基于FPGA的eStream序列密码实现分析*

徐远泽，张文科，尹一桦，罗　影

(卫士通信息产业股份有限公司，四川 成都 610041)



基于FPGA的eStream序列密码实现分析*

徐远泽，张文科，尹一桦，罗影

(卫士通信息产业股份有限公司，四川 成都 610041)

修回日期：2015-06-16Received date:2015-03-11；Revised date：2015-06-16

摘要：欧洲eStream序列密码计划推动了现代序列密码的发展，序列密码研究开始关注于易于硬件实现的轻量化序列密码设计。主要研究了eStream序列密码推荐的三种面向硬件实现的密码算法：Grain-128、MICKEY2.0和TRIVIUM。首先分别介绍了三种算法的基本原理，然后针对每种算法进行FPGA下的电路结构设计，最后采用Verilog HDL语言，在Xilinx Virtex-5 FPGA平台上进行了综合实现。实现结果表明，在三种算法中，TRIVIUM算法占用FPGA逻辑资源最少，其吞吐量最高，而MICKEY2.0算法占用FPGA逻辑资源最多，同时吞吐量最低。

关键词：eStream序列密码; Grain-128；MICKEY2.0；TRIVIUM；FPGA

0引言

eStream序列密码计划最终选出了7个相对较强的密码算法，其中偏向硬件实现的算法包括Grain、MICKEY和TRIVIUM三种算法，这几种算法均是基于非线性反馈移位寄存器的设计，在一定程度上提高了系统的非线性，增强了系统的安全性。然而，随着计算机和密码分析技术的发展，这些算法的安全性逐渐受到威胁，因此算法设计者对算法又进行了改进。目前eStream序列密码推荐使用面向硬件实现的算法为Grain-128、MICKEY2.0和TRIVIUM[1-3]。从eStream序列密码计划的发展过程可以看出，现代序列密码设计越来越关注资源受限环境下的使用，特别是在现代移动通信和RFID等应用领域，对算法实现的硬件资源损耗有着苛刻的限制，轻量化的序列密码设计成为了当前序列密码研究的一大主流方向。……