SM2橢圓曲線公鑰加密算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)的日新月異，信息在現(xiàn)代化社會(huì)中扮演著越來(lái)越重要的角色，保障通信安全已成為亟待解決的問(wèn)題。我國(guó)于2010年公布商用加密SM2密碼算法是對(duì)國(guó)際橢圓曲線密碼體制（Elliptic Curve Cryptography，ECC）的繼承和發(fā)展，該算法簡(jiǎn)化了ECC中將明文編碼到橢圓曲線上的方式、改進(jìn)了密文的組成方式、消除了對(duì)明文長(zhǎng)度的限制。本文實(shí)現(xiàn)了一種基于SM2橢圓曲線加密算法的硬件設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于安全服務(wù)器、安全PC、信

2、用卡芯片等加密場(chǎng)合。
　　本文首先從SM2加密算法出發(fā)，深入探討了橢圓曲線基本原理;其次提出了能夠適用于不同安全場(chǎng)合的雙域SM2加密算法，給出了算法硬件實(shí)現(xiàn)方案;隨后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，在底層的雙域運(yùn)算單元的設(shè)計(jì)中，采用了適合硬件實(shí)現(xiàn)的雙域模加/減、雙域模乘/平方和雙域模逆算法。特別的，對(duì)于雙域模平方/乘法器的設(shè)計(jì)采用了可支持雙域運(yùn)算的蒙哥馬利模乘算法，并針對(duì)素?cái)?shù)域與二元域乘法電路延遲的不同，提出了基于雙字的乘法器結(jié)構(gòu)，從而提高模

3、乘計(jì)算效率。在雙域點(diǎn)乘運(yùn)算的設(shè)計(jì)中，二元域采用蒙哥馬利點(diǎn)乘算法，素?cái)?shù)域采用NAF編碼點(diǎn)乘算法，并針對(duì)素?cái)?shù)域與二元域下橢圓曲線點(diǎn)的運(yùn)算提出并行優(yōu)化方法，從而提高點(diǎn)乘運(yùn)算效率。
　　本文完成了SM2加密算法的硬件電路設(shè)計(jì)，隨后搭建UVM(Universal Verification Methodology)驗(yàn)證平臺(tái)，完成了模塊級(jí)，系統(tǒng)級(jí)功能驗(yàn)證。通過(guò)Synopsys公司的Design Compiler完成了綜合與邏輯優(yōu)化，使用Xili