Authenticated encryption algorithms offer privacy, authentication, and data integrity, as well. In recent years, they have received special attention after the call for submissions of Competition for Authenticated Encryption: Security, Applicability, and Robustness (CAESAR) was published. The CAESAR goal is to generate a portfolio with recommendations of authenticated encryption algorithms for three different scenarios: Lightweight, high speed, and defense in deep. ELmD and COPA are two on-line authenticated encryption algorithms submitted to CAESAR; because of their similarities, they were merged as COLM during the third-round of CAESAR. COLM is a finalist in the use case 3 defense in depth. ELmD, COPA, and COLM are based on the ECB-mix-ECB structure, which is highly parallelizable and pipelineable. In this paper, we present optimized single-chip implementations of ELmD, COPA, and COLM using pipelining. For ELmD, we present implementations for eight combinations of its parameters set: For intermediate tags, fixed, variable tag length, and 10 and 6 AES rounds. COLM implementation is for variable tag length without intermediate tags. In the case of COPA, it does not have parameters set. The implementation results with a Xilinx Virtex 6 FPGA show that ELmD is the best option concerning area and speed for single-chip implementation. The area of COPA and COLM are 1.65 and 1.69 times ELmD's respectively. Regarding throughput, the range of our implementations goes from 33.34 Gbits/s for COLM to more than 35 Gbits/s for several versions of ELmD.

中文翻译：

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COPA、ELmD 和 COLM 的流水线硬件实现

经过身份验证的加密算法还提供隐私、身份验证和数据完整性。近年来，在经过身份验证的加密竞赛：安全性、适用性和稳健性（CAESAR）的征集征集发布后，它们受到了特别关注。CAESAR 的目标是生成一个组合，其中包含针对三种不同场景的认证加密算法的建议：轻量级、高速和深度防御。ELmD和COPA是提交给CAESAR的两种在线认证加密算法；由于它们的相似性，它们在第三轮 CAESAR 中被合并为 COLM。COLM 是用例 3 深度防御的决赛选手。ELmD、COPA 和 COLM 基于 ECB-mix-ECB 结构，该结构具有高度并行性和流水线性。在本文中，我们展示了使用流水线的 ELmD、COPA 和 COLM 的优化单芯片实现。对于 ELmD，我们展示了其参数集的八种组合的实现：对于中间标签、固定、可变标签长度以及 10 轮和 6 轮 AES。COLM 实现适用于没有中间标签的可变标签长度。在 COPA 的情况下，它没有设置参数。Xilinx Virtex 6 FPGA 的实现结果表明，ELmD 是单芯片实现面积和速度的最佳选择。COPA 和 COLM 的面积分别是 ELmD 的 1.65 和 1.69 倍。关于吞吐量，我们的实现范围从 COLM 的 33.34 Gbits/s 到几个 ELmD 版本的超过 35 Gbits/s。我们展示了其参数集的八种组合的实现：对于中间标签、固定、可变标签长度以及 10 和 6 AES 轮次。COLM 实现适用于没有中间标签的可变标签长度。在 COPA 的情况下，它没有设置参数。Xilinx Virtex 6 FPGA 的实现结果表明，ELmD 是单芯片实现面积和速度的最佳选择。COPA 和 COLM 的面积分别是 ELmD 的 1.65 和 1.69 倍。关于吞吐量，我们的实现范围从 COLM 的 33.34 Gbits/s 到几个 ELmD 版本的超过 35 Gbits/s。我们展示了其参数集的八种组合的实现：对于中间标签、固定、可变标签长度以及 10 和 6 AES 轮次。COLM 实现适用于没有中间标签的可变标签长度。在 COPA 的情况下，它没有设置参数。Xilinx Virtex 6 FPGA 的实现结果表明，ELmD 是单芯片实现面积和速度的最佳选择。COPA 和 COLM 的面积分别是 ELmD 的 1.65 和 1.69 倍。关于吞吐量，我们的实现范围从 COLM 的 33.34 Gbits/s 到几个 ELmD 版本的超过 35 Gbits/s。它没有设置参数。Xilinx Virtex 6 FPGA 的实现结果表明，ELmD 是单芯片实现面积和速度的最佳选择。COPA 和 COLM 的面积分别是 ELmD 的 1.65 和 1.69 倍。关于吞吐量，我们的实现范围从 COLM 的 33.34 Gbits/s 到几个 ELmD 版本的超过 35 Gbits/s。它没有设置参数。Xilinx Virtex 6 FPGA 的实现结果表明，ELmD 是单芯片实现面积和速度的最佳选择。COPA 和 COLM 的面积分别是 ELmD 的 1.65 和 1.69 倍。关于吞吐量，我们的实现范围从 COLM 的 33.34 Gbits/s 到几个 ELmD 版本的超过 35 Gbits/s。