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1 15
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2 64
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3 101
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4 115
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-1 117
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5 139
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6 169
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7 195
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ALU 211
8.4.4椭圆曲线点乘算法kP模块中的RAM 213
8.4.5椭圆曲线点乘算法kP模块顶层设计 213
习题8 215
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9 235
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10 249
参考文献 250