中文引用格式： 李書(shū)勇，林靖杰. 一種SSD主控芯片數(shù)據(jù)加解密模塊的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(4)：33-37.
英文引用格式： Li Shuyong，Lin Jingjie. Design and verification of an SSD controller chip data encryption and decryption module[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(4)：33-37.
引言
SSD作為存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)的主要載體，保存涉密信息變得越來(lái)越普遍，其安全性與可靠性勢(shì)必會(huì)影響到社會(huì)各領(lǐng)域的方方面面[1]。為了防止數(shù)據(jù)被非法訪問(wèn)，設(shè)計(jì)有加密和安全認(rèn)證功能的SSD是市場(chǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
SSD的三大技術(shù)核心包括主控芯片、閃存和固件，可以通過(guò)編寫(xiě)硬件描述語(yǔ)言在主控芯片中集成芯片安全模塊。相比于軟件加解密，不會(huì)產(chǎn)生額外的系統(tǒng)性能消耗，還會(huì)極大地提高加解密速度，甚至可以提供多重?cái)?shù)據(jù)安全保護(hù)機(jī)制[1]。但是通過(guò)硬件設(shè)計(jì)的加解密功能，實(shí)現(xiàn)起來(lái)更加復(fù)雜、難度大，成本的消耗也很難以估量，且通用性很差。芯片集成的功能越來(lái)越多，不同模塊之間的數(shù)據(jù)交互錯(cuò)綜復(fù)雜。這就造成了芯片首次流片的成功率很低。因此，在芯片設(shè)計(jì)中，對(duì)整個(gè)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了更高的要求。
對(duì)于大數(shù)據(jù)量的加解密處理，對(duì)稱(chēng)加解密?chē)?guó)密算法SM4憑借更快的運(yùn)行速度和較少的資源消耗被廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，市場(chǎng)上知名的SSD主控芯片設(shè)計(jì)廠商，比如英韌科技、紫光得瑞、華瀾微、得一微電子、憶芯科技、合肥大唐存儲(chǔ)、大普微等公司，其多款主控芯片采用了包括國(guó)密標(biāo)準(zhǔn)SM4算法在內(nèi)的數(shù)據(jù)加密和保護(hù)機(jī)制[2-8]。但是有極少的芯片可以通過(guò)國(guó)密認(rèn)證。芯片自身物理、邏輯容易受到外部環(huán)境的影響，對(duì)芯片中算法的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，使敏感數(shù)據(jù)遭受破壞。
因此本文介紹了一種滿(mǎn)足《安全芯片密碼檢測(cè)準(zhǔn)則》二級(jí)要求的SM4加解密方案，提高密碼算法保護(hù)強(qiáng)度，增強(qiáng)芯片對(duì)抗攻擊的能力。為了發(fā)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)的缺陷，介紹了如何使用UVM搭建驗(yàn)證平臺(tái)，配合電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation, EDA)仿真工具，使硬件設(shè)計(jì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范，邏輯功能正確，達(dá)到了流片標(biāo)準(zhǔn)。
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作者信息：
李書(shū)勇1，2，林靖杰2
（1.青島理工大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院，山東 青島 266520；2.成都芯盛集成電路有限公司，四川 成都 610041）
