快速加密解密芯片中KASUMI算法的实现

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摘  要
随着移动通信技术的飞速发展和普及，其中的安全问题正受到越来越多的关注。在第三代动通信系统中，除了传统的语音和数据业务外，还提供多媒体业务、交互式数据业务、电子商务、互联网服务等多种信息服务。因此，如何保证业务信息的安全性以及网络资源使用的安全性已成为 3G 系统中重要而迫切的问题。
在 3GPP 系统的安全结构中有两个标准算法：机密性算法 f8 和完整性算法 f9 。这两个算法都是基于 KASUMI 算法的。 KASUMI 算法在 128 位密钥的控制下，输入 64 位数据，产生 64 位输出。本文档简单介绍了KASUMI算法的原理和机构，并且介绍了用 KASUMI 算法的一种基于 FPGA的硬件实现方法，并且给出测试结果。

关键词：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   录

1 引言 1
1.1 KUSAMI算法的背景介绍 1
1.2 选题意义 1
1.3 课题研究方法 1
2 算法的构成原理 2
2.1 KASUMI算法 2
2.2 KASUMI算法中的函数 3
2.2.1 第i轮的轮函数fi 3
2.2.2 函数FL 3
2.2.3 函数FO 4
2.2.4 函数FI 4
2.2.5 S-boxes 5
2.2.6 S7 5
2.2.7 S9 6
2.2.8 子密钥的生成 8
3 算法的应用和安全性 9
4 设计说明 10
4.1 设计思路 10
4.2 S9-S7盒函数模块设计 11
4.2.1 S9-S7盒设计思想 11
4.2.2 S9-S7盒设计结构简述 11
4.2.3 S9-S7函数模块实例测试 11
4.3 FI函数模块设计说明 13
4.3.1 FI函数模块设计思想 13
4.3.2 FI函数模块设计结构简述 13
4.3.3 FI函数模块实例测试 13
4.4 FO函数模块设计说明 14
4.4.1 FO函数模块设计思想 14
4.4.2 FO函数模块设计结构简述 15
4.4.3 FO函数模块实例测试 15
4.5 FL函数模块设计说明 16
4.5.1 FL函数模块设计思想 16
4.5.2 FL函数模块设计结构简述 17
4.5.3 FL函数模块实例测试 17
4.6 密钥生成函数模块设计说明 18
4.6.1 密钥生成函数模块设计思想 18
4.6.2 密钥生成函数模块设计结构简述 19
4.6.3 密钥生成函数模块实例测试 19
4.7 KASUMI函数模块设计说明 20
4.7.1 KASUMI函数模块设计思想 20
4.7.2 KASUMI函数模块设计结构简述 21
4.7.3 KASUMI函数模块实例测试 21
4.8 KASUMI算法解密模块 22
4.8.1 KASUMI算法解密模块设计思想 22
4.8.1.1 Feistel结构介绍 22
4.8.1.2 KASUMI解密模块设计 24
总    结 25
参考文献 26
致    谢 26
声    明 27

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