一种基于SM9算法的加密装置及其实现方法与流程

技术特征：
1.一种基于sm9算法的加密装置，其特征在于，所述加密装置包括中央处理器、sm9算法运算协处理器、数据存储器和指令存储器，其中，中央处理器连接sm9算法运算协处理器、数据存储器和指令存储器，数据存储器连接sm9算法运算协处理器，数据存储器通过中央处理器连接指令存储器；sm9算法运算协处理器包括低颗粒度公钥引擎、硬件哈希引擎和硬件随机数发生器引擎；中央处理器执行sm9算法的软件调度，并控制存储单元实现数据搬移操作，控制协处理器实现硬件加速；数据存储器为非易失性存储器，用于装置运算数据的导入、导出和暂存，并实现中央处理器与sm9算法运算协处理器的数据交互；指令存储器为只读存储器，用于存储编译后的sm9算法库；sm9算法运算协处理器用于为sm9算法中椭圆曲线、哈希、有限域运算提供硬件加速，并为所述加密装置的系统安全提供可靠的随机源。2.如权利要求1所述的基于sm9算法的加密装置，其特征在于，所述低颗粒度公钥引擎处理sm9算法中的基域和扩域上的域运算和椭圆曲线点运算。3.如权利要求1所述的基于sm9算法的加密装置，其特征在于，所述硬件随机数发生器引擎采用基于时钟抖动的反馈振荡环电路结构。4.如权利要求1所述的基于sm9算法的加密装置，其特征在于，所述硬件随机数发生器引擎生成满足国密算法sm9协议安全需求的随机数，提供给低颗粒度公钥引擎进行运算，保证算法实现的安全性。5.如权利要求1所述的基于sm9算法的加密装置，其特征在于，所述硬件哈希引擎用于sm9算法协议中的哈希运算，实现sm9算法。6.一种基于sm9算法的实现方法，基于权利要求1～5所述的加密装置，其特征在于，所述实现方法的具体步骤如下：步骤1、系统上电，启动中央处理器启动，中央处理器处于待机状态，等待外部指令；步骤2、输入外部指令启动sm9算法运算，并进行数据传输，将所述加密装置的系统参数和sm9算法输入数据搬移至目标地址；步骤3、中央处理器执行指令，启动sm9算法运算协处理器；步骤4、启动硬件随机数发生器引擎，生成随机数；步骤5、启动低颗粒度公钥引擎，并读取上述步骤4所生成的随机数，进行sm9算法运算，生成中间运算结果；步骤6、启动硬件哈希引擎，读取步骤5所生成的中间运算结果，进行哈希运算，并将哈希运算结果返回至低颗粒度公钥引擎，进行sm9算法后续运算；步骤7、sm9算法运算协处理器运行时，中央处理器辅助sm9算法运算协处理器进行低颗粒度公钥引擎、硬件随机数发生器引擎和硬件哈希引擎之间的调度；步骤8、sm9算法运算协处理器运算结束后，生成最终运算结果，所述加密装置进行数据传输，并将最终运算结果搬移至目标地址。

技术总结
本发明提供了一种基于SM9算法的加密装置及其实现方法。所述基于SM9算法的加密装置包括中央处理器、SM9算法运算协处理器、数据存储器和指令存储器，其中，中央处理器连接SM9算法运算协处理器、数据存储器和指令存储器，数据存储器连接SM9算法运算协处理器，数据存储器通过中央处理器连接指令存储器；在所述加密装置中，引入低颗粒度公钥引擎，通过将扩域运算和椭圆曲线运算进行颗粒度分解，基于一套基域上的域运算硬件单元支持了基域和扩域的域运算和椭圆曲线运算，提高了硬件资源利用率，降低了系统功耗。硬件随机数发生器引擎从熵源上保证了数据的随机性，具有更稳定安全的随机源，提高了SM9算法协议层的安全性。提高了SM9算法协议层的安全性。提高了SM9算法协议层的安全性。


技术研发人员：续素芬 苏琳琳 孙磊
受保护的技术使用者：紫光同芯微电子有限公司
技术研发日：2020.12.29
技术公布日：2022/6/30