當(dāng)前位置:首頁 > EDA > 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化
[導(dǎo)讀]隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)安全性已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。SM4算法作為我國自主研發(fā)的分組密碼算法,在金融、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。CBC(Cipher Block Chaining)模式作為SM4算法的一種常見工作模式,其安全性與性能尤為重要。本文旨在探討SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC實(shí)現(xiàn),并簡(jiǎn)要介紹相關(guān)代碼。

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)據(jù)安全性已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。SM4算法作為我國自主研發(fā)的分組密碼算法,在金融、物聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。CBC(Cipher Block Chaining)模式作為SM4算法的一種常見工作模式,其安全性與性能尤為重要。本文旨在探討SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC實(shí)現(xiàn),并簡(jiǎn)要介紹相關(guān)代碼。

二、SM4算法CBC模式概述

SM4算法是一種分組長(zhǎng)度為128位的分組密碼算法,密鑰長(zhǎng)度同樣為128位。CBC模式作為SM4算法的一種工作模式,通過在前一個(gè)密文塊與當(dāng)前明文塊之間引入異或操作,增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。在CBC模式下,每個(gè)明文塊在加密前都會(huì)與前一個(gè)密文塊進(jìn)行異或操作,從而隱藏明文數(shù)據(jù)中的模式。

三、高吞吐率ASIC設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC設(shè)計(jì),我們采用了以下關(guān)鍵技術(shù):

  1. 邏輯化簡(jiǎn):針對(duì)SM4算法的特點(diǎn),我們提出了一種邏輯化簡(jiǎn)方法,有效減少了輪函數(shù)中的關(guān)鍵路徑延時(shí)。通過這種方法,我們實(shí)現(xiàn)了4輪合1的SM4電路,顯著提高了電路的吞吐率。
  2. 流水線設(shè)計(jì):為了提高數(shù)據(jù)處理速度,我們采用了流水線設(shè)計(jì)。將SM4算法的各個(gè)輪函數(shù)分解為多個(gè)子模塊,并通過流水線方式并行處理數(shù)據(jù)。這種設(shè)計(jì)使得每個(gè)輪函數(shù)在處理數(shù)據(jù)時(shí)都能充分利用硬件資源,從而提高了整體性能。
  3. 并行處理:為了實(shí)現(xiàn)高吞吐率,我們采用了多引擎并行處理的方式。在ASIC設(shè)計(jì)中,我們?cè)O(shè)計(jì)了多個(gè)SM4引擎,這些引擎可以并行處理多個(gè)數(shù)據(jù)塊,從而顯著提高了系統(tǒng)的吞吐率。

四、實(shí)現(xiàn)與測(cè)試

基于上述設(shè)計(jì)思路,我們實(shí)現(xiàn)了SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC。在實(shí)現(xiàn)過程中,我們采用了硬件描述語言(如Verilog)對(duì)ASIC進(jìn)行編程。以下是部分關(guān)鍵代碼示例:

verilog復(fù)制代碼

// 假設(shè)cipher_block為當(dāng)前密文塊,prev_cipher_block為前一個(gè)密文塊

// plaintext_block為當(dāng)前明文塊,key為輪密鑰

// CBC模式下的異或操作

xor_result = plaintext_block ^ prev_cipher_block;

// 調(diào)用SM4加密函數(shù)(這里僅作為示例,實(shí)際實(shí)現(xiàn)會(huì)涉及更復(fù)雜的邏輯)

cipher_block = sm4_encrypt(xor_result, key);

// ...(后續(xù)處理邏輯)

在實(shí)際測(cè)試中,我們將設(shè)計(jì)的ASIC與同類設(shè)計(jì)進(jìn)行了對(duì)比。測(cè)試結(jié)果表明,我們實(shí)現(xiàn)的ASIC在CBC模式下的吞吐率達(dá)到了5.24Gb/s,遠(yuǎn)高于已發(fā)表的同類設(shè)計(jì)。這一結(jié)果充分驗(yàn)證了我們的設(shè)計(jì)思路和技術(shù)實(shí)現(xiàn)的有效性。

五、結(jié)論

本文探討了SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC實(shí)現(xiàn)。通過邏輯化簡(jiǎn)、流水線設(shè)計(jì)和并行處理等技術(shù)手段,我們成功實(shí)現(xiàn)了高性能的ASIC設(shè)計(jì)。測(cè)試結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)在CBC模式下的吞吐率達(dá)到了較高的水平,為信息安全領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有力支持。未來,我們將繼續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)該設(shè)計(jì),以滿足更高性能和安全性的需求。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉