耗，且所提展开架构具有更高吞吐量。因此，所提架构具有更高资源效率，适用于低资源、低延迟的应用程序。

关键词

轻量级分组密码 ; 现场可编程门阵列（FPGA） ; 低成本 ; PRINCE ; 嵌入式安全