祖冲之序列密码算法研究与实现
时间:2018-04-09 20:34 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 摘要祖冲之序列密码算法是3GPP机密性算法128-EEA3、完整性算法128-EIA3的核心组成部分。ZUC是一个面向字的流密码。它需要一个128位的初始密钥和一个128位的初始向量（IV）作为输入，输出一串32位字的密钥流。密钥流可以用来加密/解密。本文我们将介绍祖冲之序列密码算法的研究与实现，先给出相关符号注释，便于认知理解，再依次研究ZUC算法的三大组成部分：线性反馈位移存储器；比特重组；非线性函数F，工作方式以及ZUC在IV0的差异研究。最后结合先行者们的研究成果，给出C语言环境下ZUC算法的实现，了解ZUC算法在当今密码学中的重要地位和深刻意义。20793 关键词： 祖冲之算法；128-EEA3；128-EIA3；线性反馈位移存储器；比特重组；非线性函数F 毕业论文设计说明书（论文）外文摘要 Title Research And Implementation Against Stream Cipher ZUC Abstract Stream cipher ZUC is the most important component in the 3GPP confidentiality and integrity algorithms 128-EEA3 and 128-EIA3.ZUC is a word-oriented stream cipher with 128-bit secret key and a 128-bit initial vector（IV）.The key stream can be used to encrypt / decrypt. In this paper, we will introduce the research and implementation against stream cipher ZUC，show the related symbols to understand，then learn three sections of ZUC：Linear Feedback Shift Register；Bit-Reorganization Function；Nonlinear Function F,and working mode, reference literature, the research results of the pioneers, to realize ZUC algorithm visual C environment,to understand the importance of the ZUC algorithm in cryptography and profound significance. Keywords ZUC;128-EEA3；128-EIA3；Linear Feedback Shift Register； Bit-Reorganization Function；Nonlinear Function F. 目录 一 引言1 二 预备知识2 2.1 基2 2.2 位排序2 2.3 注释符号2 三 算法描述4 3.1 总体框架4 3.1.1 S盒.5 3.1.2 线性变换L1 和L27 3.2 密钥加载7 3.3 ZUC算法的运行.8 3.3.1初始化阶段.8 3.3.2工作阶段.9 四 ZUC在iv0的差异研究.,11 4.1Δiv0的弱密钥.11 4.2检测Δiv0的弱密钥。13 4.3恢复Δiv0的弱密钥.。.14 五 ZUC算法的实现.15 结论.23 致谢.24 参考文献.25 附件.26 一 引言 密码学（英语：cryptography，源于希腊语kryptós“隐藏的”，和gráphein“书写”）是研究如何隐密地传递信息的学科。在当今社会，特指对信息以及其传输的数学性研究，常被人们认为是数学和计算机科学的分支，也和信息论密切关联[1]。 序列密码也称为流密码，它是对称密码算法的一种。序列密码具有实现简单、便于硬件实施、加解密处理速度快、没有或只有有限的错误传播等特点，因此在实际应用中，特别是专用或机密机构中保持着优势，典型的应用领域包括无线通信、外交通信。 1949年Shannon证明了只有一次一密的密码体制是绝对安全的，这给序列密码技术的研究以强大的支持，序列密码方案的发展是模仿一次一密系统的尝试，或者说“一次一密”的密码方案是序列密码的雏形。如果序列密码所使用的是真正随机方式的、与消息流长度相同的密钥流，则此时的序列密码就是一次一密的密码体制。 祖冲之序列密码算法由中国科学院等单位研制，由中国通信标准化协会、工业和信息化部电信研究院和中国科学院等单位共同推动，并收纳为3GPP新一代宽带无线移动通信系统（LTE）国际标准。祖冲之算法的名字源于我国古代数学家祖冲之，它包括加密算法128-EEA3和完整性保护算法128-EIA3，是其核心组成部分，主要用于移动通信系统空中传输信道的信息加密和身份认证，以确保用户通信安全。在2012年9月日本福岗召开的第53次第三代合作伙伴计划（3GPP）系统架构组会议上，祖冲之算法被批准成为LTE国际标准。这是我国商用密码算法第一次走出国门，参加国际标准制定，是我国密码学研究历史上的一次重大成功和突破[2]。 (责任编辑：qin) |