ZUC 算法原理及实现过程1。1 算法设计背景ZUC 算法，即祖冲之算法，是 3GPP 机密性算法 EEA3 和完整性算法 EIA3的核心，为中国自主设计的流密码算法.2025 年 5 月 ZUC 算法获得 3GPP 安全算法组 SA 立项，正式申请参加 3GPPLTE 第三套机密性和完整性算法标准的竞选工作。历时两年多的时间,ZUC 算法经过评估，于 2025 年 9 月正式被 3GPPSA全会通过，成为 3GPPLTE 第三套加密标准核心算法。ZUC 算法是中国第一个成为国际密码标准的密码算法。1.2 算法原理ZUC 是一个面对字的流密码。它采纳 128 位的初始密钥作为输入和一个128 位的初始向量（IV)，并输出关于字的密钥流(从而每 32 位被称为一个密钥字)。密钥流可用于对信息进行加密/解密。ZUC 的执行分为两个阶段：初始化阶段和工作阶段。在第一阶段，密钥和初始向量进行初始化，即不产生输出。第二个阶段是工作阶段，在这个阶段，每一个时钟脉冲产生一个 32 比特的密钥输出。（1）运算符说明 整数模 整数比特异或 字符串和 b 的连接 二进制表示的最左 16 位值 二进制表示的最右 16 位值 向左比特的循环移位 向右 1 比特的移位 值分配到对应的值(2）算法结构ZUC 有三个逻辑层,见下图。顶层为一个线性反馈移位寄存器（）的16 个赛段，中间层是比特重组(），最下层为一个非线性函数.图 1 ZUC 的整体结构图(3） 线性移位反馈寄存器(）具有 16 个 31 比特的单元,每个单元取值均在下面的集合中： 有两种模式的操作，即初始化模式和工作模式。在初始化模式中，接收一个 31 比特的输入,是删除非线性函数的 32 位输出最右边的位得到的。也就是说，可将初始化模式工作原理表示为：LFSRWithInitialisationMode(）｛1、；2、；3、假如，则设;4、｝ 在工作模式中，不接收任何输入，它的工作原理表示为：LFSRWithWorkMode（)｛1、；2、假如，则设;3、;}（4） 比特重组ZUC 算法的中间层是比特重组，从的单元中提取 128 比特的输出并形成 4 个 32 比特的字，前三个字将用于最底层的非线性函数中,而最后一个字会在密钥流的产生中用到。令是中的 8 个单元，则形成 4 个 32 比特字的比特重组过程如下：Bitreorganization（）｛1、;2、；3、；4、}（5）非线性函数非线性函数有 2 个 32 位的存储单元，即和。令到的输入为，和,即为比特重组的前三个输出,然后函数输出一个 32 位字.的详细过程如下：{1、;2、;3、；4、；5、}（...
