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SM3哈希算法的FPGA实现 I

语言 ：verilog
仿真工具： Modelsim
EDA工具：quartus II

一、什么是SM3哈希算法？

安全散列算法（英语：Secure Hash Algorithm，缩写为SHA）是一个密码散列函数家族，是FIPS所认证的安全散列算法。能计算出一个数字消息所对应到的，长度固定的字符串（又称消息摘要）的算法。

SM3算法也是一种哈希算法，中国国家密码管理局在2010年发布，其名称是SM3密码杂凑算法。
在商用密码体系中，SM3主要用于数字签名及验证、消息认证码生成及验证、随机数生成等。

二、SM3哈希算法的具体内容

SM3算法结果为256位，其大体上与SHA256相同，其算法过程如下：

1、填充

SM3对消息长度小于为2^64位进行运算，其填充方法与SHA256的相同，假设消息m 的长度为l 比特。首先将比特“1”添加到消息的末尾，再添加k 个“0”，k是满足l + 1 + k = 448mod512 的最小的非负整数。然后再添加一个64位比特串，该比特串是长度l的二进制表示。填充后的消息m′ 的比特长度为512的倍数。

2、迭代与压缩

这个过程与其他HASH算法类似，先进行消息扩展，之后迭代与压缩，其详细过程可参考标准文档。其扩展与压缩计算以循环移位为主，并有异或计算。

在消息扩展使用，计算式比较长：

W[j] = P1( W[j-16] ^ W[j-9] ^ ROTL(W[j-3],15)) ^ ROTL(W[j - 13],7 ) ^ W[j-6];

3、计算拼凑值

填充的消息经扩展后在进行64轮迭代，最后就算出杂凑结果

三、参考文档

中华人民共和国密码行业标准