SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC实现

符天枢; 李树国

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SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC实现

更新时间：2026-09-04

- SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC实现
- A High-Throughput ASIC Implementation of SM4 Algorithm in CBC Mode
- 微电子学与计算机 2016年33卷第10期页码：13-18
- 作者机构：
  
  1. 清华大学微电子学研究所,北京,100084
  2. 清华信息科学与技术国家实验室,北京,100084
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  中图分类号：
- 纸质出版：2016
- 稿件说明：
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符天枢, 李树国. SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC实现[J]. 微电子学与计算机, 2016, 33(10): 13-18.

FU Tian-shu, LI Shu-guo. A High-Throughput ASIC Implementation of SM4 Algorithm in CBC Mode[J]. 2016, 33(10): 13-18.
符天枢, 李树国. SM4算法CBC模式的高吞吐率ASIC实现[J]. 微电子学与计算机, 2016, 33(10): 13-18. DOI：

FU Tian-shu, LI Shu-guo. A High-Throughput ASIC Implementation of SM4 Algorithm in CBC Mode[J]. 2016, 33(10): 13-18. DOI：

摘要

由于SM4算法在CBC模式下存在从电路的输出端到输入端的反馈路径

所以流水线技术难以提高电路的吞吐率.针对这一问题

提出一种逻辑化简方法

使SM4加解密算法中每一个轮函数的关键路径减少1级异或门延时.基于这种方法

实现了一种4轮合1的SM4电路

在该电路的关键路径中可以减少4级异或门延时

且该电路与本文的其他方案相比有更高的单位面积吞吐率.ASIC实现的综合结果表明

4轮合1的SM4电路在CBC模式下的吞吐率达到5.24 Gb/s

高于已发表的同类设计.

Abstract

In CBC mode

pipeline technique does not work on SM4 algorithm to increase throughput

as there is a feedback path from output to input. Over this problem

a logic simplifying method is proposed

which can reduce delay of one stage of XOR gates in each round function of encryption algorithm of SM4. Based on this method

SM4 with a 4-round-in-1 structure is designed

in which

delay of 4 stages of XOR gates can be reduced in the critical path

and this design has a higher throughput per unit area than the other schemes in this paper. Synthesis results show that the ASIC implementation of SM4 with a 4-round-in-1 structure can achieve 5.24 Gb/s in throughput

which is higher than that of reported designs.

关键词

Keywords

references

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