SM2橢圓曲線公鑰加密算法的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、計算機科學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)的日新月異，信息在現(xiàn)代化社會中扮演著越來越重要的角色，保障通信安全已成為亟待解決的問題。我國于2010年公布商用加密SM2密碼算法是對國際橢圓曲線密碼體制（Elliptic Curve Cryptography，ECC）的繼承和發(fā)展，該算法簡化了ECC中將明文編碼到橢圓曲線上的方式、改進了密文的組成方式、消除了對明文長度的限制。本文實現(xiàn)了一種基于SM2橢圓曲線加密算法的硬件設(shè)計，該設(shè)計可以應(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合的雙域SM2加密算法，給出了算法硬件實現(xiàn)方案;隨后對各個模塊進行設(shè)計，在底層的雙域運算單元的設(shè)計中，采用了適合硬件實現(xiàn)的雙域模加/減、雙域模乘/平方和雙域模逆算法。特別的，對于雙域模平方/乘法器的設(shè)計采用了可支持雙域運算的蒙哥馬利模乘算法，并針對素數(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、乘計算效率。在雙域點乘運算的設(shè)計中，二元域采用蒙哥馬利點乘算法，素數(shù)域采用NAF編碼點乘算法，并針對素數(shù)域與二元域下橢圓曲線點的運算提出并行優(yōu)化方法，從而提高點乘運算效率。
　　本文完成了SM2加密算法的硬件電路設(shè)計，隨后搭建UVM(Universal Verification Methodology)驗證平臺，完成了模塊級，系統(tǒng)級功能驗證。通過Synopsys公司的Design Compiler完成了綜合與邏輯優(yōu)化，使用Xili