[实用新型]一种SM4加密算法硬实现设备

说明书

本实用新型涉及一种SM4加密算法硬实现设备，属于硬件加密技术领域。该设备包括通信供电单元、处理单元、安全单元、根密钥存储单元和算法存储单元；安全单元分别与处理单元、根密钥存储单元、算法存储单元相连；处理单元还与通信供电单元相连；处理单元从通信供电单元读取到输入数据，通过安全单元的开盒探针检测为合法信号后，调用算法存储单元的SM4加密算法和根密钥存储单元的根密钥，经过处理，得到输出数据；当安全单元的开盒探针检测为非法入侵光信号，则删除根密钥存储单元和算法存储单元中的内容；通信供电单元还用于为处理单元供电。本实用新型设备结构新颖，能同时保证根密钥和加密算法的安全性，具有重要应用价值推广意义。

技术领域

本实用新型属于硬件加密技术领域，具体涉及一种SM4加密算法硬实现设备。

背景技术

目前SM4算法是一个分组算法，用于无线局域网产品。SM4算法是2012年国家密码管理局正式批准的，我国第一个用于无线局域网的商用密码算法，其具有简单、安全、快速的特点。该算法的分组长度为128比特，对称密钥长度为128比特。加密算法与密钥扩展算法都采用32轮非线性迭代结构。解密算法与加密算法的结构相同，只是轮密钥的使用顺序相反，解密轮密钥是加密轮密钥的逆序。

目前，SM4加密算法在使用过程中存在以下缺点：SM4加密算法通常采用软实现，不能同时保证根密钥和加密算法的安全性，也不能对加密权限的进行管理，给用户和管理者带来很多不方便之处。或者，将SM4加密算法放在嵌入式硬件系统中，但没有设置安全单元，不能保证根密钥的安全性，也不能对加密权限的进行管理，给用户和管理者带来很多不方便之处。

针对SM4加密算法应用的问题，目前采取的实现方式主要包括以下几种：一是SM4加密算法通过软实现，用于无线局域网产品，对局域网内的通信内容进行加解密，保证传输数据的安全性。二是将SM4算法放在嵌入式硬件系统中，针对单片机内存空间小、执行能力受限的特点，对SM4算法进行性能分析，与其他算法对比并将其应用到数据传输系统中，以保证发送和接收端的安全通信。在系统上的实现结果表明，SM4算法可以在STM32上运行并且满足小系统对数据安全保证的需求。

但上述改进方法尚存在一些不足：SM4加密算法通常采用软实现，不能同时保证根密钥和加密算法的安全性，也不能对加密权限的进行管理，给用户和管理者带来很多不方便之处。或者，将SM4加密算法放在嵌入式硬件系统中，但没有设置安全单元，不能同时保证根密钥和加密算法的安全性，也不能对加密权限的进行管理，给用户和管理者带来很多不方便之处。因此如何克服现有技术的不足是目前硬件加密技术领域亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种SM4加密算法硬实现设备，该设备结构新颖，使用方便，保证了根密钥和加密算法的安全性，易于推广应用。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种SM4加密算法硬实现设备，包括通信供电单元、处理单元、安全单元、根密钥存储单元和算法存储单元；

安全单元分别与处理单元、根密钥存储单元、算法存储单元相连；

处理单元还与通信供电单元相连；

处理单元从通信供电单元读取到128bit输入数据，通过安全单元的开盒探针检测为合法信号后，调用算法存储单元的SM4加密算法和根密钥存储单元的128bit根密钥，经过处理，得到128bit输出数据；当安全单元的开盒探针检测为非法入侵光信号，则删除根密钥存储单元和算法存储单元中的内容；通信供电单元还用于为处理单元供电。

进一步，优选的是，通信供电单元含有USB接口。

进一步，优选的是，处理单元为集成电路芯片STC89C52RC-40I-LQFP44，采用直流5V供电，主频72MHz，处理器cortex-m3，Flash为64KB，SRAM为64KB，引脚为44只。