３２卷第４期２０１５年４月微电子学与计算机ＭＩＣＲＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ＆ＣＯＭＰＵＴＥＲＶｏｌ．３２ＡｐｒｉｌＮｏ．４２０１５高速可重构抽取移位单元争辩与设计常忠祥１，戴紫彬１，李伟１，龚海宁２〔１解放军信息工程大学，河南郑州４５０００１；２６１５８７部队，上海２０００００〕摘要：为了提升密码算法中抽取、移位等位操作的处理效率，降低抽取和移位实现的硬件资源消耗，构建了以ｉＢ－ｕｔｔｅｒｆｌｙ网络为根底的高速可重构抽取移位硬件架构，提出架构所需的路由信息生成算法并进展高速硬件映射．最后对架构进展性能评估，结果说明，提出的抽取移位单元具有较高的处理效率和机敏性，在ＣＭＯＳ６５ｎｍ工艺下，３２比特抽取移位工作频率可到达２ＧＨｚ．关键词：ｉＢｕｔｔｅｒｆｌｙ网络；路由算法；抽取移位；抽取；移位：ＴＰ３０２．２文献标识码：Ａ：１０００－７１８０〔２０１５〕０４－００２１－０４ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＨｉｇｈ－ｓｐｅｅｄＲｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅＥｘｔｒａｃｔ－ｓｈｉｆｔＵｎｉｔＣＨＡＮＧＺｈｏｎｇ－ｘｉａｎｇ１，ＤＡＩＺｉ－ｂｉｎ１，ＬＩＷｅｉ１，ＧＯＮＧＨａｉ－ｎｉｎｇ２〔１ＰＬＡＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１，Ｃｈｉｎａ；２６１５８７Ｔｒｏｏｐｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００００，Ｃｈｉｎａ〕Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅｄｕｃｅｈａｒｄｗａｒｅｒｅｓｏｕｒｃｅｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｓｈｉｆｔｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｃｉｐｈｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ－ｓｈｉｆｔｈａｒｄｗａｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｉＢｕｔｔｅｒｆｌｙｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｒｏｕｔｉｎｇｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｆｒａｍｅｗｏｒｋａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ｔｈｅｎｍａｐｐｉｎｇｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｈａｒｄｗａｒｅｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ－ｓｈｉｆｔｕｎｉｔｓｈａｖｅｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆ３２－ｂｉｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ－ｓｈｉｆｔｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓ２ＧＨｚｕｎｄｅｒｔｈｅＣＭＯＳ６５ｎｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉＢｕｔｔｅｒｆｌｙｎｅｔｗｏｒｋ；ｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｅｘｔｒａｃｔ－ｓｈｉｆｔ；ｅｘｔｒａｃｔ；ｓｈｉｆｔ１引言近年来，密码算法应用场合越来越多，对抽取操作的速度提出了更高的需求，传统的移位、异或等基本规律操作完成抽取操作的方式已经满足不了高速的需求．针对以上问题，近期消灭了一系列可以加速抽取操作的指令，有ＢＦＬＹ，ＩＢＦＬＹ［１－２］、ＣＲＯＳＳ［３］、ＯＭＦＬＩＰ［３－４］、ＰＰＥＲＭ［３］、ＳＷＰＥＲＭ［３，５］、ＳＩＥＶＥ［１，６］和ＧＲＰ［１，３］等．新指令的消灭，提升了抽取操作的实现效率，其中ＢＦＬＹ，ＩＢＦＬＹ、ＣＲＯＳＳ、ＯＭＦＬＩＰ和ＧＲＰ以互连网络根底，ＰＰＥＲＭ、ＳＷＰＥＲＭ、ＳＩＥＶＥ以数据选择器为根底，只有ＧＲＰ指令在实现抽取操作时只需要一条指令且不需要提前计算把握信息．但对密码收稿日期：２０１４－０５－２３；修回日期：２０１４－０７－１８---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---算法中的抽取操作来说，其位宽以６４ｂｉｔ、１２８ｂｉｔ、２５６ｂｉｔ等［１，７］为主，假设采用位宽为３２ｂｉｔ的基本单元实现，需要将数据依据位宽３２ｂｉｔ进展分组，进展抽取操作，然后将...