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密碼芯片設計基礎 版權信息
- ISBN：9787030758835
- 條形碼：9787030758835 ; 978-7-03-075883-5
- 裝幀：平裝膠訂
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
密碼芯片設計基礎 內容簡介
《密碼芯片設計基礎》是密碼科學與技術、網絡空間安全、集成電路科學與技術專業的一門專業教材，該教材對學生建立密碼芯片的基本概念，掌握密碼芯片設計及相關技術，深入理解密碼在網絡空間安全領域中的支撐性作用與地位有著重要作用。教材的主要內容如下：**章緒論：介紹密碼芯片的基本概念、實現方式、分類與基本結構；密碼芯片產生背景、發展歷程、現狀與趨勢；密碼芯片的電氣性能、定時參數與密碼處理速度。第二章密碼芯片設計概述：介紹數字系統的基本概念與層次化描述方法、數字系統與密碼芯片，密碼芯片總體設計、接口設計、內部結構設計與工作流程；密碼芯片的器件選型及比較；密碼芯片的安全防護。第三章密碼運算單元設計：介紹布爾函數、加法/減法/PHT運算、乘法運算、有限域乘法運算、比特置換、移位操作、查表操作等基本密碼處理單元的設計技術。第四章存儲單元與互聯單元：介紹寄存器、寄存器堆、移位寄存器、FIFO、RAM、ROM等數據存儲單元及互聯單元的描述方法及設計技術第五章數據路徑設計：介紹數據路徑的組成及設計步驟，典型分組密碼算法DES、序列密碼算法GRAIN、雜湊算法SHA1、大數乘法運算的數據路徑設計。第六章控制單元設計：介紹密碼芯片的控制方式、控制器基本結構、分類及設計步驟；移位寄存器型控制器、計數器型控制器及設計；有限狀態機的基本概念、分類、設計步驟及描述方法；微代碼控制器的基本概念、基本結構與設計方法。教材按照由淺入深、由整體到局部再由局部到整體的思路，從密碼芯片有關基本概念入手，逐步引入密碼芯片的一般設計流程，并針對密碼芯片的基本單元、數據路徑和控制單元設計進行重點講解，及時安排相應的課后習題課，鞏固和加深學生對所學知識的理解，進而通過幾個實例深入理解密碼芯片設計的基本理論方法與過程，提高學生運用所學知識解決實際問題的能力。
密碼芯片設計基礎 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 密碼芯片 1
1.1.1 密碼芯片的概念 1
1.1.2 密碼芯片的功能 2
1.1.3 密碼芯片的分類 3
1.1.4 密碼芯片的作用 3
1.2 密碼芯片發展概況 4
1.2.1 密碼芯片發展背景 4
1.2.2 密碼芯片發展現狀 5
1.2.3 密碼芯片發展趨勢 6
1.3 密碼芯片通用性能指標 6
1.3.1 電氣特性 7
1.3.2 時序特性 8
1.4 密碼處理速度 10
1.4.1 分組密碼算法芯片處理速度 10
1.4.2 序列密碼算法芯片處理速度 13
1.4.3 雜湊算法芯片處理速度 13
1.4.4 非對稱密碼算法芯片處理速度 14
習題一 15
第2章 密碼芯片設計概述 18
2.1 密碼芯片設計描述方法 18
2.1.1 數字系統與密碼芯片 18
2.1.2 數字系統層次化描述方法 19
2.1.3 數字系統的設計方法 20
2.1.4 數字系統描述方法 22
2.2 密碼芯片總體設計 24
2.2.1 密碼模塊與密碼芯片 24
2.2.2 分組密碼算法芯片 25
2.2.3 序列密碼算法芯片 28
2.2.4 雜湊算法芯片 31
2.2.5 RSA算法芯片 32
2.3 密碼芯片結構設計 34
2.3.1 基本結構 34
2.3.2 分組密碼算法芯片組成結構 34
2.3.3 序列密碼算法芯片組成結構 36
2.3.4 雜湊算法芯片組成結構 37
2.3.5 RSA算法芯片組成結構 38
2.4 密碼芯片的實現方式 40
2.4.1 專用集成電路 40
2.4.2 現場可編程門陣列 41
2.4.3 密碼芯片的器件選型 42
習題二 43
第3章 密碼運算單元設計 45
3.1 密碼算法基本運算單元 45
3.2 邏輯運算單元 46
3.2.1 分組密碼中的多位異或操作 46
3.2.2 雜湊算法中的多變量邏輯函數 47
3.3 反饋移位寄存器單元 48
3.3.1 反饋移位寄存器及相關操作 48
3.3.2 線性反饋移位寄存器操作單元 49
3.3.3 非線性反饋移位寄存器操作單元 51
3.3.4 鐘控反饋移位寄存器操作單元 52
3.4 加法運算單元 55
3.4.1 密碼算法中的加法運算 55
3.4.2 加減法運算基本電路架構 56
3.4.3 連加運算 60
3.5 乘法運算單元 62
3.5.1 密碼算法中的乘法運算 62
3.5.2 陣列乘法單元 63
3.5.3 移位乘法電路 65
3.5.4 模乘運算電路 67
3.6 有限域乘法運算單元 70
3.6.1 密碼算法中的有限域運算 70
3.6.2 有限域乘法運算方法 73
3.6.3 有限域乘法運算實現技術 76
3.7 移位操作單元 80
3.7.1 密碼算法中的移位操作 80
3.7.2 移位操作單元 82
3.8 比特置換單元 85
3.8.1 密碼算法中的比特置換操作 85
3.8.2 比特置換實現技術 88
3.9 查表操作單元 91
3.9.1 密碼算法中的查表操作 91
3.9.2 查表操作實現方式 92
習題三 96
第4章 存儲單元與互聯單元 100
4.1 存儲單元 100
4.1.1 基本寄存器的描述與實現 100
4.1.2 寄存器堆電路 101
4.1.3 移位存儲電路 102
4.1.4 基于RAM的數據存儲電路 104
4.1.5 基于FIFO的數據存儲電路 105
4.2 互聯單元 110
4.2.1 基本單元 110
4.2.2 總線 112
4.2.3 交叉開關網絡 114
習題四 115
第5章 數據路徑設計 119
5.1 數據路徑的功能作用與設計方法 119
5.1.1 數據路徑的功能作用 119
5.1.2 數據路徑基本組成 119
5.1.3 數據路徑設計步驟 121
5.2 DES 算法芯片數據路徑 122
5.2.1 數據路徑構成 122
5.2.2 加解密算法數據路徑 123
5.2.3 子密鑰生成模塊 129
5.3 Grain-80算法亂數生成芯片數據路徑 134
5.3.1 算法概述 134
5.3.2 總體設計 135
5.3.3 Grain-80亂數生成芯片數據路徑 136
5.4 SHA1算法芯片數據路徑 141
5.4.1 總體構成 141
5.4.2 數據路徑電路結構 143
5.4.3 消息預處理 145
5.5 大整數乘法電路數據路徑 149
5.5.1 大整數乘法運算 149
5.5.2 1024bit乘法單元數據路徑 152
習題五 154
第6章 控制單元設計 162
6.1 控制器的概念及設計方法 162
6.1.1 密碼芯片控制方式 162
6.1.2 控制器的基本結構 164
6.1.3 控制器分類及實現方式 164
6.1.4 控制器設計步驟 166
6.2 簡單的定制型控制器設計 168
6.2.1 基于時序圖的分析方法 168
6.2.2 移位寄存器型控制器 173
6.2.3 計數器型控制器設計 176
6.3 狀態機型控制器設計 184
6.3.1 有限狀態機概述 184
6.3.2 密鑰實時生成DES算法芯片控制器設計 191
6.3.3 Grain-80算法亂數生成模塊控制器 193
6.3.4 SHA1算法芯片控制器設計 199
6.4 微代碼控制器設計 213
6.4.1 微代碼控制器概述 213
6.4.2 DES算法芯片控制器設計 218
6.4.3 Grain-80算法亂數生成模塊控制器設計 223
習題六 229
第7章 密碼芯片安全防護 235
7.1 密碼芯片面臨的安全威脅 235
7.2 安全防護方法概述 236
7.3 側信道分析攻擊原理分析 239
7.3.1 能量分析攻擊 239
7.3.2 電磁輻射分析攻擊 243
7.3.3 計時分析攻擊 243
7.4 抗能量/電磁分析防護技術 244
7.4.1 算法級防護技術 245
7.4.2 系統級防護技術 246
7.4.3 電路級防護技術 246
7.4.4 DES算法掩碼實現 247
7.5 抗計時分析防護技術 250
7.5.1 時間維度防護 250
7.5.2 空間維度防護 252
7.6 故障注入攻擊與防護技術 252
7.6.1 故障注入攻擊 252
7.6.2 抗故障注入攻擊與防護技術 254
習題七 256
參考文獻 258
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