多引擎并行CBC模式的SM4算法的芯片级实现

来源：计算机研究与发展杂志2018年第6期北京时间：

作者：樊凌雁,周盟,骆建军,刘海銮,

摘要：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(cipherblockchaining)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.

关键词：固态硬盘, SM4算法, CBC模式, 多引擎, SATAⅢ接口,