[发明专利]一种基于SM9标识密码算法的加解密协处理器及其运算方法

权利要求书

1.一种基于SM9标识密码算法的加解密协处理器，其特征在于，所述加解密协处理器包括：

指令输入装置，其用于将外部命令进行转换，所述装置分别与SM9核心运算模块、SM9预处理运算模块、以及流水控制运算模块相连接；

SM9核心运算模块，其用于完成椭圆曲线密码ECC点加、ECC倍加、扩域ECC点加、扩域ECC倍加、大数模幂以及扩域元素模幂，所述SM9核心运算模块与SM9预处理运算模块、流水控制运算模块以及基本运算器相连接；

流水控制运算模块，其用于实现对SM9核心运算模块、SM9预处理运算模块和基本运算器的动态调用和流水线的数据调度，并且所述流水控制运算模块通过数据周期控制完成ECC点乘和扩域ECC点乘运算，所述流水控制运算模块分别与指令输入装置、SM9核心运算模块、SM9预处理运算模块和基本运算器相连接；

SM9预处理运算模块，其用于进行标识的拼接、坐标系转换前的计算、公共参数的计算和ECC配对运算操作，所述SM9预处理运算模块分别与指令输入装置、SM9核心运算模块和流水控制运算模块相连接；以及

基本运算器，其用于完成模乘，模加以及模减运算，所述基本运算器与所述流水控制运算模块和SM9核心运算模块相连接。

2.根据权利要求1所述的加解密协处理器，其特征在于，所述基本运算器包括：循环移位寄存器组、乘法器、选通器、临时寄存器、加法器、进位寄存器和减法逻辑单元。

3.根据权利要求1所述的加解密协处理器，其特征在于，所述加解密协处理器还包括缓存，所述的缓存分别与所述的指令输入装置和基本运算器相连接。

4.根据权利要求3所述的加解密协处理器，其特征在于，所述指令输入装置是译码器，其中所述译码器控制SM9核心运算模块、SM9预处理运算模块以及流水控制运算模块完成SM9标识密码运算，控制基本运算器完成模乘、加、减计算以及控制缓存的初始化，移位和存储。

5.根据权利要求4所述的加解密协处理器，其特征在于，所述译码器用于提供启动信号，其包括接收外部微程序控制器的写信号、读信号、复位信号、8位的地址信号的输入端，以及接收从SM9核心运算模块、SM9预处理运算模块以及流水控制运算模块返回的状态值的输入端。

6.根据权利要求5所述的加解密协处理器，其特征在于，所述启动信号为向SM9核心运算模块发出的经译码产生的启动信号、向SM9预处理运算模块发出的经译码产生的启动信号、向流水控制运算模块发出的经译码产生的启动信号和向缓存输出的经译码产生的读/写数据的信号。

7.根据权利要求1所述的加解密协处理器，其特征在于，所述流水控制运算模块的流水线数据调度在将复杂运算分为顺序执行的5个步骤，每个时钟周期仅完成其中一个步骤，即单级流水线工作时，一次运算需要5个时钟周期计算出结果。

8.根据权利要求1所述的加解密协处理器，其特征在于，所述SM9预处理运算模块中标识的拼接采用组合连接方式，坐标系的转换和公共参数的计算由模乘结合加法器来完成，ECC配对运算是通过基本大数运算、扩域元素运算以及ECC点加/倍加运算来实现。

9.一种基于SM9标识密码算法进行加解密计算的方法，其特征在于，所述方法包括：

指令输入装置将外部命令进行转换；

基本运算器完成模乘，模加以及模减运算；

流水控制运算模块进行基本运算器的动态调用和流水线的数据调度，通过数据周期控制完成ECC点乘和扩域ECC点乘运算；

流水控制运算模块进行基本运算器和SM9核心运算模块的动态调用和流水线的数据调度，通过数据周期控制完成椭圆曲线密码ECC点加、ECC倍加、扩域ECC点加、扩域ECC倍加、大数模幂以及扩域元素模幂运算；

流水控制运算模块进行基本运算器和SM9预处理模块的动态调用和流水线的数据调度，通过数据周期控制完成标识的拼接、坐标系转换前的计算、公共参数的计算和ECC配对运算操作；以及

完成SM9密码运算。