一种基于复合域的SM4算法S盒FPGA实现方法研究

SM4算法是一种国产对称密码算法,在SM4算法的FPGA实现中,经常使用8位完全查找表法或者是复合域方法实现,而这两种方法没有综合考虑面积、计算速度等因素,方案设计过程存在缺陷。因此针对该问题本文研究了几种复合域SM4算法S盒FPGA实现方法的优点及实现过程,分析比较了8比特完全查找表方案、复合域+2比特查找表混合方案这两者之间的优缺点,最终提出了复合域+4比特查找表混合方案实现的SM4⁃Sboxilt⁃LJX方案,此方案综合考虑了实现时的面积、计算速度因素,为三种方案中的最优方案。本文在Quartus软件上验证了三种实现方案的资源占用、最大工作频率、S盒运行时间和功耗,综合四个方面分析比较三种方案的优缺点,证明本文提出的SM4⁃Sboxilt⁃LJX方案是三种方案中的最优SM4算法S盒FPGA实现方案。