[实用新型]一种多线程PCIe密码卡

说明书

本实用新型公开了一种多线程PCIe密码卡，包括最小标准尺寸的PCIe密码卡电路板、金属屏蔽罩；PCIe密码卡电路板上设置有MCU嵌入式处理器、FPGA可编程逻辑芯片、多组密码芯片和扩展连接器，PCIe密码卡电路板上表面设置有一圈与金属屏蔽罩配合焊接的焊盘；PCIe密码卡电路板和金属屏蔽罩之间设置有扩展密码模块，扩展密码模块上设置有扩展密码芯片，扩展密码模块通过连接器堆叠连接在扩展连接器上。本实用新型的有益效果：能够在同一时刻并行执行多种密码算法，可以扩展连接更多密码芯片，能够扩展性能和功能，并且能够进行物理防护，主动销毁密钥。

技术领域

本实用新型涉及信息安全和密码技术领域，具体来说，涉及一种多线程PCIe密码卡。

背景技术

目前，公知的PCIe密码卡构造是由MCU处理器、密码芯片、FPGA、PCIe桥接逻辑芯片组合而成，主要用于信息安全领域的数据加解密、签名、验签等。其中，密码芯片负责按照国家密码局的标准实现密码运算，MCU负责算法调度，FPGA和PCIe桥接逻辑芯片组合实现PCIe接口，通过放置多种密码芯片实现多种密码算法。

但是，现有密码卡存在诸多问题，其中包括，单线程模式，同一时刻只能执行一种密码算法，导致多种密码芯片不能同时并行工作，整体运算性能低；密码算法功能固定，不能灵活扩展连接更多芯片以及新标准的密码芯片，不能实现性能扩展和新标准密码算法；采用多颗芯片实现PCIe逻辑，电路板尺寸大；缺乏必要的物理防护。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种多线程PCIe密码卡，能够解决以上技术问题。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种多线程PCIe密码卡，包括最小标准尺寸的PCIe密码卡电路板、金属屏蔽罩；所述PCIe密码卡电路板上设置有MCU嵌入式处理器、FPGA可编程逻辑芯片、多组密码芯片和扩展连接器，所述PCIe密码卡电路板上表面设置有一圈与所述金属屏蔽罩配合焊接的焊盘；所述PCIe密码卡电路板和所述金属屏蔽罩之间设置有扩展密码模块，所述扩展密码模块上设置有扩展密码芯片，所述扩展密码模块通过连接器堆叠连接在所述扩展连接器上；所述FPGA可编程逻辑芯片包括指令缓存、数据缓存、若干指令协处理器，所述指令缓存通过总线连接所述MCU嵌入式处理器，所述数据缓存通信连接有PCIe接口；每组所述密码芯片通过总线连接一个所述FPGA可编程逻辑芯片的指令协处理器，所述扩展密码芯片通过所述扩展连接器通过总线连接一个所述FPGA可编程逻辑芯片的指令协处理器，每个所述指令协处理器通过总线连接所述指令缓存；所述MCU嵌入式处理器通过FPGA可编程逻辑芯片间接连接有密钥存储芯片；所述FPGA可编程逻辑芯片通信连接所述金属屏蔽罩。

进一步的，多组所述密码芯片为两组，分别为相同功能的密码芯片一、密码芯片二和相同功能的密码芯片三、密码芯片四。

进一步的，与所述密码芯片连接的所述FPGA可编程逻辑芯片的所述指令协处理器为两个，包括指令协处理器一和指令协处理器二。

进一步的，所述指令协处理器一通过总线连接所述密码芯片一和密码芯片二；所述指令协处理器二通过总线连接所述密码芯片三和密码芯片四。

进一步的，所述FPGA可编程逻辑芯片连接每组所述密码芯片的总线速率大于所述密码芯片一和密码芯片二或所述密码芯片三和密码芯片四的总和。

进一步的，所述密码芯片一和密码芯片二或所述密码芯片三和密码芯片四之间采用流水操作，共享使用总线。

进一步的，所述密码芯片可执行SM1\SM2\SM3\SM4\RSA\ECC\以及随机数等密码算法。

进一步的，所述总线为32位总线。