基于蜂鸟E203的AES加解密NICE协处理单元设计

作品简介


我们设计了基于NICE接口的AES加解密协处理单元，拓展了6条拓展指令，支持EBC、CBC、、CFB、OFB、CTR五种加密模式，和软件相比，速度提高约2000倍。整体框架如下：

工程设计主要分成三个部分：软件上指令拓展、接口调度、硬件协同优化。
1.软件上指令拓展


我们采用中等粒度方式设计了6条拓展指令，通过适当组合，可以支持五种加解密模式。
2.接口调度


接口实现是工程的难点，需要非常仔细设计其中的数据流和控制流，期间碰到大小端转换问题、文本密钥缓存问题等，总体框图如下：

3.硬件协同优化


AES的硬件实现有许多开源的项目，但若要取得更高的性能，需要特别设计，比如轮密钥拓展的时序、状态机的控制、密钥缓存的设计等，总体框架如下：

测试结果


最后测试不同明文块下，ECB、CBC软件和硬件加解密的周期数，取得约2000倍的加速效果。