【摘 要】
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随着电子信息技术的快速发展，数据的安全性问题日益严峻，传统单一制密码算法在安全性与运算速率上已不能满足要求。为了解决大数据时代下所提出的加密需求，提出了一种基于国密算法SM2、SM3、SM4的高速混合加密系统的硬件设计方案，并针对SM2和SM4算法的底层硬件结构进行优化：对SM2算法采用Karatsuba-Ofman模乘器与点运算并行方案进行优化；对SM4算法提出了一种基于复合域S盒的二次流水全展
【基金项目】
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广东省重大科技计划资助项目（2021B110127007）；
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随着电子信息技术的快速发展，数据的安全性问题日益严峻，传统单一制密码算法在安全性与运算速率上已不能满足要求。为了解决大数据时代下所提出的加密需求，提出了一种基于国密算法SM2、SM3、SM4的高速混合加密系统的硬件设计方案，并针对SM2和SM4算法的底层硬件结构进行优化：对SM2算法采用Karatsuba-Ofman模乘器与点运算并行方案进行优化；对SM4算法提出了一种基于复合域S盒的二次流水全展开硬件架构。实验结果表明，该系统所实现的各算法电路均具有较高性能：SM2的点乘时间缩短至68.37μs;SM3的杂凑值生成仅需0.71μs;SM4吞吐率最高达53.76 Gbit/s。相比同等安全性的SM2算法，该混合系统在加密时间上减小了26.67%，具有实用价值。与相关工作进行对比分析，可证明该方案在安全性和加解密性能上均有一定优势。
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