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密码芯片设计基础

作者：戴紫彬

出版社：科学出版社出版时间：2023-06-01

开本：其他页数： 272

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版权信息
内容简介
目录

密码芯片设计基础版权信息

ISBN：9787030758835
条形码：9787030758835 ; 978-7-03-075883-5
装帧：平装胶订
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
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密码芯片设计基础内容简介

《密码芯片设计基础》是密码科学与技术、网络空间安全、集成电路科学与技术专业的一门专业教材，该教材对学生建立密码芯片的基本概念，掌握密码芯片设计及相关技术，深入理解密码在网络空间安全领域中的支撑性作用与地位有着重要作用。教材的主要内容如下：**章绪论：介绍密码芯片的基本概念、实现方式、分类与基本结构；密码芯片产生背景、发展历程、现状与趋势；密码芯片的电气性能、定时参数与密码处理速度。第二章密码芯片设计概述：介绍数字系统的基本概念与层次化描述方法、数字系统与密码芯片，密码芯片总体设计、接口设计、内部结构设计与工作流程；密码芯片的器件选型及比较；密码芯片的安全防护。第三章密码运算单元设计：介绍布尔函数、加法/减法/PHT运算、乘法运算、有限域乘法运算、比特置换、移位操作、查表操作等基本密码处理单元的设计技术。第四章存储单元与互联单元：介绍寄存器、寄存器堆、移位寄存器、FIFO、RAM、ROM等数据存储单元及互联单元的描述方法及设计技术第五章数据路径设计：介绍数据路径的组成及设计步骤，典型分组密码算法DES、序列密码算法GRAIN、杂凑算法SHA1、大数乘法运算的数据路径设计。第六章控制单元设计：介绍密码芯片的控制方式、控制器基本结构、分类及设计步骤；移位寄存器型控制器、计数器型控制器及设计；有限状态机的基本概念、分类、设计步骤及描述方法；微代码控制器的基本概念、基本结构与设计方法。教材按照由浅入深、由整体到局部再由局部到整体的思路，从密码芯片有关基本概念入手，逐步引入密码芯片的一般设计流程，并针对密码芯片的基本单元、数据路径和控制单元设计进行重点讲解，及时安排相应的课后习题课，巩固和加深学生对所学知识的理解，进而通过几个实例深入理解密码芯片设计的基本理论方法与过程，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。

密码芯片设计基础目录

目录第1章绪论 1 1.1 密码芯片 1 1.1.1 密码芯片的概念 1 1.1.2 密码芯片的功能 2 1.1.3 密码芯片的分类 3 1.1.4 密码芯片的作用 3 1.2 密码芯片发展概况 4 1.2.1 密码芯片发展背景 4 1.2.2 密码芯片发展现状 5 1.2.3 密码芯片发展趋势 6 1.3 密码芯片通用性能指标 6 1.3.1 电气特性 7 1.3.2 时序特性 8 1.4 密码处理速度 10 1.4.1 分组密码算法芯片处理速度 10 1.4.2 序列密码算法芯片处理速度 13 1.4.3 杂凑算法芯片处理速度 13 1.4.4 非对称密码算法芯片处理速度 14 习题一 15 第2章密码芯片设计概述 18 2.1 密码芯片设计描述方法 18 2.1.1 数字系统与密码芯片 18 2.1.2 数字系统层次化描述方法 19 2.1.3 数字系统的设计方法 20 2.1.4 数字系统描述方法 22 2.2 密码芯片总体设计 24 2.2.1 密码模块与密码芯片 24 2.2.2 分组密码算法芯片 25 2.2.3 序列密码算法芯片 28 2.2.4 杂凑算法芯片 31 2.2.5 RSA算法芯片 32 2.3 密码芯片结构设计 34 2.3.1 基本结构 34 2.3.2 分组密码算法芯片组成结构 34 2.3.3 序列密码算法芯片组成结构 36 2.3.4 杂凑算法芯片组成结构 37 2.3.5 RSA算法芯片组成结构 38 2.4 密码芯片的实现方式 40 2.4.1 专用集成电路 40 2.4.2 现场可编程门阵列 41 2.4.3 密码芯片的器件选型 42 习题二 43 第3章密码运算单元设计 45 3.1 密码算法基本运算单元 45 3.2 逻辑运算单元 46 3.2.1 分组密码中的多位异或操作 46 3.2.2 杂凑算法中的多变量逻辑函数 47 3.3 反馈移位寄存器单元 48 3.3.1 反馈移位寄存器及相关操作 48 3.3.2 线性反馈移位寄存器操作单元 49 3.3.3 非线性反馈移位寄存器操作单元 51 3.3.4 钟控反馈移位寄存器操作单元 52 3.4 加法运算单元 55 3.4.1 密码算法中的加法运算 55 3.4.2 加减法运算基本电路架构 56 3.4.3 连加运算 60 3.5 乘法运算单元 62 3.5.1 密码算法中的乘法运算 62 3.5.2 阵列乘法单元 63 3.5.3 移位乘法电路 65 3.5.4 模乘运算电路 67 3.6 有限域乘法运算单元 70 3.6.1 密码算法中的有限域运算 70 3.6.2 有限域乘法运算方法 73 3.6.3 有限域乘法运算实现技术 76 3.7 移位操作单元 80 3.7.1 密码算法中的移位操作 80 3.7.2 移位操作单元 82 3.8 比特置换单元 85 3.8.1 密码算法中的比特置换操作 85 3.8.2 比特置换实现技术 88 3.9 查表操作单元 91 3.9.1 密码算法中的查表操作 91 3.9.2 查表操作实现方式 92 习题三 96 第4章存储单元与互联单元 100 4.1 存储单元 100 4.1.1 基本寄存器的描述与实现 100 4.1.2 寄存器堆电路 101 4.1.3 移位存储电路 102 4.1.4 基于RAM的数据存储电路 104 4.1.5 基于FIFO的数据存储电路 105 4.2 互联单元 110 4.2.1 基本单元 110 4.2.2 总线 112 4.2.3 交叉开关网络 114 习题四 115 第5章数据路径设计 119 5.1 数据路径的功能作用与设计方法 119 5.1.1 数据路径的功能作用 119 5.1.2 数据路径基本组成 119 5.1.3 数据路径设计步骤 121 5.2 DES 算法芯片数据路径 122 5.2.1 数据路径构成 122 5.2.2 加解密算法数据路径 123 5.2.3 子密钥生成模块 129 5.3 Grain-80算法乱数生成芯片数据路径 134 5.3.1 算法概述 134 5.3.2 总体设计 135 5.3.3 Grain-80乱数生成芯片数据路径 136 5.4 SHA1算法芯片数据路径 141 5.4.1 总体构成 141 5.4.2 数据路径电路结构 143 5.4.3 消息预处理 145 5.5 大整数乘法电路数据路径 149 5.5.1 大整数乘法运算 149 5.5.2 1024bit乘法单元数据路径 152 习题五 154 第6章控制单元设计 162 6.1 控制器的概念及设计方法 162 6.1.1 密码芯片控制方式 162 6.1.2 控制器的基本结构 164 6.1.3 控制器分类及实现方式 164 6.1.4 控制器设计步骤 166 6.2 简单的定制型控制器设计 168 6.2.1 基于时序图的分析方法 168 6.2.2 移位寄存器型控制器 173 6.2.3 计数器型控制器设计 176 6.3 状态机型控制器设计 184 6.3.1 有限状态机概述 184 6.3.2 密钥实时生成DES算法芯片控制器设计 191 6.3.3 Grain-80算法乱数生成模块控制器 193 6.3.4 SHA1算法芯片控制器设计 199 6.4 微代码控制器设计 213 6.4.1 微代码控制器概述 213 6.4.2 DES算法芯片控制器设计 218 6.4.3 Grain-80算法乱数生成模块控制器设计 223 习题六 229 第7章密码芯片安全防护 235 7.1 密码芯片面临的安全威胁 235 7.2 安全防护方法概述 236 7.3 侧信道分析攻击原理分析 239 7.3.1 能量分析攻击 239 7.3.2 电磁辐射分析攻击 243 7.3.3 计时分析攻击 243 7.4 抗能量/电磁分析防护技术 244 7.4.1 算法级防护技术 245 7.4.2 系统级防护技术 246 7.4.3 电路级防护技术 246 7.4.4 DES算法掩码实现 247 7.5 抗计时分析防护技术 250 7.5.1 时间维度防护 250 7.5.2 空间维度防护 252 7.6 故障注入攻击与防护技术 252 7.6.1 故障注入攻击 252 7.6.2 抗故障注入攻击与防护技术 254 习题七 256 参考文献 258

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