[发明专利]一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法

权利要求书

1.一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法，其特征在于首先构建多通道ZUC-256复合算法核，具体包含ZUC256_integer模块和多个ZUC256_atom算法核两个部分；ZUC256_integer模块用于完成多通道对外的接口定义和公用资源的部署；ZUC256_atom算法核用于实现ZUC-256算法的基本操作，即独立算法核运行所需的基本组合逻辑和多轮时序逻辑，一个ZUC256_atom算法核独立负责一个通道的数据加密或解密。

2.根据权利要求1所述的一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法，其特征在于所述ZUC256_integer模块根据实际应用需求定义n个32bit的加解密通路、n个初始密钥iK、n个初始向量iV，并将加解密通路、初始密钥iK、初始向量iV作为外部数据接口以及对应的控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法，其特征在于所述ZUC256_integer模块能够完成如下的逻辑功能：

功能一：根据外部控制模块和内部例化的n个ZUC256_atom算法核相应的控制信号，分别将每一路的初始密钥iK、初始向量iV下发给内部例化的每个ZUC256_atom算法核；

功能二：根据外部控制模块和内部例化的n个ZUC256_atom算法核相应的控制信号，进行数据流量控制；

功能三：提供ZUC256_atom算法核所需的公共资源，包括两个S盒：S0_BOX资源和S1_BOX资源；两个MDS矩阵L1、L2；

所述S0_BOX资源和S1_BOX资源用于对输入的8-bit数据进行非线性替换，具体使用基于查找表的ROM来实现：输入为8-bit地址，输出的8-bit数据为非线性替换后的值。

4.根据权利要求3所述的一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法，其特征在于将S盒资源规划固定的4个控制时隙和4n个数据时隙作为分时处理策略，使用该策略能同时支持n个通道的数据加解密；

所述时隙序号为x-bit，其中x表示数据位宽，其长度需要能表示完所有的时序，4(n+1)个时隙，其中0至3时隙为控制字段，4至4n+3时隙为数据字段。

5.根据权利要求4所述的一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法，其特征在于所述时隙序号x-bit由一个8位的计数器产生，每一个时钟上升沿计数器加1，上电复位后从0开始计数，计数到4n+3后重新复位到0开始计数。

6.根据权利要求4或5所述的一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法，其特征在于所述时隙序号中，高(x-2)bit代表的数据为算法核的通道标识，低2bit代表的数据为ZUC256_atom算法核通道时内部时序；

高(x-2)bit代表的数据用于指示当前的S盒参数数据分发给对应的通道中的ZUC256_atom算法核；

低2bit的算法内部时序是为实现最小资源耗费的优化策略，具体是将32bit数据的查表替换进行规划，分为4次8bit查表替换过程，这样每个ZUC256_atom算法核完成一次32bit数据的查表替换过程需要4个时序周期。

7.根据权利要求6所述的一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法，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输出和32bit输入接口，以及兼容前面所述的4+4n个时隙的控制处理的控制接口。

8.根据权利要求7所述的一种多通道场景下ZUC-256算法的资源优化实现方法，其特征在于ZUC256_atom算法核支持如下逻辑功能：

功能一：算法初始启动或密钥更新所涉及的数据初始化；

功能二：前33轮的LFSR更新；

功能三：密钥初始化完成后数据的加解密过程；

功能四：算法各参数生成所需组合逻辑；

功能五：数据流控处理和时分复用的S盒查表逻辑。