SNOW 3G算法和ZUC算法在FPGA上的性能对比

SNOW 3G算法和ZUC算法都是3GPP LTE安全性算法的核心,已成为第四代移动宽带通信加密标准。SNOW 3G算法由于提出时间较早,现已被广泛采用。ZUC算法是我国自主设计的流密码算法,于2011年被采纳为国际加密标准。为了对比两种加密算法在FPGA上的性能,在分析两种算法结构的基础上,提出两种算法的FPGA设计方案并实现,使用Modelsim软件进行仿真,将仿真结果与C语言模型对比验证设计的正确性,最后使用QuartusⅡ软件进行综合。仿真和综合的结果表明,ZUC算法的FPGA设计的数据吞吐率小于SNOW 3G算法的FPGA设计,然而前者资源开销仅为后者的1/3,并且在功耗开销方面,对于相同的数据吞吐率,前者比后者小63%。

LTE系统中SNOW 3G算法的原理分析与实现

介绍了从2G系统到4G系统加密算法设计的不断改进和完善的过程,重点对SNOW 3G保密性和完整性算法的原理与实现过程进行了阐述,分析了算法的性能,最后在VC环境下仿真出了该保密性和完整性算法的测试结果。

Snow 3G算法分析

3G网络中,在端到端采用可靠的、高性能数据加密算法,优化3G网络数据安全。重点从软件实现角度,分析Snow 3G算法本身的实现原理,并给出测试加密算法性能的方法,最终得出加密算法处理性能。Snow 3G算法的使用将为芯片制造商、设备生产商、系统集成商、网络运营商等3G通信系统产业链上的各环节提供数据安全保障,优化网络安全,为3G通信技术的发展提供保障。

SNOW3G与ZUC流密码的猜测决定攻击

SNOW3G流密码算法是3G Partnership Project(3GPP)中实现数据保密性和数据完整性的标准算法UEA2&UIA2的核心,ZUC是3GPP中加密算法128-EEA3和完整性保护算法128-EIA3的核心.至今还没有针对SNOW3G进行猜测决定攻击的研究结果出现.对SNOW3G进行了猜测决定攻击,其计算复杂度为2320,所需数据量为9个32比特密钥字.通过对ZUC算法设计的分析,将ZUC算法中基于32比特字的非线性函数转化为基于16比特半字的非线性函数,提出了基于16比特半字的猜测决定攻击,其计算复杂度为2392,所需数据量为9个32比特密钥字,该结果优于已有的针对ZUC的猜测决定攻击.分析结果表明,尽管ZUC算法的内部状态规模小于SNOW3G,在抵抗猜测决定攻击方面,ZUC明显优于SNOW3G.

TD-LTE系统中的SNOW3G完整性保护算法研究

随着我国信息化时代的不断演进,通信网络中传输的数据量日益增加,同时数据传输中的安全威胁也随处可见,为了确保数据传输安全,LTE系统采用SNOW3G完整性保护算法保证这些传输数据的完整性。结合LTE系统的安全性过程,研究了SNOW3G完整性保护算法的基本功能函数,分析了SNOW3G完整性保护算法流程,并在VC环境下仿真出了对该算法的测试结果。

基于LTE系统的SNOW3G密算法研究

随着通信系统的演进,无线传输的保密和安全愈加重要,虽然TD-SCDMA系统中采用了加密算法,但是随着系统复杂性的增加,为了更好地实现保密,在LTE系统中采用了SNOW3G加密算法。介绍了LTE系统中SNOW3G保密算法的实现过程,分析了其算法的设计思想和体系结构,并在VC环境下仿真出了对该算法的测试结果。

支持f8、f9算法Snow3G的FPGA设计与实现

f8加解密算法和f9完整性算法广泛地应用于移动通信网络安全中,但f8、f9算法性能目前仍满足不了移动网络安全高吞吐率的需求.由此提出了一种新的22合1结构,该结构以Snow3G算法为核心,并且支持f8算法和f9算法.在Quartus II 13.0下采用Altera的Stratix V系列5SGSMD8N2F45I2型号FPGA综合,f8_f9单核模块的时钟频率能够达到292.40 MHz,f8算法吞吐率达到了9.36Gb/s,f9算法吞吐率达到了4.68b/s.Snow3G作为核心模块,吞吐率能够超过10Gb/s,占用482ALMs,性能上超过了同类设计,满足了高性能的要求.

针对SNOW3G流密码算法的侧信道分析

SNOW3G是由ETSI/SAGE于2006年基于SNOW2.0设计的流密码算法,已被3GPP采纳为国际加密标准,并在4G/5G移动通信中作为数据机密性算法和数据完整性算法的核心算法使用.已有大量研究工作证明了SNOW3G算法足以抵御传统的密码分析攻击,但很少有工作对该算法的具体实现进行分析,验证算法抵抗侧信道攻击的能力.本文以3GPP标准中SNOW3G的算法实现为研究对象,从侧信道的角度出发在单片机上研究该算法的安全性,提出了针对该算法的相关性能量攻击方法.首先,对SNOW3G的算法实现进行分析,找到算法中存在能量泄漏的操作,然后根据算法中密钥与该操作间的联系制定合理的攻击策略,最终恢复出算法的密钥.通过实验对提出的相关性能量攻击方法进行了验证,结果表明,在装有ATMega128A芯片的单片机上,利用该方法仅需使用2000条能量消耗曲线即可在1小时内完整恢复出算法的密钥.

路面除雪融冰智能控制与远程监控系统

针对传统路面除雪融冰的弊端,设计了一种路面除雪融冰智能控制与远程监控系统。采用ARM嵌入式主机对环境温湿度进行实时监测,并通过3G网络实现与远程监控系统之间数据的接收和发送。远程监控系统实时显示环境温湿度信息,并自动或手动触发嵌入式主机启动加热控制器,实现路面除雪融冰智能化管理。整个系统性能稳定、操作简单,经实际应用表明:该系统能够很好地完成路面除雪融冰工作,在城市高架、高速公路、机场等关键路段具有良好的应用前景。