基于FPGA的ZUC加密算法IP核的设计与实现

发布时间：2021-03-19 20:54

　　随着互联网技术的高速发展以及移动通信的高度普及,每天都有海量信息在网络间传输,其中包含着大量个人用户的隐私信息和涉及到国家、政府以及企业单位机密的敏感信息,因此,信息安全成了当今社会不可轻视的问题。我国在信息安全领域起步晚于西方发达国家,但经过几十年的发展,取得了令人瞩目的进步。2011年,由我国自主研制的祖冲之（ZUC）加密算法被国际组织3GPP采纳为新一代宽带无线移动通信系统（LTE）国际标准,标志着我国在商业密码领域的重大突破,极大地提高了我国在国际密码算法标准制定中的话语权,对我国密码学领域的发展起到了十分积极的作用。本文在研究了ZUC加密算法的基础之上,完成了基于FPGA的ZUC加密算法IP核的设计与实现。在实现过程中,完成了对算法工作阶段速度优化的同时,也完成了对ZUC算法初始化阶段的流水线优化,使本文的设计完整实现了算法两个阶段的优化,显著提高了模块的最高工作频率,最终在芯片Artix-7xc7a100tfgg484-2上实现了ZUC模块185.19MHz的工作频率。此外,从提高ZUC加密算法初始向量IV的不可预测性的角度,提出了一种基于Logistic混沌的IV生成算法... 

【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

ZUC基本结构

第 2 章 ZUC 加密算法 IP 核的理论基础察，可以发现系统随着系统参数的变化呈现出了不同的状态，依次经历动点、不稳定不动点、周期和混沌这四个阶段，同时映射所表现出来的明显上升，可以看到，在参数 =4时，系统迭代值近似均匀的分布在区间此时混沌系统处于复杂性最大的阶段。

黑龙江大学硕士学位论文不同于解析力学中相空间维度定义的方法，混沌系统中的相空间是单纯统的状态变量来支撑的，即有几个状态变量，混沌系统相空间就有几个维常情况下，相空间至少要有两个状态来支撑，对于只有一个状态变量的Lo，我们使用迭代来生成相图，即迭代图。Logistic 映射在 4且初始值0x 绘制系统迭代图如图 2-3 所示。由图 2-3 可以观察到，在系统参数 4的情况下，系统输入 (0,1)可nx 整个区间 (0,1)，即 ，也就是说，式(2-19)中的映射为满映射，1(0,1)nx 值的任何微小改变，都会导致不同的运动轨道，这就是混沌运动的一个——高初值敏感性，而这一点对于保密通信领域的应用来说也是一个十特质。(14 (1 ) 1, 2,3n n nx x x n

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]CMOS工艺下锁相环的研究与设计[D]. 曾铭.中国科学技术大学 2018
[2]基于FPGA的SMS4分组加密IP核设计[D]. 付美丽.黑龙江大学 2018
[3]SM4与祖冲之算法的优化设计与应用[D]. 王传福.黑龙江大学 2017
[4]基于混沌算法的网络加密机设计与实现[D]. 范春雷.黑龙江大学 2016
[5]混沌序列在数字图像加密中的应用研究[D]. 耿晓利.黑龙江大学 2013
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本文编号：3090213