[发明专利]一种基于可重构计算的国密算法FPGA部署方法及系统

说明书

本公开提供了一种基于可重构计算的国密算法FPGA部署方法及系统，包括：获取多种国密算法的IP核；根据加密算法的占用资源、功耗和速度需求，确定FPGA的运行模式，其中，所示运行模式包括普通运行模式、高速运行模式、节能运行模式和指定运行模式；根据不同的运行模式，完成国密算法的IP核在FPGA中的部署；本公开能够利用可重构运行机制最大化利用2的硬件资源，按需部署多种国密算法的IP核，提供最优的国密算法IP核，满足不同时段、不同业务在高速以及节能等运行模式下，对加密算法的资源、功耗和速度的需求。

技术领域

本公开属于可重构安全技术领域，尤其涉及一种基于可重构计算的国密算法FPGA部署方法及系统。

背景技术

目前，密码算法系统的设计实现主要有3大类：基于通用微处理器的软件实现、基于专用集成电路的专用密码芯片化及可重构密码处理系统设计；其中，通用微处理器软件实现方式灵活性高，但算法处理效率慢；专用密码芯片运算速度快，但存在灵活性差、实现算法种类少、开发成本高和难以更新升级等缺点。相比于上述两种方法，可重构密码处理系统则能够在高效性与灵活性平衡；可重构计算技术应用于密码处理系统，使同一硬件实现多种密码算法，既满足了密码算法处理对性能的要求，同时又具有较高的灵活性，提高了密码系统的安全性；可重构计算技术通常依赖于FPGA(Field Programmable Gate Array)技术。

本公开发明人发现，FPGA的硬件资源是有限的，所能部署国密算法的数目也是有限；在面临多种业务需求时，存在如何利用有限资源满足所需的国密算法加密、签名和哈希等运算需求的问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种基于可重构计算的国密算法FPGA部署方法及系统，本公开实现了最大化利用FPGA的硬件资源，利用可重构运行机制，灵活部署国产非对称密码算法SM2、国产对称密码算法SM4、国产哈希密码算法SM3和国产标识算法SM9的IP核，按需组合实现国产非对称加解密、对称加密、哈希运算和标识运算等秘密功能，满足了不同时段、不同业务在资源、功耗和速度的需求。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本公开提供了一种基于可重构计算的国密算法FPGA部署方法，包括：

获取多种国密算法的IP核；

根据加密算法的占用资源、功耗和速度需求，确定FPGA的运行模式，其中，所示运行模式包括普通运行模式、高速运行模式、节能运行模式和指定运行模式；

根据不同的运行模式，完成国密算法的IP核在FPGA中的部署。

进一步的，多种国密算法至少包括国产非对称密码算法、国产对称密码算法、国产哈希密码算法和国产标识算法。

进一步的，资源需求是指显示查找表、触发器和块随机存储器方面的资源量。

进一步的，在所述普通运行模式下，放置IP核空间最小的四类算法。

进一步的，在所述高速运行模式下，各算法运行速度要求最大化；约束条件为：选用的IP核所占用的资源，不能超过当前FPGA资源的总量；以及选用的IP核满足当前所有算法的加密任务需求。

进一步的，在所述节能运行模式下，各算法运行功耗处于最小运行状态；约束条件为：选用的IP核所占用的资源，不能超过当前FPGA资源的总量；以及选用的IP核满足当前所有算法的加密任务需求。

进一步的，在所述指定运行模式下，需要指定所需运行的加密算法，并对加密需求向量进行赋值；指定运行高速模式或节能模式，分别运用对应模型进行求解及部署工作。

第二方面，本公开还提供了一种基于可重构计算的国密算法FPGA部署系统，包括数据采集模块、运行模式确定模块和部署模块；