张骁，周清雷，李斌

（郑州大学信息工程学院，河南 郑州 450001）

1 引言

开放的互联网环境必然带来诸多安全问题，为保证网络中通信与数据交换的安全性，通常将传输的数据进行加密保护。SM4分组密码算法比国外使用的同类算法具有较高的安全性[1-2]；同时它作为国家密码管理局发布的密码行业标准，适用于无线局域网和可信计算系统中，主要对具有敏感性的内部信息、行政事务信息、经济信息等进行加密保护。

目前对SM4分组加密算法方面的研究主要有：文献[3]提出了“一次一密”的加密机制，主要解决SM4算法加解密使用相同的密钥并缺乏对密钥保护的问题，从而提高整个算法的安全性；文献[4]基于SM4的通用结构，利用混合线性整数规划设计出一种较优的认证加密算法SAME；文献[5]结合AES-GCM实现了SM4-GCM方案，通过乒乓操作提高数据处理速度，并验证了方案具有更高的吞吐量和较低的资源消耗；文献[6]提出了一种逻辑化简方法，通过减少算法关键路径上时延，设计出多轮合一的组合逻辑电路减少时延，从而提高SM4算法在CBC模式下的吞吐率；文献[7]针对SM4-CTR模式进行了优化，实现了高吞吐率的ASIC设计。

随着处理数据量的增大和多种加解密模式的出现，上述方案无法完全满足大规模文本、物联网、云计算以及视频流媒体等复杂多变的应用场景对多种加密模式的需求。为了满足高速的网络传输环境和密码行业标准的要求，本文基于可重构计算提出了适用于超混合可重构计算阵列（HRCA，hybrid reconfigurable computing array）上映射实现的SM4加密算法方案。……