專利名稱：：一種基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域、FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)設(shè)計(jì)領(lǐng)域以及通訊領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：通訊系統(tǒng)中進(jìn)行RS(里德-所羅門)編碼和高級(jí)加密都廣泛采用了伽羅華域中的具有系數(shù)的多項(xiàng)式乘法。傳統(tǒng)方法釆用采用先乘后取4莫的方式或者單級(jí)乘取模的方式實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)方法占用周期較多且實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜，為了避免傳統(tǒng)方法的這種缺點(diǎn)，專利CN200580045323.1提出一種利用查找表代替求沖莫的方法，可以大幅減少運(yùn)算周期，但是其查找表會(huì)隨著伽羅華域的增大而指數(shù)級(jí)增大，例如對(duì)于伽羅華域GF(28)來(lái)說(shuō)，所需查找表空間為27=128，而對(duì)于伽羅華域GF(2^來(lái)說(shuō)，其查找表空間將達(dá)到215=32768,該專利的方法在伽羅華域空間較大時(shí)使用將會(huì)受限，因此需要一種新的方法以降低查找表占用空間的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法及系統(tǒng)，有效地降低查找表的占用空間，提高了系統(tǒng)的效率。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的才丸4亍系統(tǒng)，用于通訊系統(tǒng)，包括多項(xiàng)式乘法器模塊、多級(jí)查表模塊、域加模塊，其中，多項(xiàng)式乘法器才莫塊用于在伽羅華域上將帶有系數(shù)的第一和第二多項(xiàng)式相乘來(lái)獲得它們的乘積值，輸入多級(jí)查表模塊；多級(jí)查表模塊用于將多項(xiàng)式乘法器才莫塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)分級(jí)查表的方式將獲得的數(shù)值輸入域加模塊；域加模塊用于根據(jù)多級(jí)查表模塊中分級(jí)比特位和分級(jí)層次的不同，將多級(jí)查表才莫塊輸入的數(shù)值進(jìn)行位異或操作獲得最終值。進(jìn)一步地，上述執(zhí)行系統(tǒng)還可包括，所述多項(xiàng)式乘法器才莫塊是通過(guò)與門、異或門來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件的構(gòu)建。進(jìn)一步地，上述執(zhí)行系統(tǒng)還可包括，所述多級(jí)查表模塊的多級(jí)查表中的表是指同一個(gè)表，每一級(jí)查表只是對(duì)應(yīng)地址的變化。進(jìn)一步地，上述執(zhí)行系統(tǒng)還可包括，所述多級(jí)查表模塊中所述分級(jí)的方式包括以4比特、8比特、3比特、或5比特作為分級(jí)的分級(jí)方式。進(jìn)一步地，上述執(zhí)行系統(tǒng)還可包括，所述多級(jí)查表模塊中，所述分級(jí)查表的方式包括兩級(jí)查表的方式。本發(fā)明還提供了一種基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法，用于通訊系統(tǒng)，包4舌，在伽羅華域上將帶有系數(shù)的第一和第二多項(xiàng)式相乘來(lái)獲得它們的乘積值；將多項(xiàng)式乘法器^f莫塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)分級(jí)查表的方式獲得數(shù)值，并根據(jù)分級(jí)比特位和分級(jí)層次的不同，將該獲得的數(shù)值進(jìn)行位異或操作獲得最終值。進(jìn)一步地，上述執(zhí)行方法還可包括，所述多級(jí)查表中的表是指同一個(gè)表，每一級(jí)查表只是對(duì)應(yīng)地址的變化。進(jìn)一步地，上述執(zhí)行方法還可包括，所述將多項(xiàng)式乘法器才莫塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)中所述分級(jí)的方式，包括以4比特、8比特、3比特、或5比特作為分級(jí)的分級(jí)方式。進(jìn)一步地，上述執(zhí)行方法還可包括，所述分級(jí)查表的方式包括兩級(jí)查表的方式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，應(yīng)用本發(fā)明，有效地P爭(zhēng)低查找表的占用空間，提高了系統(tǒng)的效率。圖1是本發(fā)明的基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法的流程圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明的主要構(gòu)思是本發(fā)明是在專利CN200580045323.1基礎(chǔ)上作的進(jìn)一步改進(jìn)，因而兩者基本結(jié)構(gòu)相同，不同之處主要在于，當(dāng)域的空間增大時(shí)，其查找表的空間呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，因此在查表中本發(fā)明通過(guò)分級(jí)查表的方式，大幅度的減少了查表的空間，節(jié)省了資源，提高了效率，通常分級(jí)以4比特或8比特為基本單位。本發(fā)明的壓縮伽羅華域的執(zhí)行系統(tǒng)可以分為以下幾個(gè)部分，包括多項(xiàng)式乘法器模塊、多級(jí)查表模塊、域加模塊，用于通訊系統(tǒng)中編碼和加密，其裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。多項(xiàng)式乘法器才莫塊用于在伽羅華域上將帶有系數(shù)的第一和第二多項(xiàng)式相乘來(lái)獲得它們的乘積值，輸入多級(jí)查表才莫塊；;^^莫塊的目的是計(jì)算兩個(gè)輸入域內(nèi)數(shù)的乘積，以GF(28)計(jì)算為例，其輸入為8個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，4叚設(shè)分別為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>根據(jù)域定義ml和m2可以分別表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>則其乘積可以表示為c(xr)=mlxm2=cl4xi4+cl3x13十cl2x12+C11X'1+cl(hro十c9jc9+c8+c7jc7十c6jc6十c5jc5+c4x4+c3x3+c2+clx+c0注:乘積項(xiàng)中不包含,。其中乘積項(xiàng)系數(shù)表為c12="5ea6*66十a(chǎn)5*67cl1=a7"4a6*65十a(chǎn)r5*66十a(chǎn)4"7clO=a7*63十《6*64a5*65十a(chǎn)4*66a3"7c9=a7*62十a(chǎn)6*Z>3十a(chǎn)5*64④a4*65十a(chǎn)3*66十cr2*Z>7c8=a7"1十a(chǎn)6"2*Wa4"4"3"5a2*66歸*Z>7c7=a7*60ea6"1十a(chǎn)5*62十《4"3十《3*Z4a2*65歸"6aO*67c6=a6*60十a(chǎn)5*61十a(chǎn)4"2十*M十a(chǎn)2*64flfl*65*66c5=a5*60十*W十a(chǎn)3*62十"3十"1"4十a(chǎn)O*65c4=a4*60十*W十a(chǎn)2*62十orl*63十*64c3=a3*Z>0<3f2*歸al"2arO*Z>3c2=a2*60十《1*WorO*62cl=al"0十a(chǎn)0*Wc0=a0*加根據(jù)上邊計(jì)算公式可以求得c=附lx附2={cl4cl3cl2clIcl0c9c8c7c6c5c4c3c2clc0}多項(xiàng)式乘法器模塊針對(duì)硬件的實(shí)現(xiàn)，其系數(shù)公式中的*可以用"與門，，來(lái)實(shí)現(xiàn)，用"異或門"來(lái)實(shí)現(xiàn)。多級(jí)查表;^莫塊用于將多項(xiàng)式乘法器才莫塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)分級(jí)查表的方式將獲得的數(shù)值輸入域加模塊，其中，通常分級(jí)以4比特或8比特為基本單位；專利CN200580045323.1中相對(duì)應(yīng)本模塊是一個(gè)查找表，其輸入為多項(xiàng)式乘法器的高位，以GF(2"為例，其輸入為高7位，即cl4-cS,通過(guò)查找地址{cMclkl^llclOc^8},求出一組數(shù)值，求出的數(shù)值用于最后的域加模塊。前邊提到當(dāng)域的空間增大時(shí)，其查找表空間指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，為了避免這種缺陷，在本發(fā)明中，采用分級(jí)查找的方式，通常分級(jí)以4比特或8比特為基本單位，例如對(duì)于GF(28)，如果以4比特分，則可以將地址分成3比特和4比特。首先用cl4-cl2作為地址第一次查表，其生成8比特?cái)?shù)據(jù)，將生成數(shù)據(jù)與{Cllcl0c9c8c7c6c5c4}作位異或才喿作，生成新的8比特?cái)?shù)據(jù){cl1'cl0'c9'c8'c7'c6'c5'c4'}，然后將{cl1'cl0'c9'c8'}作為第二次查找表的地址查找相對(duì)應(yīng)的8比特?cái)?shù)據(jù)，(C7'c6'c5'c43與(c7c6c5c4)進(jìn)行異或操作生成新的4比特?cái)?shù)據(jù)(e7e6e5e4),最后將第二個(gè)查找表輸出的8比特?cái)?shù)據(jù)(^^6d5^4J3af2dW0)和{e7e6e5e4}輸出到域加才莫塊。如果采用專利CN200580045323.1的方法實(shí)現(xiàn)GF(2S)的域乘法，需要查找表空間為128*8比特，而采用兩級(jí)查找表所需查找表空間為16*8比特，可以看出節(jié)省的空間比例是非常大的。在GF(2S)的兩級(jí)查表中使用的是同一個(gè)表，每一級(jí)查表只是對(duì)應(yīng)地址的變化，對(duì)多級(jí)查表而言，其使用的也是一個(gè)表。需要注意的是雖然通常分級(jí)以4比特或者8比特可以滿足需求，但是本發(fā)明也包含其它分級(jí)方式(例如以3比特或5比特等的衍生分級(jí)方式)。本發(fā)明以GF(28)為例并不意味著本發(fā)明只應(yīng)用于GF(28)，它可以廣泛地應(yīng)用到幾乎所有伽羅華域(不包含GF(20)、GF(21))。雖然此處只說(shuō)明了兩級(jí)查表，但本發(fā)明根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的變化也包含其它多級(jí)查表方式，其中，多級(jí)查表方式與兩級(jí)類似。域加才莫塊用于根據(jù)多級(jí)查表模塊中分級(jí)比特位和分級(jí)層次的不同，將多級(jí)查表才莫塊輸入的數(shù)值進(jìn)行位異或才喿作獲得最終值。4^莫塊實(shí)現(xiàn)的就是最后的位異或操作，以前邊所述的兩級(jí)GF(28)為例，其計(jì)算為c={超6超4超2細(xì)0}{e7e6e5e4c3c2clc0}根據(jù)分級(jí)比特位的不同和分級(jí)層次多少的不同，域加才莫塊具體的參與操作的比特位會(huì)略有區(qū)別，但基本操作都是兩個(gè)8比特?cái)?shù)據(jù)的位異或操作。如圖2所示，基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法，用于通訊系統(tǒng)中編碼和加密，包括以下步驟，步驟100、在伽羅華域上將帶有系數(shù)的第一和第二多項(xiàng)式相乘來(lái)獲得它8們的乘積值；步驟200、將多項(xiàng)式乘法器模塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)分級(jí)查表的方式獲得數(shù)值，并根據(jù)分級(jí)比特位和分級(jí)層次的不同，將該獲得的數(shù)值進(jìn)行位異或操作獲得最終值。下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。在AES(先進(jìn)加密標(biāo)準(zhǔn))加解密算法中使用倒GF(28)的域乘法，其不可約多項(xiàng)式為x8+x4+x3+x+l。輸入數(shù)據(jù)為兩路8比特?cái)?shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)就是前邊描述系數(shù)表的實(shí)現(xiàn)，即用與和異或操作實(shí)現(xiàn)第一步乘法(多項(xiàng)式乘法器才莫塊)，以系數(shù)c7為例，如果釆用硬件實(shí)現(xiàn)，其硬件描述為Assignc[7]=(a7&bO)A(a6&M)A(a5&b2)A(a4&b3)A(a3&b4)A(a2&b5)A(al&b6)A(aO&b7);這是阻塞賦值描述方式，也可以采用非阻塞賦值描述方式。多級(jí)查表模塊采用2級(jí)查表，先進(jìn)行3比特查表后，再進(jìn)行4比特查表。其表的內(nèi)容如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>a66bf5cb4daf82f99其中，地址和數(shù)據(jù)都是十六進(jìn)制數(shù)據(jù)。域加模塊實(shí)現(xiàn)按位異或操作，如果采用硬件描述語(yǔ)言，其阻塞賦值方式可以表示為Assigndout[7:0]=dinl[7:0]Adin2[7:0];也可以用非阻塞賦值方式描述。假設(shè)輸入的數(shù)據(jù)為16進(jìn)制，ml=57，m2=83。則經(jīng)過(guò)多項(xiàng)式乘法模塊操作后其輸出為2b79，將高三位作為地址查表，2對(duì)應(yīng)36，則將36與2b79的中間8位做位異或操作，36b7=81，取結(jié)果的高4位作為地址，即將8作為地址進(jìn)行第二次查表，8對(duì)應(yīng)d8，將d8與81的后4位和2b79的后4位拼成的8位數(shù)據(jù)做位異或操作，則最后將<1819=(;1。Cl即最后計(jì)算結(jié)果。本實(shí)例采用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)并不表示本發(fā)明僅限于硬件，也可以是其它方式，包含基于各種硬件的軟件等。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所公開(kāi)的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。10權(quán)利要求1、一種基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行系統(tǒng)，用于通訊系統(tǒng)，其特征在于，包括多項(xiàng)式乘法器模塊、多級(jí)查表模塊、域加模塊，其中，多項(xiàng)式乘法器模塊用于在伽羅華域上將帶有系數(shù)的第一和第二多項(xiàng)式相乘來(lái)獲得它們的乘積值，輸入多級(jí)查表模塊；多級(jí)查表模塊用于將多項(xiàng)式乘法器模塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)分級(jí)查表的方式將獲得的數(shù)值輸入域加模塊；域加模塊用于根據(jù)多級(jí)查表模塊中分級(jí)比特位和分級(jí)層次的不同，將多級(jí)查表模塊輸入的數(shù)值進(jìn)行位異或操作獲得最終值。2、如權(quán)利要求1所述的壓縮伽羅華域的執(zhí)行系統(tǒng)，其特征在于，所述多項(xiàng)式乘法器才莫塊是通過(guò)與門、異或門來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件的構(gòu)建。3、如權(quán)利要求1所述的壓縮伽羅華域的執(zhí)行系統(tǒng)，其特征在于，所述多級(jí)查表模塊的多級(jí)查表中的表是指同一個(gè)表，每一級(jí)查表只是對(duì)應(yīng)地址的變化。4、如權(quán)利要求1所述的壓縮伽羅華域的執(zhí)行系統(tǒng)，其特征在于，所述多級(jí)查表才莫塊中所述分級(jí)的方式包括以4比特、8比特、3比特、或5比特作為分級(jí)的分級(jí)方式。5、如權(quán)利要求1所述的壓縮伽羅華域的執(zhí)行系統(tǒng)，其特征在于，所述多級(jí)查表才莫塊中，所述分級(jí)查表的方式包括兩級(jí)查表的方式。6、一種基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法，用于通訊系統(tǒng)，其特征在于，包括，在伽羅華域上將帶有系數(shù)的第一和第二多項(xiàng)式相乘來(lái)獲得它們的乘積值；將多項(xiàng)式乘法器才莫塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)分級(jí)查表的方式獲得數(shù)值，并根據(jù)分級(jí)比特位和分級(jí)層次的不同，將該獲得的數(shù)值進(jìn)行位異或操作獲得最終值。7、如權(quán)利要求6所述的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法，其特征在于，所述多級(jí)查表中的表是指同一個(gè)表，每一級(jí)查表只是對(duì)應(yīng)地址的變化。8、如權(quán)利要求6所述的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法，其特征在于，所述將多項(xiàng)式乘法器;^莫塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)中所述分級(jí)的方式，包括以4比特、8比特、3比特、或5比特作為分級(jí)的分級(jí)方式。9、如權(quán)利要求6所述的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法，其特征在于，所述分級(jí)查表的方式包括兩級(jí)查表的方式。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多級(jí)查表的壓縮伽羅華域的執(zhí)行方法及系統(tǒng)，用于通訊系統(tǒng)，包括，多項(xiàng)式乘法器模塊用于在伽羅華域上將帶有系數(shù)的第一和第二多項(xiàng)式相乘來(lái)獲得它們的乘積值，輸入多級(jí)查表模塊；多級(jí)查表模塊用于將多項(xiàng)式乘法器模塊輸入的多項(xiàng)式的乘積值進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)分級(jí)查表的方式將獲得的數(shù)值輸入域加模塊；域加模塊用于根據(jù)多級(jí)查表模塊中分級(jí)比特位和分級(jí)層次的不同，將多級(jí)查表模塊輸入的數(shù)值進(jìn)行位異或操作獲得最終值。應(yīng)用本發(fā)明，有效地降低查找表的占用空間，提高了系統(tǒng)的效率。文檔編號(hào)G06F1/02GK101587433SQ20081010011公開(kāi)日2009年11月25日申請(qǐng)日期2008年5月22日優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日發(fā)明者程作仁申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司