吴健凤，郑博文，聂 一，柴志雷，3

（1.江南大学 人工智能与计算机学院，江苏 无锡 214122；2.江南大学 物联网工程学院，江苏 无锡 214122；3.数学工程与先进计算国家重点实验室，江苏 无锡 214215）

0 概述

将加解密算法用于数字货币、区块链、云端数据加密等领域时［1-2］，算法应具备高强度计算能力。因此，当前服务器端允许包含异构计算平台以增强特定工作负载的性能，同时改善整个系统的维护成本。OpenCL 是异构平台的开放框架，其中内核（Kernel）程序可以在多核CPU 上，同时也可以在GPU、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）、DSP 上编译执行［3］。当前服务器端除了采用ASIC 或GPU 处理大批量数据外，考虑到能效等因素也会大规模部署FPGA。

目前，已有许多基于OpenCL 的加解密算法加速器的研究。文献［4］设计一种基于OpenCL 的MD5算法加速器架构，提出结合优化CPU 端内存分配、复制内核计算单元的方法，其较未经优化方法性能提高了6.1 倍。文献［5］提出基于OpenCL 内核的Kuznyechik算法流水线架构设计，结合轮密钥按位模2 加消除依赖、查找表、分解线性变换为布尔函数等方法，在Intel Arria 10 系列实现了41 Gb/s 的吞吐率，同时占用不超过10%的FPGA 资源。文献［6］评估了可扩展的多FPGA 架构上AES 加密内核的性能，在带有Stratix A3 FPGA 的单个M506 模块上，通过使用OpenCL SIMD4 达到了较高的吞吐率。文献［7］结合OpenCL 工具设计SHA1 哈希算法，与基于硬件的描述语言相比，使用Intel FPGA SDK 工具进行少量的内核代码更改即可实现电路的改变，有效节省了系统开发时间，其结合循环展开、循环流水等策略，在Altera Stratix V 系列器件上达到3 033 Mb/s 的吞吐率，相比于CPU 性能提升了14 倍。

DES 算法是1972 年美国IBM 公司设计的对称密码体制加密算法。……