摘要：密碼卡是一種密碼設備,位于網絡安全平臺的物理層,通過各種密碼算法為上層應用系統提供加解密、數字簽名等密碼運算服務。從云計算安全方面考慮,密碼卡需要具備高速運算的特點,并且需要通過虛擬化技術實現高并發性。密碼卡作為輸入/輸出(Input/Output,I/O)設備面臨的挑戰是,如何在虛擬化的情況下獲得良好的I/O性能并有效地共享I/O設備。目前I/O虛擬化技術的發展相對滯后,影響了虛擬機的整體性能。基于此,該文提出了3種密碼卡虛擬化設計方案,實現了基于現場可編程門陣列(FPGA)的軟件虛擬化密碼卡和基于單根I/O虛擬化技術的硬件虛擬化密碼卡。在實際應用中,虛擬化密碼卡通過高速外設部件互連標準(PCI-E)總線內置于服務器中,具備高性能并且通過軟件調度可以被多用戶共享。結果表明,該技術可應用于金融、電信等信息安全領域,具備廣闊的應用前景。