祖冲之算法的安全分析

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1、万方数据第22卷第6期2012年6月计算机技术与发展COMP【rrERTECtlNOLOGYANDDEVELOPMENTV01．22No．6June2012祖冲之算法的安全分析杜红红1，张文英1’2’3(1．山东师范大学信息科学与工程学院，山东济南250014；2．中国科学院研究生院信息安全国家重点实验室，北京100049；3．山东分布式软件新技术重点实验室，山东济南250014)摘要：分析了面向字序列的流密码体制祖冲之算法(ZUC)的安全性。ZUC算法使用128比特的初始密钥和128比特的初始向量，生成32比特的密钥字序列。其整体结构由线性反馈移位寄存器(LFSR)、

2、比特重组(BR)和非线性函数F组成。文中先猜一部分内部单元。然后去推导剩余的．从而得知密钥生成所用的全部内部单元。其穷尽搜索复杂度为0(2“)，文中所讲述的方法复杂度为o(2“6)。因此减少了搜索复杂度。实际应用的ZUC算法中前32步只用来初始化，没有生成密钥，而且丢弃第33步的结果。而文中是让算法初始化两步，从第三步开始进行密钥流的输出，进而说明ZIJC算法的安全性．这也说明ZtlC在前33步不输出密钥的初衷是为了增进安全性，避免受到此类攻击。关键词：祖冲之算法；流密码；安全性中圈分类号：T1"309文献标识码：A文章编号：1673—629x(2012)06—0151

3、—05SecurityAnalysisOnZUCStreamCipherDUHong—hon91。ZHANGWen—yin91·2·3l1．SchoolofInformationScienceandEngineering，ShandongNormaltlniversity。Jinan250014．China；2．StateKeyLaboratoryofInformationSecurity．GraduateUniversity，ChineseAcademyofSciences．Beijing100049．China；3．ShandongProvincialKeylabo

4、ratoryforDistributedComputerSoftwareNovelTeclmology。Jinan250014．China)h,lMlraet：ZIJCisaword-orien似l蛐蝴cipher．It峭a128-bitinitialkey锄da128一bitinitial"vcctorto弘_odIIceakcys七咖of32-bitwordsnamedbyanciclltmanIcmaticianZuChongzhi．zUCconsistsofalinearfi：以lbaekshiftregister(LFsRl。bit-reorganizatio

5、n{BR)andanonlinearfimctionF．Inthispaperitfirstg∞s％SONICoftheintcrnalsta．t8anddeduc∞stheothers．ThetimeeompleJ‘ityis012。261．whichisfarfromO(21”)。thecomplexity0ftheexhaustivekeysemh．Thefirst32咖僻ofZUCistheinitializationstageanditdoesn’tproducekeystream．Andtllc鼬币33discardsitsresult．Butthiswor

6、kletsitinitial2Stepsandpfodu∞kcy．tremfromthestepthree．Soitprovesthe_mlrityofthealgoritlmam●davoidstheattackofthistype．Keywor由：ZIJC：sllreamcipher；seeuaity0引言2004年，3GPP(3rdGenerationPartnershipProject)启动长期演进计划(LTE)的研究，即4G国际通信标准。由我国自主设计的加密算法128一EEA3和完整性算法128一EIA3也参与了LTE通信加密标准的申报工作¨1。上述两个算法的

7、核心是祖冲之算法(ZUC)阻】，ZIJC算法由中国科学院数据保护和通信安全研究中收藕日期：201l-11—03：修回日期：2012-02一∞基金项目：山东省自然基金(Y2008C01)；山东省高等学校优秀青年教师国内访问学者项目；山东省高等学校基于身份的特殊数字签名的应用研究(ZR201lFq032)作者简介：杜红红(1988一)．女．硪士生．研究领域为流密码；张文英，教授，硕士生导师，通讯作者，主要研究领域为布尔函数、密码分析。心(DACAS)研制，被3GPP初步确定为LTE国际标准。现已在9月的SA#53会议上被正式通过成为国际标准，