vc0416 基于NiosⅡ用户自定义指令的SM3算法实现

SM3密码杂凑算法，是我国自主设计的商用密码标准之一，用于商用密码应用中的数字签名和验证、消息认证码的生成与验证以及随机数的生成。Nios II是Altera公司为SOPC系统设计的FPGA嵌入式软核，用户可以添加自定义指令逻辑。利用硬件描述的自定义指令逻辑可以加速Nios II上的程序执行。

本次毕业设计的主要任务是：利用NiosII软核实现SM3算法；使用HDL对算法关键步骤进行硬件实现，作为NiosII的自定义指令对SM3算法软件实现进行加速。

对基础知识的要求

1、  熟练掌握一种HDL硬件描述语言

2、  了解分组密码基础理论

研究内容：

利用NiosII软核实现SM4分组密码算法，SM4算法是一个分组算法。该算法的分组长度为128比特，密钥长度为128比特。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。使用HDL对算法关键步骤进行硬件实现，作为NiosII的自定义指令对SM4算法实现进行加速。

二、研究的目的与意义：

SMS4分组密码算法，是我国公布的第一个商用密码算法，用于无线局域网产品中的数据加解密。Nios II是Altera公司为SOPC系统设计的FPGA嵌入式软核，用户可以添加自定义指令逻辑，利用硬件描述的自定义指令逻辑实现加速Nios II上的程序。

在分析SM4加密算法的基础上，对SM4算法的硬件实现结构进行优化，设计了一款面积开销小、吞吐量适中的IP核。该IP核以很少的硬件开销完成了SM4算法的加密功能，适用于对传输数据安全性要求较高，而且对终端节点的成本和功耗要求很高的应用场合。

三、研究方案

在分析SM4加密算法的基础上，对SM4算法的硬件实现结构进行优化，设计了一款面积开销小、吞吐量适中的IP核。适用范围分组长度足够大（64~128比特）；密钥量要足够大（64~128）；算法足够复杂（包括子密钥产生算法）；加密、解密算法简单，易软、硬件实现；便于分析（破译是困难的，但算法却简洁清晰）

本课题不全，需要可以根据要求定制。