【摘 要】
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随着物联网和网络通信技术的发展,信息安全也变得越来越重要。密码学技术是信息安全的基石,非对称加密算法通过公钥和私钥分离的数学特性从根本上解决了密钥协商过程中可能产生的泄露问题。在非对称加密方面,我国也走在了世界前列。商用密码算法2（SM2）算法作为国产椭圆曲线加密算法,在电子政务、电子商务以及数字银行等方面都有着广泛应用。SM2算法具有安全性高、计算速度快、资源占用率低等优势,但与RSA算法更为均
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随着物联网和网络通信技术的发展,信息安全也变得越来越重要。密码学技术是信息安全的基石,非对称加密算法通过公钥和私钥分离的数学特性从根本上解决了密钥协商过程中可能产生的泄露问题。在非对称加密方面,我国也走在了世界前列。商用密码算法2（SM2）算法作为国产椭圆曲线加密算法,在电子政务、电子商务以及数字银行等方面都有着广泛应用。SM2算法具有安全性高、计算速度快、资源占用率低等优势,但与RSA算法更为均衡的签名验签速度相比,SM2的验签速度比签名速度慢得多,而且SM2验签占用CPU资源也更多。针对这些问题,本文提出了一种基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）硬件实现的SM2验签加速解决方案。本文的主要工作为:1、完整实现了 SM2验签计算流程,包括椭圆曲线标量乘、点加、倍点运算和256位素数有限域上的模乘、模逆、模加和模减运算。2、由于SM2使用国家密码管理局推荐的椭圆曲线参数及基点坐标,本文针对这些提前可知且固定不变的参数进行了预计算并将结果写入存储器,降低了标量乘计算的复杂度。3、根据FPGA自身资源情况,对计算流程采取了适用的并行优化,对模乘计算采用DSP配合分治法计算大数乘,并采用SM2快速约减法计算取模。4、基于xdmaIP核实现了 PCIe链路,打通了上位机到SM2验签IP的高速数据通路,将FPGA开发板通过PCIe插槽连接到上位机后,可直接通过驱动调用SM2验签加速。
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