国密SM2是国家密码管理局颁布的一个基于椭圆曲线的公钥密码算法。SM2算法的实现速度取决于各部分算法的运算速度,以往对SM2的研究也主要集中在算法的快速实现方面,包括杂凑算法、域元素的乘法及其他算法的快速实现上。针对国密算法在SoC上的快速实现,本文选取SoPC作为实现的途径,主要从SM2算法整体入手,分析考虑算法各部分的实现,同时考虑硬件的资源的消耗以及软硬件调用等问题。本文的主要工作有:(1)杂凑算法SM3实现方面:使用的是硬件实现方式,依据SoPC的内部总线标准进行接口封装,设计和实现了可以提供给NiosⅡ嵌入式系统的直接使用的组件,在CycloneⅣ系列的EP4CE22F17C8N上进行了实现,测试表明,运行频率可以达165MHz,吞吐量为1184.8 Mbit/s;(2)域运算方面:m的数值选为281位,使用高斯正规基进行域运算。在平方运算上进行了改进,一个周期内实现多个移位运算。对移位为281位的桶型移位器进行了优化,使用资源占用最少的混合编码方式。高斯正规基上域元素的运算均采用Avalon接口标准进行封装,可用于NiosⅡ嵌入式系统中;(3)整体实现方面:采用软硬件结合的方式对算法进行实现,杂凑算法和域运算采用硬件实现,对于点乘运算和大整数模逆等算法均采用软件实现,硬件系统资源需求约35000左右逻辑单元。