基于FPGA的祖冲之算法研究与实现.pdfVIP

第 2O卷 第 4期 北京 电子科技学院学报 2012年 12月 Vo1．2ONo．4 JournalofBeijingElrctroninScienceandTechnologyInstitute Dec．2O12 基于FPGA的祖冲之算法研究与实现 李 歌 ，陶 琳 ，高献伟 (1．西安电子科技大学，西安 710071； 2．北京电子科技学院，北京 1OOO7O) 摘 要：ZUC算法是我国自主设计的一个面向字的流密码，是运用于下一代移动通信 4G网络中的国 际标准密码算法。它采用 128位的初始密钥和一个 128位的初始 向量作为输入 ，生成 32位关于字的 密钥流。密钥流可用于对信息进行加解密。本文主要介绍 了ZUC算法并用硬件描述语言VHDL进 行 了硬件实现 ，在 QuartusII开发环境上的仿真结果与 中科院发布的测试文件 中的数据一致，从而证 明 了实现 结果的正确性 。 关键词 ：ZUC算法；VHDL；硬件实现 中图分类号 ：TN918．1 文献标识码 ：A 文章编号：1672—464X(2012)04—13—06 ResearchandRealizationOfZUC Algorithm BasedonFPGA LlGe ，TAO Lin一，GA0 Xian．wei (1．XidianUniversity，XianShanxi710071，China； 2．BeijingElectronicScienceandTechnologyInstitute，Beijing100070，China) Abstract：TheZUC stream cipheralgorithm isastream cipheralgorithm designedbyChinawithfull intellectualproperty．Itisoneofthethreeinternationalstandardcryptologyalgorithmstobeusedin theforthcoming4G mobilecommunication era．Ittakesa128一 bitinitialkeyanda 128一 bitinitial vector(IV)asinput，andoutputsakeystream of32一 bitwords．Thiskeystream canbeuseforen— cryption／decryption．ThisarticlemainlyintroducestheZUCalgorithm andusedthehardwaredescrip— tionIanguageVHDLforthehardwarerealization，thesimulationresultsinQuartusIIdevelopment environmentiSconsistentwith testfiledata issued by theChinese Academy ofSciences．thusto provestheaccuracyofourrealizationresults． Keywords：ZUCalgorithm ；VHDL；hardwareimplementation 引 祖冲之算法简称 ZUC，是 3GPP加密算法 128一EEA3和完整性算法 128一EIA3这两个新的 LTE算法的核心。ZUC算法是由我国中科 院数据保护和通信安全研究中心研制的流密码算法 ，于 2011年 9月3GPPSA全会正式通过 ，成为 3GPPLTE第三套加密标准核心算法 ，这也是我国第一个 成为国际标准的密码算法，对我国参与国际竞争及密码产业的发展都有重大又深远的意义。本文在 * 基金项 目：北京市教育教号改革项 目(NO．121)；北京电子科技学院教研基金项 目(JY201218) · 14 · 北京电子科技学院学报 深入分析ZUC算法的基础上 ，使用VHDI语言编写 ，完成了ZUC算法的硬件实现，并且在QuartusII 开发环境中仿真测试 ，和DCS中心公布的测试数据一致