Abstract
A small-area and high-speed authentication/security processor (WUSB_Sec) IP is designed, which performs the 4-way handshake protocol for authentication between host and device, and data encryption/decryption of wireless USB system. The PRF-256 and PRF-64 are implemented by CCM (Counter mode with CBC-MAC) operation, and the CCM is designed with two AES (Advanced Encryption Standard) encryption coles working concurrently for parallel processing of CBC mode and CTR mode operations. The AES core that is an essential block of the WUSB_Sec processor is designed by applying composite field arithmetic on AF$(((2^2)^2)^2)$. Also, S-Box sharing between SubByte block and key scheduler block reduces the gate count by 10%. The designed WUSB_Sec processor has 25,000 gates and the estimated throughput rate is about 480Mbps at 120MHz clock frequency.
무선 USB 시스템의 호스트-디바이스 간에 4-way handshake 상호 인증을 위한 PRF(Pseudo Random Function)-256, PRF-64 및 데이터 암/복호 기능을 수행하는 저면적 고속 인증/보안 프로세서 (WUSB_Sec) IP를 설계하였다. PRF-256과 PRF-64는 CCM(Counter mode with CBC-MAC) 연산을 기반으로 구현되며, CCM은 AES(Advanced Encryption Standard) 암호 코어 2개를 사용하여 CBC 모드와 CTR 모드가 병렬로 처리되도록 설계되었다. WUSB_Sec 프로세서의 핵심 블록인 AES 암호 코어는 합성체 GF$(((2^2)^2)^2)$ 연산 기반의 S-Box로 설계되었으며, SubByte 블록과 키 스케줄러가 S-Box를 공유하도록 설계하여 약 10%의 면적을 감소시켰다. 설계된 WUSB_Sec IP는 약 25,000 게이트로 구현되었으며, 120MHz에 서 동작하여 480Mbps의 성능을 갖는다.
