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基于RISC-V直接访存的sm4加密单元的设计

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移动信息 2023年第6期45卷 245-249页

作者：王堃夏宏华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

为适应信息安全对网络加密数据吞吐率日益增长的要求,基于我国自主设计的首个商用加密算法sm4,本文在开源的RISC-V处理器中,设计了一个具有直接访存功能的sm4加脱密单元,并对RISC-V的指令集进行了扩展,扩展的指令可直接调用sm4单元。这... 详细信息

为适应信息安全对网络加密数据吞吐率日益增长的要求,基于我国自主设计的首个商用加密算法sm4,本文在开源的RISC-V处理器中,设计了一个具有直接访存功能的sm4加脱密单元,并对RISC-V的指令集进行了扩展,扩展的指令可直接调用sm4单元。这种方法不仅通过硬件实现了sm4加脱密算法,同时有效减少了sm4单元在加解密过程中使用取数和存数指令访存的频率,大幅度提高了数据加密的速度。为了解决CPU访存与sm4单元访存的冲突,设计中采用了流水线互锁方案,并使用Modelsim进行了仿真验证。在300MHz的时钟频率下,加解密4kB数据需要10500个时钟周期,吞吐率达到了914.28Mbit/s。

关键词： sm4 RISC-V 指令扩展直接访存

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sm4红外式水分仪调试技术报告

烟草科技 1985年第2期 13-16页

作者：李源江刘奇聪轻工部烟草所

sm4红外式水分测定仪,是一种非接触式的动态水分测定仪,目前国外在烟草、造纸、化学、食品、水泥等行业,已普遍用于生产流程中物料水分的检测和控制。为了掌握和了解该仪器的基本原理及性能,以便使其能够更好地为烟草行业服务,我们对进... 详细信息

sm4红外式水分测定仪,是一种非接触式的动态水分测定仪,目前国外在烟草、造纸、化学、食品、水泥等行业,已普遍用于生产流程中物料水分的检测和控制。为了掌握和了解该仪器的基本原理及性能,以便使其能够更好地为烟草行业服务,我们对进口的sm4红外式水分仪进行了初步的标定、调试和性能分析,现将结果介绍如下,供大家参考。

关键词：水分仪物料 sm4 含水率含水量测量结果仪器测定相关系数烟草红外对数

一种基于sm4密码算法的DSP程序文件加密保护技术研究

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计算机科学与应用 2020年第12期10卷 2306-2314页

作者：李艳军赵东升李思北京京航计算通讯研究所北京

针对专用加密芯片进行DSP程序文件加密保护的成本高、需改变系统硬件架构、开发调试周期较长等现存问题,提出一种基于sm4密码算法的DSP程序文件加密保护方法。该方法是在DSP程序文件编译生成后,利用sm4密码算法对其进行加密处理,并将生... 详细信息

针对专用加密芯片进行DSP程序文件加密保护的成本高、需改变系统硬件架构、开发调试周期较长等现存问题,提出一种基于sm4密码算法的DSP程序文件加密保护方法。该方法是在DSP程序文件编译生成后,利用sm4密码算法对其进行加密处理,并将生成的密文程序文件存储于Flash中,只有在DSP上电运行时从Flash中读取该密文程序文件并结合匹配的密钥完成解密加载后才能正常运行。该方法以软件的方式实现了DSP程序文件的加密保护,可在不改变DSP硬件系统架构的情况下对DSP程序文件进行有效的加密保护,从而降低了硬件成本、提高了系统的安全性。

关键词： sm4 密码算法 DSP 程序文件加密保护

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基于复合域的sm4算法FPGA设计与实现

桂林电子科技大学学报 2023年第1期43卷 49-55页

作者：李俊榜李金林潘晟梁家任钟雪绮张润莲桂林电子科技大学广西密码学与信息安全重点实验室广西桂林541004

推广和应用国密算法是加强我国信息安全的重要举措。提高密码算法的实现速度,降低其硬件实现成本,已成为实际应用中的迫切需求。该问题的解决方案之一是基于复合域的sm4算法FPGA硬件设计与实现。基于对S盒的复合域分解和电路优化,该方... 详细信息

推广和应用国密算法是加强我国信息安全的重要举措。提高密码算法的实现速度,降低其硬件实现成本,已成为实际应用中的迫切需求。该问题的解决方案之一是基于复合域的sm4算法FPGA硬件设计与实现。基于对S盒的复合域分解和电路优化,该方案降低了硬件逻辑门数;同时重构基于复合域的sm4算法硬件电路,并改进了轮常量和轮密钥的生成和存储方式,以降低硬件面积;设计了数据通信模式,以实现上位机和FPGA之间的通信,并通过数据加解密为应用提供安全支持。仿真测试和软硬件实现证实了基于复合域的sm4算法FPGA硬件实现的正确性,同时提高了算法的吞吐量。综合评测结果表明,该方案具有更小的实现面积。

关键词： sm4 S盒复合域仿射变换 FPGA

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基于国密sm4和sm2的混合密码算法研究与实现

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软件导刊 2013年第8期12卷 127-130页

作者：伍娟武汉天喻信息产业股份有限公司研发中心湖北武汉430223

现代密码技术在保证信息安全中起着至关重要的作用。sm4算法运算速度快,但存在密钥管理复杂并且安全性低的缺点;sm2算法安全性高、密钥管理简单,但存在对大块数据加解密速度慢和效率较低的缺点。提出一种基于sm4和sm2算法的混合加密算法... 详细信息

现代密码技术在保证信息安全中起着至关重要的作用。sm4算法运算速度快,但存在密钥管理复杂并且安全性低的缺点;sm2算法安全性高、密钥管理简单,但存在对大块数据加解密速度慢和效率较低的缺点。提出一种基于sm4和sm2算法的混合加密算法,大量的主体明文数据采用加密速度极快的sm4算法,利用sm2算法加密sm4算法的密钥并和密文一起传输来避免sm4复杂的密钥管理,提高了数据安全性。经理论分析及在同方THD86芯片上的实验验证,该算法方便可行,加密、解密速度快且安全性高,在电子商务和电子政务中的应用具有良好的效果。

关键词： sm4 sm2 混合密码算法

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基于CUDA的sm4加密算法高速实现

石家庄铁路职业技术学院学报 2017年第1期16卷 59-63页

作者：王德民陈达桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004

传统的sm4加密运算是在CPU上实现的,为了提高加密速度以处理大规模的加密运算,根据分组密码sm4的结构和特点,实现了一个利用GPU的通用计算能力,在统一计算设备架构(CUDA)平台上运行的sm4并行算法。通过两个实验平台,对sm4并行算法(基于C... 详细信息

传统的sm4加密运算是在CPU上实现的,为了提高加密速度以处理大规模的加密运算,根据分组密码sm4的结构和特点,实现了一个利用GPU的通用计算能力,在统一计算设备架构(CUDA)平台上运行的sm4并行算法。通过两个实验平台,对sm4并行算法(基于CUDA)和串行算法(基于CPU)的性能进行了对比和实验验证。结果表明,该并行sm4算法在平台1上最高能达到40.6倍的加速比和85.4%的加速效率,在平台2上最高能达到64.7倍的加速比和49.5%的加速效率。

关键词： sm4 CUDA 并行计算

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ARM NEON和国密sm4的H.264视频加密

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单片机与嵌入式系统应用 2023年第3期23卷 60-63页

作者：韩超周骅赵麒贵州大学大数据与信息工程学院贵阳550000 贵州民族大学机械电子工程学院

针对视频数据全加密过程中的低效率和只对部分帧加密导致数据泄露问题,采用国密算法sm4逐帧加密H.264格式的I帧、P帧、B帧,同时使用NEON技术加速sm4算法。逐帧加密在防止视频数据泄露方面效果较好,使用NEON之后,sm4加密耗时减少了40%左右。

关键词：数据泄露逐帧加密视频加密 NEON sm4

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高层次综合的sm4算法硬件实现与优化

单片机与嵌入式系统应用 2023年第8期23卷 11-14页

作者：申懿鑫韩跃平唐道光中北大学信息与通信工程学院太原030051 百信信息技术有限公司

高层次综合(HLS)工具在一些应用(如数字信号处理和神经网络)中逐渐流行,但其在加密应用上的可用性在很大程度上未被发掘。sm4算法具有安全性强、效率高和易于硬件实现等优势,对广泛使用的sm4算法的性能要求越来越高,被广泛应用于数据加... 详细信息

高层次综合(HLS)工具在一些应用(如数字信号处理和神经网络)中逐渐流行,但其在加密应用上的可用性在很大程度上未被发掘。sm4算法具有安全性强、效率高和易于硬件实现等优势,对广泛使用的sm4算法的性能要求越来越高,被广泛应用于数据加密领域,而利用硬件高速特性实现sm4算法成为当前研究的热点。本文使用高层次综合工具(HLS)将C语言综合成为底层的硬件设计,并提出3种优化方案(循环展开、数组优化和流水线优化)对sm4算法硬件进行实现与优化。设计方案在Kintex-7芯片上进行仿真验证,最佳方案实现时钟频率最高达到223 MHz,吞吐量达到32.10 Gb/s,性能较传统设计方式提升了5倍。

关键词： sm4 高层次综合 Kintex-7 FPGA

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国密分组算法sm4研究综述

陕西交通科教研究 2023年第1期 27-31页

作者：魏鹏娟陕西交通职业技术学院交通信息学院陕西西安710018

随着物联网的快速发展,数据的安全传输变得至关重要。为了保障数据通信的安全,自21世纪以来,中国开发出了一系列具有自主知识产权的密码算法。国家密码管理局在2006年公开推出sm4分组密码算法,并于2012年3月公布为国家密码行业标准,2016... 详细信息

随着物联网的快速发展,数据的安全传输变得至关重要。为了保障数据通信的安全,自21世纪以来,中国开发出了一系列具有自主知识产权的密码算法。国家密码管理局在2006年公开推出sm4分组密码算法,并于2012年3月公布为国家密码行业标准,2016年8月转化为国家标准GB/T32907-2016。sm4算法包含了二种模型:加解密和密钥扩展模块,两种模型的实现方法一样,但都是采用了32轮的Feistel结构。分析了sm4算法加密算法的结构特点和算法过程,分析了白盒sm4的改进算法。对进一步有效提高原始sm4应用的算法加密与安全性质量起到技术参考作用。

关键词： sm4 轮密钥 S盒安全性