面向物联网设备的SM4-CCM算法软硬件协同架构设计  

作　　者：尹恒 何乐生[1,2] 余圣涛 廖伟 权家锐 

机构地区：[1]云南大学信息学院,云南昆明650091 [2]云南省高校物联网技术及应用重点实验室,云南昆明650504

出　　处：《物联网技术》2025年第1期85-90,94,共7页Internet of things technologies

基　　金：国家自然科学基金资助项目(U1631121)。

摘　　要：为了保证物联网设备数据安全,面向资源受限的物联网设备,提出了一种基于SM4-CCM算法的软硬件协同实现架构。首先,提出了内部流水线型SM4架构,相比现有轻量级SM4架构,大幅降低了逻辑资源的消耗;在此基础上,设计了CCM模式软硬件协同架构,软件部分完成了密钥扩展和数据预处理,硬件部分完成了加密的实际运算;最后,基于ZYNQ平台实现了软硬件协同架构。实验结果表明,与硬件架构相比,所提出的架构硬件部分的逻辑资源消耗减少了约43%,具备接收可变长度的数据输入的数据预处理功能,并可单独应用于ECB和CTR模式,具有更高的灵活性和可扩展性。与ARM处理器上以软件方式实现的SM4-CCM算法相比,在100 MHz的工作频率下该架构的吞吐率达到了17.64 Mb/s,性能提高了约93.8%,满足了主流物联网通信协议的速率要求。

关 键 词：物联网 数据安全 SM4-CCM 软硬件协同 ARM ZYNQ 

分 类 号：TP309.7[自动化与计算机技术—计算机系统结构]