密码技术作为保护信息的手段,它的快速实现一直是密码学界的热门研究内容之一。2016年我国国家密码管理局对外发布了中国标准商密算法SM9,随着研究的逐步深入,未来双线性对加密技术一定会在各行各业发挥至关重要的作用。然而就目前而言,双线性对加密技术的计算效率相对于实际应用中的要求仍存在一定的差距。因此不断探索并改进双线性对算法的执行效率是推广双线性对加密技术的重中之重。本文以SM9标准为指导,以降低R-ate双线性对计算复杂度、提高算法的执行效率、实现高效的加密系统为目标,进行了大量的理论分析和实验验证后,所获得的成果如下:1.根据SM9标准中给出的参数,对不同层次的计算进行了详细论述,给出了一套从上到下的R-ate双线性对加密算法的详细计算方法。其中包括扩域下的基本运算、直线函数和最后模幂部分等在内详细的算法推导。2.本文提出了一系列的优化算法来提高R-ate双线性对算法的执行效率,包括基于NAF的加速技术、蒙哥马利域下计算和十二次扩域下的稀疏乘法等优化措施。3.在上述推导出的算法基础上用C语言实现了一套完整的R-ate双线性对计算程序,并且将加密算法移植在基于FPGA的SOC加密系统上。经过测试,本实现在保证准确性的同时可以在0.28S内完成一次加密运算,在执行效率方面有较高的优势。