SM4算法在天河新一代超算上的實現和優化

羅圳; 肖晟

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SM4算法在天河新一代超算上的實現和優化

首發時間：2023-05-12

羅圳 ¹
羅圳（1996-），男，碩士研究生，主要研究方向：高性能密碼破解。
肖晟 ¹
肖晟（1980-），男，副教授，主要研究方向：自安全通信和網絡，數據分析和可視化，HPC應用程序。

1、湖南大學信息科學與工程學院，長沙　410082

摘要：SM4 是由我國國家密碼管理局發布的分組密碼算法，它具有安全性高以及高效性等特點，被廣泛應用于各個安全領域，因此對SM4 算法的性能需求不斷提高，SM4 算法的軟硬件快速實現受到了廣泛的關注和研究。天河新一代超算是由我國自主研發生產，搭載了由我國研發設計的加速器 MT-3000 芯片。本文主要在超算平臺對 SM4 算法進行優化實現，并對優化后的SM4 算法進行效率分析。本文主要對 SM4 算法提出了并行化優化。在分組密碼算法 ECB 模式下，對 SM4 算法進行并行化，將并行任務映射到計算節點，通過 MPI 消息通信機制實現節點間的通信，相較于串行算法加速比為 1.1 ~ 11.92，優化后的并行算法能顯著提高SM4 算法的性能。

關鍵詞：計算機應用技術 HPC MPI 超算平臺 SM4

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Implementation and optimization of SM4 on the next-generation Tianhe supercomputer

LUO Zhen ¹
羅圳（1996-），男，碩士研究生，主要研究方向：高性能密碼破解。
XIAO Sheng ¹
肖晟（1980-），男，副教授，主要研究方向：自安全通信和網絡，數據分析和可視化，HPC應用程序。

1、College of Computer Science and Electronic Engineering,Hunan University,Changsha,410082

Abstract：SM4 is a block cipher algorithm published by the National Cryptography Administration of China. It has the characteristics of high security and high efficiency, and it is widely used in various security fields. Therefore, the demand for the performance of SM4 algorithm is constantly improving, and the fast implementation of SM4 algorithm software and hardware has been widely concerned and researched. The new generation of Tianhe Supercomputer is independently developed and produced by China, and is equipped with the MT-3000 accelerator chip developed and designed by China. This paper mainly optimizes SM4 algorithm on the supercomputer platform, and analyzes the efficiency of the optimized SM4 algorithm. In this paper, the parallel optimization of SM4 algorithm is proposed. In the ECB mode, SM4 algorithm is parallelized, parallel tasks are mapped to compute nodes, and communication between nodes is realized through MPI message communication mechanism. Compared with the serial algorithm, the acceleration ratio of 1.1 to 11.92, the optimized parallel algorithm can significantly improve the performance of SM4 algorithm.

Keywords： Computer Application Technology；HPC；MPI；Supercomputer platform；SM4

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羅圳，肖晟. SM4算法在天河新一代超算上的實現和優化[EB/OL]. 北京：中國科技論文在線 [2023-05-12]. http://www.cielomedsolutions.com/releasepaper/content/202305-71.

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論文編號	202305-71
論文題目	SM4算法在天河新一代超算上的實現和優化
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