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题名资源节约型的SM4算法FPGA设计与实现
- 1
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作者
张磊
张修政
洪睿鹏
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机构
北京电子科技学院电子与通信工程系
北京电子科技学院网络空间安全系
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出处
《信息安全研究》
北大核心
2025年第6期490-499,共10页
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基金
教育部产学合作协同育人项目(20220163H0211)
中央高校基本科研业务费资金项目(20230051Z0114,20230050Z0114,3282024009)
北京高等教育“本科教学改革创新”项目(20220121Z0208,202110018002)。
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文摘
在SM4算法的硬件实现中通常采用查找表方法实现S盒,该方式将占用大量的硬件资源.提出了一种基于多项式基的SM4算法实现方案,对SM4算法使用8×8 S盒实现了基于复合域GF((2^(4))^(2))和复合域GF(((2^(2))^(2))^(2))的2种构造方案,测试结果表明,基于多项式基的GF((2^(4))^(2))方案资源占用很少.在此基础上综合考虑资源占用和性能,设计了有限状态机和流水线2种SM4硬件实现结构.相比传统的查找表方式,有限状态机结构资源占用减少21.98%,运行主频提高14.40%;流水线结构资源占用减少54.23%.
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关键词
sm4算法
分组密码算法
多项式基
FPGA
复合域
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Keywords
sm4 algorithm
block cipher algorithm
polynomial basis
FPGA
composite field
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分类号
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
TN791
[电子电信—电路与系统]
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题名分组密码算法SM4的低复杂度实现
被引量：22
- 2
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作者
王晨光
乔树山
黑勇
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机构
中国科学院微电子研究所
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出处
《计算机工程》
CAS
CSCD
2013年第7期177-180,共4页
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基金
"核高基"重大专项"基于可编程逻辑阵列IP的SoC设计"(2009ZX01034-002-004-007(002))
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文摘
针对分组密码算法SM4中加解密算法与密钥扩展算法的相似性,提出一种将加解密模块与密钥扩展模块复用的基本架构,通过对具体实现结构的分析与选择,使控制逻辑复杂度、复用模块复杂度以及系统吞吐量之间得到权衡。基于该架构设计SM4加解密IP核,在现场可编程门阵列上占用的资源仅为传统设计的55%,基于SMIC 0.18μm数字CMOS工艺的综合结果显示,仅用0.079 mm2即可实现100 Mb/s的数据吞吐量。实验结果表明,该结构可以有效地降低SM4算法的实现复杂度。
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关键词
sm4算法
分组密码算法
低复杂度
硬件复用
现场可编程门阵列
特定用途集成电路实现
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Keywords
sm4 algorithm
block cipher algorithm
low complexity
hardware reuse
Field Programmable Gate Array（FPGA）
Application Specific Integrated Circuit（ASIC） implementation
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分类号
TP331
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名SM4分组密码算法综述
被引量：81
- 3
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作者
吕述望
苏波展
王鹏
毛颖颖
霍利利
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机构
中国科学院数据与通信保护研究教育中心
密码科学技术国家重点实验室
中国科学院信息工程研究所
国家密码管理局商用密码检测中心
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出处
《信息安全研究》
2016年第11期995-1007,共13页
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文摘
SM4分组密码算法简称为SM4算法,为配合WAPI无线局域网标准的推广应用,SM4算法于2006年公开发布,2012年3月发布成为国家密码行业标准(标准号为GM/T 0002-2012),2016年8月发布成为国家标准(标准号为GB/T 32907-2016).介绍了SM4分组密码算法的算法流程、结构特点及其密码特性,以及SM4算法的安全性分析研究现状,并与国际标准分组算法的安全性进行了对比.
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关键词
sm4分组密码算法
差分密码分析
线性密码分析
S盒
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Keywords
sm4 block cipher algorithm
differential cryptanalysis
linear cryptanalysis
S box
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分类号
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名针对SM4算法的约减轮故障攻击
被引量：2
- 4
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作者
王敏
吴震
饶金涛
凌杭
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机构
成都信息工程大学信息安全工程学院
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出处
《通信学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第S1期98-103,共6页
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基金
"核高基"国家科技大专项基金资助项目(No.2014ZX01032401-001)
国家高技术研究发展计划("863"计划)基金资助项目(No.2012AA01A403)
+2 种基金
四川省科技支撑计划基金资助项目(No.2014GZ0148)
四川省教育厅重点科研基金资助项目(No.13ZA0091)
成都信息工程大学科研人才基金资助项目(No.XAKYXM008)~~
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文摘
提出了一种新型的针对SM4算法的约减轮故障攻击,该攻击在加密算法的后4轮中导入故障,诱导缩减加密算法的迭代轮数,经过对故障数据的简单筛选,最终仅需4个错误密文即可恢复出完整的128 bit初始密钥,从而实现了对SM4的故障注入攻击。利用该方法对无防护SM4算法的能量曲线进行了实际故障注入攻击的实验表明,该攻击方法行之有效,并简化了现有针对SM4的差分故障攻击方法,提高了攻击效率。
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关键词
sm4算法
故障注入
约减轮
故障样本筛选
分组密码
-
Keywords
sm4 algorithm
fault injection
round reduction
fault sample selection
block cipher
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分类号
TN918.4
[电子电信—通信与信息系统]
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题名基于决策树的SM4分组密码工作模式识别
被引量：9
- 5
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作者
纪文桃
李媛媛
秦宝东
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机构
西安邮电大学网络空间安全学院
西安邮电大学无线网络安全技术国家工程实验室
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出处
《计算机工程》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第8期157-161,169,共6页
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基金
国家自然科学基金(61872292)
青海省基础研究计划项目(2020-ZJ-701)。
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文摘
针对密码体制识别研究缺乏对分组密码工作模式识别的现状,提出一种基于决策树的分组密码工作模式识别方案并应用于国密SM4分组密码算法。在CBC、CFB、OFB、CTR工作模式下对大量文本文件进行加密,得到密文文件,同时构造训练阶段和测试阶段所需要的特征向量空间。在训练阶段通过对特征空间的学习生成决策树,在测试阶段根据生成的决策树进行决策,将决策值与标签值相比较得到分类结果。在训练和测试阶段分别构建混合分类模型、混合文本大小分类模型和一对一分类模型,实验结果表明,混合分类模型和混合文本大小分类模型的分类正确识别率在16%~26%,一对一分类模型的正确识别率高达90%以上。
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关键词
密码体制识别
工作模式
决策树
sm4算法
特征提取
分组密码
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Keywords
cryptosystem recognition
working mode
decision tree
sm4 algorithm
feature extraction
block cipher
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分类号
TP393
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名多引擎并行CBC模式的SM4算法的芯片级实现
被引量：7
- 6
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作者
樊凌雁
周盟
骆建军
刘海銮
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机构
杭州电子科技大学微电子研究中心
杭州华澜微电子股份有限公司
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出处
《计算机研究与发展》
EI
CSCD
北大核心
2018年第6期1247-1253,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(61702149
U1709220)
浙江省自然科学基金项目(LY16F010013)~~
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文摘
固态硬盘凭借速度快、体积小、重量轻、抗震性强、功耗低等优势,成为新一代电脑硬盘存储产品代表.硬盘信息安全不仅关系到个人隐私、企业密码,更是关系到国家安全.针对固态硬盘的信息安全问题,采用全硬件加密的方式实现国家商用密码管理局颁布的SM4算法,在固态硬盘中实现数据的加密存储,提升了存储数据安全.为了保证电脑硬盘速度不受到加/解密算法的影响,必须解决高速数据流和SM4算法模块的同步加/解密的速度匹配问题.提出了一种多引擎同步工作的方式实现CBC(cipher block chaining)模式的SM4算法,解决了SM4算法在CBC加密模式下存在反馈路径,流水线技术和轮函数合并技术难以在65nm工艺下提高吞吐率的问题.通过FPGA验证,并在国内某半导体生产线65nm工艺上流片实现,结果表明:在250MHz时钟频率下,4个引擎并行的连续读速度为528.8MBps,连续写速度为443.5MBps,满足电脑硬盘SATAⅢ型接口的速率要求.
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关键词
固态硬盘
sm4算法
CBC模式
多引擎
SATAⅢ接口
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Keywords
solid state drive
sm4 algorithm
cipher block chaining （CBC） mode
multiple engines
SATAⅢ interface
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分类号
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
TP333
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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-
题名基于深度学习的SM4密码算法新型区分器
被引量：2
- 7
-
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作者
王慧娇
张鑫
韦永壮
李灵琛
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机构
桂林电子科技大学计算机与信息安全学院
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出处
《通信学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第7期171-184,共14页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.62162016)
广西自然科学基金资助项目(No.2019GXNSFGA245004)
+1 种基金
广西科技重大专项基金资助项目(桂科AA22068072)
桂林电子科技大学研究生教育创新计划基金资助项目(No.2022YCXS088)。
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文摘
针对大状态分组密码区分器的数据复杂度、时间复杂度和存储复杂度较高的问题,提出了一种建立长分组和长密钥分组密码算法深度学习区分器模型的方法,构建了SM4算法的神经区分器。借鉴密文差分能够提升区分器性能的思想,将密文对之间的部分差异信息作为训练数据的一部分,设计了神经区分器新数据输入结构,采用残差神经网络模型建立神经区分器,对长分组的训练数据集进行数据预处理。同时,针对所构建的区分器存在高特异度和低敏感度的现象,提出了一种模型再学习的改进策略。实验结果表明,基于深度学习的区分器模型获得了9轮SM4神经区分器,其4~9轮区分器的准确率最高可达100%、76.14%、65.20%、59.28%、55.89%和53.73%,所获得的差分神经区分器的复杂度和准确率远优于传统差分区分器,也是目前已知针对SM4密码算法最好的神经区分器,证明了深度学习方法在长分组密码安全性分析上的有效性和可行性。
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关键词
分组密码
深度学习
神经区分器
sm4算法
复杂度
-
Keywords
block cipher
deep learning
neural distinguisher
sm4 algorithm
complexity
-
分类号
TN918
[电子电信—通信与信息系统]
-
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题名SMAE:一种新型认证加密算法
被引量：3
- 8
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作者
李雪松
彭长根
张弘
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机构
贵州大学计算机科学与技术学院
贵州大学密码学与数据安全研究所
贵州省公共大数据重点实验室
广州大学数学与信息科学学院广东省信息安全技术重点实验室
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出处
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2018年第14期107-114,共8页
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基金
国家自然科学基金(No.61662009
No.61363068
+4 种基金
No.61262073)
广东省信息安全技术重点实验室开放课题(No.GDXXAQ2016-04)
贵州省教育厅青年科技人才成长项目(黔教合KY字[2016]169)
贵州省科技计划项目(黔科合基础[2016]1023
黔科合支撑[2016]2315)
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文摘
认证加密算法能够同时保障数据的保密性和完整性。以国标对称密码SM4算法为基础,提出一种新型认证加密算法SMAE。SMAE是一种单程专用的认证加密算法,通过将认证码的生成模块与SM4的轮函数结合,并改进了加密模块,使得算法在初始化阶段、加密阶段以及认证码生成阶段可以共享数据和部分算法,最大程度地减少计算资源消耗。SMAE的正确性分析和安全性分析结果表明该算法能够正确进行加解密运算,抵抗当前主流密码攻击。同时,通过与SM4和AEGIS的效率实验对比表明该算法与SM4有所降低,与AEGIS效率相当,具备实用性。
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关键词
认证加密
sm4
分组密码算法
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Keywords
authentication encryption
sm4 algorithm
block cipher algorithm
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分类号
TP309.7
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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题名基于SM2密码算法的电力数据安全接入方法
被引量：12
- 9
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作者
王高洲
王惠剑
王聪
李贝贝
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机构
国网山东省电力公司信息通信公司
四川大学网络空间安全学院
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出处
《南京理工大学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期749-755,共7页
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基金
国家自然科学基金(62002248)
中国博士后科学基金(2019TQ0217,2020M673277)。
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文摘
为了保证电力数据的机密性、真实性和完整性,该文提出了一种新的电力数据安全接入方法。设计了一个基于SM2椭圆曲线数字签名算法和SM4分组密码算法的混合密码系统。异构边缘设备采集的数据被加密、签名,在经身份认证后由聚合节点转发到控制中心。每个边缘设备需约1.5 ms的计算开销,用来定期收集终端的电力数据并汇报给聚合节点,并执行1次SM4对称加密操作和1次SM2数字签名操作。该文方法生成公私钥仅需约3 ms。在相同安全级别下,在生成公私钥的计算开销方面,SM2的计算开销远小于RSA。通过安全性分析和仿真实验证明了该文方法可以防御多种面向电力数据的网络攻击,具备较高的传输效率。
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关键词
电力数据
SM2
椭圆曲线数字签名算法
sm4
分组密码算法
异构边缘设备
身份认证
计算开销
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Keywords
power data
SM2
elliptic curve digital signature algorithm
sm4
block cipher algorithm
heterogeneous edge devices
identity authentication
computing overhead
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分类号
TP399
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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