Bài viết trình bày về thiết kế phần cứng lõi mã hóa xác thực AESGCM trên ASIC có hiệu năng cao về sử dụng thông lượng. Lõi AES-GCM đề xuất dùng kiến trúc AES đường ống hoàn toàn và thuật toán GCM nhiều nhánh song song để tăng thông lượng. | Thiết kế lõi phần cứng mã hóa xác thực AES-GCM hiệu năng cao trên công nghệ CMOS 90nm Nghiên cứu khoa học công nghệ THIẾT KẾ LÕI PHẦN CỨNG MÃ HÓA XÁC THỰC AES-GCM HIỆU NĂNG CAO TRÊN CÔNG NGHỆ CMOS 90nm Nguyễn Anh Thái*, Nguyễn Văn Tình, Hoàng Văn Phúc, Phạm Tuấn Giáo Tóm tắt: Bài báo trình bày về thiết kế phần cứng lõi mã hóa xác thực AES- GCM trên ASIC có hiệu năng cao về sử dụng thông lượng. Lõi AES-GCM đề xuất dùng kiến trúc AES đường ống hoàn toàn và thuật toán GCM nhiều nhánh song song để tăng thông lượng. Đồng thời, để giảm thiểu tài nguyên phần cứng sử dụng và mức công suất tiêu thụ, thiết kế đã sử dụng thuật toán nhân Karatsuba- Ofman trong trường Galois và kỹ thuật bật tắt tín hiệu đồng hồ. Kết quả hiện thực hóa với thư viện chuẩn công nghệ CMOS 90nm cho thấy lõi mã hóa xác thực đề xuất đạt hiệu năng cao hơn, tính theo tỉ lệ giữa thông lượng và mức sử dụng tài nguyên phần cứng, nhưng vẫn đảm bảo được mức tiêu thụ công suất tương đương so với các công trình khác. Từ khóa: AES, GCM, ASIC, CMOS, lõi IP. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Với xu thế phát triển theo hướng cuộc cách mạng công nghiệp như hiện nay, nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng gia tăng trong tất cả các lĩnh vực khoa học và đời sống. Theo khảo sát, nghiên cứu và ước tính đến năm 2020 sẽ có hơn 50 tỷ thiết bị kết nối Internet [1, 2]. Song song với đó, để đảm bảo an toàn cho các kết nối thì vấn đề bảo mật trên phần cứng ngày càng trở nên cấp thiết hơn, với các tiêu chí tối ưu khác nhau về kích thước, tốc độ hay mức tiêu thụ công suất tùy theo các ứng dụng khác nhau. Do có độ an toàn cao về bảo mật và khả năng thực thi nhanh trên phần cứng mà chuẩn mã hóa AES (Advanced Encryption Standard) [3] đã được lựa chọn cho rất nhiều ứng dụng quan trọng. Để đảm bảo cho việc bảo mật và an toàn kết nối, hệ thống cần đáp ứng cả tính bảo mật dữ liệu và tính xác thực. Theo khuyến nghị NIST 800-38D [4], mã hóa xác thực AES-GCM (Galois/Counter Mode), thực chất là một chế
