为保障信息安全传输和存储,我国相继推出了利于国家发展的对称密码。为使我国对称密码得到进一步的实践,本文对我国对称密码中的祖冲之序列密码和SM4分组密码分别进行了部分优化。首先本文根据密码算法的应用领域,对密码编码学进行了系统划分。以通信双方所持密钥的异同,对对称密码的基础结构做了详细的研究。以世界上各国分组密码研究进程为参考、以对称密码发展时间为轴线,详细叙述了对称密码研究的最新进展。其次本文以我国对称密码为研究对象,对祖冲之序列密码、SM4分组密码的理论基础、设计思想和硬件实现进行了详细的研究。在SM4分组密码的理论研究中,对密钥扩展算法的安全性和密钥长度做了深入的讨论。为优化SM4分组密码无长密钥结构的问题,本文将白化技术和混沌系统分别引入SM4分组密码中,提出了基于白化技术的SM4分组密码和基于混沌的SM4密钥扩展算法。在祖冲之序列密码的理论研究中,对非线性置换S盒的实现和初始向量IV选取的安全性做了深入的讨论。为提高密文的复杂度、降低祖冲之序列密码的硬件资源消耗,本文将自同步原理和非线性置换S盒的逻辑实现思想引入祖冲之序列密码中,提出了类似自同步的祖冲之序列密码和利用逻辑资源实现的非线性置换S盒。本文对优化后的祖冲之序列密码和SM4分组密码都进行了硬件实现。最后本文将祖冲之序列密码、SM4分组密码及其优化后的密码算法与PCI接口、网卡芯片相结合,提出了网络数据加密卡的设计,并利用现场可编程门阵列对网络数据加密卡进行了硬件实现。