[发明专利]SM3算法的硬件实现装置

说明书

本发明涉及一种SM3算法的硬件实现装置，属于信息安全技术领域。装置包括：16个基础消息字寄存器，首先存储初始的16个消息字，然后在进行SM3算法的64轮扩展计算中，对16个基础消息字寄存器进行操作，操作包括：第0轮～第11轮的不重新赋值操作，以及第12轮～第63轮动态赋值操作：将16个基础消息字寄存器按照顺序编码，将后一个基础消息字寄存器中的消息字赋值给前一个基础消息字寄存器，将第三动态消息字寄存器中的消息字赋值给最后一个基础消息字寄存器；3个动态消息字寄存器，用于在每轮扩展计算中动态存储消息字，每轮消息字的动态更新。该装置减少了寄存器的数量，进而减少了硬件装置的面积，节约了成本以及功耗，更加具有实际工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种SM3算法的硬件实现装置，属于信息安全技术领域。

背景技术

杂凑函数于二十世纪七十年代末正式引入密码学，早期主要应用于消息认证场合。它是一种单向性的密码算法，具有压缩、简易、抗原根、抗碰撞等特点，这些特点也使得杂凑函数在密码学领域与信息安全领域应用的十分广泛。常用的杂凑函数有SHA-1、SHA-2、MD4、MDS、SM2以及SM3等。

SM3密码杂凑算法可满足多种密码算法应用的安全需求，例如：通过SM3杂凑算法生成与验证消息验证码，通过SM3杂凑算法生成数字签名和验证，同时也能为SM2国密算法的数字签名提供所需要的杂凑函数等等。SM3由于其高安全性，在2018年10月，SM3正式成为国际标准，被广泛应用。

目前，信息安全技术已融入到社会经济、生活等各方各面，现在信息安全已经成为保障整个社会正常运转的保险箱。随着各个领域和行业对信息安全要求的提高与重视，以及集成电路的高速发展，以硬件形式实现的信息安全的芯片开始广泛应用于物联网安全产业以及智能硬件市场，相较于以软件形式的加密，硬件加密的优势是安全性更高，加密运算速度更快，缺点是实现硬件加密会增加芯片成本以及功耗。

综上，SM3的硬件实现对于当前物联网安全产业以及智能硬件市场具有较大的实际工程应用价值。然而，基于SM3密码杂凑算法进行消息扩展的特性，需要扩展132个消息字，因此该算法在硬件中实现需要132个32比特的消息字寄存器，导致硬件设计时硬件面积过大，造成芯片成本过大。

发明内容

本申请的目的在于提供一种SM3算法的硬件实现装置，用以解决在现有SM3算法在硬件上实现时，硬件面积过大、成本过高的问题。

为实现上述目的，本申请提出了第一种SM3算法的硬件实现装置的技术方案，装置包括：

16个基础消息字寄存器，首先存储初始的16个消息字，然后在进行SM3算法的64轮扩展计算中，对16个基础消息字寄存器进行操作，操作包括：第0轮～第11轮的不重新赋值操作，以及第12轮～第63轮动态赋值操作，动态赋值的规则为：将16个基础消息字寄存器按照顺序编码，将后一个基础消息字寄存器中的消息字赋值给前一个基础消息字寄存器，将第三动态消息字寄存器中的消息字赋值给最后一个基础消息字寄存器；

3个动态消息字寄存器，用于在每轮扩展计算中动态存储消息字，第0轮～第11轮消息字的动态更新过程为：

第12轮～第63轮消息字的动态更新过程为：

其中，Wt1为第一动态消息字寄存器；Wt2为第二动态消息字寄存器；W16为第三动态消息字寄存器；WJ为基础消息字寄存器，J＝0、1、……、15。

本发明的第一种SM3算法的硬件实现装置的技术方案的有益效果是：本发明的装置中只需设置19个寄存器，包括16个基础消息字寄存器和3个动态消息字寄存器，通过动态赋值的规则完成SM3算法，减少了寄存器的数量，进而减少了硬件装置的面积，节约了成本以及功耗，更加具有实际工程应用价值。

进一步的，各消息字均为32比特。