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ZUC-256流密码算法 被引量:17
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《密码学报》 CSCD 2018年第2期167-179,共13页
为了应对5G通信与后量子密码时代的来临,本文提出ZUC-256流密码.ZUC-256流密码是3GPP机密性与完整性算法128-EEA3和128-EIA3中采用的ZUC-128流密码的256比特密钥升级版本,与ZUC-128流密码高度兼容.ZUC-256流密码的设计目标是提供5G应用... 为了应对5G通信与后量子密码时代的来临,本文提出ZUC-256流密码.ZUC-256流密码是3GPP机密性与完整性算法128-EEA3和128-EIA3中采用的ZUC-128流密码的256比特密钥升级版本,与ZUC-128流密码高度兼容.ZUC-256流密码的设计目标是提供5G应用环境下的256比特安全性;其认证部分在初始向量不可复用的条件下支持多种标签长度. 展开更多
关键词 祖冲之算法 流密码 256比特安全性
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一种基于混沌系统的ZUC动态S盒构造及应用方案 被引量:7
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作者 韩妍妍 何彦茹 +3 位作者 刘培鹤 张铎 王志强 何文才 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期2147-2157,共11页
S盒作为ZUC算法中的唯一非线性部件,其安全强度对整个算法的安全性起着至关重要的作用.混沌系统因其具有良好的随机性和高初值敏感性被广泛应用于S盒设计中.目前,基于混沌思想构造S盒的方案大多采用单一的混沌映射且存在不能动态生成S... S盒作为ZUC算法中的唯一非线性部件,其安全强度对整个算法的安全性起着至关重要的作用.混沌系统因其具有良好的随机性和高初值敏感性被广泛应用于S盒设计中.目前,基于混沌思想构造S盒的方案大多采用单一的混沌映射且存在不能动态生成S盒等问题.针对该问题,提出了一种基于混沌系统的ZUC动态S盒构造方案.首先,通过对2个经典混沌系统的复合映射进行迭代操作,并将置乱思想引入S盒设计中,对产生的序列进行Arnold映射,不仅增加了S盒的非线性特性,而且可以实现动态生成S盒.其次,使用所构造的S盒替换ZUC算法中的固定S盒,并将其应用到资源受限的物联网设备中对感知层数据进行加密.最后,通过大量实验,验证所设计的混沌系统产生的S盒安全性更高,在ZUC等轻量级密码算法中具有很好的应用前景. 展开更多
关键词 zuc算法 S盒 混沌映射 ARNOLD置乱 算法安全
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基于国密加性同态的医学影像可逆信息隐藏方法
3
作者 郑梓劲 宋志刚 +2 位作者 杨文琴 李代松 郑绍华 《长江信息通信》 2024年第3期1-6,共6页
医学影像共享是医疗信息云共享中最重要的部分,因为医疗信息80%以上是医学影像,但信息共享面临数据安全、隐私保护和信息检索等问题。虽然已有很多密文域可逆信息隐藏(RDH-EI,Reversible Data Hiding in Encrypted Image)方案,但一般不... 医学影像共享是医疗信息云共享中最重要的部分,因为医疗信息80%以上是医学影像,但信息共享面临数据安全、隐私保护和信息检索等问题。虽然已有很多密文域可逆信息隐藏(RDH-EI,Reversible Data Hiding in Encrypted Image)方案,但一般不能直接应用于DICOM医学影像上。为了满足云服务中DICOM文件的隐私保护和信息检索需求,文章提出一种基于ZUC加性同态和多层差值直方图平移的DICOM图像RDH-EI方案。所提方案不改变DICOM文件格式,不增加文件大小,且图像解密和信息提取可分离。实验结果表明,所提出的方案具有良好的灵活性和计算效率,是一种适用云共享的RDH-EI方案。 展开更多
关键词 可逆信息隐藏 DICOM zuc算法 加性同态 多层差值直方图平移
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基于改进祖冲之算法的安全跳频通信系统 被引量:6
4
作者 王潮 霍振坤 +2 位作者 刘鹏程 刘瑞 张焕国 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期154-161,共8页
跳频通信具有良好的抗干扰和抗拦截特性,因此被广泛地应用于很多通信系统中。密码算法的引入可以增强跳频序列的安全性。该文在祖冲之算法3层结构的基础上,对其进行适当的改进,在第1层引入置换多项式方法来增加序列的线性复杂度,并且将... 跳频通信具有良好的抗干扰和抗拦截特性,因此被广泛地应用于很多通信系统中。密码算法的引入可以增强跳频序列的安全性。该文在祖冲之算法3层结构的基础上,对其进行适当的改进,在第1层引入置换多项式方法来增加序列的线性复杂度,并且将第3层替换为演化DES密码算法来增加安全性,进而提出了基于改进ZUC算法的跳频通信系统实现方案。对本方案所产生的跳频序列进行了多种安全性以及随机性测试,实验结果表明:汉明相关性、随机性和动态局部线性复杂度表现良好,并且通过了NIST随机性测试,而后通过Simulink仿真验证了其可行性。 展开更多
关键词 跳频通信 祖冲之算法 演化DES密码 NIST测试
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ZUC算法软件快速实现 被引量:5
5
作者 张宇鹏 高莹 +1 位作者 严宇 刘翔 《密码学报》 CSCD 2021年第3期388-401,共14页
ZUC算法,即ZUC-128流密码算法,是首个成为国际商业密码标准的国产密码算法.目前,ZUC-128算法和后续ZUC-256算法的硬件优化工作卓有成效,其IP核的运行速度可以达到100 Gbps.但对ZUC算法软件实现速度的研究一直比较缓慢,相关研究不多.为优... ZUC算法,即ZUC-128流密码算法,是首个成为国际商业密码标准的国产密码算法.目前,ZUC-128算法和后续ZUC-256算法的硬件优化工作卓有成效,其IP核的运行速度可以达到100 Gbps.但对ZUC算法软件实现速度的研究一直比较缓慢,相关研究不多.为优化ZUC算法的软件实现速度,我们尝试了8种软件优化方式.通过实验分析得知,使用多线程并行的方式优化ZUC算法反而会降低算法的运行效率,且有些方法单独使用有效但与其他方法组合之后算法的实现速度不增反减.因此需进行优化组合,通过实验最终选择了顺序组合:(1)使用优化函数的调用过程;(2)编译器优化;(3)延迟取模;(4)合并S盒,探索出了一种ZUC算法软件优化方法的高效组合方式.利用这种高效组合方式,在Intel Core i7-8750H@2.20 GHz处理器上,生成长密钥流时,ZUC算法的软件实现速度达到4.22 Gbps.和已有的最新结果3.34 Gbps相比速度提高26%,本方法同样适用于ZUC-256流密码算法的软件提速. 展开更多
关键词 zuc算法 软件优化 流密码 SIMD
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基于FPGA的祖冲之算法研究与实现 被引量:5
6
作者 李歌 陶琳 高献伟 《北京电子科技学院学报》 2012年第4期13-18,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 zuc算法 VHDL 硬件实现
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基于FPGA的祖冲之序列密码算法实现 被引量:4
7
作者 郁宁亚 朱宇霞 《信息技术》 2015年第9期125-129,共5页
祖冲之序列密码算法是我国自主研发的运用于LTE网络中的国际标准密码算法,该算法包括祖冲之算法(ZUC)、加解密算法(128-EEA3)和完整性检测算法(128-EIA3)三个部分。目前,已有的对整个祖冲之序列密码算法特别是128-EEA3和128-EIA3的实现... 祖冲之序列密码算法是我国自主研发的运用于LTE网络中的国际标准密码算法,该算法包括祖冲之算法(ZUC)、加解密算法(128-EEA3)和完整性检测算法(128-EIA3)三个部分。目前,已有的对整个祖冲之序列密码算法特别是128-EEA3和128-EIA3的实现大多停留在理论。文中对ZUC算法模块、128-EEA3和128-EIA3做了硬件实现,整体设计在保持ZUC算法模块的高吞吐率的同时还可以和高速模块对接。最后,在Sparten-6 FPGA平台上对该设计进行了仿真和实现,并对其性能进行了比较和分析。 展开更多
关键词 祖冲之算法 128-EEA3算法 128-EIA3算法 FPGA
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一种面积优化的ZUC算法的硬件架构 被引量:3
8
作者 陆斌 严利民 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期492-498,509,共8页
针对祖冲之(ZUC)算法在资源受限的嵌入式场景中的应用,本文提出了一种面积优化的ZUC算法的硬件架构,该架构设计了基于复合域的S盒和基于超前进位加法器的模(2^(31)-1)加法单元,从而在基本保持关键路径延时的基础上有效降低了硬件开销.... 针对祖冲之(ZUC)算法在资源受限的嵌入式场景中的应用,本文提出了一种面积优化的ZUC算法的硬件架构,该架构设计了基于复合域的S盒和基于超前进位加法器的模(2^(31)-1)加法单元,从而在基本保持关键路径延时的基础上有效降低了硬件开销.对所提出的ZUC算法架构分别在Virtex-5 FPGA平台和TSMC 90 nm工艺下综合,结果表明本文架构的硬件开销相比目前主流的方案降低了10.6%~45.6%.同时,在最新的Virtex-7 FPGA平台上,本文的ZUC算法架构仅消耗276 Slices的硬件资源,数据吞吐率达到了10 Gb/s. 展开更多
关键词 zuc算法 面积优化 复合域 S盒 模(2^(31)-1)加法
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嵌入式平台下ZUC算法的侧信道频域攻击 被引量:3
9
作者 唐明 高剑 +1 位作者 孙乐昊 邱镇龙 《山东大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期29-34,共6页
针对嵌入式设备在执行ZUC加密运算过程中的侧信道信息泄露问题,提出了一种基于傅里叶变换的侧信道频域攻击。以嵌入式平台上的ZUC加密运算设计实现为分析目标,进行侧信道时域攻击和频域攻击的对比实验。实验结果表明,侧信道频域攻击远... 针对嵌入式设备在执行ZUC加密运算过程中的侧信道信息泄露问题,提出了一种基于傅里叶变换的侧信道频域攻击。以嵌入式平台上的ZUC加密运算设计实现为分析目标,进行侧信道时域攻击和频域攻击的对比实验。实验结果表明,侧信道频域攻击远比时域攻击更高效,且适用于其他加密算法及多种设计平台。 展开更多
关键词 侧信道攻击 嵌入式 zuc算法 频域攻击
原文传递
ZUC算法随机性检测研究 被引量:3
10
作者 王超 范国浩 付宝仁 《信息技术与网络安全》 2018年第11期9-11,15,共4页
首先介绍了ZUC算法和NIST统计检测程序,然后讨论随机性检测设计,最后对ZUC算法进行随机性检测。实验结果表明ZUC算法与Snow算法、Sosemanuk算法和Trivium算法检测结果基本一致,因此ZUC算法具有良好的随机性。
关键词 zuc算法 随机性 NIST统计检测程序
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基于FPGA的ZUC高性能数据加密方案
11
作者 张博林 李斌 +2 位作者 燕云飞 魏源鑫 周清雷 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第11期374-382,共9页
祖冲之(ZUC)算法是我国自主研制的流密码算法,现已被3GPP LTE采用为第四代移动通信加密标准。为适应大数据时代对于国产密码性能的高要求,设计了一套以祖冲之算法为核心的高性能数据加密方案。该方案中包含两种不同结构形式的加密算法核... 祖冲之(ZUC)算法是我国自主研制的流密码算法,现已被3GPP LTE采用为第四代移动通信加密标准。为适应大数据时代对于国产密码性能的高要求,设计了一套以祖冲之算法为核心的高性能数据加密方案。该方案中包含两种不同结构形式的加密算法核心,分别针对短报文和长报文两种不同的应用情形,基于FPGA平台,采用CLA和CSA加法器设计了半流水线和全流水线形式的ZUC流密码电路结构,以改进的ZUC加密模式,配合高速内存通信和多iv并行加密,实现了高性能加密方案,极大提高了加解密效率。该方案工作时,可使用控制模块来配置加密算法。实验结果表明,与其他方案相比,所提方案的算核工作频率分别提高了40.8%~209.5%和62.1%~445.4%,数据吞吐率达到了25.728 Gb/s和46.08 Gb/s,适用于边缘设备、车联网数据加密等高性能加密场景。 展开更多
关键词 祖冲之算法 现场可编程门阵列 高性能加密 硬件实现 流水线
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基于混沌函数的祖冲之优化系统
12
作者 马翰驰 王爽 《天津职业技术师范大学学报》 2023年第4期49-52,74,共5页
为有效防止密码传输中出现暴力破解的情况,提出2种基于混沌函数的祖冲之优化系统:一种为S盒扩展算法,该算法分析了S盒的密码学性能,包括双射线性、非线性度、严格雪崩准则和输出比特间独立性;另一种为对计算结果进行混沌扩展,分析算法... 为有效防止密码传输中出现暴力破解的情况,提出2种基于混沌函数的祖冲之优化系统:一种为S盒扩展算法,该算法分析了S盒的密码学性能,包括双射线性、非线性度、严格雪崩准则和输出比特间独立性;另一种为对计算结果进行混沌扩展,分析算法的信息熵值。结果表明:2种算法均通过提高算法的安全性与保密性,实现了祖冲之加密算法的优化。 展开更多
关键词 祖冲之算法 S盒 混沌函数 信息熵值
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一种资源优化的祖冲之算法的硬件实现方法 被引量:3
13
作者 韩越 黑勇 乔树山 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第5期1330-1334,共5页
祖冲之(ZUC)算法是我国自主设计的流密码算法,该算法在2011年12月被3GPP LTE采纳为国际加密标准,即第四代移动通信加密标准。目前,基于祖冲之算法的FPGA设计在国内外引起了广泛的关注。本文在实现祖冲之加/解密系统的基础上,提出了一种... 祖冲之(ZUC)算法是我国自主设计的流密码算法,该算法在2011年12月被3GPP LTE采纳为国际加密标准,即第四代移动通信加密标准。目前,基于祖冲之算法的FPGA设计在国内外引起了广泛的关注。本文在实现祖冲之加/解密系统的基础上,提出了一种资源优化的祖冲之算法的硬件实现方法。该方法优化了原祖冲之算法中对S盒进行并行寻址的逻辑,采用分时复用的寻址逻辑。经过仿真与综合,结果表明本文提出的方法大幅降低了系统的资源开销,当复用的寻址逻辑最多时,系统的资源开销可以降低45%。 展开更多
关键词 祖冲之算法 加解密 FPGA 资源优化
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基于FPGA的祖冲之算法硬件实现 被引量:3
14
作者 郭泓键 董秀则 高献伟 《计算机工程》 CAS CSCD 2014年第8期268-272,共5页
为在现场可编程门阵列(FPGA)平台上更高效地实现祖冲之算法,提出一种新的硬件实现方法。利用祖冲之算法的迭代特性、并行特性以及模加的性质,减少加法器的使用数量,包括使用资源占用少、延时少的简单加法器替代资源占用多、延时长的进... 为在现场可编程门阵列(FPGA)平台上更高效地实现祖冲之算法,提出一种新的硬件实现方法。利用祖冲之算法的迭代特性、并行特性以及模加的性质,减少加法器的使用数量,包括使用资源占用少、延时少的简单加法器替代资源占用多、延时长的进位保留加法器以及mod(231-1)加法器,实现祖冲之算法关键路径中多次mod(231-1)加法运算。使用QuartusⅡ与ISE软件进行了仿真验证,结果表明,该方法在芯片资源占用仅为305个slice的情况下达到了5.322 Gb/s的吞吐量,与目前已有的最优实现方法相比,芯片资源占用减少了近23%,单位面积的吞吐量提高了25.9%,可以在减少芯片硬件资源占用的同时快速实现ZUC算法。 展开更多
关键词 现场可编程门阵列 祖冲之算法 硬件实现 进位保留加法器 mod(231-1)加法器
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改进型NIST测试对ZUC算法随机序列的可视化检测 被引量:3
15
作者 吴若雪 梁笑轩 郑智捷 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2018年第1期253-256,共4页
保障网络空间安全通常采用序列密码算法对信息进行加密。检测一个序列密码算法的优劣,一般是采用NIST标准中的方法对其产生的随机序列进行测试。NIST提供的检测方法仅对单个序列进行测量具有密钥流利用率不高、结果不够直观等缺点,描述... 保障网络空间安全通常采用序列密码算法对信息进行加密。检测一个序列密码算法的优劣,一般是采用NIST标准中的方法对其产生的随机序列进行测试。NIST提供的检测方法仅对单个序列进行测量具有密钥流利用率不高、结果不够直观等缺点,描述了对NIST的检测方法进行改进后形成系统检测的新方法。首先对密钥流采用多分段计算的方法,增加了密钥流的利用率,使得一个长密钥流形成多个测量度量使测量结果系统化,将所获得的数据进行分组统计,通过公式将系统测量结果转换为二维图像,使得结果直观可视化。将其应用在对ZUC算法的检测上,更好地展现出ZUC算法的统计特性。经过检测后观察到ZUC算法产生的序列密码具有良好的随机性,并且当密钥流越长,图像上的特征点聚集程度越高。 展开更多
关键词 信息安全 祖冲之算法 NIST检验标准 序列密钥流 二维可视化
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祖冲之密码算法纳入ISO标准研究 被引量:2
16
作者 王鹏 刘丽敏 《信息技术与标准化》 2018年第5期28-31,共4页
通过与ISO/IEC 18033-4标准文本中的序列密码算法比较,分析研究了祖冲之算法的新特征、安全性、实现性能以及工业应用等情况。祖冲之算法采用了较为独特的运算,具有强安全性、优秀的软硬件实现性能,且得到广泛的工业应用。
关键词 祖冲之算法 ISO/IEC 18033-4 序列密码算法
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抗二阶DPA分析的ZUC算法防护方案及硬件实现 被引量:2
17
作者 朱文锋 郭筝 《微电子学与计算机》 北大核心 2019年第9期44-49,共6页
对于不带防护的ZUC算法硬件实现,容易DPA攻击的影响.为此提出了基于二阶算术加、有限域sbox二阶全掩码、sbox固定掩码以及伪轮防护方案的ZUC算法防护方案,理论上可以抗二阶DPA攻击,在FPGA上对其进行了实现,并在硬件实现进行了一定的优化... 对于不带防护的ZUC算法硬件实现,容易DPA攻击的影响.为此提出了基于二阶算术加、有限域sbox二阶全掩码、sbox固定掩码以及伪轮防护方案的ZUC算法防护方案,理论上可以抗二阶DPA攻击,在FPGA上对其进行了实现,并在硬件实现进行了一定的优化,节省了功耗和面积.我们通过FPGA功耗采集平台,采集带防护的ZUC算法硬件实现的功耗曲线,对其进行DPA攻击,没有攻击出正确密钥,表明我们的防护方案实际有效,大大增加了功耗分析攻击的难度. 展开更多
关键词 祖冲之算法 二阶DPA 掩码方案 硬件实现
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基于AHB-Lite总线的祖冲之密码算法IP核研究 被引量:1
18
作者 刘政林 张振华 +1 位作者 陈飞 邹雪城 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2015年第8期88-92,共5页
目前对祖冲之密码算法的研究大多集中在ZUC算法的优化以及硬件实现上,尚无基于标准总线并包含128-EEA3以及128-EIA3功能的可重用IP(Intellectual Property)核设计方面的研究.设计了基于AMBA AHB-Lite总线结构的祖冲之密码算法IP核,IP核... 目前对祖冲之密码算法的研究大多集中在ZUC算法的优化以及硬件实现上,尚无基于标准总线并包含128-EEA3以及128-EIA3功能的可重用IP(Intellectual Property)核设计方面的研究.设计了基于AMBA AHB-Lite总线结构的祖冲之密码算法IP核,IP核同时包含了128-EEA3和128-EIA3的功能,并基于ARM Cortex-M0DS处理器搭建SOC(System on Chip)对设计进行了验证,最后在Xilinx Spartan6上对系统进行了实现. 展开更多
关键词 祖冲之算法 AHB-Lite总线 可复用IP核 128-EEA3 128-EIA3
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定位信息加密系统的研究与设计 被引量:1
19
作者 郭国辉 刘博雅 李子臣 《北京电子科技学院学报》 2014年第4期68-73,共6页
本文设计了一套能够实时感知、可靠传递以及智能管理的安全定位系统,该系统是基于以祖冲之算法为基础,利用北斗设备、GSM、百度地图API以及GPRS加密传输信息的定位系统,保证了关键信息的安全加密传输。该系统可实现对设备的精确定位、... 本文设计了一套能够实时感知、可靠传递以及智能管理的安全定位系统,该系统是基于以祖冲之算法为基础,利用北斗设备、GSM、百度地图API以及GPRS加密传输信息的定位系统,保证了关键信息的安全加密传输。该系统可实现对设备的精确定位、安全监控和智能化管理,对于提高设备管理水平具有重要意义。 展开更多
关键词 北斗 百度地图 祖冲之算法 GPRS
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祖冲之算法分析及其硬件实现 被引量:1
20
作者 任高峰 乔树山 黑勇 《电视技术》 北大核心 2013年第11期79-82,93,共5页
详细分析了3GPP LTE国际加密标准祖冲之(ZUC)算法的结构及其硬件实现过程。ZUC流式加密算法采用了线性反馈移位寄存器(LFSR),比特重组(BR)和非线性函数F的三层结构设计,具有很高的安全性。同时,ZUC算法在设计时就充分考虑了软硬件实现... 详细分析了3GPP LTE国际加密标准祖冲之(ZUC)算法的结构及其硬件实现过程。ZUC流式加密算法采用了线性反馈移位寄存器(LFSR),比特重组(BR)和非线性函数F的三层结构设计,具有很高的安全性。同时,ZUC算法在设计时就充分考虑了软硬件实现的低复杂度,因此非常适合于硬件实现。ZUC算法在Altera的Cyclone FPGA上实现,需要2 013个逻辑单元,不需要存储器。在中芯国际SMIC 0.18μm的CMOS工艺上实现的芯片面积为109 823μm2。 展开更多
关键词 祖冲之算法 线性反馈移位寄存器 比特重组 非线性函数 FPGA ASIC
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