中文引用格式： 賈旭光，徐頌，白海通，等. 基于FPGA的ZUC-256算法實現(xiàn)架構(gòu)分析[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(12)：45-49.
英文引用格式： Jia Xuguang，Xu Song，Bai Haitong，et al. Implementation and architecture analysis of ZUC-256 algorithm based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(12)：45-49.
0 引言
祖沖之密碼(ZUC)算法為我國自主設(shè)計的密碼算法，主要包含流加密算法和完整性算法。2011年，ZUC算法被3GPP批準成為4G LTE國際密碼算法標準。近年來，隨著新一代移動通信5G-NR標準的確定，我國也在大力推廣5G通信相關(guān)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。3GPP在會議中明確5G通信中使用128 bit和256 bit密鑰的對稱加密算法，并保持向4G兼容。為此，我國在ZUC-128的基礎(chǔ)上提出了ZUC-256算法。ZUC-256由128 bit密鑰升級為256 bit密鑰，提供消息加密和認證功能，可廣泛應(yīng)用于5G移動通信的安全保護。目前針對ZUC算法的研究已經(jīng)有多種快速軟件實現(xiàn)和硬件優(yōu)化實現(xiàn)方案[1-5]，本文通過分析ZUC算法架構(gòu)和工作流程，提出一種軟硬協(xié)同實現(xiàn)方案，經(jīng)驗證，相比單硬件實現(xiàn)有較大的性能提升。
本文將內(nèi)容分為3個部分，第一部分為背景技術(shù)介紹，分析了ZUC-256算法結(jié)構(gòu)，并對比了ZUC-256和ZUC-128的差異；第二部分為FPGA實現(xiàn)，首先分析了ZUC算法涉及的運算單元，重點介紹了模231-1加法器的實現(xiàn)方式，提出了4種6輸入模231-1加法器實現(xiàn)架構(gòu)，然后通過分析關(guān)鍵路徑以及引入流水線架構(gòu)，提出了全硬件和軟硬件協(xié)同架構(gòu)實施方案，最后對不同實現(xiàn)架構(gòu)進行了性能分析；第三部分為總結(jié)與展望。
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作者信息：
賈旭光1，徐頌2，白海通3，鄧超1
（1.華北計算機系統(tǒng)工程研究所，北京 100083；2.中電智能科技有限公司，北京 102209；
3.中國人民解放軍陸軍，北京 100044）
