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摘要
SM4算法是我国国家密码管理局发布的一种对称加密算法，具有加密效率高、安全性强和可实现资源重用等优点，在需要对大量数据进行加密的场景下具有广泛应用。当前对SM4算法的研究主要侧重于安全分析与优化实现等方面，虽然性能得到提升但无法兼顾实现时的资源开销，并不适用于资源受限的场景，因此有关SM4算法实现过程中资源开销方面仍存在可改进的空间。针对以上问题，提出了一种旨在减少SM4算法实现过程中资源消耗的设计方案。方案基于CTR模式下SM4算法结构进行设计，以循环迭代为基本架构，并行执行密钥扩展算法与加/解密算法，减少了中间寄存器的使用。FPGA验证结果显示，该设计在单通道实现下资源开销为229SLICE，最高可实现1.14 Gbit/s的吞吐率，降低了资源开销，并且兼顾了吞吐率以及安全性。
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