ZUC-256流密码轻量级硬件系统技术方案

本发明专利技术提出了一种ZUC

【技术实现步骤摘要】
ZUC
‑
256流密码轻量级硬件系统


[0001]本专利技术属于应对于5G通信和量子计算机的流密码
，具体涉及一种ZUC
‑
256流密码轻量级硬件系统。

技术介绍

[0002]流密码是一种对称性的密码算法，它可以很容易地在硬件中实现并且得到很高的性能。由于流密码在加密和解密过程中速度快，并且在传播过程中误差小，所以经常被用于无线通信。ZUC
‑
128和ZUC
‑
256都是流密码。ZUC
‑
128算法能够提供128位的安全性，但由于下一代5G通信和量子化的发展，ZUC
‑
128在不久的将来将无法满足要求。基于以上原因，作为ZUC
‑
128的升级版本，ZUC
‑
256算法于2018年被提出。ZUC
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256算法一共包括两个子算法，分别是ZUC流密码(ZUC)和完整性算法(EIA3)。ZUC
‑
256算法的输入来自一个256位的密钥和一个184位的初始向量，在输出阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ZUC
‑
256流密码轻量级硬件系统，包括流密码生成结构和标签值计算结构，所述流密码生成结构包括线性反馈移位寄存器、位重组层和有限状态自动机，其特征在于：所述线性反馈移位寄存器包含16个31位的向量(s0，s1，...，s
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)，线性反馈移位寄存器采用进位保存加法器对其中的五个向量进行合并计算，计算的结果与有限状态自动机中得到的31位输入u相加得到新的向量，完成对线性反馈移位寄存器中16个向量的不断更新，u通过将来自于有限状态自动机的反馈值W移位1比特得到；所述位重组层使用线性反馈移位寄存器中的8个向量完成4个32位的数据X0、X1、X2和X3的填充；所述有限状态自动机包含两个存储单元R1和R2，这两个存储单元通过来自于位重组层的输出X0、X1、X2和X3不断更新，并由这两个存储单元生成新的W；所述线性反馈移位寄存器包含初始化阶段和工作阶段，在初始化阶段，W被送入线性反馈移位寄存器进行计算；在工作阶段，W被置零，由位重组层和有限状态自动机来计算出32位流密码；所述标签值计算结构采用96位寄存器，根据流密码生成结构所生成的32位流密码进行标签值的计算，并输出64位标签值。2.如权利要求1所述的ZUC
‑
256流密码轻量级硬件系统，其特征在于：所述线性反馈移位寄存器采用进位保存加法器，并根据如下计算公式在初始化阶段进行合并计算：(2
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s
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+2
17
s
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+2
21
s
10
+2
20
s4+28s0+s0+u)mod(2
31
‑
1)＝s
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式中，mod表示取模。3.如权利要求2所述的ZUC
‑
256流密码轻量级硬件系统，其特征在于：所述线性反馈移位寄存器将三个数据A、B、C输入第一个进位保存加法器，输出的进位以及加法和再输入与第一个进位保存加法器级联的第一个普通加法器；将三个数据D、E、F输入第二个进位保存加法器，输出的进位以及加法和再输入与第二个进位保存加法器级联的第二个普通加法器；将X0和R1输入第一个乘法器，第一个乘法器的输出与R2共同输入第三个普通加法器，第三个普通加法器输出的结果循环左移1位；将第一个普通加法器的输出、第二个普通加法器的输出和循环左移1位后的结果一同输入第三个进位保存加法器，输出的进位以及加法和再输入与第三个进位保存加法器级联的第三个普通加法器，得到最终的计算结果；其中，数据A、B、C、D、E和F分别是2
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s
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、2
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s
13
、2
21
s
10
、2
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s4、28s0和s0。4.如权利要求2所述的ZUC

【专利技术属性】
技术研发人员：崔益军，刘伟强，倪子颖，王成华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：