[发明专利]一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器及其加速方法

权利要求书

1.一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，具体包括：

LFSR模块，由两个移位寄存器组成，呈现为可循环的空间结构；

FSM模块，被设置为接收所述LFSR模块产生的数据，并输出128位密钥流；

所述LFSR模块产生数据输入所述FSM模块进行循环计算，产生128位密钥流，该密钥流与明文异或后得到密文。

2.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，

所述移位寄存器总长度为256位，包括16个单元，每个单元的数据为16位。

3.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，

所述移位寄存器最高单元的数据由反馈计算单元得出，剩余低位单元的数据由相邻的高位单元移动获得；

当移动一个单元的数据时，每移动8次则可获得全新的一半数据。

4.根据权利要求3所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，

所述反馈计算单元是由异或门和与门组成的组合逻辑电路，用于有限域运算；

所述组合逻辑电路中，通过一个异或门和一个与门的组合，完成一次专用的有限域乘法。

5.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，

所述FSM模块接收到的数据来自所述LFSR模块的两个移位寄存器中，所述移位寄存器包括：LFSR-A寄存器和LFSR-B寄存器；

所述移位寄存器各取出128位数据输入至所述FSM模块进行运算；

进一步的，取所述LFSR-A寄存器的8个低位寄存器单元，取所述LFSR-B寄存器的8个高位寄存器单元。

6.根据权利要求1所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，

所述FSM模块包括：3个128位寄存器、AES加密轮单元、字节排列单元和4并行32位加法器。

7.根据权利要求6所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，

所述FSM模块中的128寄存器进一步为：R1寄存器、R2寄存器和R3寄存器；

所述R1寄存器中的数据通过异或运算，与所述加法器和字节排列单元进行更新；

所述R2寄存器和R3寄存器中的数据通过所述AES加密轮单元进行计算更新；

所述AES加密轮单元通过字节代替、行移位、列混合以及轮密钥异或的过程得出AES加密结果，并将AES加密结果输入到后续对应的寄存器中参与密钥流的计算以及数据的更新。

8.根据权利要求6所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，

所述字节排列单元用于面向字节的变换，进一步为将128位数据拆分成16个字节，以及变换16个字节的位置。

9.根据权利要求6所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器，其特征在于，

所述4并行32位加法器用于计算128位数据的4段32位数据；

32位加法器是进位加法器，但是低位32位加法器不向高位32位加法器进位。

10.基于权利要求1-9任意一项所述的一种应用于5G系统的SNOW-V算法加速器的加速方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、读取预设密钥和初始化向量，初始化SNOW-V算法加速器；

步骤2、更新LFSR模块，即通过反馈计算单元和移位循环更新两个移位寄存器中的数据；

步骤3、更新FSM模块，即通过加法器，AES加密轮和字节排列更新3个寄存器的数据；

步骤4、经过异或和加法器计算得出密钥流；

步骤5、重复进行步骤2-4，直至满足预设的终止条件。