[發(fā)明專利]一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210992790.0
• 申請日: 2022-08-18
• 公開（公告）號: CN115550914A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳偉;周紅
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州中科安源信息技術(shù)有限公司
• 主分類號: H04W12/033
• 分類號: H04W12/033;H04W12/037;H04W72/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法，其特征在于首先構(gòu)建多通道ZUC-256復合算法核，具體包含ZUC256_integer模塊和多個ZUC256_atom算法核兩個部分；ZUC256_integer模塊用于完成多通道對外的接口定義和公用資源的部署；ZUC256_atom算法核用于實現(xiàn)ZUC-256算法的基本操作，即獨立算法核運行所需的基本組合邏輯和多輪時序邏輯，一個ZUC256_atom算法核獨立負責一個通道的數(shù)據(jù)加密或解密。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法，其特征在于所述ZUC256_integer模塊根據(jù)實際應(yīng)用需求定義n個32bit的加解密通路、n個初始密鑰iK、n個初始向量iV，并將加解密通路、初始密鑰iK、初始向量iV作為外部數(shù)據(jù)接口以及對應(yīng)的控制信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法，其特征在于所述ZUC256_integer模塊能夠完成如下的邏輯功能：

功能一：根據(jù)外部控制模塊和內(nèi)部例化的n個ZUC256_atom算法核相應(yīng)的控制信號，分別將每一路的初始密鑰iK、初始向量iV下發(fā)給內(nèi)部例化的每個ZUC256_atom算法核；

功能二：根據(jù)外部控制模塊和內(nèi)部例化的n個ZUC256_atom算法核相應(yīng)的控制信號，進行數(shù)據(jù)流量控制；

功能三：提供ZUC256_atom算法核所需的公共資源，包括兩個S盒：S0_BOX資源和S1_BOX資源；兩個MDS矩陣L1、L2；

所述S0_BOX資源和S1_BOX資源用于對輸入的8-bit數(shù)據(jù)進行非線性替換，具體使用基于查找表的ROM來實現(xiàn)：輸入為8-bit地址，輸出的8-bit數(shù)據(jù)為非線性替換后的值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法，其特征在于將S盒資源規(guī)劃固定的4個控制時隙和4n個數(shù)據(jù)時隙作為分時處理策略，使用該策略能同時支持n個通道的數(shù)據(jù)加解密；

所述時隙序號為x-bit，其中x表示數(shù)據(jù)位寬，其長度需要能表示完所有的時序，4(n+1)個時隙，其中0至3時隙為控制字段，4至4n+3時隙為數(shù)據(jù)字段。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法，其特征在于所述時隙序號x-bit由一個8位的計數(shù)器產(chǎn)生，每一個時鐘上升沿計數(shù)器加1，上電復位后從0開始計數(shù)，計數(shù)到4n+3后重新復位到0開始計數(shù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法，其特征在于所述時隙序號中，高(x-2)bit代表的數(shù)據(jù)為算法核的通道標識，低2bit代表的數(shù)據(jù)為ZUC256_atom算法核通道時內(nèi)部時序；

高(x-2)bit代表的數(shù)據(jù)用于指示當前的S盒參數(shù)數(shù)據(jù)分發(fā)給對應(yīng)的通道中的ZUC256_atom算法核；

低2bit的算法內(nèi)部時序是為實現(xiàn)最小資源耗費的優(yōu)化策略，具體是將32bit數(shù)據(jù)的查表替換進行規(guī)劃，分為4次8bit查表替換過程，這樣每個ZUC256_atom算法核完成一次32bit數(shù)據(jù)的查表替換過程需要4個時序周期。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法，其特征在于所述ZUC256_atom算法核，外部接口方面新增有S盒查表32bit輸出和32bit輸入接口，以及兼容前面所述的4+4n個時隙的控制處理的控制接口。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多通道場景下ZUC-256算法的資源優(yōu)化實現(xiàn)方法，其特征在于ZUC256_atom算法核支持如下邏輯功能：

功能一：算法初始啟動或密鑰更新所涉及的數(shù)據(jù)初始化；

功能二：前33輪的LFSR更新；

功能三：密鑰初始化完成后數(shù)據(jù)的加解密過程；

功能四：算法各參數(shù)生成所需組合邏輯；

功能五：數(shù)據(jù)流控處理和時分復用的S盒查表邏輯。