ZUC-256流密码轻量级硬件设计与实现

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作   者：

李沐;  崔益军;  倪子颖;  王成华;  刘伟强; 

作者机构：

北京卫星信息工程研究所;  南京航空航天大学电子信息工程学院/集成电路学院; 

关键词：

FPGA;  硬件安全;  流密码;  ZUC-256;  轻量级加密; 

期刊名称：

数据采集与处理

i s s n：

1004-9037

年卷期：

2022 年 003 期

页   码：

695-702

摘   要：

ZUC-256是由中国开发的一种应对于5G通信和量子计算机的流密码，该算法主要包含ZUC-256流密码和一种基于该流密码的完整性算法（EIA3）。本文设计了2种不同的ZUC-256流密码轻量级电路结构，以及1种基于ZUC-256流密码的EIA3算法结构。基于FPGA对设计的电路结构和算法结构进行实现，并进行了性能对比。对比结果表明：本文设计的2种电路结构最高达到了6.72 Gb/s的吞吐率，相较于现有的ZUC-256电路设计在速度上提高了45.24%；本文设计的2种电路相较于之前的ZUC-128占用资源更少，在面积上分别减少38.48%和30.90%；本文设计的EIA3算法结构仅用0.71μs即可对128位的数据进行加密。