密码算法sms4的硬件实现研究

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1、浙江大学硕士学位论文密码算法SMS4的硬件实现研究姓名：赵旭鑫申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：沈海斌20060501浙江大学硕士论文摘要随着我国国民经济和社会信息化建设进程，信息安全问题越来越得到关注。而密码技术作为信息安全技术的核心，对它的研究就变得重要而迫切。本文主要介绍了国内官方公布的第一个商用密码算法，sMs4分组密码算法，详细分析了该算法的架构。根据不同的加密模式提出了实现该算法的几种硬件架构：全循环架构、循环展开架构、流水线架构、循环展开和流水线的结合架构。在此基础上给出了几种FPGA实现方案：(1)

2、全循环实现；(2)高速流水线实现；(3)高速引擎实现。根据sMs4算法自身的特点(32轮的循环迭代)，采用全循环实现。该方案，占用面积小，前后加／解密数据块之间没有相关性，能够应用于反馈加密模式，如cBc、cFB、OFB模式。但每组数据需进过32轮的迭代算法，数据吞吐量小，算法速度相对较慢。在数字电路中为了加快数据的运行速度，流水线是最常见的方式。该方式使得几组数据同时在运行，大大加快了运算速度。但占用面积比较大，差不多是全循环实现的32倍，因为整个实现包括32个轮次的Feistel网络结构的加／解密算法模块；并且32级流水

3、线使得32组数据同时在加／解密运算，该方式无法实现cBc等反馈加密模式。高速引擎实现，其实是内部流水线的一种方式，单个引擎分为3级内部流水，电路运行速度快，引擎数可灵活的配置，并且能配置成多引擎串行结构、多引擎并行结构。该方法同全流水线方式一样不适合反馈加密模式。本文对以上的方案进行了仿真分析和讨论。【关键字】sMs4密码算法FPGA流水线引擎第1页浙江大学硕士论文AbstraCtAsnationaleconomyandsocietyinfomlational，infonnationsecurityisdrawingmore

4、andmoreattemion．CryptographyismecnlcialtechniqueintlleinfoⅡnationsecurityfield，soresearchon“becomesevenmoreimponantandexigem．SMS4alg州岫is也edomesticencr)甲tion咖dardrcle嬲edforWLANuse．ThetllesisanalyzedtllestmctllrcofSMS4algc—tlllⅡ，andproposedseveralhardware-implementat

5、ionmethodsaccordingtodi疵rentencryptionmodes，w}lichare削l-loopstructurc，100p-unr01lingstructure，pipeliI伦d-s仇lctllre，and100p—uIlIDlling&pipeliIledmixedstmcture．TheFPGAiInplemen诅donisalsoin锄ducediIlthisp印er：(1)Fllll一loopimplementation；(2)PipelinediInpl锄en诅tion；(3)Higll

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