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PCIE密码卡

随着3G、4G高速网络的进一步普及，人们对高速数据传输设备的需求进一步增长，在感受到现代社会便捷的同时，PCIE密码卡价格，其背后的重大隐患——数据泄露，也渐渐的浮现到人们的视野当中。加密技术是解决此类问题的重要措施，如今其应用范围已经深入到服务器、大型数据交换设备以及安全服务平台等设备领域。但纵观国内近年来相关领域的研究现状，部分研究还停留在效率低下的软件加密领域，部分研究虽利用了硬件实现，却存在着工作效率不高的问题，甚至有些设备直接选择利用国外的安全芯片完成设计，存在着敏感信息泄露的严重风险。本文调研了国内外新的加密卡技术，将PCI Express总线与对称加密算法DES和非对称加密算法RSA密码技术相结合，辅以FPGA硬件作为运算加速设备平台，成功设计出基于PCI Express总线的加密系统，系统兼顾采用了新一代高速I/O数据总线，PCIE密码卡，能够更好的适应设备升级带来的的硬件兼容性问题。

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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。

PCI-E密码卡主要功能

SM1、SM4算法支持SM1、SM4等算法的ECB、CBC等模式；支持基于SM1、SM4 等算法的MAC消息鉴别码的产生与验证。SM2算法支持基于SM2算法的数字签名与验证、加密与；支持SM2算法的密钥对生成；

支持基于SM2算法的密钥协商。SM3算法支持基于SM3杂凑算法的数据摘要产生与验证。SM9算法支持基于SM9算法的数字签名与验证、加密与；支持SM9算法的密钥对生成；

支持基于SM9算法的密钥协商。随机数生成采用物理噪声源产生真随机数。密钥管理支持不同算法的密钥生成与销毁、导入与导出、备份与恢复；采用三级密钥保护体系，保证密钥安全。硬件接口支持PCI-Ex4接口；可定制开发mini PCIE、USB以及用户自定义接口。软件接口支持国密SDF接口，符合GMT 0018-2012《密码设备应用接口规范》；支持PKCS#11、JCE 等接口，支持对接口的定制开发；

支持在操作系统内核与应用层调用密码卡编程接口；

支持多卡并行调用，支持用户态与内核态的多进程、多线程调用。操作系统支持支持Windows、Linux、Unix、FreeBSD等32/64位操作系统。支持基于龙芯、飞腾、申威（神威）、海思、兆芯等国产处理器的操作系统。