中文引用格式： 吉兵，吳昱媛. 基于國密SM3算法的安全芯片設計與實現(xiàn)[J]. 電子技術應用，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
在當今信息化時代，隨著信息傳輸和信息存儲對安全性的需求日益凸顯，信息安全問題備受關注。在這一背景下，加密算法成為解決信息安全挑戰(zhàn)的核心和基礎技術，不僅是目前最經(jīng)濟高效的解決方案，也是保障信息安全的最基本手段[1-2]。
在商業(yè)信息安全領域，目前國際上廣泛采用的各類加密算法標準大多建立在美國國家標準與技術研究院的基礎上，以雜湊算法[3]為例，國內(nèi)仍然主要采用國外定制的SHA算法[4]，尤其在金融領域，采用國外加密算法標準的安全產(chǎn)品仍占主導地位。然而，底層芯片存在不可控的風險，一旦發(fā)生后門泄漏，可能導致難以估量的損失。因此，為了確保數(shù)據(jù)的保密性、完整性和自主可控性，安全芯片的設計和開發(fā)變得至關重要。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，以適應各種應用場景。
從商業(yè)信息安全的角度來看，設計和生產(chǎn)基于國密標準的國產(chǎn)安全芯片與商業(yè)信息安全戰(zhàn)略高度契合。為了減少對國外密碼技術和產(chǎn)品的依賴，中國于2020年1月1日正式實施《中華人民共和國密碼法》。本文采用的加密算法[5]核心是國家密碼局發(fā)布的雜湊算法標準SM3，該標準為GM/T0004-2012。
目前，基于SM3算法的硬件研究與設計主要采用FPGA方式實現(xiàn)[6]，側重于算法本身的高性能實現(xiàn)，但硬件資源開銷較大，因此在商業(yè)信息安全領域應用上具有一定的限制。本文旨在設計一款兼顧面積和性能的加密芯片，廣泛應用于商業(yè)信息安全領域。該電路采用單總線通信協(xié)議，支持高達500 kb/s的通信速率，并集成高效的信息交互、加密、認證等通信指令。這一設計顯著降低了應用開發(fā)的復雜性，具有顯著的商用價值，有望在商業(yè)信息安全領域發(fā)揮關鍵作用。
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作者信息：
吉兵，吳昱媛
（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214072）
