分组密码uBlock算法快速软件实现
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北京航空航天大学网络空间安全学院

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TP309.7

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国家自然科学基金项目(面上项目,重点项目,重大项目)


Fast software implementation of the block cipher uBlock
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    摘要:

    为对国产分组密码算法uBlock进行软件优化,选择支持256比特数据位宽的高级矢量扩展(Advanced Vector Extension 2, AVX2)指令集,提高编译器自动优化等级,优化函数的调用过程,优化数据存储结构,综合使用高位并行、低延迟指令逻辑优化等方法实现单线程并行计算。通过使用这种有效的组合方法,uBlock-128/128算法、uBlock-128/256算法和uBlock-256/256算法的速度较原版代码分别提升269%、182%和49%。基于这些优化方法,uBlock-128/128、uBlock-128/256和uBlock-256/256三个算法版本均实现了单密钥场景与多密钥场景。

    Abstract:

    To optimize the software implementation of block cipher uBlock algorithm, the AVX2(Advanced Vector Extension 2) instruction set supporting 256-bit data width was implemented, the automatic optimization level of the compiler was increased, optimizing the calling process of functions, and the methods of data storage structure optimization, high-level parallelism and low latency instruction logic optimization were used in order to implement parallel computing under the single-thread condition. Using this efficient combination method, the speed values of the software implementation of uBlock-128/128 algorithm, uBlock-128/256 algorithm and uBlock-256/256 algorithm are 269%, 182% and 49% higher than the original code. Based on these optimization methods,the implementation of single-key scenario and multi-key scenario are given for three algorithm versions of uBlock-128 /128, uBlock-128/256 and uBlock-256/256.

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  • 收稿日期:2022-04-06
  • 最后修改日期:2024-10-28
  • 录用日期:2022-06-21
  • 在线发布日期: 2024-10-09
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