软件学报

作者：龚子睿，郭华，陈晨，张宇轩，陈俊鑫，关振宇

单位：龚子睿，北京航空航天大学 网络空间安全学院, 北京 100191;复杂关键软件环境全国重点实验室 (北京航空航天大学), 北京 10019111,郭华，北京航空航天大学 网络空间安全学院, 北京 100191;复杂关键软件环境全国重点实验室 (北京航空航天大学), 北京 10019102,陈晨，北京航空航天大学 网络空间安全学院, 北京 10019103,张宇轩，北京航空航天大学 网络空间安全学院, 北京 10019104,陈俊鑫，北京航空航天大学 网络空间安全学院, 北京 10019105,关振宇，北京航空航天大学 网络空间安全学院, 北京 10019106

关键词：分组密码;uBlock算法;软件优化;比特切片;单指令多数据

基金：北京市自然科学基金(4242022); CCF-绿盟科技“鲲鹏”科研基金(CCF-NSFOCUS 2023006); 大学生创新创业训练计划(X202210006242)

uBlock算法在算法设计、侧信道防护、物联网应用、密码分析领域得到了广泛应用. 虽然uBlock算法适合高速实现, 但目前该算法公开的实现速率远不如AES、SM4等算法. 比特切片是优化分组密码的常用方法, 但在采用比特切片优化uBlock算法时, 面临着因寄存器资源不足而导致的巨大访存开销问题. 为uBlock算法设计了一种灵活的比特切片优化方法FBS-uBlock (flexible bit slicing uBlock), 降低算法在比特切片下占用的寄存器数量, 进而降低访存开销, 提升速率. 经过测试, 该优化方法最多能够让uBlock-128/128、uBlock-128/256和uBlock-256/256算法的访存指令分别降低71%、71%和72%, 加密速率最高能够分别达到12758 Mb/s、8944 Mb/s和8984 Mb/s, 比设计文档中的实现速率分别提升了3.9、4.2和3.4倍.

来源：2025年第10期

《软件学报》期刊编辑部

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