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隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，信息安全問題已經(jīng)影響到日常生活甚至國(guó)家安全。擺脫對(duì)國(guó)外技術(shù)和產(chǎn)品的過度依賴，建設(shè)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境，增強(qiáng)行業(yè)信息系統(tǒng)的“安全可控”能力顯得尤為必要和迫切，國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)站在國(guó)家安全和長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略的高度提出了推動(dòng)國(guó)密算法應(yīng)用實(shí)施、加強(qiáng)行業(yè)安全可控的要求。

極海APM32F407系列MCU，結(jié)合當(dāng)前環(huán)境要求，設(shè)計(jì)出了支持國(guó)密算法（SM2,SM3,SM4）的IP，符合國(guó)家密碼管理局認(rèn)定和公布的密碼算法標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用規(guī)范，并憑借顯著的性能優(yōu)勢(shì)，已應(yīng)用至新能源、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備等眾多領(lǐng)域。

國(guó)密算法成員介紹 ·

國(guó)密算法（國(guó)家商用密碼算法），是國(guó)家密碼管理局指定的自主可控的國(guó)產(chǎn)算法，包含SM1，SM2，SM3，SM4，SM7，SM9，ZUC（祖沖之算法）等。

SM1

分組加密算法（算法不公開），安全保密強(qiáng)度跟 AES 相當(dāng)，僅以IP核的形式存在于芯片中，需要通過加密芯片的接口進(jìn)行調(diào)用。

SM2

非對(duì)稱加密算法（算法公開），基于橢圓曲線密碼（ECC）的公鑰密碼算法標(biāo)準(zhǔn)，適用簽名/驗(yàn)簽，加解密，密鑰交換，信息加密，登錄認(rèn)證等。可替代RSA/DH/ECDSA/ECDH等國(guó)際算法。

SM3

是一種密碼雜湊算法，其算法公開。適用于數(shù)字簽名和驗(yàn)證、消息認(rèn)證碼的生成與雜湊算法（算法公開），適用數(shù)字簽名/驗(yàn)證、消息認(rèn)證碼的生成/驗(yàn)證，以及隨機(jī)數(shù)摘要的生成，可滿足電子認(rèn)證服務(wù)系統(tǒng)等應(yīng)用需求?？商娲鶰D5/SHA-1/SHA-2等國(guó)際算法。驗(yàn)證以及隨機(jī)數(shù)的生成，可以滿足電子認(rèn)證服務(wù)系統(tǒng)等應(yīng)用需求。用于替代MD5/SHA-1/SHA-2等國(guó)際算法。

SM4

是一種分組加密算法，其算法公開。是我國(guó)自主設(shè)計(jì)的分組對(duì)稱對(duì)稱加密（算法公開），我國(guó)自主設(shè)計(jì)的分組對(duì)稱密碼算法，與AES算法具有相同的密鑰長(zhǎng)度、分組長(zhǎng)度，即128bit，適用無線區(qū)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)?？商娲鶧ES/AES等國(guó)際算法。密碼算法，與AES算法具有相同的密鑰長(zhǎng)度、分組長(zhǎng)度，都是128bit。用于替代DES/AES等國(guó)際算法。

SM7

分組加密算法（算法不公開）。適用于非接IC卡應(yīng)用包括身份識(shí)別類應(yīng)用，票務(wù)類應(yīng)用，支付與通卡類應(yīng)用。

SM9

基于標(biāo)識(shí)的非對(duì)稱密碼算法（算法公開）。加密強(qiáng)度等同于3072位密鑰的RSA加密算法，適用與身份認(rèn)證（云技術(shù)，電子郵件，智能終端，互聯(lián)網(wǎng)等），可替代基于數(shù)字證書的PKI/CA體系。

ZUC

流加密算法，可適用于3GPP LTE 通信中的加解密。

對(duì)稱加密與非對(duì)稱加密 ·

對(duì)稱加密：指信息的發(fā)送方和接收方采用同一個(gè)密鑰去進(jìn)行數(shù)據(jù)的加密和解密。

非對(duì)稱加密：指需要兩個(gè)不同的密鑰（公開密鑰public key、私有密鑰private key）進(jìn)行加解密，如果用公開密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有對(duì)應(yīng)的公開密鑰才能解密。

SM2/SM3/SM4 ·

在物聯(lián)網(wǎng)和信息安全領(lǐng)域，主要使用SM2，SM3，SM4對(duì)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證、簽名、加密通信，從而實(shí)現(xiàn)完整數(shù)據(jù)的安全傳輸。極海APM32F407通過軟硬結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了上述三種國(guó)密算法。

SM2詳解

基于《SM2橢圓曲線公鑰密碼算法》由軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

功能特性

抗攻擊性強(qiáng)、CPU占用少、內(nèi)存占用少、網(wǎng)絡(luò)消耗低、加密速度快。

	SM2	RSA
算法結(jié)構(gòu)	基本橢圓曲線（ECC）	基于特殊的可逆模冪運(yùn)算
計(jì)算復(fù)雜度	完全指數(shù)級(jí)	亞指數(shù)級(jí)
公鑰位數(shù)	256bit	2048bit
秘鑰生成速度	較RSA算法快百倍以上	慢
解密加密速度	較快	一般

安全性：ECC算法的單位安全強(qiáng)度遠(yuǎn)高于RSA算法，可用較少的計(jì)算能力提供比RSA算法更高的安全強(qiáng)度，而所需的密鑰長(zhǎng)度卻遠(yuǎn)比RSA算法低。目前基于ECC的SM2 證書普遍采用256位密鑰長(zhǎng)度，加密強(qiáng)度等同于 3072 位 RSA證書，遠(yuǎn)高于業(yè)界普遍采用的2048位RSA證書。此外，為了提高安全強(qiáng)度必須不斷增加密鑰長(zhǎng)度，ECC算法密鑰長(zhǎng)度增長(zhǎng)速度較慢，而RSA算法密鑰長(zhǎng)度則需呈倍數(shù)增長(zhǎng)。

對(duì)稱秘鑰長(zhǎng)度（bit）	ECC秘鑰長(zhǎng)度（bit）	RSA秘鑰長(zhǎng)度（bit）	保密年限
80	160	1024	2010
122	224	2048	2030
128	256	3072	2040
192	384	7680	2080
256	512	15360	2120

高效性：

在TLS握手過程中，更長(zhǎng)的密鑰意味著必須來回發(fā)送更多數(shù)據(jù)以驗(yàn)證連接，產(chǎn)生更大性能損耗和時(shí)間延遲。因此，ECC算法能夠以較小的密鑰和較少的數(shù)據(jù)傳遞建立HTTPS連接，確保相同安全強(qiáng)度的前提下提升連接速度。

函數(shù)描述

函數(shù)	描述
SM2_Cinfig	初始化ECC算法參數(shù)，執(zhí)行其余函數(shù)前必須配置此函數(shù)。
SM2_Gen_KeyPair	生成一對(duì)密鑰，公鑰（32Bytes）和私鑰（64Bytes）
SM2_Encryption	加密明文（1-2048 Bytes），生成密文，輸出為：(04 \|\| C1 \|\| C2 \|\| C3).
SM2_Decryption	解密密文（98-2145 Bytes），生成明文。
SM2_Preprocess	簽名預(yù)處理，輸入Message and ID，生成 e: pointer to the H256.
SM2_Signature	簽名，輸入e值，生成signature.R（32Bytes）signature.S（32Bytes）
SM2_Verify	驗(yàn)簽，返回驗(yàn)簽結(jié)果（SM2_VERIFY_SUCESS）

注：

1. 密文輸出順序?yàn)?C1,C2,C3(舊標(biāo)準(zhǔn))，C1,C3,C2(新標(biāo)準(zhǔn)GM/T 0009-2012)。

2. 04為壓縮標(biāo)識(shí)（1Byte），C1為公鑰xy分量（64Bytes），C2為加密數(shù)據(jù)（與明文長(zhǎng)度一致），C3為摘要值（32Bytes）。

性能描述

芯片型號(hào)：APM32F407IGT6

驗(yàn)證平臺(tái)：Keil_V5.29

驗(yàn)證方法：循環(huán)執(zhí)行1000次

驅(qū)動(dòng)版本：APM32F4xx_SM_DriverV1.0

操作	明文長(zhǎng)度（Byte）	時(shí)間（s）	平均時(shí)間（ms）
SM2_Gen_KeyPair	2048	3.89465367	3.89
SM2_Encryption	2048	0.21780688	0.21
SM2_Decryption	2048	22.01989933	22
SM2_Preprocess	2048	1.73319654	1.7
SM2_Signature	2048	4.10555868	4.1
SM2_Verify	2048	7.90497210	7.9

注：該性能數(shù)據(jù)由極海實(shí)驗(yàn)室獲得。

SM3詳解

基于GM/T0004-2012《SM3密碼雜湊算法》由硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

功能特性

在商用密碼體系中，SM3主要用于數(shù)字簽名及驗(yàn)證、消息認(rèn)證碼生成及驗(yàn)證、隨機(jī)數(shù)生成等，其安全性及效率與 SHA-256 相當(dāng)。

	消息長(zhǎng)度（bit）	塊大?。╞it）	RSA秘鑰長(zhǎng)度（bit）	摘要長(zhǎng)度（bit）
SHA-1	<2^64	512	32	160
SHA-224	<2^64	512	32	224
SHA-256	<2^64	512	32	256
SM3	<2^64	512	32	256
SHA-384	<2^128	1024	64	384
SHA-512	<2^128	1024	64	512
SHA-512/224	<2^128	1024	64	224
SHA-512/256	<2^128	1024	64	256

函數(shù)描述

函數(shù)	描述
SM3_Config	初始化SM3參數(shù)，初始化模式（IVinit），存儲(chǔ)模式（endian）
SM3_Update	更新SM3計(jì)算值（內(nèi)部調(diào)用，僅SM2使用）
SM3_Final	計(jì)算最后信息塊（內(nèi)部調(diào)用，僅SM2使用）
SM3_Calc	輸入：消息，輸出：摘要值（32Bytes）

性能描述

芯片型號(hào)：APM32F407IGT6

驗(yàn)證平臺(tái)：Keil_V5.29

驗(yàn)證方法：循環(huán)執(zhí)行1000次

驅(qū)動(dòng)版本：APM32F4xx_SM_DriverV1.0

操作	明文長(zhǎng)度（Byte）	時(shí)間（s）	平均時(shí)間（ms）
SM3_Calc	512	0.36011912	0.36
SM3_Calc	1024	0.53363102	0.53
SM3_Calc	2048	0.88014293	0.88
SM3_Calc	4096	1.57265483	1.57

注：該性能數(shù)據(jù)由極海實(shí)驗(yàn)室獲得。

SM4詳解

基于GM/T0002-2012《SM4分組密碼算法》由硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

功能特性

該算法的分組長(zhǎng)度為128bits，密鑰長(zhǎng)度為128bits。與DES和AES算法類似，加密算法與密鑰擴(kuò)展算法都采用32輪非線性迭代結(jié)構(gòu)。

	SM4	DES
算法結(jié)構(gòu)	基本輪函數(shù)加迭代，包含非線性變換。	使用標(biāo)準(zhǔn)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，先代替后置換，不包含非線性變換。
計(jì)算輪數(shù)	32輪	16輪（TDES 16輪*3）
秘鑰長(zhǎng)度	128bit	64bit（TDES 128bit）
實(shí)現(xiàn)性能	軟件和硬件實(shí)現(xiàn)都快	軟件實(shí)現(xiàn)慢，硬件實(shí)現(xiàn)快。
安全性	較高	較低（TDES 較高）

加解密模式

功能

描述

ECB

電子密碼本模式

每個(gè)明文塊對(duì)應(yīng)固定的密文塊。

優(yōu)點(diǎn)：并行運(yùn)算，速度快，易標(biāo)準(zhǔn)化，適合短數(shù)據(jù)加密。

缺點(diǎn)：不能隱藏?cái)?shù)據(jù)格式，抗攻擊性弱（重放，替換，刪除）

CBC

密碼分組鏈接模式

每個(gè)明文快與前一個(gè)密文塊異或后再進(jìn)行加密。

優(yōu)點(diǎn)：隱藏?cái)?shù)據(jù)格式，抗攻擊性強(qiáng)，適合報(bào)文完整性和用戶身份認(rèn)證。

缺點(diǎn)：不能并行加密，易出現(xiàn)錯(cuò)誤傳播。

ECB（Electronic Codebook）

CBC（Cipher Block Chaining）

函數(shù)描述

函數(shù)	描述
SM4_ECB	ECB加解密模式，輸入明文長(zhǎng)度必須為128bits倍數(shù)，無IV參數(shù)。
SM4_CBC	CBC加解密模式，輸入明文長(zhǎng)度必須為128bits倍數(shù)，IV參數(shù)為16 Bytes。

注：

1. IV：初始化向量（Initialization Vector）使用 CBC 模式時(shí)需輸入該參數(shù)。

2. 由于加密第一個(gè)明文分組時(shí)，不存在前一個(gè)密文分組，所以要事先準(zhǔn)備好一個(gè)分組長(zhǎng)度的 IV 變量來替代前一個(gè)密文分組。

性能描述

芯片型號(hào)：APM32F407IGT6

驗(yàn)證平臺(tái)：Keil_V5.29驗(yàn)證方法：循環(huán)執(zhí)行1000次

驅(qū)動(dòng)版本：APM32F4xx_SM_DriverV1.0

操作	明文長(zhǎng)度（Byte）	時(shí)間（s）	平均時(shí)間（ms）
SM4_ECB_Encryption	256	0.05038697	0.05
SM4_ECB_Decryption	256	0.05357748	0.05
SM4_CBC_Encryption	256	0.05200602	0.05
SM4_CBC_Decryption	256	0.05523221	0.05
SM4_ECB_Encryption	1024	0.18686316	0.18
SM4_ECB_Decryption	1024	0.21655959	0.21
SM4_CBC_Encryption	1024	0.18520844	0.18
SM4_CBC_Decryption	1024	0.21491673	0.21

注：該性能數(shù)據(jù)由極海實(shí)驗(yàn)室獲得。

審核編輯：李倩

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國(guó)密算法

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原文標(biāo)題：極海APM32F407系列MCU支持國(guó)密算法，助力國(guó)產(chǎn)安全可控

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可用于國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的加密芯片—LKT4305GM介紹

2019年7月1日，國(guó)家第六階段機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施?！?b class='flag-5'>國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)”提出之后，主機(jī)廠需要改進(jìn)燃料噴射方式，改進(jìn)ECU電控單元，升級(jí)OBD系統(tǒng)，增加國(guó)密算法的安全芯片，實(shí)現(xiàn)終端與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)之間的身份認(rèn)證和數(shù)據(jù)安全。

發(fā)表于 01-12 14:41 ?770次閱讀

紫光展銳5G芯片T820榮獲國(guó)密二級(jí)安全認(rèn)證

近日，紫光展銳系統(tǒng)級(jí)安全的高性能 5G SoC T820榮獲國(guó)密二級(jí)認(rèn)證，這是T820獲得金融科技產(chǎn)品認(rèn)證證書后，再次榮獲的行業(yè)權(quán)威認(rèn)證，標(biāo)志著T820在金融安全能力和應(yīng)用水準(zhǔn)位居行業(yè)前沿水平。

發(fā)表于 01-09 16:32 ?668次閱讀

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