[发明专利]一种素域Fp下的SM2椭圆曲线公钥加密算法的硬件实现系统

摘要

本发明公开了一种素域Fp下的SM2椭圆曲线公钥加密算法的硬件实现系统。该系统在素域Fp下，采用高层次的模块化方法，对系统进行了合理的划分，将系统划分为多个模块，可以用硬件的方法实现加密消息和解密密文，采用硬件模块复用的方法，通过设置上层复选模块，实现了对随机数生成模块、运算控制模块、比特串处理模块、密钥派生模块、杂凑模块的复用，通过设置下层复选模块，实现了对点乘运算模块、异或运算模块、比特串转换模块、比特串拼接模块的复用，从而提供了一种所用硬件资源更少，成本更低、运行速度更快、结构简单、易于实现的SM2椭圆曲线公钥加密算法的硬件实现系统。

主权项

一种素域Fp下的SM2椭圆曲线公钥加密算法的硬件实现系统，该系统可以对传输的消息进行加密和解密，该系统所用到的模块包括：SM2主控模块、SM2解析模块、加密控制模块、解密控制模块、上层复选模块、随机数生成模块、运算控制模块、比特串处理模块、密钥派生模块、杂凑模块、下层复选模块、点乘运算模块、异或运算模块、比特串转换模块、比特串拼接模块，其特征在于：所述SM2主控模块：用于与所述SM2解析模块进行通信，进而调用加密控制模块和解密控制模块对消息进行加密和解密；所述SM2解析模块：用于解析所述SM2主控模块发出的命令，确定系统当前时间要实现的是消息加密还是消息解密功能，并将进行消息加密的命令发送给所述加密控制模块，将进行消息解密的命令发送给解密控制模块；所述加密控制模块：用于在收到所述SM2解析模块发送的进行消息加密的命令后，与所述上层复选模块进行通信，通过所述上层复选模块调用所述随机数生成模块、所述运算控制模块、所述比特串处理模块、所述密钥派生模块、所述杂凑模块，通过所述下层复选模块调用所述点乘运算模块、所述异或运算模块、所述比特串转换模块、所述比特串拼接模块，对消息进行加密；所述解密控制模块：用于在收到所述SM2解析模块发送的进行消息解密的命令后，与所述上层复选模块进行通信，通过所述上层复选模块调用所述随机数生成模块、所述运算控制模块、所述比特串处理模块、所述密钥派生模块、所述杂凑模块，通过所述下层复选模块调用所述点乘运算模块、所述异或运算模块、所述比特串转换模块、所述比特串拼接模块，对消息进行解密；所述上层复选模块：用于当系统要进行消息加密时，所述加密控制模块与所述上层复选模块进行通信，通过所述上层复选模块调用所述随机数生成模块、所述运算控制模块、所述比特串处理模块、所述密钥派生模块、所述杂凑模块进行消息加密，当系统要进行消息解密时，所述解密控制模块与所述上层复选模块进行通信，通过所述上层复选模块调用所述随机数生成模块、所述运算控制模块、所述比特串处理模块、所述密钥派生模块、所述杂凑模块进行消息解密；所述随机数生成模块：用于生成随机数k∈[1，n‑1]；所述运算控制模块：用于通过所述下层复选模块来调用所述点乘运算模块和所述异或运算模块，完成点乘运算和异或运算；所述比特串处理模块：用于通过所述下层复选模块来调用所述比特串转换模块和所述比特串拼接模块，完成比特串转换和比特串拼接；所述密钥派生模块：用于进行密钥派生运算，生成密钥数据比特串；所述杂凑模块：用于采用SM3密码杂凑算法，进行密码杂凑运算，产生相应的杂凑值；所述下层复选模块：用于当系统要进行点乘运算和异或运算时，所述运算控制模块与所述下层复选模块通信，通过所述下层复选模块调用所述点乘运算模块和所述异或运算模块，完成点乘运算和异或运算；当系统要进行比特串转换和比特串拼接时，所述比特串处理模块与所述下层复选模块通信，通过所述下层复选模块调用所述比特串转换模块和所述比特串拼接模块，完成比特串转换和比特串拼接；所述点乘运算模块：用于完成消息加密和消息解密过程中所需的点乘运算；所述异或运算模块：用于完成消息加密和解密过程中所需的异或运算；所述比特串转换模块：用于将椭圆曲线上的点转换为与之相对应的比特串，将比特串转换为椭圆曲线上与之相对应的点；所述比特串拼接模块：用于将两个以上的比特串进行拼接，使之成为一个比特串。