●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 數字繫統與密碼芯片 18
2.1.2 數字繫統層次化描述方法 19
2.1.3 數字繫統的設計方法 20
2.1.4 數字繫統描述方法 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 密碼設計 45
3.1 密碼算法基本 45
3.2 邏輯 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 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 49
3.3.3 非線性反饋移位寄存器 51
3.3.4 鐘控反饋移位寄存器 52
3.4 加法 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 62
3.5.1 密碼算法中的乘法運算 62
3.5.2 陣列 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 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 80
3.7.1 密碼算法中的移位操作 80
3.7.2 移位 82
3.8 比特 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 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 與 100
4.1 100
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 基於RAM的數據存儲電路 104
4.1.5 基於FIFO的數據存儲電路 105
4.2 110
4.2.1 110
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數據路徑 152
習題五 154
第6章 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 基於時序圖的分析方法 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 繫統級防護技術 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

《密碼芯片設計基礎》是作者在多年科研和教學工作實踐總結的基礎上整理編寫而成的。《密碼芯片設計基礎》共7章，全面介紹密碼芯片設計的基礎知識和關鍵技術。主要內容包括：密碼芯片的基本概念與性能指標，密碼芯片的總體設計與結構設計，邏輯運算、模加運算、模乘運算、有限域乘法運算、移位操作、比特置換、查表操作、反饋移位寄存器等8類密碼設計，與設計，分組密碼算法DES、序列密碼算法Grain-80、雜湊算法SHA1、非對稱密碼算法RSA的核心運算、大整數乘法芯片的數據路徑設計和控制器設計，以及密碼芯片安全防護等內容。