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基于SM4算法的区块链数据共享系统设计及算法改进 被引量：2
1
作者 赵鹏 郭赟泽 +1 位作者 李军 卢波 《信息记录材料》 2025年第3期177-180,228,共5页
随着区块链技术的兴起,以往的数据共享系统中存在中心化的问题可以通过区块链的去中心化技术解决,但现在基于区块链的数据共享技术往往存在着加密成本过大,算法复杂度过高,安全性难以得到保证等问题。加密效率低,数据共享时间大,耗费的... 随着区块链技术的兴起,以往的数据共享系统中存在中心化的问题可以通过区块链的去中心化技术解决,但现在基于区块链的数据共享技术往往存在着加密成本过大,算法复杂度过高,安全性难以得到保证等问题。加密效率低,数据共享时间大,耗费的时间更多。为此提出基于改进后的SM4算法的区块链数据共享系统设计,以解决现存区块链系统中加密较大文件时速度较慢、复杂度高等问题,并对SM4算法进行密钥管理算法的设计,在共享密钥中涉及了随机隐藏密钥位的设计,使共享密钥每次使用的位数不同,从提高密钥安全的角度进一步提高系统的安全性,使该系统在传输较大文件的情况中具备较好的实际应用价值。 展开更多
关键词 区块链数据共享 sm4算法 DIFFIE-HELLMAN 密钥安全
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基于FPGA的SM4异构加速系统
2
作者 张全新 李可 +1 位作者 邵雨洁 谭毓安 《信息网络安全》 北大核心 2025年第7期1021-1031,共11页
国密SM4算法是WAPI无线网络标准中广泛使用的加密算法。目前,针对SM4加解密的研究主要集中于硬件实现结构优化,以提高吞吐量和安全性。同时,大数据和5G通信技术的发展对数据加解密的带宽和实时性提出了更高的要求。基于此背景,文章提出... 国密SM4算法是WAPI无线网络标准中广泛使用的加密算法。目前,针对SM4加解密的研究主要集中于硬件实现结构优化,以提高吞吐量和安全性。同时,大数据和5G通信技术的发展对数据加解密的带宽和实时性提出了更高的要求。基于此背景,文章提出一种基于FPGA的SM4异构加速系统,使用硬件实现SM4算法,并优化加解密性能;采用流式高速数据传输架构,支持多个SM4核并行工作,充分利用系统带宽;设计可配置接口,连接SM4与传输架构,提供足够的灵活性。系统于Xilinx XCVU9P FPGA上实现,支持随时更改SM4的负载和模式。测试得到SM4的最大工作频率为462 MHz,系统吞吐量高达92 Gbit/s,延迟仅为266μs。实验结果表明,与其他现有工作相比,该系统能获得更高的SM4工作频率和系统吞吐量,满足高带宽和低延迟的SM4加速需求。 展开更多
关键词 国密sm4算法 FPGA 硬件加速 传输架构
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轮内流水线型SM4算法的FPGA优化 被引量：1
3
作者 郭宇 贾小云 +2 位作者 蒋建伟 杨振英 段克盼 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第3期174-180,共7页
针对SM4算法在现场可编程门阵列(FPGA)实现过程中结构复杂、运算速度慢的问题,基于流水线思想对SM4算法的FPGA实现方式做了进一步优化.对SM4算法的多种FPGA实现策略进行了分析,寻找出每种实现策略的关键路径.对SM4算法S盒的FPGA实现策... 针对SM4算法在现场可编程门阵列(FPGA)实现过程中结构复杂、运算速度慢的问题,基于流水线思想对SM4算法的FPGA实现方式做了进一步优化.对SM4算法的多种FPGA实现策略进行了分析,寻找出每种实现策略的关键路径.对SM4算法S盒的FPGA实现策略进行了改进,将S盒运算拆分为查找表(LUT)级别的存储运算并基于LUT原语进行了实现,降低了S盒运算的复杂度.提出了改进的轮内流水线型SM4算法,将算法的关键路径缩短为单级LUT运算.基于ZYNQ-7020开发板对改进的算法进行了综合与实现,所实现方案的运行时钟频率为518 MHz,吞吐量为66.30 Gb/s,优于现有方案. 展开更多
关键词 sm4算法 FPGA 流水线结构
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针对SM4的选择明文攻击:线性运算带来的难题与对策
4
作者 唐啸霖 冯燕 +2 位作者 李志强 郭叶 龚关飞 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第8期2791-2799,共9页
在硬件安全领域,各种侧信道攻击已受到广泛关注,这类攻击利用硬件泄漏的物理信息来推断密钥等敏感信息,其中能量分析攻击是最受关注的侧信道攻击技术之一。针对高级加密标准的能量分析攻击方法相对成熟,对于SM4算法,由于其轮运算包含特... 在硬件安全领域,各种侧信道攻击已受到广泛关注,这类攻击利用硬件泄漏的物理信息来推断密钥等敏感信息,其中能量分析攻击是最受关注的侧信道攻击技术之一。针对高级加密标准的能量分析攻击方法相对成熟,对于SM4算法,由于其轮运算包含特殊的线性变换模块,使得能量分析攻击更加困难。针对SM4的选择明文攻击方法可以规避线性变换模块带来的运算复杂度,但这些方法面临以下难题:如何构造四轮选择明文、如何恢复初始密钥、如何分辨对称攻击结果,以及如何排除高相关性错误猜测值。该文在深入分析难题产生原因的基础上,提出了相应的对策,并对SM4算法实现进行了能量分析攻击实验,结果表明:所提应对策略,能有效解决在SM4的选择明文攻击过程中,线性运算带来的难题。 展开更多
关键词 sm4算法 能量分析攻击 选择明文 线性运算
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面向物联网设备的SM4-CCM算法软硬件协同架构设计 被引量：1
5
作者 尹恒 何乐生 +2 位作者 余圣涛 廖伟 权家锐 《物联网技术》 2025年第1期85-90,94,共7页
为了保证物联网设备数据安全,面向资源受限的物联网设备,提出了一种基于SM4-CCM算法的软硬件协同实现架构。首先,提出了内部流水线型SM4架构,相比现有轻量级SM4架构,大幅降低了逻辑资源的消耗;在此基础上,设计了CCM模式软硬件协同架构,... 为了保证物联网设备数据安全,面向资源受限的物联网设备,提出了一种基于SM4-CCM算法的软硬件协同实现架构。首先,提出了内部流水线型SM4架构,相比现有轻量级SM4架构,大幅降低了逻辑资源的消耗;在此基础上,设计了CCM模式软硬件协同架构,软件部分完成了密钥扩展和数据预处理,硬件部分完成了加密的实际运算;最后,基于ZYNQ平台实现了软硬件协同架构。实验结果表明,与硬件架构相比,所提出的架构硬件部分的逻辑资源消耗减少了约43%,具备接收可变长度的数据输入的数据预处理功能,并可单独应用于ECB和CTR模式,具有更高的灵活性和可扩展性。与ARM处理器上以软件方式实现的SM4-CCM算法相比,在100 MHz的工作频率下该架构的吞吐率达到了17.64 Mb/s,性能提高了约93.8%,满足了主流物联网通信协议的速率要求。 展开更多
关键词 物联网 数据安全 sm4-CCM 软硬件协同 ARM ZYNQ
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基于循环展开结构的抗侧信道攻击SM4 IP核设计
6
作者 张倩 高宜文 +2 位作者 刘月君 赵竟霖 张锐 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期645-661,共17页
侧信道攻击防御能力是密码硬件安全技术能力要求之一.现有防护措施通常引入面积增加、吞吐率减低或随机数消耗等代价开销.本文从分组密码硬件结构特性角度出发,提出一种基于循环展开结构的抗侧信道攻击的硬件IP核设计方法,主要设计思想... 侧信道攻击防御能力是密码硬件安全技术能力要求之一.现有防护措施通常引入面积增加、吞吐率减低或随机数消耗等代价开销.本文从分组密码硬件结构特性角度出发,提出一种基于循环展开结构的抗侧信道攻击的硬件IP核设计方法,主要设计思想为构造轮数依赖型循环展开结构并选择密钥搜索空间为2128的循环展开结构,其技术优势之一为无需随机源.以SM4算法为验证示例,设计三种高安全SM4原型IP核,实现结构分别为八合一迭代结构(SM4-8r)、十六合一迭代结构(SM4-16r)以及全展开结构(SM4-32r).使用SAKURA-X评估板对三种原型IP核进行侧信道安全性评估,实验结果表明:使用100万条能量迹,未检测到一阶信息泄漏或二阶/三阶/四阶零偏移信息泄漏,验证了设计所具有的优良安全防护能力.在Kintex-7器件上对IP核设计进行了参考实现,三种实现使用的面积资源分别为4635LUTs+996Regs、8187LUTs+653Regs以及16925LUTs+1162Regs,对应的吞吐率分别为1147 Mbps、876 Mbps以及585 Mbps.就设计紧凑性而言,三种IP核实现的单位面积吞吐率分别为247.46 Kbps/LUT、107.00 Kbps/LUT以及34.56 Kbps/LUT.相较于紧凑性最佳的低安全二合一迭代结构(SM4-2r)实现,三种高安全实现的付出的紧凑性代价分别为71.43%、87.69%、96.02%. 展开更多
关键词 抗侧信道攻击 循环展开结构 sm4 密钥搜索空间 单位面积吞吐率
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基于CUDA和比特切片的SM4算法软件优化和实现
7
作者 吴江雨 何鹏 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第9期2825-2833,共9页
SM4算法作为中国国家标准的对称加密算法,其加密效率是实现高质量、高效率数据保护的关键因素。目前SM4算法优化主要表现在比特切片和指令集优化等方面。比特切片和指令集优化分别存在着数据交互频繁以及高度依赖于底层硬件,不同架构的... SM4算法作为中国国家标准的对称加密算法,其加密效率是实现高质量、高效率数据保护的关键因素。目前SM4算法优化主要表现在比特切片和指令集优化等方面。比特切片和指令集优化分别存在着数据交互频繁以及高度依赖于底层硬件,不同架构的支持程度存在不同的问题。针对上述问题,提出了在数据处理上采用改进的比特切片优化数据编排的方法,从而提高数据传输效率,并且在CUDA编程模型的框架上,通过本地GPU实现SM4算法的高效通用并行加密。实验结果表明,在使用比特切片后,对小型数据也能够提高速度,处理明文大小为32 KB时加速比(Ep)能达到3.03。另外,与通用SM4算法相比,优化后的SM4算法加密速度可以达到14648 Mbit/s,加密每字节需要的时钟周期可以达到2.0 cycles/Byte,性能提升40%~215%。该方案在GPU的并行加速下能够大大提升当前SM4算法的加解密效率,在基于改进的比特切片优化下,也能提高小型数据的速度,并且安全性得到了良好的提升。 展开更多
关键词 sm4 CUDA GPU加速 比特切片 性能优化
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低深度SM4算法的量子电路实现
8
作者 莫申勇 李灵琛 韦永壮 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期870-893,共24页
量子电路是实现量子环境下密钥加速穷搜的前提,如何给出分组密码算法更优的量子电路实现是关键问题.本文基于NCT门集,借助经典情况下塔域上算法的实现,对ISO/IEC分组密码国际标准算法之一的SM4算法,给出了更低成本的量子电路实现方案.首... 量子电路是实现量子环境下密钥加速穷搜的前提,如何给出分组密码算法更优的量子电路实现是关键问题.本文基于NCT门集,借助经典情况下塔域上算法的实现,对ISO/IEC分组密码国际标准算法之一的SM4算法,给出了更低成本的量子电路实现方案.首先,本文从深度指标(Toffoli深度以及电路总深度)入手,给出了一种Toffoli深度仅为4的S盒组件初步实现.考虑到该实现下量子比特数指标较高的问题,本文通过利用少量深度指标换取了量子比特数的大幅下降,给出了量子比特数为27、Toffoli深度为6的S盒优化实现.其次,本文对SM4算法轮结构(轮函数及密钥编排)进行了有效分解,使其所执行的并行操作数达到最大化,在未引入更多的辅助比特情况下对深度指标进行了进一步缩减.最后,本文结合SM4线性层的优化实现技术,评估了SM4算法整体实现所需的量子资源.结果表明,在轮结构串联的情况下(i=1,i=4,其中i为S盒并行数),本文基于NCT门集实现的电路的Toffoli深度指标仅为先前研究最好结果的37.5%;在轮结构并联的情况下(i=2,i=8),该指标仅为先前研究最好结果的38%.并且,T·M(量子比特数与Toffoli深度乘积)指标在不同的轮结构连接方式下也大幅度降低,最小值仅为121176.此外,本文还着重考虑了总体量子电路深度的指标,首次给出了最优电路总深度仅为2756的SM4算法整体实现. 展开更多
关键词 sm4 量子电路 Toffoli深度 电路深度 T·M
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SM4算法基于不同逻辑门集的量子优化实现
9
作者 郭运雨 向泽军 +2 位作者 林达 曾祥勇 张莎莎 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期163-179,共17页
本文主要研究SM4算法的低Toffoli深度以及低T深度的量子电路构造.对于SM4算法的S盒,本文以对其基于塔域分解技术得到的经典实现的重新划分为基础,通过添加量子辅助比特使每部分的Toffoli深度以及T深度达到理论上的最小值.在经典实现的... 本文主要研究SM4算法的低Toffoli深度以及低T深度的量子电路构造.对于SM4算法的S盒,本文以对其基于塔域分解技术得到的经典实现的重新划分为基础,通过添加量子辅助比特使每部分的Toffoli深度以及T深度达到理论上的最小值.在经典实现的重新划分中,第二部分可视为4比特S盒,本文在基于NCT门集设计其量子电路时,提出了一种Toffoli深度为2的实现方案,该方案仅消耗8个量子辅助比特.针对重新划分中的第二部分基于Clifford+T门集的实现,本文使用基于SAT的搜索算法得到该部分与门深度为2的实现,并基于此设计了其T深度为2的量子电路.上述方法能在仅添加有限量子比特的条件下,有效地降低S盒整体电路的Toffoli深度以及T深度.基于上述方法,本文分别设计了SM4算法S盒Toffoli深度为8以及T深度为4的量子电路.将上述S盒电路应用于SM4算法整体设计中,本文最终分别设计了SM4算法的Toffoli深度为264、T深度为132的量子电路. 展开更多
关键词 sm4算法 塔域分解 S盒 量子实现
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SM4密钥扩展算法的单能迹攻击
10
作者 吴震 赵洋 王敏 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第10期2441-2454,共14页
在分布式物联网的大规模应用背景下,各实体设备中密码技术作为信息安全的底层支撑架构,正面临着侧信道攻击(SCA)这一物理层安全威胁的严峻挑战. SM4分组密码算法作为我国自主研制的商用密码算法标准,已深度集成于分布式物联网安全协议中... 在分布式物联网的大规模应用背景下,各实体设备中密码技术作为信息安全的底层支撑架构,正面临着侧信道攻击(SCA)这一物理层安全威胁的严峻挑战. SM4分组密码算法作为我国自主研制的商用密码算法标准,已深度集成于分布式物联网安全协议中,但其实现层面的侧信道脆弱性问题亟待解决.针对SM4密钥扩展算法的侧信道攻击研究存在空白,现有攻击方法多依赖多能迹统计特性,而单能迹攻击研究匮乏.研究提出一种基于贝叶斯网络结合建模侧信道攻击的单能迹侧信道攻击方法,针对单条能量轨迹,通过构建概率图模型,结合置信传播算法,实现对轮子密钥的高效推测,进而恢复主密钥.仿真实验与实测实验表明该攻击方法有效,在理想实测环境下主密钥恢复成功率达85.74%,即使在实测能迹中添加大量高斯白噪声,使得信噪比仅为10 d B的条件下,成功率仍可达70%.与传统方法相比,所提方法在成功率、所需能量轨迹数量和攻击时间等方面优势显著,为分布式物联网系统含密设备的侧信道攻击研究提供了新的思路与技术手段,也为相关防护设计提供了理论依据和参考. 展开更多
关键词 sm4密钥扩展算法 单能迹攻击 贝叶斯网络 置信传播算法 侧信道攻击 分布式物联网
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5G通信中基于SM4-GCM和SM9算法的安全通信方案研究
11
作者 吴书胜 王红强 +3 位作者 赵瑞阳 隋文玲 王雅楠 陈纪旸 《价值工程》 2025年第18期55-57,共3页
5G时代的到来标志着通信技术质的飞跃。5G通信凭借极高的传输速率、超低延迟和海量连接能力,5G通信不仅能够满足用户需求,还通过与各行业的融合构建智能网络。然而,5G的便捷性同样也带来了全新的安全挑战。恶意攻击可能更快地窃取数据,... 5G时代的到来标志着通信技术质的飞跃。5G通信凭借极高的传输速率、超低延迟和海量连接能力,5G通信不仅能够满足用户需求,还通过与各行业的融合构建智能网络。然而,5G的便捷性同样也带来了全新的安全挑战。恶意攻击可能更快地窃取数据,联网设备的涌入使得攻击面扩大,复杂的网络架构和多样化场景也使得攻击者能够利用的漏洞大量增加。因此,身份认证和密钥管理成为核心,需通过先进的加密技术和安全协议来保障通信的机密性、完整性和不可否认性。 展开更多
关键词 5G通信网络安全 sm4-GCM密码算法 SM9非对称密码算法 数据加密 身份认证 密钥管理
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基于FPGA的SM4视频加密系统设计
12
作者 袁志 邱天 +3 位作者 林展梧 张昕 海燕 周飞 《信息技术与信息化》 2025年第1期24-27,共4页
为解决视频安全的问题,文章提出了一种基于FPGA的实时图像采集和数据加密系统设计,旨在提高视频数据的安全性和加密效率。系统利用OV5640摄像头采集视频,采用SM4国密算法进行数据加密,通过流水线式设计实现每个时钟周期128位数据的加密... 为解决视频安全的问题,文章提出了一种基于FPGA的实时图像采集和数据加密系统设计,旨在提高视频数据的安全性和加密效率。系统利用OV5640摄像头采集视频,采用SM4国密算法进行数据加密,通过流水线式设计实现每个时钟周期128位数据的加密和解密,确保了加密效果和实时性要求,通过HDMI接口发送至HDMI显示器进行显示。通过仿真验证了SM4加密模块的正确性,并分析了系统资源利用率。实验结果表明,该系统能够有效实现视频数据的实时加密和解密,确保了视频数据的安全性,同时满足了实时性要求。 展开更多
关键词 视频采集 FPGA sm4 流水线 视频加密
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资源节约型的SM4算法FPGA设计与实现
13
作者 张磊 张修政 洪睿鹏 《信息安全研究》 北大核心 2025年第6期490-499,共10页
在SM4算法的硬件实现中通常采用查找表方法实现S盒,该方式将占用大量的硬件资源.提出了一种基于多项式基的SM4算法实现方案,对SM4算法使用8×8 S盒实现了基于复合域GF((2^(4))^(2))和复合域GF(((2^(2))^(2))^(2))的2种构造方案,测... 在SM4算法的硬件实现中通常采用查找表方法实现S盒,该方式将占用大量的硬件资源.提出了一种基于多项式基的SM4算法实现方案,对SM4算法使用8×8 S盒实现了基于复合域GF((2^(4))^(2))和复合域GF(((2^(2))^(2))^(2))的2种构造方案,测试结果表明,基于多项式基的GF((2^(4))^(2))方案资源占用很少.在此基础上综合考虑资源占用和性能,设计了有限状态机和流水线2种SM4硬件实现结构.相比传统的查找表方式,有限状态机结构资源占用减少21.98%,运行主频提高14.40%;流水线结构资源占用减少54.23%. 展开更多
关键词 sm4算法 分组密码算法 多项式基 FPGA 复合域
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SM4隐式白盒实现方案
14
作者 漆骏锋 冷忞杰 +1 位作者 潘文伦 刘雪梅 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第6期1656-1663,共8页
为解决商密SM4算法运行安全问题,提出一种SM4新型隐式白盒实现方案。通过将有限域上的逆函数、S盒、轮变换依次转换为隐式方程组,将SM4算法运算过程转换为通过求解隐式方程组来实现。进一步提出冗余编码技术,在数据输入输出阶段引入和... 为解决商密SM4算法运行安全问题,提出一种SM4新型隐式白盒实现方案。通过将有限域上的逆函数、S盒、轮变换依次转换为隐式方程组,将SM4算法运算过程转换为通过求解隐式方程组来实现。进一步提出冗余编码技术,在数据输入输出阶段引入和消除冗余编码,实现标准输入输出接口。冗余变量增加了隐式方程组的混淆程度,使攻击者难以恢复或分解编码变换,提高了方案的安全性。当引入的冗余比特数不少于11比特时,从中间状态恢复真实状态的复杂度达到232,攻击者从中恢复所有轮密钥的复杂度不低于2128,有效保护了密钥安全。 展开更多
关键词 sm4算法 白盒密码 隐式实现 标准接口 冗余编码 仿射变换 混淆比特 查找表
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基于国产FPGA与SM4算法的总线通信加解密IP核设计
15
作者 李森 袁强 唐建 《兵工自动化》 北大核心 2025年第7期11-15,58,共6页
针对某终端设备之间总线通信的加密需求以及加密硬件程序便捷移植开发的需求,设计基于SM4加解密算法的IP核。采用轻量级单轮循环迭代结构,在满足吞吐率要求下降低对FPGA逻辑资源的消耗,其中查找表(look-up table,LUT)的消耗为2447个,触... 针对某终端设备之间总线通信的加密需求以及加密硬件程序便捷移植开发的需求,设计基于SM4加解密算法的IP核。采用轻量级单轮循环迭代结构,在满足吞吐率要求下降低对FPGA逻辑资源的消耗,其中查找表(look-up table,LUT)的消耗为2447个,触发器(flip-flop,FF)的消耗为2914个;采用加密、解密独立运行的方式使通信过程中的加密运算与解密运算可同时进行互不干扰;使用Vivado2022.2对IP核进行封装;采用一种“线性变换参数可控”的机制,使加密安全性由单一的密钥作为保证变为“密钥+线性变换参数”的双重保证,提高加密的安全性。测试结果表明:在满足吞吐率要求的条件下,该IP核可应用于UART(485/422/232)、CAN、1553B等总线的数据加密,且性能稳定。 展开更多
关键词 FPGA sm4算法 IP核 线性变换参数可控
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基于AES和SM4加密算法的固态硬盘设计与实现
16
作者 王丽娟 沈庆 +2 位作者 徐彬 杨楚玮 侯庆庆 《电子技术应用》 2025年第1期29-33,共5页
硬盘安全存储是固态硬盘(SSD)相关技术中的一个核心问题。基于SATA接口,提出了一种在SSD控制器设计时,添加硬件模块实现多种加密算法来进行SSD存储数据的加解密方法,实现了AES和SM4两种算法。实验表明,方案中设计的SSD进行加密读速率为2... 硬盘安全存储是固态硬盘(SSD)相关技术中的一个核心问题。基于SATA接口,提出了一种在SSD控制器设计时,添加硬件模块实现多种加密算法来进行SSD存储数据的加解密方法,实现了AES和SM4两种算法。实验表明,方案中设计的SSD进行加密读速率为223 MB/s,写速率159 MB/s,提出的加密算法对SATA硬盘的读写速度无影响。方案中的加密算法为硬件并行输入,对SATA接口的速度和其他因素没有干扰,因此保证了加密速度较快、兼容性高、安全性高和灵活性强的优势。 展开更多
关键词 SATA接口 固态硬盘 AES sm4
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基于国密SM4算法的电力通信网络数据安全加密方法
17
作者 覃岩岩 丁群峰 +3 位作者 王国仕 刘俊荣 王宁 周琳妍 《自动化应用》 2025年第10期313-315,318,共4页
针对电力通信网络中数据传输的安全问题,为对其进行高效加密,展开基于国密SM4算法的数据加密技术研究。通过设计电力通信网络传输协议,确保数据在传输过程中的可靠性和完整性。然后,在此基础上,开展基于国密SM4算法的数据对称加密设计,... 针对电力通信网络中数据传输的安全问题,为对其进行高效加密,展开基于国密SM4算法的数据加密技术研究。通过设计电力通信网络传输协议,确保数据在传输过程中的可靠性和完整性。然后,在此基础上,开展基于国密SM4算法的数据对称加密设计,利用SM4算法的高安全性和高效性对电力通信网络中的数据进行加密处理,保障数据的安全性。最后,建立会话密钥协商机制,结合SM4码辅助安全加密,确保每次通信都会生成新的会话密钥,进一步增强数据传输的安全性。通过对比实验证明,采用该方法后,加密效率显著提升,在保证数据安全性的同时,提高了通信网络数据的传输效率。 展开更多
关键词 国密sm4算法 通信网络 安全加密 数据
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SM4国密算法在CTCS-3级列控系统车地无线通信中的应用研究
18
作者 徐强 李文涛 +3 位作者 李珍萍 黄琨 武鹏 杨海滨 《铁道通信信号》 2025年第8期8-15,共8页
在CTCS-3级列控系统中,车载ATP与地面无线闭塞中心(RBC)之间基于GSM-R无线通信系统实现车地数据传输。为降低开放式传输系统下车地通信的安全风险,首先分析CTCS-3级列控系统中的车地通信协议、安全层建立过程、不同加密方式等。然后通... 在CTCS-3级列控系统中,车载ATP与地面无线闭塞中心(RBC)之间基于GSM-R无线通信系统实现车地数据传输。为降低开放式传输系统下车地通信的安全风险,首先分析CTCS-3级列控系统中的车地通信协议、安全层建立过程、不同加密方式等。然后通过研究3DES加密/解密过程和国密SM4加密/解密计算原理,结合目前车地间使用的安全层协议结构,研究采用国密SM4技术计算加密安全编码的方案,同时分析RBC对车载ATP采用3DES或国密SM4的兼容应用方法;研究采用国密SM4技术对数据进行整体加密的应用方案,将车地间传输的数据内容以密文形式发送,进一步降低数据被窃听和篡改的风险。最后对3DES和SM4加密耗时进行仿真,结果表明,SM4加密计算比3DES耗时更少,效率更高。该研究为国密SM4技术在CTCS-3级列控系统中的进一步应用提供思路和借鉴。 展开更多
关键词 sm4国密算法 三重数据加密标准 加密安全编码 车地无线通信 CTCS-3级列控系统 安全层
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基于轻量级SM4算法的通信链路安全通信方法研究
19
作者 林秋琼 《数据通信》 2025年第5期14-17,22,共5页
在通信链路的安全管控过程中,传统方法主要依赖于非对称加密技术来确保通信的稳定性。然而,由于其加密和解密速度迟缓这一固有缺陷,极易导致传输误比特率的上升。针对这一问题,本文提出一种基于轻量级SM4算法的通信链路加密安全通信方... 在通信链路的安全管控过程中,传统方法主要依赖于非对称加密技术来确保通信的稳定性。然而,由于其加密和解密速度迟缓这一固有缺陷,极易导致传输误比特率的上升。针对这一问题,本文提出一种基于轻量级SM4算法的通信链路加密安全通信方法。首先,该方法对初始密钥的密文进行反序变换,并通过S盒完成密钥的有效性验证,进而生成轮密钥;随后,利用SM4算法的对称加密特性,扩展轮密钥以提高加密效率,并将其转化为会话密钥,从而实现密文的认证与传输。接收端在接收到密文之后,采用DL-GMPWFRFT(离散分数傅里叶变换域广义多参数加权分数傅里叶变换)算法对密文进行反变换,还原数据包的原始已调信号。经过信号解调与数据转换后,进行二次认证分析,最终完成安全通信。实验结果显示,所提方法的理论误比特率与实际接收误比特率始终保持一致,充分验证了其综合性能的优越性。 展开更多
关键词 轻量级sm4算法 通信处理 链路加密 安全通信 数据整合 加密公钥
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面向SIMD指令集的SM4算法比特切片优化 被引量：3
20
作者 王闯 丁滟 +1 位作者 黄辰林 宋连涛 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2097-2109,共13页
SM4算法是中国自主设计的商用分组密码算法,其加解密计算性能成为影响信息系统数据机密性保障的重要因素之一.现有SM4算法优化主要面向硬件设计和软件查表等方向展开研究,分别存在依赖特定硬件环境、效率低下且易遭受侧信道攻击等问题.... SM4算法是中国自主设计的商用分组密码算法,其加解密计算性能成为影响信息系统数据机密性保障的重要因素之一.现有SM4算法优化主要面向硬件设计和软件查表等方向展开研究,分别存在依赖特定硬件环境、效率低下且易遭受侧信道攻击等问题.比特切片技术通过对输入数据重组实现了并行化高效分组密码处理,可以抵御针对缓存的侧信道攻击.然而现有切片分组密码研究对硬件平台相关性强、处理器架构支持单一,并且并行化处理流水启动较慢,面向小规模数据的加解密操作难以充分发挥单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)等先进指令集的优势.针对上述问题,首先提出了一种跨平台的通用切片分组密码算法模型,支持面向不同的处理器指令字长提供一致化的通用数据切片方法.在此基础上,提出了一种面向SIMD指令集的细粒度切片并行处理SM4优化算法,通过细粒度明文切片重组与线性处理优化有效缩短算法启动时间.实验结果表明,相比通用SM4算法,优化的SM4比特切片算法加密速率最高可达438.0 MBps,加密每字节所需的时钟周期最快高达7.0 CPB(cycle/B),加密性能平均提升80.4%~430.3%. 展开更多
关键词 sm4算法 性能优化 比特切片 侧信道攻击 SIMD指令集
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