[发明专利]一种高速加解密引擎及加解密实现方法

权利要求书

1.一种高速加解密引擎，其包括FPGA芯片、安全芯片、多个密码运算模块；

所述FPGA芯片被配置成允许通过多个服务接口接收来自多个业务处理模块的调用指令，并对所述调用指令进行解析以获得指令信息；

所述FPGA芯片还被配置成允许根据所述指令信息中的密码服务类型以并行的方式基于所述指令信息分类地进行密码运算处理，以及根据所述指令信息中的密码算法类型将密码运算处理结果发送至与所述密码算法类型对应的所述密码运算模块；

所述密码运算模块被配置成在所述密码算法类型下对所述指令信息中的业务数据进行密码运算，并输出密码运算结果；其中，

所述高速加解密引擎中设置有密钥，所述密钥包括主密钥、密钥加密密钥和会话密钥；

所述安全芯片被配置用于实现所述主密钥和所述密钥加密密钥的生命周期管理；

所述FPGA芯片还被配置用于实现所述会话密钥的生命周期管理；

在执行所述密码运算前，所述密钥加密密钥被同步缓存到所述FPGA芯片中。

2.如权利要求1所述的高速加解密引擎，其中：

所述调用指令以应用接口函数的形式进行封装；

并且/或者，所述密码服务类型包括对称加解密服务、杂凑运算服务、MAC运算服务、非对称算法运算服务、随机数产生服务、签名服务、以及验签服务；

并且/或者，所述指令信息包括所述密码服务类型、所述密码算法类型、所述业务数据、以及服务接口编号信息；

并且/或者，所述密码算法类型包括SM2算法、SM3算法和SM4算法。

3.如权利要求1所述的高速加解密引擎，其中，所述FPGA芯片设置有接口轮询调度模块和调用指令解析/封装模块；

所述接口轮询调度模块被配置成以轮询的方式查询所述服务接口的状态，并读取所述调用指令；

所述调用指令解析/封装模块被配置成对所述调用指令进行解析以获得所述指令信息。

4.如权利要求3所述的高速加解密引擎，其中：

所述FPGA芯片还设置有密码服务分类调度模块和多个密码运算处理模块；

所述密码服务分类调度模块被配置成根据所述密码服务类型进行分类，并根据所述分类结果将所述指令信息发送给所述密码运算处理模块；

所述密码运算处理模块被配置成根据所述指令信息获得密码运算中间值、密钥、以及所述业务数据，并基于此生成协议帧。

5.如权利要求4所述的高速加解密引擎，其中，所述FPGA芯片还设置有仲裁模块，其被配置成对所述密码运算处理模块进行轮询，并按照顺序将所述协议帧发送给与所述密码算法类型对应的所述密码运算模块。

6.如权利要求5所述的高速加解密引擎，其中，

所述仲裁模块还被配置成将所述密码运算结果返回给与所述协议帧对应的所述密码运算处理模块；

所述密码运算处理模块还被配置成基于所述密码运算结果重新生成数据帧，并将所述数据帧发送给所述密码服务分类调度模块；

所述密码服务分类调度模块还被配置成将与所述调用指令对应的一个或多个所述数据帧中的数据合为一路，并将其发送给所述调用指令解析/封装模块；

所述调用指令解析/封装模块还被配置成对由所述密码服务分类调度模块返回的所述数据进行封装，并将其返回给所述接口轮询调度模块；

所述接口轮询调度模块还被配置成将返回的封装数据经所述服务接口返回给与所述调用指令对应的所述业务处理模块。

7.如权利要求1所述的高速加解密引擎，其还包括非易失性存储器，所述非易失性存储器被配置用于缓存所述密钥、密码运算中间值、所述业务数据和随机数中的至少一个；

并且/或者，还包括随机数产生模块，其用于产生真随机数以用于所述密钥的生成。