基于SM3雜湊加密算法的安全芯片前端設計和優(yōu)化.pdf

1、隨著互聯(lián)網物聯(lián)網等信息技術的快速發(fā)展，信息安全技術的地位變得越來越重要。信息安全芯片是信息安全技術的主要構成之一，同樣也是國家信息安全的基石，沒有自主可控的信息安全芯片，就沒有真正的信息安全。但是長久以來中國的芯片市場被國外企業(yè)壟斷，即使在政務、金融、民政、公安這樣的關鍵領域，我們也廣泛使用外國芯片，“菱鏡門事件”的出現(xiàn)將這種安全隱患表現(xiàn)的淋漓盡致。信息安全芯片是數(shù)字集成電路與安全算法融合一體的產物，是將安全加密算法采用硬件電路的方式實

2、現(xiàn)。集成電路作為信息產業(yè)的基礎，被喻為國家的“工業(yè)糧食”，普遍應用在計算機、消費類電子、網絡通信、汽車電子等幾大領域。中國在信息行業(yè)里起步較晚，由于先入為主的觀念，目前仍有許多產品在采用國外的安全設備。這些設備長期以來都是使用3DES、SHA-1、RSA等國際通用的加密算法體系及相關標準，為了從根本上擺脫對國外安全技術和設備的過度依賴，國家密碼管理局發(fā)布了 SM2、SM3、SM4等一系列國密算法，如何將這一系列具有我國自主知識產權的安全

3、加密算法使用硬件實現(xiàn)并發(fā)展應用為信息安全芯片是目前至關重要的難題。
　　本文采用國密局頒布的 SM系列安全加密算法中的 SM3雜湊加密算法，分析算法的數(shù)學原理，提出數(shù)字電路實現(xiàn)可編程的 SM3雜湊加密算法。設計中使用 Verilog HDL硬件描述語言對上述系統(tǒng)結構框架進行建模。通過對系統(tǒng)的邏輯化簡、資源共享、條件循環(huán)語句、模塊設置等幾個方面討論幾組不同的系統(tǒng)架構建模方式，并結合 SM3雜湊加密算法原理，合理優(yōu)化編碼風格。根據(jù)相關

4、文獻提供的測試數(shù)據(jù)，采用業(yè)內專用的仿真驗證工具軟件 VCS對多組系統(tǒng)的各個模塊以及整體系統(tǒng)進行仿真驗證，仿真驗證通過后，采用專業(yè)的邏輯電路綜合工具 Design Compiler進行電路邏輯綜合，選擇合適的庫文件，設置恰當?shù)男酒s束，完成對 SM3雜湊加密算法RTL級描述的邏輯綜合，得到 SM3雜湊加密算法的硬件前端實現(xiàn)。
　　然后，將上述多組 SM3雜湊加密算法的硬件前端設計綜合后的數(shù)據(jù)報告作出對比分析。實驗的結果表明，本文中的