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第1章 密码算法工程基础1

1.1信息安全与密码技术1

1.1.1信息安全概述1

1.1.2密码学概述4

1.2现代密码技术6

1.2.1密码编码与密码分析6

1.2.2分组密码与序列密码8

1.2.3私钥密码与公钥密码10

1.3密码算法工程基础12

1.3.1密码算法的硬件实现12

1.3.2密码算法的软件实现13

1.3.3信息安全系统举例14

习题115

第2章FPGA原理及应用16

2.1 FPGA器件原理16

2.1.1 FPGA框架结构16

2.1.2 Cyclone器件结构19

2.1.3 FPGA器件编程23

2.2 FPGA器件选择30

2.3 FPGA开发工具36

2.4 Quartus Ⅱ使用样例38

2.4.1设计输入38

2.4.2设计处理44

2.4.3波形仿真46

2.4.4器件编程50

2.4.5原理图文件52

2.4.6参数化模块库57

2.4.7层次化设计61

习题264

第3章VHDL语言65

3.1 VHDL概述65

3.1.1 VHDL程序结构65

3.1.2 VHDL语法规则69

3.2 VHDL并行语句76

3.2.1信号赋值语句76

3.2.2 process语句78

3.2.3 block语句78

3.2.4 component语句79

3.2.5 generate语句81

3.3 VHDL顺序语句82

3.3.1变量赋值语句82

3.3.2 if语句82

3.3.3 case语句83

3.3.4 loop语句84

3.3.5 null语句85

3.4程序包与子程序86

3.4.1程序包86

3.4.2过程87

3.4.3函数89

3.5 VHDL应用举例91

3.5.1求补电路设计92

3.5.2双向总线缓冲器设计92

3.5.3移位寄存器设计94

3.5.4计数器设计95

3.5.5有限状态机设计96

3.5.6存储器设计98

习题3101

第4章 序列密码算法工程实现102

4.1序列密码概述102

4.1.1序列密码原理102

4.1.2序列密码分类103

4.2线性密钥序列生成器的工程实现104

4.2.1线性反馈移位寄存器104

4.2.2线性移位寄存器序列生成器105

4.3非线性密钥序列生成器的工程实现106

4.3.1非线性移位寄存器序列107

4.3.2对线性移位寄存器序列进行非线性组合108

4.3.3利用非线性分组码产生非线性序列112

习题4115

第5章 分组密码算法工程实现116

5.1分组密码算法概述116

5.2 DES算法描述117

5.2.1 DES算法简介117

5.2.2初始置换IP及逆置换IP-1117

5.2.3 16次迭代运算119

5.2.4 f函数运算119

5.2.5密钥扩展122

5.2.6 DES的工作模式123

5.3 DES算法关键模块设计125

5.3.1 S盒设计126

5.3.2轮函数设计126

5.3.3密钥扩展设计129

5.4 DES算法的工程实现131

习题5139

第6章AES算法工程实现140

6.1 AES算法概述140

6.1.1 AES算法的评估准则140

6.1.2 AES算法的数学基础141

6.2 AES算法描述143

6.2.1 AES信号描述144

6.2.2 AES加密145

6.2.3 AES解密148

6.2.4密钥扩展150

6.3 AES算法关键模块设计152

6.3.1自定义函数库设计152

6.3.2密钥扩展设计154

6.3.3轮函数设计156

6.4 AES算法的工程实现161

习题6169

第7章HASH算法工程实现170

7.1 HASH算法概述170

7.2 SHA1算法工程实现171

7.2.1 SHA1算法的基本原理171

7.2.2 SHA1算法的V HDL设计172

7.3 SHA-256算法工程实现182

7.3.1 SHA-256算法的基本原理182

7.3.2 SHA-256算法的V HDL设计184

7.4 Groestl算法工程实现188

7.4.1 Groestl算法基本原理188

7.4.2 Groestl算法的VHDL设计190

习题7195

第8章 椭圆曲线点乘算法工程实现196

8.1椭圆曲线密码体制概述196

8.2椭圆曲线密码基本算法197

8.2.1有限域GF （2m）基本运算197

8.2.2椭圆曲线点乘运算199

8.3有限域运算工程实现202

8.3.1基于FPGA的GF （2m ）域乘法器设计202

8.3.2基于FPGA的GF（2m）域平方及加法算法设计205

8.3.3基于FPGA的GF（2m）域求逆算法设计206

8.4椭圆曲线点乘算法工程实现210

8.4.1椭圆曲线点乘算法的设计原则210

8.4.2椭圆曲线点乘算法的设计及优化211

8.4.3椭圆曲线点乘算法kP模块中的ALU211

8.4.4椭圆曲线点乘算法kP模块中的RAM213

8.4.5椭圆曲线点乘算法kP模块顶层设计213

习题8215

第9章 密码算法的软件工程实现216

9.1 DES的单片机实现216

9.1.1 DES算法的设计216

9.1.2 DES算法的单片机实现217

9.1.3 DES算法的单片机优化223

9.2 DES算法的DSP实现224

9.2.1 TMS320VC33体系结构及特点224

9.2.2 DES算法的VC33实现225

9.2.3性能分析234

习题9235

第10章 密码芯片安全设计236

10.1密码芯片的安全威胁236

10.1.1物理攻击236

10.1.2旁路攻击237

10.2密码芯片的功耗攻击238

10.2.1静态互补CMOS逻辑的功耗特性238

10.2.2功耗攻击241

10.3抗攻击的密码芯片安全设计243

10.3.1算法级抗攻击措施243

10.3.2电路级抗攻击措施245

习题10249

参考文献250