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PCIE密码卡
密码卡设计,外接四种加密芯片,芯片1、芯片2、芯片3、芯片4分别实现 SM1 SM2/SM3、SM4和 SSF33算法,可完成密码卡初始化、密钥管理、备份恢复和权限管理操作等功能。密码卡应用于PC机中,通过PCIE插槽与PC机主板连接,并由PC机进行控制操作。PCIE 总线接口由FPGA内的IP硬核实现,完成POIE核与SRAM缓存及其控制模块之间的通信。NiosII核作为控制中心,完成密码卡软件功能。同时,外接加密芯片通过各自接口模块实现与密码卡的通信。
PCIE密码卡
在高速密码卡中,FPGA通过PCB板上晶振获取66.66MHz时钟,经过FPGA内部锁相环后产生200MHz基本时钟用作芯片2和芯片3的接口操作时钟,然后经过内部分频电路提供100MHz时钟作为FPGA内部的NiosII软核和硬件电路的工作时钟,分频16MHz作为芯片2和芯片3的工作时钟分频20MHz作为芯片1和芯片4的工作时钟。
PCIE密码卡
高速信号布线,布线是在布局之后,按照原理图连线设计铜箔的走线。在布线过程中,也可适当合理调整布局尽量使连线短,从而减少串扰。在高速数字信号布线时,靠近多电源层的信号层布线应远离电源,高速密码卡通过PCIE插槽与PC机进行高速数据信号的传输,采用关分对走线,可尽量避免信号完整性问题。差分信号中间一般不能加地线,否则会破坏差分对信号之间的耦合效应。而差分信号布线完成之后,可在PCB高速信号周围进行敷铜,将空余没有走线的部分用接地导线全部铺满,能够提高电路的抗干扰能力。保持差分对的对称性是PCB布线的关键,若关分对长度不匹配,降低传输速率的同时也会影响系统读写数据准确性。为保证系统在同一周期议取数据有效,差分信号的延迟差需保持在允许范围内,所以其布线长度必须严格等长。为此,设计蛇形走线按照系统时序要求调节可解决这一问题。
PCIE密码卡技术
数字签名的产生和验证:可以根据需要利用内部存储的SM2密钥对或外部导入SM2 私钥对请求数据进行数字签名。
数字信封功能:支持基于SM2 密码算法的数字信封功能,并支持由内部密钥保护到外部密钥保护的数字信封转换功能。
物理随机数的产生:采用物理噪声源产生器芯片生成随机数。
安全密钥存储:采用“设备保护密钥‐ 用户密钥(卡内SM2密钥对/KEK) ‐会话密钥”的三层密钥保护结构,保证用户密钥及应用系统的安全性。保证关键密钥在任何时候不以明文形式出现在设备外。
用户访问权限控制:具有用户管理功能,加强密码设备自身的安全性。 基于智能卡的分级使得访问控制更加安全的。
可靠的密钥备份机制:备份恢复采用安全的门限秘密共享技术实现备份密钥的分割存放,既保证了备份数据的安全性,也保证了系统备份的可靠性。
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