祖冲之序列密码算法(ZUC算法)

GM/T10004.2-20122

（资料性附录）算法计算实例以下为本算法的计算实例。数据采用16进制表示。第一组加密实例：CK =173d14ba5003731d7a60049470f00a29COUNT =66035492BEARER =fDIRECTION =0LENGTH =c1IBS:6cf65340735552ab0c9752fa6f9025fe0bd675d9005875b200000000OBS:a6c85fc66afb8533aafc2518dfe784940ee1e4b030238cc800000000第二组加密实例：CK =e5bd3ea0eb55ade866c6ac58bd54302aCOUNT =56823BEARER =18DIRECTION =1LENGTH =320IBS:14a8ef693d678507bbe7270a7f67ff5006c3525b9807e467c4e56000ba338f5d429559036751822246c80d3b38f07f4be2d8ff5805f5132229bde93bbbdcaf382bf1ee972fbf9977bada8945847a2a6c9ad34a667554e04d1f7fa2c33241bd8f01ba220dOBS:131d43e0dea1be5c5a1bfd971d852cbf712d7b4f57961fea3208afa8bca433f456ad09c7417e58bc69cf8866d1353f74865e80781d202dfb3ecff7fcbc3b190fe82a204ed0e350fc0f6f2613b2f2bca6df5a473a57a4a00d985ebad880d6f23864a07b01第三组加密实例：CK =e13fed21b46e4e7ec31253b2bb17b3e0COUNT =2738cdaaBEARER =1aDIRECTION =0LENGTH =FB3IBS: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：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参考文献ETSI/SAGETS35.221.Specificationofthe3GPPConfidentialityandIntegrityAlgorithms128-EEA3&128-EIA3.Document1:128-EEA3and128-EIA3Specification.ETSI/SAGETS35.222.Specificationofthe3GPPConfidentialityandIntegrityAlgorithms128-EEA3&128-EIA3.Document2:ZUCSpecification.ETSI/SAGETS35.223.Specificationofthe3GPPConfidentialityandIntegrityAlgorithms128-EEA3&128-EIA3.Document3:Implementor'sTestData.ETSI/SAGETR35.924.Specificationofthe3GPPConfidentialityandIntegrityAlgorithms128-EEA3&128-EIA3.Document4:DesignandEvaluationReport.

祖冲之序列密码算法第3部分：基于祖冲之算法的完整性算法1范围本部分描述了基于祖冲之算法的完整性算法。该完整性算法可适用于3GPPLTE通信中消息的完整性保护。本部分可用于指导基于祖冲之算法的完整性算法相关产品的研制、检测和使用。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GM/T0001.1–2011祖冲之序列密码算法第1部分：算法描述3术语和约定以下术语和约定适用于本部分。比特bit二进制字符0和1称之为比特。字节byte由8个比特组成的比特串称之为字节。字word由2个以上（包含2个）比特组成的比特串称之为字。本部分主要使用31比特字和32比特字。字表示wordrepresentation本部分字默认采用十进制表示。当字采用其它进制表示时，总是在字的表示之前或之后添加指示符。例如，前缀0x指示该字采用十六进制表示，后缀下角标2指示该字采用二进制表示。高低位顺序bitordering本部分规定字的最高位总是位于字表示中的最左边，最低位总是位于字表示中的最右边。4符号和缩略语4.1符号下列符合适用于本部分： 异或运算a‖b 字符串连接符 不小于的最小整数<<k 左移k位4.2缩略语下列缩略语适用于本规范：IK基于祖冲之算法的完整性算法密钥KEY祖冲之算法的初始密钥IV祖冲之算法的初始向量MAC 消息认证码5算法描述5.1算法输入与输出本算法的输入参数见表1，输出参数见表2。表1输入参数表输入参数比特长度备注COUNT32计数器BEARER5承载层标识DIRECTION1传输方向标识IK128完整性密钥LENGTH32输入消息流的比特长度MLENGTH输入消息流表2输出参数表输出参数比特长度备注MAC32消息认证码5.2算法工作流程5.2.1初始化本算法的初始化主要是指根据完整性密钥IK和其他输入参数（见5.1节表1）构造祖冲之算法的初始密钥KEY和初始向量IV。记完整性密钥IK=IK[0]∥IK[1]∥IK[2]∥…∥IK[15]和祖冲之算法的初始化密钥KEY=KEY[0]∥KEY[1]∥KEY[2]∥…∥KEY[15]，其中IK[i]、KEY[i](0≤i≤15)都是8比特的字节。则有KEY[i]=IK[i],i=0,1,2,…,15。记计数器COUNT=COUNT[0]∥COUNT[1]∥COUNT[2]∥COUNT[3]，其中COUNT[i]为8比特的字节，i＝0,1,2,3。设祖冲之算法的初始向量IV为IV=IV[0]∥IV[1]∥IV[2]∥…∥IV[15]，其中IV[i](0≤i≤15)为8比特的字节。则有IV[0]=COUNT[0]，IV[1]=COUNT[1]，IV[2]=COUNT[2]，IV[3]=COUNT[3]，IV[4]=BEARER∥0002，IV[5]=000000002，IV[6]=000000002，IV[7]=000000002，IV[8]=IV[0](DIRECTION<<7)，IV[9]=IV[1]，IV[10]=IV[2]，IV[11]=IV[3]，IV[12]=IV[4]，IV[13]=IV[5]，IV[14]=IV[6](DIRECTION<<7)，IV[15]=IV[7]。5.2.2产生密钥流利用5.2.1节生成的初始密钥KEY和初始向量IV，祖冲之算法产生L个字的密钥流。将生成的密钥流用比特串表示为k[0]，k[1]，…，k[32*L-1]，其中k[0]为祖冲之算法生成的第一个密钥字的最高位比特，k[31]为最低位比特，其它依此类推。为了计算LENGTH比特消息的MAC值，L的取值为L=LENGTH/32+2。对于i=0，1，2，……，32*(L-1)，令ki=k[i]∥k[i+1]∥…∥k[i+31]。则ki为32比特字。5.2.3计算MAC设T为32比特字变量。置T=0。对i=0,1,…,LENGTH-1，如果M[i]=1，那么T=Tki。计算T=TkLENGTH。最后计算MAC=Tk32*(L-1)。（资料性附录）算法计算实例以下为本算法的计算实例。数据采用16进制表示。第一组实例：IK =00000000000000000000000000000000COUNT =0BEARER =0DIRECTION =0LENGTH =1M:00000000MAC:c8a9595e第二组实例：IK =c9e6cec4607c72db000aefa88385ab0aCOUNT =a94059daBEARER =aDIRECTION =1LENGTH =241M:983b41d47d780c9e1ad11d7eb70391b1de0b35da2dc62f83e7b78d6306ca0ea07e941b7be91348f9fcb170e2217fecd97f9f68adb16e5d7d21e569d280ed775cebde3f4093c5388100000000MAC:fae8ff0b第三组实例：IK =6b8b08ee79e0b5982d6d128ea9f220cbCOUNT =561eb2ddBEARER =1cDIRECTION =0LENGTH =1626M: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