国密SM4算法CBC模式的高效设计与实现

密码技术是现代信息安全技术产业发展的核心,其中,国密SM4分组密码算法因其硬件实现简单、效率高等优点,已广泛应用于加密传输、加密存储等领域.随着应用领域的不断扩展,对硬件加密效率的需求也随之提高.目前,借助流水线技术,基于ASIC实现的SM4算法在ECB(electronic code book)工作模式下能够达到较高的吞吐量.然而,在CBC(cipher block chaining)模式下,由于相邻的数据存在依赖关系,流水线技术难以提高硬件设计的吞吐率.为解决这一问题,提出了2种逻辑化简方法:一种作用于轮函数迭代过程,另一种作用于S盒置换过程.这2种方法在每一轮迭代的关键路径中均减少了2个异或运算的延时.在TSMC 40 nm工艺下的ASIC综合结果表明,该设计在CBC模式下的吞吐率达到4.2 Gb/s,单位面积吞吐量达129.4 Gb·s^(-1)·mm^(-2),高于已发表的同类设计.

一种基于国密SM4算法的电力数据加密方法

用电信息数据一般经数据采集终端设备获取,数据整合器收集后传输到数据存储应用中心,这样的用电数据采集方法是明文传输存在数据泄露风险。针对上述问题,文章基于嵌入式ARM主控芯片STM32F103与三相电能专用采集芯片ATT7022设计搭建了硬件实验环境小型用电信息采集系统,同时对对称分组加密国密SM4算法进行了优化分析,采用SM4对采集系统传输的数据进行加密,且通过比较其他主流国际对称加密算法的加密效率进行验证,为电力信息数据传输提供了一个安全、可靠的加密防护方案。实验结果表明,使用本方法对电力数据进行加密防护相比其他加密方法可以有效降低内存消耗,对于在资源有效的实际场景下该方法有较好的实用性。

国密SM2、SM4混合算法在车联网中的应用研究

随着新一代车联网新兴产业形态的不断发展,配备先进车载传感器与控制执行器并结合现代通信技术的智能网联车载系统加速向智能化、数字化、网络化发展,而相应地,车辆的运行安全、数据安全和通信安全问题将更加复杂严峻,传统的通信技术已经无法满足车联网系统中低延时、高带宽、高可靠性等要求,针对工信部提出的《2025年车联网网络数据安全标准体系建设指南》中关于网络通信安全部分的要求,本文提出采用国密SM2、SM4混合算法在车联网数据通信中进行安全认证及数据的加密,构建智能安全可靠的车联网数据通信体系。

SM4国密算法在Android内核的汇编语言快速实现

基于Android智能设备中所封装的安全机制,利用SM4国密算法对Android智能设备中的隐私数据提供机密性保护。通过编译Android开源项目(Android Open Source Project,AOSP)的源码,设计SM4国密算法的汇编语言代码,并将所生成的安全算法动态库嵌入Android 9.0源码,在Android内核层中实现SM4密码算法对终端内部文件执行快速加密的功能。在Pixel 2设备上利用汇编语言对SM4密码算法的加密速率进行模拟仿真,结果表明,在移动智能终端中采用汇编语言设计的SM4算法具有较高的加密速率,能够高效保护Android移动设备用户的隐私数据。

基于国密算法SM4的车载PEPS和EMS安全认证方法研究

随着ICV(智能网联汽车)产业的快速发展,车与人、车与车以及车与外部环境的数据交换成为常态,汽车安全受到严重威胁,研究汽车安全认证方法则显得至关重要.车载PEPS(无钥匙进入及启动系统)和EMS(发动机管理系统)的安全认证决定整车安全性能,是保证汽车安全运行的前提条件.目前业界广泛采用128 bits AES算法实现PEPS和EMS的安全认证,而由于AES密钥生成和密钥调度算法较国密算法SM4复杂,加解密时间较长,且算法实现的代码量较大,占用过多的MCU资源,因此,本文提出将国密SM4算法应用于车载PEPS和EMS的安全认证,缩短加解密时间,有效提高数传效率,同时采用高级语言实现该算法并移植到国产MCU GD32F103,实现产品国产化,降低成本.将国密算法SM4进行推广,为ICV安全认证提供研究基础.

SM4算法的FPGA优化实现方法

数据加密是保证信息安全的重要手段之一。SM4算法具有安全性强、效率高和易于硬件实现等优势,被广泛应用于数据加密领域,而利用硬件特性高效/高速实现SM4算法成为当前研究的热点。针对SM4算法提出的4套硬件架构,并在XILINX KINTEX-7 FPGA上实现。循环型架构面向资源节约优化,消耗193个SLICE,吞吐量为1.27 Gb/s;流水线型架构基于LUT、BRAM、BRAM+REGISTER方法实现,根据不同应用场景,3种方案能够在查找表、寄存器和块内存等资源消耗方面进行权衡和优化,吞吐量最高可达42.10 Gb/s。

基于3DES和SM4的Modbus安全通信算法

Modbus协议广泛用于工业控制系统(ICS)中,Modbus TCP协议通常用于SCADA系统中的人机界面和可编程逻辑控制器(PLC)之间的通信。本文介绍了Modbus TCP协议的主要安全漏洞,并提出两种加密算法满足Modbus TCP协议的保密性要求,即3DES加密算法和国密SM4算法,这两种分组密码算法分别属于国际通用和我国自主研发的算法,3DES算法对常见的DES算法进行了三重加解密,具有很强的安全性,国密SM4算法使用了轮函数和迭代制等措施,具有较强的安全性,不容易被破解,文章针对两种不同算法的密钥长度和算法结构进行了比较。

SecOC安全机制中国密算法应用方案研究

智能网联汽车具备高速网联、复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能.随着车联网的飞速发展,智能网联汽车在车联网中可获得更多智能服务,但同时也面临着更多的安全威胁.目前,车辆内部基于CAN总线的ECU之间通信缺乏安全通信机制,一旦车外网的攻击进入车辆内网,车辆就会被黑客控制,所以对车内网安全通信机制的研究十分重要.详细介绍了AUTOSAR规范中SecOC安全通信机制原理,对其中MAC生成的对称加密算法进行研究,考虑我国汽车产业未来的健康发展,推荐采用国密SM4算法对SecOC安全框架进行实现,对SM4加密算法的实现原理进行了说明,考虑到车内网通信的高实时性要求,重点对SM4算法的应用方案进行了讨论,对SM4的软件实现性能进行了测试和分析,对支持国密SM4的硬件实现机制进行了讨论,并对该方案未来的应用进行了展望.

大数据时代基于国密算法的银行数据安全存储研究

近年来,各行各业数据呈现急速上升的趋势,大数据技术在银行业应用也越来越广。云存储的出现在很大程度解决了数据存储问题,但数据存储安全问题却一直存在。该文主要从大数据时代银行数据安全性方面进行探究,该文的方案使用国密算法SM2、SM3和SM4的混合加密方式来保障银行数据的存储安全。使用Java语言实现国密算法,搭建Hadoop完全分布式集群做存储,采用B/S架构的方式设计并实现云存储加密系统,通过实验验证该方案的正确性和合理性。通过实验结果可得知,该方案效果良好。

机载嵌入式系统数据安全防护软件设计与实现

面对机载嵌入式系统数据存储能力方面日益增长的安全防护需求,在不改变硬件资源设计的基础上,基于国密SM2和SM4的双重加密算法,设计了适应于机载嵌入式系统目标机端和地面数据维护终端的数据安全防护软件,可以保证数据传输过程中的完整性,防止目标机上驻留的可执行程序被逆向工程破解,存储的数据被非法篡改和获取,提高了系统数据存储功能的安全等级。通过对目标机端和地面维护终端软件的测试验证分析,能满足机载嵌入式系统数据安全性要求。