认证加密算法SM4-GCM的低成本硬件架构设计与实现

物联网已被广泛应用于各行各业,该项技术的赋能使得行业应用更好地向数字化、智能化方向发展。在一些行业应用中,物联网设备采集的数据与用户隐私和财产安全关系密切。为了保护数据安全,基于国产认证加密算法SM4-GCM(Galois/Counter Mode),提出一种低成本、多功能的硬件架构设计。设计兼顾性能、成本和硬件级的数据机密性和完整性保障,同时也支持3种工作模式:SM4-CTR、SM4-ECB和SM4-GCM。在现场可编程门阵列(FPGA,field programmable gate array)开发板上的实现结果显示,该设计仅需1761个查找表和1825个寄存器,占用的资源片仅为604,而吞吐率达到39.78 Mbit/s@100 MHz,能够满足物联网数据安全应用需求。

SMS4-GCM算法的WiMAX数据加密认证方案

针对WiMAX数据加密传输中采用DES加密算法以及密钥强度不足的问题,参考国产商用无线加密算法SMS4,并结合高效安全的GCM认证模式,提出了SMS4-GCM算法,提高了WiMAX的安全性能(将32位密钥改为128位),保证数据的机密传输.通过实验仿真SMS4-GCM算法,得到相应的测试结果.

基于SM4轮函数设计的认证加密算法

认证加密算法,作为一种对称密码算法,能够同时保护数据的机密性和完整性,在信息安全领域有着重要作用.现有的认证加密算法大多是基于分组密码的工作模式设计的,底层需要调用全轮的分组密码,效率受到很大限制.本文主要考虑从基本部件出发直接设计一个高效的认证加密算法.首先结合国产分组密码标准SM4与广义Feistel结构给出了一种通用的结构设计.然后以抵抗碰撞攻击为安全性目标,利用混合整数规划(MILP)方法搜索得到了一些状态大小和效率各不相同的结构,这些结构可以被用来构造消息认证码和认证加密算法.最后,利用目前搜索得到的状态大小和效率较优的结构设计了一个认证加密算法,并进行了初步的安全性分析和软件实现,其速度约为SM4-GCM速度的10倍.