中文引用格式： 吉兵，吳昱媛. 基于國(guó)密SM3算法的安全芯片設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(6)：23-26.
英文引用格式： Ji Bing，Wu Yuyuan. Design and implementation of an encryption chip based on SM3[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(6)：23-26.
引言
在當(dāng)今信息化時(shí)代，隨著信息傳輸和信息存儲(chǔ)對(duì)安全性的需求日益凸顯，信息安全問題備受關(guān)注。在這一背景下，加密算法成為解決信息安全挑戰(zhàn)的核心和基礎(chǔ)技術(shù)，不僅是目前最經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，也是保障信息安全的最基本手段[1-2]。
在商業(yè)信息安全領(lǐng)域，目前國(guó)際上廣泛采用的各類加密算法標(biāo)準(zhǔn)大多建立在美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的基礎(chǔ)上，以雜湊算法[3]為例，國(guó)內(nèi)仍然主要采用國(guó)外定制的SHA算法[4]，尤其在金融領(lǐng)域，采用國(guó)外加密算法標(biāo)準(zhǔn)的安全產(chǎn)品仍占主導(dǎo)地位。然而，底層芯片存在不可控的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生后門泄漏，可能導(dǎo)致難以估量的損失。因此，為了確保數(shù)據(jù)的保密性、完整性和自主可控性，安全芯片的設(shè)計(jì)和開發(fā)變得至關(guān)重要。這些芯片不僅需要在保障信息安全方面表現(xiàn)出色，還需要在面積和性能之間取得平衡，以適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)景。
從商業(yè)信息安全的角度來看，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)基于國(guó)密標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)產(chǎn)安全芯片與商業(yè)信息安全戰(zhàn)略高度契合。為了減少對(duì)國(guó)外密碼技術(shù)和產(chǎn)品的依賴，中國(guó)于2020年1月1日正式實(shí)施《中華人民共和國(guó)密碼法》。本文采用的加密算法[5]核心是國(guó)家密碼局發(fā)布的雜湊算法標(biāo)準(zhǔn)SM3，該標(biāo)準(zhǔn)為GM/T0004-2012。
目前，基于SM3算法的硬件研究與設(shè)計(jì)主要采用FPGA方式實(shí)現(xiàn)[6]，側(cè)重于算法本身的高性能實(shí)現(xiàn)，但硬件資源開銷較大，因此在商業(yè)信息安全領(lǐng)域應(yīng)用上具有一定的限制。本文旨在設(shè)計(jì)一款兼顧面積和性能的加密芯片，廣泛應(yīng)用于商業(yè)信息安全領(lǐng)域。該電路采用單總線通信協(xié)議，支持高達(dá)500 kb/s的通信速率，并集成高效的信息交互、加密、認(rèn)證等通信指令。這一設(shè)計(jì)顯著降低了應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜性，具有顯著的商用價(jià)值，有望在商業(yè)信息安全領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。
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作者信息：
吉兵，吳昱媛
（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214072）
