Parallelization of the Camellia Encryption Algorithm

A parallelization process of the Camellia encryption algorithm along with the description of exploited parallelization tools is presented. The data dependency analysis of loops and the loop transformations were applied in order to parallelize the sequential algorithm. The OpenMP standard was chosen for representing parallelism of the cipher. Speed-up measurements for a parallel program are presented.

W artykule przedstawiono proces zrównoleglenia japońskiego standardu szyfrowania danych - blokowego algorytmu szyfrowania Camellia, bazującego na sieci Feistela, pracującego w trybie pracy ECB. Krótko opisano wykorzystane do tego celu narzędzia programowe: program Petit, który służy do analizy istniejących zależności danych w pętlach programowych oraz OpenMP API. W celu zrównoleglenia algorytmu sekwencyjnego zastosowano analizę zależności danych oraz dokonano przekształceń pętli programowych w celu wyeliminowania istniejących zależności pętli blokujących proces ich zrównoleglenia. Do prezentacji równoległości szyfru wybrano język C oraz standard OpenMP. Załączono również wyniki pomiarów przyspieszenia pracy programu równoległego oraz najbardziej czasochłonnych pętli, które są odpowiedzialne za proces szyfrowania oraz deszyfrowania danych dla dwóch, czterech, ośmiu oraz szesnastu procesorów oraz dla dwóch, czterech, ośmiu oraz szesnastu wątków utworzonych z zastosowaniem kompilatora IntelŽ C++ w wersji.11.0 zawierającego OpenMP API w wersji 3.0. Najbardziej czasochłonne pętle zostały w pełni zrównoleglone, natomiast przyspieszenie pracy całego programu, zgodnie z prawem Amdahla jest zredukowane z uwagi na występowanie w kodzie programu części sekwencyjnej, zawierającej sekwencyjne operacje wejścia- wyjścia służące do odczytu danych z pliku, oraz zapisu danych do pliku. Wyniki zrównoleglenia opisane w artykule mogą być pomocne do implementacji sprzętowych algorytmu Camellia.