中文引用格式： 劉海亮，丁鏡然，呂輝，等. 基于SM2的SoC安全芯片雙向身份鑒別技術研究[J]. 電子技術應用，2025，51(10)：36-41.
英文引用格式： Liu Hailiang，Ding Jingran，Lv Hui，et al. Research on bidirectional identity authentication technology for SoC security chips based on SM2[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(10)：36-41.
引言
SM2橢圓曲線公鑰算法是我國公鑰密鑰算法標準，由國家密碼管理局于2010年發布，是一種基于橢圓曲線密碼學（Elliptic Curve Cryptography, ECC）[1]的非對稱密碼算法，該算法主要包含三部分：數字簽名算法、密鑰交換協議、公鑰加密算法[2]。
近年來，關于SM2的技術研究主要圍繞三個方面：SM2算法實現與優化、攻擊與防護、基于SM2的算法應用研究。
在SM2算法實現與優化方面，針對SM2軟件算法實現性能差、硬件實現資源利用率低、可擴展性差的問題，李斌等人[3]提出一種可重構的素域SM2算法優化方法。針對低功耗嵌入式平臺特點，劉贛秦等人[4]通過對大整數的模加、模減運算優化并對蒙哥馬利模乘算法優化，可有效提升資源受限的低功耗嵌入式平臺中SM2的計算效率。圍繞模乘運算加速設計，于子欽等人[5]提出兩種優化方法以加速SM2素域上的快速模乘運算。張盛仕等人[6]通過對密碼系統進行軟硬件劃分，設計出適用于SM2的軟硬件協同FPGA架構，在6個周期內完成模乘運算。李建立等人[7]通過設計基于國密SM2、SM3、SM4的高速混合加密系統，將SM2的加密時間縮小了26.67%。
在攻擊方面，史汝輝等人[8]通過攔截并修改密文數據，在解密過程中獲取密碼設備的功耗或電磁信息并建立信息泄露模型進行相關性分析，實現了針對SM2解密過程的側信道有效攻擊。白野等人[9]針對SM2數字簽名算法設計一組判斷函數，基于帶判斷的格基約減算法，提出一種針對SM2數字簽名算法的側信道攻擊方案。王立輝等人[10]提出一種基于條件減法的新型簡單功耗分析方法，可以對常用的防護進行密鑰破解。李昊遠等人[11]通過故障注入改變標量乘循環的輪數，由側信道分析確定故障輪數的取值，實現了減輪故障與側信道相結合的選擇密文組合攻擊。黃欣沂等人[12]基于滲漏分析，針對SM2數字簽名算法，根據兩個連續的數字簽名成功還原完整簽名私鑰，針對公鑰加密算法，根據當前密文成功預測出下一次加密的會話密鑰。而在防護方面，王騰飛等人[13]針對基于多精度整數和有理算術C語言庫的SM2實現，利用緩存計時方法進行了攻擊分析，提出監測地址的選取策略，并根據泄漏點提出改進的固定時長防護方案。陳榮茂等人[14]通過改進SM2加密算法，構造了具有可重放CCA（Chosen-Ciphe- rtext Attack）安全性的公鑰加密方案。嚴都力等人[15]通過對原始SM2簽名算法進行改進，構造出具備抗替換攻擊性的SM2簽名方案。
在基于SM2的算法應用研究方面，在電力廣域測量系統，吳寧等人[16]提出一種基于SM2的電力廣域測量系統安全認證方案。陳鋒等人提出了基于SM2密碼體系的電力信息安全監控系統設計。陳泌文等人[17]將SM2公鑰加密算法和廣播加密概念相結合，設計了基于SM2的公鑰廣播加密方案。李敏等人[18]為解決汽車信息安全問題，提出了基于SM2非對稱加密算法的智能網聯汽車安全認證方法。
現有技術中，片上系統 (System on Chip, SoC)芯片會針對產品固件進行SM2簽名和驗簽[19-20]，以確定產品固件的合法性，但產品固件未對芯片進行身份鑒別，由于無法確定芯片是否合法，產品固件和數據的安全性得不到保護。本文基于SM2算法，針對SoC安全芯片中產品固件導入過程，實現了基于國產密碼算法的芯片鑒別固件、固件鑒別芯片的雙向身份鑒別技術[21]。
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作者信息：
劉海亮，丁鏡然，呂輝，李書勇
（成都芯盛集成電路有限公司，四川 成都 610213）
