面向SOC的SM2加解密算法的实现

发布时间：2023-06-09 18:19

　　随着网络技术和信息技术的飞速发展,信息泄露事件频出,保证人们的信息安全就显得愈发重要。加密算法为这些问题提供了有效的解决办法,硬件加密由于其抗攻击强,资源消耗较少、加密速度快等优点被广泛使用。国家密码管理局于2010年发布的SM2算法是对椭圆曲线密码学(Elliptic curve cryptography,ECC)的发展,简化了ECC中明文的编码方式、解决了明文长度的限制。本论文首先从SM2算法原理出发,详细介绍了SM2加解密算法的相关基础知识,包括素数域和二进制域的介绍、椭圆曲线的基本概念以及椭圆曲线上点的计算;然后根据设计需求和特点,制定了整体的架构,提出了能适用于不同场合的双域SM2加解密算法,并且详细介绍了各个运算层中的各种算法,并针对设计目标进行了优化;最后给出了硬件实现方案,分别进行了各个模块的设计并完成仿真与验证。SM2加解密算法模块可以作为IP核通过总线与SOC(System on Chip)连接,实现软硬件协同工作。本论文根据设计需求设计了如下模块:加解密协议层的SM3密码杂凑模块、密钥派生函数模块和SM2主控制模块;椭圆曲线层的点加模块、倍点模块和点乘模块;有限域...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 本文组织结构
第二章 密码算法相关知识
    2.1 有限域简介
        2.1.1 素数域
        2.1.2 二进制域
    2.2 椭圆曲线
        2.2.1 椭圆曲线的基本概念
        2.2.2 椭圆曲线上点的运算
    2.3 本章小结
第三章 有限域加密算法设计方案
    3.1 SM2 算法架构
    3.2 加解密协议层
        3.2.1 SM2 椭圆曲线公钥加解密算法
        3.2.2 SM3 密码杂凑算法
        3.2.3 密钥派生函数算法
    3.3 椭圆曲线运算层
        3.3.1 双域点乘算法
        3.3.2 双域点加和倍点算法
    3.4 有限域运算层
        3.4.1 双域模加和模减
        3.4.2 双域模乘
        3.4.3 双域模逆
    3.5 本章小结
第四章 SM2加解密算法的模块设计
    4.1 双域运算单元的模块设计
        4.1.1 模加和模减模块
        4.1.2 模乘模块
        4.1.3 模逆模块
    4.2 椭圆曲线层的模块设计
        4.2.1 点加模块
        4.2.2 倍点模块
        4.2.3 点乘模块
    4.3 加解密协议层的模块设计
        4.3.1 SM3 密码杂凑模块
        4.3.2 密钥派生函数模块
        4.3.3 SM2 主控制模块
    4.4 基于AHB总线的接口模块设计
    4.5 本章小结
第五章 SM2加解密算法的仿真与验证
    5.1 SM2 算法的功能仿真
        5.1.1 双域模逆模块的功能仿真
        5.1.2 双域点乘模块的仿真结果
        5.1.3 双域加解密模块的仿真结果
        5.1.4 SM3 密码杂凑模块的仿真结果
        5.1.5 密钥派生函数模块的仿真结果
    5.2 FPGA验证与分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻硕期间取得的研究成果



本文编号：3832685