多引擎并行CBC模式的SM4算法的芯片级实现

摘要：

固态硬盘凭借速度快、体积小、重量轻、抗震性强、功耗低等优势,成为新一代电脑硬盘存储产品代表.硬盘信息安全不仅关系到个人隐私、企业密码,更是关系到国家安全.针对固态硬盘的信息安全问题,采用全硬件加密的方式实现国家商用密码管理局颁布的SM4算法,在固态硬盘中实现数据的加密存储,提升了存储数据安全.为了保证电脑硬盘速度不受到加/解密算法的影响,必须解决高速数据流和SM4算法模块的同步加/解密的速度匹配问题.提出了一种多引擎同步工作的方式实现CBC(cipher block chaining)模式的SM4算法,解决了SM4算法在CBC加密模式下存在反馈路径,流水线技术和轮函数合并技术难以在65 nrn工艺下提高吞吐率的问题.通过FPGA验证,并在国内某半导体生产线65 nm工艺上流片实现,结果表明:在250 MHz时钟频率下,4个引擎并行的连续读速度为528.8 MBps,连续写速度为443.5 MBps,满足电脑硬盘SATAⅢ型接口的速率要求.

关键词：固态硬盘、SM4算法、CBC模式、多引擎、SATAⅢ接口

所属期刊栏目：55

分类号：TP302.2(计算技术、计算机技术)

资助基金：国家自然科学基金项目61702149,U1709220;浙江省自然科学基金项目LY16F010013

在线出版日期：2018-12-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1247-1253