可重构计算密码处理器(精) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘雷波王博魏少军... 编

图书标签:

• 可重构计算
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• 加速器
• 密码处理器
• 计算机体系结构
• 安全计算

店铺： 火把图书专营店

出版社： 科学

ISBN：9787030542441

商品编码：29701782637

开本：16

出版时间：2018-02-01

基本信息

• 商品名称：可重构计算密码处理器(精)
• 作者：刘雷波//王博//魏少军
• 定价：160
• 出版社：科学
• ISBN号：9787030542441

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2018-02-01
• 印刷时间：2018-02-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：精装
• 页数：337
• 字数：443千字

内容提要

刘雷波、王博、魏少军著的《可重构计算密码处 理器》主要介绍基于可重构计算技术的密码处理器系 统设计方法，包括密码算法的动态重构实现特性分析 、处理器系统结构设计与软件编译技术，并以一款作 者团队设计的可重构计算密码处理器Anole为例讲解 具体实现方案。在此基础上，本书重点讨论利用可重 构计算形式的局部动态重构特性与阵列式处理架构提 升密码处理器抗物理攻击安全性的设计方法，展望可 重构计算密码处理器技术的未来发展。
     本书适合电子科学与技术、密码科学、网络与信 息安全、计算机科学与技术等专业的科研人员、研究 生，以及工程师阅读学习。
    

目录

序
前言
第1章 绪论
1.1 信息安全与密码处理器
1.2 密码处理器的应用需求挑战
1.3 传统密码处理器研究现状
1.3.1 ASIC密码处理器研究现状
1.3.2 ISAP密码处理器研究现状
1.3.3 传统密码处理器的局限性
1.4 可重构计算密码处理器技术
1.4.1 可重构计算概述
1.4.2 可重构计算密码处理器研究现状
参考文献
第2章 密码算法的重构特性分析
2.1 密码算法功能及其分类
2.2 对称密码算法
2.2.1 分组密码算法
2.2.2 序列密码算法
2.3 杂凑算法
2.3.1 杂凑算法介绍
2.3.2 杂凑算法特点
2.3.3 杂凑算法共性逻辑
2.3.4 杂凑算法并行度
2.4 公钥密码算法
2.4.1 公钥密码算法介绍
2.4.2 公钥密码算法特点
2.4.3 公钥密码算法共性逻辑
2.4.4 公钥密码算法并行度
参考文献
第3章 可重构计算密码处理器硬件架构
3.1 可重构数据通路
3.1.1 可重构计算单元
3.1.2 互连网络
3.1.3 数据存储
3.1.4 异构模块
3.2 可重构控制器
3.2.1 配置控制方法
3.2.2 控制状态机
3.2.3 配置信息组织与存储
参考文献
第4章 可重构计算密码处理器编译方法
4.1 可重构计算处理器通用编译方法
4.2 可重构计算密码处理器关键编译方法
4.2.1 代码变换和优化
4.2.2 IR的划分和映射
4.3 可重构计算密码处理器算法编译实例
4.3.1 对称密码算法实现举例
4.3.2 杂凑算法实现举例
4.3.3 公钥密码算法实现举例
参考文献

《信息安全与计算新范式》 内容概述 本书深入探讨了当前信息安全领域面临的严峻挑战，并在此基础上，提出了一种全新的计算范式——可重构计算——作为解决这些挑战的强大工具。本书旨在为读者构建一个清晰、系统且具有前瞻性的知识体系，理解传统计算模式的局限性，掌握可重构计算的核心原理，并探索其在信息安全领域的具体应用和未来发展趋势。 第一部分：信息安全面临的挑战与传统计算的局限 本部分首先勾勒了当前信息安全所处的复杂环境。随着数字技术的飞速发展，网络攻击手段日新月异，攻击的频率、规模和复杂性都在不断提升。传统的基于固定硬件架构的计算模式，在应对这些不断演变的威胁时，显得力不从心。 新一代网络攻击的特点：我们将详细剖析当前信息安全威胁的新特点，包括但不限于： 高级持续性威胁（APT）：分析APT攻击的隐蔽性、长期性以及针对性，理解其如何绕过传统的防御体系。 软件漏洞的普遍性与利用：探讨现代软件开发中存在的普遍性漏洞，以及自动化漏洞挖掘和利用技术的发展，如何使得攻击者能够以前所未有的速度和规模发动攻击。 加密算法的安全性挑战：研究现有主流加密算法面临的潜在威胁，例如量子计算对传统公钥密码体系的威胁，以及针对对称加密的侧信道攻击等。 数据隐私泄露的风险：随着大数据时代的到来，用户隐私数据的收集、存储和使用面临前所未有的挑战，数据泄露事件频发，对个人和机构造成严重损害。 硬件安全威胁的演变：除了软件层面的攻击，硬件层面的安全威胁也日益凸显，例如硬件木马、篡改以及侧信道信息泄露等，这些威胁往往难以察觉且难以根除。 传统计算模式的瓶颈：在此基础上，本书将深入分析传统计算模式在应对上述挑战时的固有局限性： 固定指令集架构的僵化：基于通用处理器（CPU）的固定指令集架构，虽然提供了广泛的通用性，但也意味着其在执行特定任务时可能存在效率低下和资源浪费的问题。一旦出现新的安全威胁或算法需求，往往需要软件层面进行适配，周期长且可能引入新的漏洞。 硬件安全更新的困难：传统硬件的安全加固或更新往往涉及复杂的芯片设计和制造流程，成本高昂且周期漫长，难以快速响应动态变化的安全威胁。 侧信道攻击的脆弱性：通用处理器在执行指令时会产生功耗、电磁辐射等信息，这些信息可能被攻击者窃取并用于推断敏感数据，而固定硬件架构的设计往往难以有效屏蔽这些侧信道信息。 性能与安全性的权衡：在传统架构下，实现高级安全功能（如复杂加密算法的硬件加速）通常需要专门的硬件模块，这会增加芯片的复杂度和成本，并且可能牺牲一部分通用计算性能。 第二部分：可重构计算的原理与技术基础 本部分是本书的核心内容，将详细介绍可重构计算（Reconfigurable Computing）这一新兴的计算范式，并为其在信息安全领域的应用奠定坚实的技术基础。 可重构计算的定义与发展历程： 核心理念：阐述可重构计算的核心思想——“硬件即软件”或“硬件可编程”。强调其能够在运行时根据计算任务的需求动态地改变硬件的逻辑功能和互连结构，实现硬件资源的灵活配置。 关键技术：介绍实现可重构计算的关键技术，包括： FPGA（Field-Programmable Gate Array）：详细介绍FPGA的工作原理、基本构成（查找表、触发器、布线资源等），以及其在硬件逻辑配置和动态重构方面的能力。 CPLD（Complex Programmable Logic Device）：对比FPGA，说明CPLD的特点和适用场景。 基于处理器的可重构架构：介绍一些将可重构逻辑集成到处理器内部的架构，例如数据流处理器、动态可配置处理器等，以及它们如何提升特定应用的性能。 发展趋势：梳理可重构计算从早期的概念到如今日益成熟的技术发展历程，以及其在不同领域的应用探索。 可重构计算的核心优势： 灵活性与适应性：阐述可重构计算最突出的优势——其能够根据不断变化的计算任务和安全需求，动态地配置硬件资源，实现“即时硬件”的定制。 高性能计算：分析可重构计算如何在特定任务上实现超越通用处理器的性能，尤其是在并行度高、计算模式固定的场景下。 低功耗：指出在特定应用中，通过只激活必需的硬件资源，可重构计算能够实现比通用处理器更低的功耗。 安全性提升潜力：初步探讨可重构计算在提升信息安全方面的独特潜力，例如快速响应漏洞、实现定制化安全硬件等。 可重构计算的编程模型与工具链： 硬件描述语言（HDL）：介绍Verilog、VHDL等主流HDL语言，以及它们在描述可重构硬件逻辑中的作用。 高层次综合（HLS）：探讨如何利用C/C++等高级语言进行可重构硬件的设计，以及HLS工具链如何将软件代码映射到硬件配置。 开发流程与工具：介绍完整的可重构计算开发流程，包括设计、仿真、综合、布局布线以及目标板部署等，并介绍相关的EDA（Electronic Design Automation）工具。 第三部分：可重构计算在信息安全领域的应用 本部分将聚焦于可重构计算如何为解决信息安全挑战提供创新性的解决方案，展示其在各个关键安全领域的实际应用前景。 高性能加密算法的硬件加速： 椭圆曲线密码（ECC）：深入分析ECC算法的数学原理，以及可重构硬件如何在低功耗、高性能的嵌入式设备上高效实现ECC的加法和倍点运算。 高级对称加密（AES、SM4等）：探讨如何利用可重构逻辑设计高效的AES、SM4硬件模块，并分析其与固定硬件实现的性能差异，以及如何应对侧信道攻击。 哈希函数（SHA-3等）：研究新一代哈希函数的设计特点，以及可重构架构如何为其提供灵活高效的计算平台。 定制化加密算法：分析在特定应用场景下，可能需要定制化加密算法以满足特殊安全需求，而可重构计算能够轻松支持这种定制化。 抗侧信道攻击的硬件设计： 侧信道分析原理：详细介绍基于功耗、电磁辐射、时序等侧信道攻击的原理和技术。 可重构硬件的防护策略： 随机化技术：探讨如何利用可重构硬件动态地改变操作序列、数据通路，以混淆侧信道信息。 屏蔽与噪声注入：研究如何通过动态配置的硬件模块来生成对抗性的噪声，掩盖真实的计算信息。 功耗均衡化设计：分析如何利用可重构逻辑实现对功耗进行均衡化管理，降低信息泄露的风险。 硬件的动态安全更新：强调当出现新的侧信道攻击手段时，可重构硬件能够快速地重新配置自身以应对，而非需要更换硬件。 高效的网络安全硬件与协议加速： 防火墙与入侵检测/防御系统（IDS/IPS）：研究如何利用可重构硬件加速大规模数据包的解析、特征匹配和策略判断，提升网络安全设备的吞吐量和响应速度。 SSL/TLS协议加速：探讨如何将SSL/TLS协议中的加密、解密、握手等关键环节卸载到可重构硬件上，提高通信效率。 软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV）：分析可重构计算在SDN/NFV架构中的角色，如何动态地部署和配置网络安全功能，实现网络的高度灵活性和可编程性。 安全可信的硬件基础： 硬件信任根（Root of Trust）：探讨如何利用可重构硬件构建安全可信的计算基础，实现芯片级别的安全启动和身份验证。 防篡改与防克隆：研究可重构技术如何用于设计具有防篡改、防克隆功能的硬件模块，保护知识产权和敏感设备的安全。 动态安全策略的实现：分析可重构硬件如何支持动态的安全策略部署和执行，适应不断变化的安全环境。 第四部分：可重构计算在信息安全领域的挑战与未来展望 本部分将审视可重构计算在信息安全领域应用所面临的挑战，并展望其未来的发展方向。 面临的挑战： 开发复杂性：尽管高层次综合技术在不断发展，但与纯软件开发相比，可重构硬件的设计和调试仍然具有较高的门槛。 工具链的成熟度：与传统软件开发工具链相比，可重构计算的工具链在易用性、效率和生态系统方面仍有提升空间。 功耗与面积的优化：在追求高性能的同时，如何进一步优化可重构硬件的功耗和芯片面积，使其能够集成到更广泛的设备中，是一个持续的挑战。 标准化的缺乏：在可重构计算的编程模型、接口和架构等方面，目前仍缺乏统一的标准，这在一定程度上制约了其大规模应用。 软件生态的构建：与成熟的软件生态系统相比，可重构计算领域的软件库、框架和应用生态仍需进一步丰富。 未来发展趋势： 与AI的融合：探讨可重构计算在加速人工智能算法（如深度学习的推理和训练）方面的潜力，以及AI技术如何反哺可重构硬件的设计自动化。 异构计算平台的兴起：分析未来计算平台将是CPU、GPU、FPGA等多种计算单元的异构组合，可重构计算将在其中扮演重要角色。 面向安全应用的专用可重构架构：预测将出现更多针对信息安全特定需求的专用可重构架构，例如专用于加密、抗侧信道攻击或网络协议加速的定制化芯片。 软硬件协同设计的深化：强调软硬件协同设计的重要性，通过更紧密的配合，充分发挥可重构计算的优势。 安全计算与可信执行环境的增强：展望可重构计算在构建更强大、更灵活的可信执行环境（TEE）方面的作用。 结论 本书系统地阐述了信息安全领域面临的挑战，并深入剖析了可重构计算作为一种颠覆性计算范式，如何为应对这些挑战提供创新的解决方案。通过对可重构计算原理、技术基础及其在信息安全领域的具体应用的详细阐述，本书旨在为研究人员、工程师和相关从业者提供宝贵的知识和前瞻性的视野，共同推动信息安全技术迈向新的高度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计确实挺有意思，封面那种深邃的蓝色调搭配上精致的几何图案，立刻就给人一种“高精尖”的感觉。我本来以为这会是一本晦涩难懂的学术专著，毕竟书名听起来就够硬核了。然而，当我翻开第一章时，发现作者在引入概念时非常注重铺垫，没有直接抛出复杂的公式或算法，而是从一个更宏观的角度——比如当前信息安全面临的挑战和未来计算架构的发展趋势——来切入。这使得像我这样并非专业密码学背景的读者也能比较顺畅地跟上思路。特别是关于硬件安全模块（HSM）的演进历史那部分，作者用了很多生动的案例来阐述为什么传统架构在面对量子计算威胁时会显得力不从心，这种叙事方式大大降低了阅读门槛。虽然核心技术细节仍然需要仔细揣摩，但至少在建立起对整个领域认知的过程中，阅读体验是相当愉悦的，感觉作者是花了很多心思去设计读者的学习路径的，而不是简单地堆砌知识点。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论推导的严谨性上几乎无可挑剔，这对于追求精确性的专业人士来说，绝对是福音。我特别关注了其中关于“模糊逻辑处理”与“抗侧信道攻击”相结合的那几章。作者并没有停留在描述性的介绍，而是深入到了电路级别的实现细节，甚至引用了最新的VLSI设计规范来佐证其提出的优化方案在功耗和延迟方面的优势。我尝试对照着书中的图表，在脑海中模拟了几次数据流的传输过程，发现其设计的那个“动态重构单元”在理论上确实能有效打乱固定路径的依赖性，从而极大地提高了故障注入和功耗分析的难度。不过，我也注意到，由于涉及大量底层硬件描述语言（HDL）的伪代码和时序图的解释，对于不熟悉硬件描述或FPGA实现的读者来说，这部分内容可能会成为一个陡峭的障碍。总的来说，它更像是一本能指导你从概念走向实际芯片实现的参考手册，而不是一本入门读物，其深度和广度都对读者提出了相当高的前置知识要求。

评分☆☆☆☆☆

如果从实用工具书的角度来审视这本书，它的价值主要体现在对特定加密算法优化实现方法的详尽剖析上。举例来说，对于椭圆曲线加密（ECC）的标量乘法运算，书中提供了一个非常细致的并行化和流水线化模型，并对比了固定硬件加速器和基于比特流重构的加速器在特定工作负载下的性能差异。我尤其欣赏作者对不同量化粒度下重构开销的计算模型，这对于需要进行功耗和面积权衡的系统级工程师来说，是极其宝贵的量化数据。然而，我必须指出，书中引用的许多基准测试和性能数据似乎是基于几年前的工艺节点，虽然其核心原理依然成立，但读者在直接套用到最新的纳米级工艺时，可能需要自行进行大量的修正和再验证工作。因此，这本书更像是一份扎实的理论与方法论的蓝图，而不是即插即用的代码库。

评分☆☆☆☆☆

令人耳目一新的是，这本书似乎对“可重构性”的哲学思考也有所涉猎。它不仅仅是在罗列如何构建一个可重构的处理器，更是在探讨这种设计范式本身对未来安全生态的意义。在某一节的讨论中，作者提到了“安全基线”的概念，并指出在面对未知的、零日漏洞时，一个静态的处理器结构是无法自我防御的，而只有具备快速适应和“自我重塑”能力的核心才能持续生存。这种带有前瞻性的论述，让我对这本书的定位有了更深的理解——它瞄准的不是解决今天的问题，而是为未来十年甚至更长时间的安全计算框架打下理论基础。虽然其中一些关于“基于硬件的自适应安全策略”的构想在当前看来可能还略显超前，但它无疑激发了许多关于系统韧性和动态防御的思考，让阅读过程充满了智力上的挑战和趣味性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献列表异常丰富，这极大地提升了其可信度。我注意到作者不仅引用了来自顶会（如ISSCC、CRYPTO）的经典论文，还广泛参考了工业界的专利和标准文档，这使得书中的讨论既有学术深度，又不失工程实践的落地性。最让我印象深刻的是，作者在探讨新兴非对称加密算法（如格密码）的硬件实现时，并没有简单地使用通用计算模型，而是针对这些算法的特定代数结构，设计了一套高度定制化的资源调度机制。这种因地制宜的定制化处理，体现了作者对底层数学结构和目标硬件资源之间关系的深刻理解。阅读过程中，我感觉自己仿佛跟随着一位资深的架构师，从最底层的晶体管级开始，一步步向上构建出一个既灵活又高效的专用安全引擎，整个过程逻辑清晰，层层递进，极具启发性。