国密SM2在SoPC上快速运算的研究和实现

发布时间：2018-02-10 11:59

  本文关键词： FPGA 椭圆曲线 SM2 SM3 SoC SoPC　出处：《扬州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：国密SM2是国家密码管理局颁布的一个基于椭圆曲线的公钥密码算法。SM2算法的实现速度取决于各部分算法的运算速度,以往对SM2的研究也主要集中在算法的快速实现方面,包括杂凑算法、域元素的乘法及其他算法的快速实现上。针对国密算法在SoC上的快速实现,本文选取SoPC作为实现的途径,主要从SM2算法整体入手,分析考虑算法各部分的实现,同时考虑硬件的资源的消耗以及软硬件调用等问题。本文的主要工作有:(1)杂凑算法SM3实现方面:使用的是硬件实现方式,依据SoPC的内部总线标准进行接口封装,设计和实现了可以提供给NiosⅡ嵌入式系统的直接使用的组件,在CycloneⅣ系列的EP4CE22F17C8N上进行了实现,测试表明,运行频率可以达165MHz,吞吐量为1184.8 Mbit/s;(2)域运算方面:m的数值选为281位,使用高斯正规基进行域运算。在平方运算上进行了改进,一个周期内实现多个移位运算。对移位为281位的桶型移位器进行了优化,使用资源占用最少的混合编码方式。高斯正规基上域元素的运算均采用Avalon接口标准进行封装,可用于NiosⅡ嵌入式系统中;(3)整体实现方面:采用软硬件结合的方式对算法进行实现,杂凑算法和域运算采用硬件实现,对于点乘运算和大整数模逆等算法均采用软件实现,硬件系统资源需求约35000左右逻辑单元。
[Abstract]:Guomai SM2 is a public-key cryptosystem algorithm based on elliptic curve issued by the State Cryptography Administration. SM2 algorithm's implementation speed depends on the operation speed of each part of the algorithm. In the past, the research of SM2 mainly focused on the fast implementation of the algorithm. Including hash algorithm, multiplication of domain elements and fast implementation of other algorithms. In view of the fast implementation of the national secret algorithm on SoC, this paper selects SoPC as the way of implementation, mainly starts with the whole SM2 algorithm, and analyzes the implementation of each part of the algorithm. At the same time, the resource consumption of hardware and the transfer of hardware and software are considered. The main work of this paper is to implement the hash algorithm SM3: the hardware implementation is used, and the interface is encapsulated according to the internal bus standard of SoPC. This paper designs and implements a component that can be directly used in Nios 鈪，

本文编号：1500472