计算机应用

作者：解文博, 韦永壮, 刘争红

单位：1. 广西密码学与信息安全重点实验室(桂林电子科技大学), 广西 桂林 541004;2. 广西无线宽带通信与信号处理重点实验室(桂林电子科技大学), 广西 桂林 541004

关键词：SKINNY密码算法,并行计算,统一计算架构,图形处理器,电子密码本模式,计数器模式

基金：广西无线宽带通信与信号处理重点实验室主任基金资助项目（GXKL06160112）。

针对SKINNY加密算法在中央处理器（CPU）下实现效率偏低的问题，提出一种基于图形处理器（GPU）的快速实现方法。首先，结合SKINNY算法的结构特征提出优化方案，将5个分步操作优化整合为1个整体运算；然后，分析该算法的电子密码本（ECB）模式和计数器（CTR）模式的特性，并给出并行粒度、内存分配等并行设计方案。实验结果表明，与传统的CPU实现方法下的SKINNY算法相比，基于计算统一设备架构（CUDA）实现的SKINNY算法的效率和吞吐量得到很大提升。具体来说，当处理的数据达到16 MB及以上时，在所提实现方法下，SKINNY算法的ECB模式的加速效率提升峰值为99.85%，加速比峰值为671，CTR模式的加速效率提升峰值为99.87%，加速比峰值为765；而与已有AES-256（ECB）和SKINNY_ECB并行算法比较，新提出的SKINNY-256（ECB）并行算法的吞吐量分别是它们的吞吐量的1.29倍和2.55倍。

来源：2021年第4期

《计算机应用》期刊编辑部

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