1. 研究目的与意义
ZUC-128流密码算法，又称祖冲之算法，是3GPP的LTE国际标准密码算法。
为了应对5G通信应用安全，ZUC算法研制组提出了ZUC-256流密码算法，满足5G应用256-bit的安全性需求。
本课题面向5G数据安全领域，以ZUC-256算法为研究对象，设计和开发ZUC-256硬件电路结构，实现低开销、高效率的ZUC-256算法硬件加速。
2. 课题关键问题和重难点
为了在 LTE 中提供安全保护，3GPP指定了三组密省算法来保护数据通信的机密性和完整性，它们分别是 128EEA1/128EIA1、128EEA2/128EIA2 和 128EEA3/128EIA3。
第二组基于高级加密标准(AES)算法，这是一种对称分组密码。
然而，其他两组分别基于SNOW 3G和ZUC算法，它们都是流密码。
3. 国内外研究现状（文献综述）
本文给出了 ZUC-256 序列密码算法的整体快速软件实现方法, 包括密钥流生成算法和MAC 生成算法。
密钥流生成算法是基于文献中提出的方法基础上快速实现的, 我们一方面优化了S-盒的查表操作, 避免了不必要的查表开销; 另一方面, 在调用 AES-NI 指令集时, 我们还对向量转换方式进行优化, 保证了 SIMD 实现过程的并行性。
实验结果表明, 我们的优化方案和文献相比软件实现性能具有较大优势, 在 Intel(R) Core(TM) i3-610 处理器和 Intel(R) Xeon(R) Gold 6128 处理器上的软件实现性能分别提升了 56% 和 30%, 并且在后者处理器上的软件实现性能可以达到 21 Gbps, 超过了 5G 系统中的下行速度要求[1] 。
4. 研究方案
在我们优化的方案中，可以快速完成ZUC 256算法的硬件实现。
它可以分为内部和外部部分。
内部部分是ZUC 256算法的核心部分，主要包括密钥流生成和数据加密模块。
5. 工作计划
2022-2022-1学期：第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料。
第17周：与导师沟通进行课题总体规划。
第18-19周：导师下发的毕业设计（论文）任务书，学生根据导师的要求进行外文翻译，列出开题报告大纲，进行开题报告的撰写。
