摘要: 随着计算机技术的快速发展,数据的存储及运算量不断增加,安全、可靠且高效的数据存储及传输愈发重要,在众多加密算法中,AES算法是一种应用广泛的对称加密算法。研究的目标是对AES算法进行改进,令其更适用于硬件实现,以减小面积并提升处理性能。首先,提出了一种轻量化的AES算法AES_ll,并基于RISC-V指令集架构设计了4种自定义指令,以提高算法的灵活性并降低成本。其次,设计了专用的AES_ll协处理器并建立了一个可随机生成明文和对应密文的验证平台,以确保AES_ll算法的硬件实现在不同输入下的可靠性和稳定性。最后,在28 nm工艺下进行了综合,实验结果表明,所设计的AES_ll协处理器的吞吐率可达到2.976 Gbit/s,面积约为13.97 kgates,在吞吐率和面积比方面占有显著优势,为资源受限且对加解密有较高需求的领域提供了一种良好的解决方案。