[发明专利]一种基于SM2和RSA加密算法的加解密系统及工作方法

摘要

本发明公开了一种基于SM2和RSA加密算法的加解密系统及工作方法，所述的系统包括CPU接口模块、与CPU接口模块连接的主控模块，以及分别连接在主控模块上的乘法器模块、加法器模块、模运算模块、点乘运算模块、模幂运算模块、随机数发生模块、密钥产生模块这几个部分。该系统中，采用模块化控制，通过共用SM2和RSA运算所共同使用的消耗电路面积较大的乘法器、加法器模块以及部分寄存器，使本方案的电路比单独实现两种加密算法所耗费的电路面积与消耗的逻辑资源要更少；同时采用混合SM2和RSA加密算法的方法进行加解密操作，大大加强了加解密系统的安全性和保密性。

主权项

1.一种基于SM2和RSA加密算法的加解密系统，其特征在于，包括：CPU接口模块、与CPU接口模块连接的主控模块，以及分别连接在主控模块上的乘法器模块、加法器模块、模运算模块、点乘运算模块、模幂运算模块、随机数发生模块、密钥产生模块，其中：CPU接口模块用于通过处理器接收配置参数并且发送控制信号给主控模块，返回主控模块中的状态信号；其中CPU接口模块支持APB、AHB和AXI总线协议；主控模块用于接收配置参数与控制信号，根据配置参数和控制信号发送计算命令、计算参数到乘法器模块、加法器模块、模运算模块、点乘运算模块或模幂运算模块，并将运算过程中的状态信号返回CPU接口模块；其中，配置参数包括配置系统运行的算法为RSA算法或者SM2算法、工作模式以及密钥位宽，工作模式包括加密模式和解密模式；计算命令包括模幂、点乘、模加、模减、模逆、模约减、模乘，计算得到的结果将返回主控模块；模运算模块用于接收主控模块的计算命令、计算参数，根据命令和参数进行相应的模运算，包括模加、模减、模逆、模约减、模乘运算；点乘运算模块用于接收主控模块的计算命令、计算参数，根据命令和参数进行SM2加解密过程中的点乘运算，点乘运算使用的是带符号二进制算法；模幂运算模块用于接收主控模块的计算命令、计算参数，根据命令和参数进行模幂运算，模幂运算使用的是二进位分解方法；乘法器模块用于接收主控模块的计算命令、计算参数，根据命令和参数进行乘法运算；加法器模块用于接收主控模块的计算命令、计算参数，根据命令和参数进行加法运算；随机数发生模块用于产生随机数，并且发送到密钥产生模块；密钥产生模块用于接收主控模块的生成密钥命令，然后调用随机数发生模块，实现密钥对的生成；所述的系统在进行SM2运算、RSA运算时进行加法器模块、乘法器模块的共用，其中：乘法器模块存在一个模式选择输入变量，当该输入变量为1时，则进行RSA算法的乘法运算；当该输入变量为0时，则进行SM2算法的乘法运算；所述的乘法器模块包括6个输入变量和2个输出变量，6个输入变量分别是时钟信号、复位信号、模式选择信号、启动信号以及两个乘法输入因数；2个输出变量分别是输出结果值和结束标志位；当进行SM2算法中的乘法运算时，模式选择信号置为0，两个乘法输入因数都为256bit的值，经过3个时钟周期后得到512bit的输出结果返回给主控模块；当进行RSA算法中的乘法运算时，模式选择信号置为1，两个乘法输入因数都为128bit的值，经过1个时钟周期后得到256bit的输出结果返回给主控模块；加法器模块同样存在一个模式选择输入变量，当该输入变量为1时，进行RSA算法的加法运算，当输入变量为0时，则进行SM2算法的加法运算；加法器模块有2个输入变量和1个输出变量，只需要输入加数与被加数，经过1个时钟周期后就可以得到对应的输出结果返回给主控模块。