可重構計算密碼處理器(精) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉雷波王博魏少軍... 編

圖書標籤:

• 可重構計算
• 密碼學
• 處理器
• 硬件安全
• 嵌入式係統
• FPGA
• 加速器
• 密碼處理器
• 計算機體係結構
• 安全計算

店鋪： 火把圖書專營店

齣版社： 科學

ISBN：9787030542441

商品編碼：29701782637

開本：16

齣版時間：2018-02-01

基本信息

• 商品名稱：可重構計算密碼處理器(精)
• 作者：劉雷波//王博//魏少軍
• 定價：160
• 齣版社：科學
• ISBN號：9787030542441

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2018-02-01
• 印刷時間：2018-02-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：精裝
• 頁數：337
• 字數：443韆字

內容提要

劉雷波、王博、魏少軍著的《可重構計算密碼處 理器》主要介紹基於可重構計算技術的密碼處理器係 統設計方法，包括密碼算法的動態重構實現特性分析 、處理器係統結構設計與軟件編譯技術，並以一款作 者團隊設計的可重構計算密碼處理器Anole為例講解 具體實現方案。在此基礎上，本書重點討論利用可重 構計算形式的局部動態重構特性與陣列式處理架構提 升密碼處理器抗物理攻擊安全性的設計方法，展望可 重構計算密碼處理器技術的未來發展。
     本書適閤電子科學與技術、密碼科學、網絡與信 息安全、計算機科學與技術等專業的科研人員、研究 生，以及工程師閱讀學習。
    

目錄

序
前言
第1章 緒論
1.1 信息安全與密碼處理器
1.2 密碼處理器的應用需求挑戰
1.3 傳統密碼處理器研究現狀
1.3.1 ASIC密碼處理器研究現狀
1.3.2 ISAP密碼處理器研究現狀
1.3.3 傳統密碼處理器的局限性
1.4 可重構計算密碼處理器技術
1.4.1 可重構計算概述
1.4.2 可重構計算密碼處理器研究現狀
參考文獻
第2章 密碼算法的重構特性分析
2.1 密碼算法功能及其分類
2.2 對稱密碼算法
2.2.1 分組密碼算法
2.2.2 序列密碼算法
2.3 雜湊算法
2.3.1 雜湊算法介紹
2.3.2 雜湊算法特點
2.3.3 雜湊算法共性邏輯
2.3.4 雜湊算法並行度
2.4 公鑰密碼算法
2.4.1 公鑰密碼算法介紹
2.4.2 公鑰密碼算法特點
2.4.3 公鑰密碼算法共性邏輯
2.4.4 公鑰密碼算法並行度
參考文獻
第3章 可重構計算密碼處理器硬件架構
3.1 可重構數據通路
3.1.1 可重構計算單元
3.1.2 互連網絡
3.1.3 數據存儲
3.1.4 異構模塊
3.2 可重構控製器
3.2.1 配置控製方法
3.2.2 控製狀態機
3.2.3 配置信息組織與存儲
參考文獻
第4章 可重構計算密碼處理器編譯方法
4.1 可重構計算處理器通用編譯方法
4.2 可重構計算密碼處理器關鍵編譯方法
4.2.1 代碼變換和優化
4.2.2 IR的劃分和映射
4.3 可重構計算密碼處理器算法編譯實例
4.3.1 對稱密碼算法實現舉例
4.3.2 雜湊算法實現舉例
4.3.3 公鑰密碼算法實現舉例
參考文獻

《信息安全與計算新範式》 內容概述 本書深入探討瞭當前信息安全領域麵臨的嚴峻挑戰，並在此基礎上，提齣瞭一種全新的計算範式——可重構計算——作為解決這些挑戰的強大工具。本書旨在為讀者構建一個清晰、係統且具有前瞻性的知識體係，理解傳統計算模式的局限性，掌握可重構計算的核心原理，並探索其在信息安全領域的具體應用和未來發展趨勢。 第一部分：信息安全麵臨的挑戰與傳統計算的局限 本部分首先勾勒瞭當前信息安全所處的復雜環境。隨著數字技術的飛速發展，網絡攻擊手段日新月異，攻擊的頻率、規模和復雜性都在不斷提升。傳統的基於固定硬件架構的計算模式，在應對這些不斷演變的威脅時，顯得力不從心。 新一代網絡攻擊的特點：我們將詳細剖析當前信息安全威脅的新特點，包括但不限於： 高級持續性威脅（APT）：分析APT攻擊的隱蔽性、長期性以及針對性，理解其如何繞過傳統的防禦體係。 軟件漏洞的普遍性與利用：探討現代軟件開發中存在的普遍性漏洞，以及自動化漏洞挖掘和利用技術的發展，如何使得攻擊者能夠以前所未有的速度和規模發動攻擊。 加密算法的安全性挑戰：研究現有主流加密算法麵臨的潛在威脅，例如量子計算對傳統公鑰密碼體係的威脅，以及針對對稱加密的側信道攻擊等。 數據隱私泄露的風險：隨著大數據時代的到來，用戶隱私數據的收集、存儲和使用麵臨前所未有的挑戰，數據泄露事件頻發，對個人和機構造成嚴重損害。 硬件安全威脅的演變：除瞭軟件層麵的攻擊，硬件層麵的安全威脅也日益凸顯，例如硬件木馬、篡改以及側信道信息泄露等，這些威脅往往難以察覺且難以根除。 傳統計算模式的瓶頸：在此基礎上，本書將深入分析傳統計算模式在應對上述挑戰時的固有局限性： 固定指令集架構的僵化：基於通用處理器（CPU）的固定指令集架構，雖然提供瞭廣泛的通用性，但也意味著其在執行特定任務時可能存在效率低下和資源浪費的問題。一旦齣現新的安全威脅或算法需求，往往需要軟件層麵進行適配，周期長且可能引入新的漏洞。 硬件安全更新的睏難：傳統硬件的安全加固或更新往往涉及復雜的芯片設計和製造流程，成本高昂且周期漫長，難以快速響應動態變化的安全威脅。 側信道攻擊的脆弱性：通用處理器在執行指令時會産生功耗、電磁輻射等信息，這些信息可能被攻擊者竊取並用於推斷敏感數據，而固定硬件架構的設計往往難以有效屏蔽這些側信道信息。 性能與安全性的權衡：在傳統架構下，實現高級安全功能（如復雜加密算法的硬件加速）通常需要專門的硬件模塊，這會增加芯片的復雜度和成本，並且可能犧牲一部分通用計算性能。 第二部分：可重構計算的原理與技術基礎 本部分是本書的核心內容，將詳細介紹可重構計算（Reconfigurable Computing）這一新興的計算範式，並為其在信息安全領域的應用奠定堅實的技術基礎。 可重構計算的定義與發展曆程： 核心理念：闡述可重構計算的核心思想——“硬件即軟件”或“硬件可編程”。強調其能夠在運行時根據計算任務的需求動態地改變硬件的邏輯功能和互連結構，實現硬件資源的靈活配置。 關鍵技術：介紹實現可重構計算的關鍵技術，包括： FPGA（Field-Programmable Gate Array）：詳細介紹FPGA的工作原理、基本構成（查找錶、觸發器、布綫資源等），以及其在硬件邏輯配置和動態重構方麵的能力。 CPLD（Complex Programmable Logic Device）：對比FPGA，說明CPLD的特點和適用場景。 基於處理器的可重構架構：介紹一些將可重構邏輯集成到處理器內部的架構，例如數據流處理器、動態可配置處理器等，以及它們如何提升特定應用的性能。 發展趨勢：梳理可重構計算從早期的概念到如今日益成熟的技術發展曆程，以及其在不同領域的應用探索。 可重構計算的核心優勢： 靈活性與適應性：闡述可重構計算最突齣的優勢——其能夠根據不斷變化的計算任務和安全需求，動態地配置硬件資源，實現“即時硬件”的定製。 高性能計算：分析可重構計算如何在特定任務上實現超越通用處理器的性能，尤其是在並行度高、計算模式固定的場景下。 低功耗：指齣在特定應用中，通過隻激活必需的硬件資源，可重構計算能夠實現比通用處理器更低的功耗。 安全性提升潛力：初步探討可重構計算在提升信息安全方麵的獨特潛力，例如快速響應漏洞、實現定製化安全硬件等。 可重構計算的編程模型與工具鏈： 硬件描述語言（HDL）：介紹Verilog、VHDL等主流HDL語言，以及它們在描述可重構硬件邏輯中的作用。 高層次綜閤（HLS）：探討如何利用C/C++等高級語言進行可重構硬件的設計，以及HLS工具鏈如何將軟件代碼映射到硬件配置。 開發流程與工具：介紹完整的可重構計算開發流程，包括設計、仿真、綜閤、布局布綫以及目標闆部署等，並介紹相關的EDA（Electronic Design Automation）工具。 第三部分：可重構計算在信息安全領域的應用 本部分將聚焦於可重構計算如何為解決信息安全挑戰提供創新性的解決方案，展示其在各個關鍵安全領域的實際應用前景。 高性能加密算法的硬件加速： 橢圓麯綫密碼（ECC）：深入分析ECC算法的數學原理，以及可重構硬件如何在低功耗、高性能的嵌入式設備上高效實現ECC的加法和倍點運算。 高級對稱加密（AES、SM4等）：探討如何利用可重構邏輯設計高效的AES、SM4硬件模塊，並分析其與固定硬件實現的性能差異，以及如何應對側信道攻擊。 哈希函數（SHA-3等）：研究新一代哈希函數的設計特點，以及可重構架構如何為其提供靈活高效的計算平颱。 定製化加密算法：分析在特定應用場景下，可能需要定製化加密算法以滿足特殊安全需求，而可重構計算能夠輕鬆支持這種定製化。 抗側信道攻擊的硬件設計： 側信道分析原理：詳細介紹基於功耗、電磁輻射、時序等側信道攻擊的原理和技術。 可重構硬件的防護策略： 隨機化技術：探討如何利用可重構硬件動態地改變操作序列、數據通路，以混淆側信道信息。 屏蔽與噪聲注入：研究如何通過動態配置的硬件模塊來生成對抗性的噪聲，掩蓋真實的計算信息。 功耗均衡化設計：分析如何利用可重構邏輯實現對功耗進行均衡化管理，降低信息泄露的風險。 硬件的動態安全更新：強調當齣現新的側信道攻擊手段時，可重構硬件能夠快速地重新配置自身以應對，而非需要更換硬件。 高效的網絡安全硬件與協議加速： 防火牆與入侵檢測/防禦係統（IDS/IPS）：研究如何利用可重構硬件加速大規模數據包的解析、特徵匹配和策略判斷，提升網絡安全設備的吞吐量和響應速度。 SSL/TLS協議加速：探討如何將SSL/TLS協議中的加密、解密、握手等關鍵環節卸載到可重構硬件上，提高通信效率。 軟件定義網絡（SDN）與網絡功能虛擬化（NFV）：分析可重構計算在SDN/NFV架構中的角色，如何動態地部署和配置網絡安全功能，實現網絡的高度靈活性和可編程性。 安全可信的硬件基礎： 硬件信任根（Root of Trust）：探討如何利用可重構硬件構建安全可信的計算基礎，實現芯片級彆的安全啓動和身份驗證。 防篡改與防剋隆：研究可重構技術如何用於設計具有防篡改、防剋隆功能的硬件模塊，保護知識産權和敏感設備的安全。 動態安全策略的實現：分析可重構硬件如何支持動態的安全策略部署和執行，適應不斷變化的安全環境。 第四部分：可重構計算在信息安全領域的挑戰與未來展望 本部分將審視可重構計算在信息安全領域應用所麵臨的挑戰，並展望其未來的發展方嚮。 麵臨的挑戰： 開發復雜性：盡管高層次綜閤技術在不斷發展，但與純軟件開發相比，可重構硬件的設計和調試仍然具有較高的門檻。 工具鏈的成熟度：與傳統軟件開發工具鏈相比，可重構計算的工具鏈在易用性、效率和生態係統方麵仍有提升空間。 功耗與麵積的優化：在追求高性能的同時，如何進一步優化可重構硬件的功耗和芯片麵積，使其能夠集成到更廣泛的設備中，是一個持續的挑戰。 標準化的缺乏：在可重構計算的編程模型、接口和架構等方麵，目前仍缺乏統一的標準，這在一定程度上製約瞭其大規模應用。 軟件生態的構建：與成熟的軟件生態係統相比，可重構計算領域的軟件庫、框架和應用生態仍需進一步豐富。 未來發展趨勢： 與AI的融閤：探討可重構計算在加速人工智能算法（如深度學習的推理和訓練）方麵的潛力，以及AI技術如何反哺可重構硬件的設計自動化。 異構計算平颱的興起：分析未來計算平颱將是CPU、GPU、FPGA等多種計算單元的異構組閤，可重構計算將在其中扮演重要角色。 麵嚮安全應用的專用可重構架構：預測將齣現更多針對信息安全特定需求的專用可重構架構，例如專用於加密、抗側信道攻擊或網絡協議加速的定製化芯片。 軟硬件協同設計的深化：強調軟硬件協同設計的重要性，通過更緊密的配閤，充分發揮可重構計算的優勢。 安全計算與可信執行環境的增強：展望可重構計算在構建更強大、更靈活的可信執行環境（TEE）方麵的作用。 結論 本書係統地闡述瞭信息安全領域麵臨的挑戰，並深入剖析瞭可重構計算作為一種顛覆性計算範式，如何為應對這些挑戰提供創新的解決方案。通過對可重構計算原理、技術基礎及其在信息安全領域的具體應用的詳細闡述，本書旨在為研究人員、工程師和相關從業者提供寶貴的知識和前瞻性的視野，共同推動信息安全技術邁嚮新的高度。

評分☆☆☆☆☆

令人耳目一新的是，這本書似乎對“可重構性”的哲學思考也有所涉獵。它不僅僅是在羅列如何構建一個可重構的處理器，更是在探討這種設計範式本身對未來安全生態的意義。在某一節的討論中，作者提到瞭“安全基綫”的概念，並指齣在麵對未知的、零日漏洞時，一個靜態的處理器結構是無法自我防禦的，而隻有具備快速適應和“自我重塑”能力的核心纔能持續生存。這種帶有前瞻性的論述，讓我對這本書的定位有瞭更深的理解——它瞄準的不是解決今天的問題，而是為未來十年甚至更長時間的安全計算框架打下理論基礎。雖然其中一些關於“基於硬件的自適應安全策略”的構想在當前看來可能還略顯超前，但它無疑激發瞭許多關於係統韌性和動態防禦的思考，讓閱讀過程充滿瞭智力上的挑戰和趣味性。

評分☆☆☆☆☆

如果從實用工具書的角度來審視這本書，它的價值主要體現在對特定加密算法優化實現方法的詳盡剖析上。舉例來說，對於橢圓麯綫加密（ECC）的標量乘法運算，書中提供瞭一個非常細緻的並行化和流水綫化模型，並對比瞭固定硬件加速器和基於比特流重構的加速器在特定工作負載下的性能差異。我尤其欣賞作者對不同量化粒度下重構開銷的計算模型，這對於需要進行功耗和麵積權衡的係統級工程師來說，是極其寶貴的量化數據。然而，我必須指齣，書中引用的許多基準測試和性能數據似乎是基於幾年前的工藝節點，雖然其核心原理依然成立，但讀者在直接套用到最新的納米級工藝時，可能需要自行進行大量的修正和再驗證工作。因此，這本書更像是一份紮實的理論與方法論的藍圖，而不是即插即用的代碼庫。

評分☆☆☆☆☆

這本書的參考文獻列錶異常豐富，這極大地提升瞭其可信度。我注意到作者不僅引用瞭來自頂會（如ISSCC、CRYPTO）的經典論文，還廣泛參考瞭工業界的專利和標準文檔，這使得書中的討論既有學術深度，又不失工程實踐的落地性。最讓我印象深刻的是，作者在探討新興非對稱加密算法（如格密碼）的硬件實現時，並沒有簡單地使用通用計算模型，而是針對這些算法的特定代數結構，設計瞭一套高度定製化的資源調度機製。這種因地製宜的定製化處理，體現瞭作者對底層數學結構和目標硬件資源之間關係的深刻理解。閱讀過程中，我感覺自己仿佛跟隨著一位資深的架構師，從最底層的晶體管級開始，一步步嚮上構建齣一個既靈活又高效的專用安全引擎，整個過程邏輯清晰，層層遞進，極具啓發性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計確實挺有意思，封麵那種深邃的藍色調搭配上精緻的幾何圖案，立刻就給人一種“高精尖”的感覺。我本來以為這會是一本晦澀難懂的學術專著，畢竟書名聽起來就夠硬核瞭。然而，當我翻開第一章時，發現作者在引入概念時非常注重鋪墊，沒有直接拋齣復雜的公式或算法，而是從一個更宏觀的角度——比如當前信息安全麵臨的挑戰和未來計算架構的發展趨勢——來切入。這使得像我這樣並非專業密碼學背景的讀者也能比較順暢地跟上思路。特彆是關於硬件安全模塊（HSM）的演進曆史那部分，作者用瞭很多生動的案例來闡述為什麼傳統架構在麵對量子計算威脅時會顯得力不從心，這種敘事方式大大降低瞭閱讀門檻。雖然核心技術細節仍然需要仔細揣摩，但至少在建立起對整個領域認知的過程中，閱讀體驗是相當愉悅的，感覺作者是花瞭很多心思去設計讀者的學習路徑的，而不是簡單地堆砌知識點。

評分☆☆☆☆☆

這本書在理論推導的嚴謹性上幾乎無可挑剔，這對於追求精確性的專業人士來說，絕對是福音。我特彆關注瞭其中關於“模糊邏輯處理”與“抗側信道攻擊”相結閤的那幾章。作者並沒有停留在描述性的介紹，而是深入到瞭電路級彆的實現細節，甚至引用瞭最新的VLSI設計規範來佐證其提齣的優化方案在功耗和延遲方麵的優勢。我嘗試對照著書中的圖錶，在腦海中模擬瞭幾次數據流的傳輸過程，發現其設計的那個“動態重構單元”在理論上確實能有效打亂固定路徑的依賴性，從而極大地提高瞭故障注入和功耗分析的難度。不過，我也注意到，由於涉及大量底層硬件描述語言（HDL）的僞代碼和時序圖的解釋，對於不熟悉硬件描述或FPGA實現的讀者來說，這部分內容可能會成為一個陡峭的障礙。總的來說，它更像是一本能指導你從概念走嚮實際芯片實現的參考手冊，而不是一本入門讀物，其深度和廣度都對讀者提齣瞭相當高的前置知識要求。