基于FPGA的SM4算法设计和编程

最新推荐文章于 2025-07-25 15:37:35 发布

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文章标签： fpga开发算法编程

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本文探讨如何在FPGA上实现SM4加密算法，利用FPGA的并行计算能力提高效率。通过理解SM4的基本原理，包括字节替代、行移位、列混淆和轮密钥加，用VHDL编写了实现代码，创建了一个接收明文和密钥输入，输出密文的模块。

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基于FPGA的SM4算法设计和编程

SM4算法是中国国家密码管理局推荐的一种分组密码算法，被广泛应用于信息安全领域。本篇文章将介绍如何在FPGA上实现基于SM4算法的加密和解密功能，并提供相应的源代码示例。

SM4算法使用128位的密钥和128位的分组长度，具有良好的安全性和高效的加解密速度。在FPGA上实现SM4算法可以利用FPGA并行计算和硬件加速的特性，提高算法的执行效率。

首先，我们需要了解SM4算法的基本原理。SM4算法主要由4个基本操作组成：字节替代、行移位、列混淆和轮密钥加。这些操作会在多轮迭代中重复进行，最终得到加密或解密结果。

下面是一个基于VHDL语言的FPGA实现的SM4算法的示例代码：

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;

entity SM4 is
  generic (
    N: positive := 32
  );
  port (
    clk: in std_logic;
    rst: in std_logic;
    plaintext: in std_logic_vector(127 downto 0);
    key: in std_logic_vector(127 downto 0);
    ciphertext: out std_logic_vector(127 downto 0)
  );
end entity SM4;

architecture rtl of SM4 is
  type state_type is array(0 to 3, 0 to

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