随着时代的发展,信息安全已经成为不容忽视的问题。单一的密码体制越来越不能满足信息安全领域的需求,混合密码体制将成为研究的重要趋势。数字信封是一种通过公钥密码算法加密并分发对称密码算法密钥的混合加解密方法。中国商用密码SM4算法是一种具有数据吞吐率高、硬件资源消耗少等优点的对称密码算法,椭圆曲线密码(Elliptic Curve Cryptography,ECC)算法是常用的安全指数较高的公钥密码算法。因此本课题提出了一种基于SM4与ECC数字信封的算法设计。首先本课题在研究对称密码算法SM4与公钥密码算法ECC的基础上,提出了一种混合加解密算法,将SM4作为数据加解密算法,ECC作为密钥加解密算法。其中SM4密钥扩展模块改变原来的系统参数FK,用随机生成的序列作为新的参数,从而提高SM4算法安全性。ECC模乘模块采用数字串行的方式执行,缩短关键路径,提升了整个模块的时钟频率。然后完成了算法的模块设计,采用自顶向下的方法对算法进行模块划分与设计,通过Modelsim软件进行功能仿真。最后选用Xilinx的V6系列现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)开发板进行算法的板级验证,使用TSMC 90nm的工艺库进行逻辑综合。本课题所设计的基于SM4与ECC数字信封的算法模块综合后时钟频率可达205MHz,资源利用率仅占49%,SM4加解密模块数据吞吐率可达262Mbps,ECC模块点乘速度可达20541/s,达到预期的功能指标与性能指标。工艺库逻辑综合后算法模块的时钟频率可达400MHz。本课题所提出的基于SM4与ECC数字信封的算法设计充分结合了对称密码算法与公钥密码算法的优点,解决了密钥分发管理困难与数据吞吐率较低的问题,实现了速度与安全方面的双向优化,具有良好的发展前景。