快速加密解密芯片中KASUMI算法的實現

論文字數:12603,頁數:33

摘  要
隨著移動通信技術的飛速發展和普及，其中的安全問題正受到越來越多的關注。在第三代動通信系統中，除了傳統的語音和數據業務外，還提供多媒體業務、交互式數據業務、電子商務、互聯網服務等多種信息服務。因此，如何保證業務信息的安全性以及網絡資源使用的安全性已成為 3G 系統中重要而迫切的問題。
在 3GPP 系統的安全結構中有兩個標準算法：機密性算法 f8 和完整性算法 f9 。這兩個算法都是基于 KASUMI 算法的。 KASUMI 算法在 128 位密鑰的控制下，輸入 64 位數據，產生 64 位輸出。本論文簡單介紹了KASUMI算法的原理和機構，并且介紹了用 KASUMI 算法的一種基于 FPGA的硬件實現方法，并且給出測試結果。

關鍵詞：KASUMI算法；FPGA；3GHigh-Speed encryption and decryption Hardware Implementation of the 3GPP Algorithm KASUMI

Abstract
Along with the prosperous developing and popularity of the mobile communication technology, the more advanced security is required in the communication system. In 3G mobile communication systems, more and more new services are provided, such as multimedia, interactive data transaction, electronic business and internet services, except for traditional voice service and data service. So how to guarantee the security of the information transmitted in the mobile communication system and the security of the network resources has become an urgent problem.
Within the security architecture of the 3GPP system there are two standardized algorithms: A confidentiality algorithm f8, and an integrity algorithm f9. Each of these algorithms is based on the KASUMI algorithm. The 3G core cryptographic algorithm: KASUMI algorithm was presented in the paper, including its principles and components. KASUMI is a block cipher that produces a 64-bit output from a64-bit input under the control of a 128-bit key. In this paper one FPGA Implementation of the KASUMI algorithm is presented.

Key words: KASUMI algorithm; FPGA;3G

目   錄

1 引言 1
1.1 KUSAMI算法的背景介紹 1
1.2 選題意義 1
1.3 課題研究方法 1
2 算法的構成原理 2
2.1 KASUMI算法 2
2.2 KASUMI算法中的函數 3
2.2.1 第i輪的輪函數fi 3
2.2.2 函數FL 3
2.2.3 函數FO 4
2.2.4 函數FI 4
2.2.5 S-boxes 5
2.2.6 S7 5
2.2.7 S9 6
2.2.8 子密鑰的生成 8
3 算法的應用和安全性 9
4 設計說明 10
4.1 設計思路 10
4.2 S9-S7盒函數模塊設計 11
4.2.1 S9-S7盒設計思想 11
4.2.2 S9-S7盒設計結構簡述 11
4.2.3 S9-S7函數模塊實例測試 11
4.3 FI函數模塊設計說明 13
4.3.1 FI函數模塊設計思想 13
4.3.2 FI函數模塊設計結構簡述 13
4.3.3 FI函數模塊實例測試 13
4.4 FO函數模塊設計說明 14
4.4.1 FO函數模塊設計思想 14
4.4.2 FO函數模塊設計結構簡述 15
4.4.3 FO函數模塊實例測試 15
4.5 FL函數模塊設計說明 16
4.5.1 FL函數模塊設計思想 16
4.5.2 FL函數模塊設計結構簡述 17
4.5.3 FL函數模塊實例測試 17
4.6 密鑰生成函數模塊設計說明 18
4.6.1 密鑰生成函數模塊設計思想 18
4.6.2 密鑰生成函數模塊設計結構簡述 19
4.6.3 密鑰生成函數模塊實例測試 19
4.7 KASUMI函數模塊設計說明 20
4.7.1 KASUMI函數模塊設計思想 20
4.7.2 KASUMI函數模塊設計結構簡述 21
4.7.3 KASUMI函數模塊實例測試 21
4.8 KASUMI算法解密模塊 22
4.8.1 KASUMI算法解密模塊設計思想 22
4.8.1.1 Feistel結構介紹 22
4.8.1.2 KASUMI解密模塊設計 24
總    結 25
參考文獻 26
致    謝 26
聲    明 27