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刘雷波王博魏少军... 编

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• 可重构计算
• 密码学
• 处理器
• 硬件安全
• 嵌入式系统
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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： 土星图书专营店

出版社： 科学

ISBN：9787030542441

商品编码：29701794734

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

融合前沿，安全无忧：下一代计算架构的密码学基石 在这信息爆炸、数据安全挑战日益严峻的时代，计算设备的安全性已不再是少数专业人士的专属考量，而是渗透到我们生活的方方面面。从个人隐私到国家安全，从金融交易到物联网的连接，强大的密码学技术是保障这一切的基石。然而，随着计算能力的飞速发展和网络攻击手段的不断演进，传统的计算架构在应对日益复杂的加密算法和潜在的安全威胁时，正面临着前所未有的压力。在这样的背景下，一种全新的计算范式——可重构计算——与密码学的深度融合，正以前所未有的力量，为构建下一代安全、高效的计算系统铺平道路。 何谓可重构计算？ 可重构计算（Reconfigurable Computing）是一种创新的计算模型，它打破了传统计算架构（如通用CPU和专用ASIC）的固定性限制。与CPU只能执行预设指令集不同，可重构计算允许硬件的结构和功能在运行时根据特定的任务需求进行动态调整。想象一下，您手中的设备不再是“一成不变”的，而是能够根据您正在运行的程序——无论是处理高清视频、进行复杂的科学模拟，还是运行高度加密的通信协议——自动“重塑”其内部电路，以最优化的方式来执行任务。 这种重构能力主要通过现场可编程门阵列（FPGA）等硬件平台实现。FPGA内部包含了大量的可编程逻辑单元和可编程互连资源，允许用户根据软件的指令，实时配置这些单元和连接，从而构建出高度定制化的硬件加速器。这意味着，计算不再受限于固定的硬件指令集，而是可以根据算法的特点，量身定制出最高效的硬件逻辑。 可重构计算在计算领域的颠覆性影响 可重构计算的灵活性和高效性使其在众多计算领域展现出巨大的潜力： 性能飞跃： 对于那些计算密集型、数据并行性强的任务，如图像处理、信号分析、科学计算和机器学习，可重构计算能够通过硬件加速提供远超传统CPU的性能。通过将算法映射到定制化的硬件逻辑上，可以显著缩短处理时间，降低能耗。 能效优化： 传统的通用处理器在执行特定任务时，需要进行大量的指令解码和控制操作，这会消耗不必要的能量。可重构计算通过直接在硬件层面实现算法逻辑，避免了这些开销，从而大大提高了能效比，尤其适用于对功耗敏感的移动设备和嵌入式系统。 灵活性与适应性： 算法和协议的不断更新换代是信息技术发展的常态。可重构计算的硬件可重构性使其能够轻松适应这些变化。当新的加密算法出现，或者现有算法需要升级时，无需更换硬件，只需重新配置硬件逻辑即可，大大缩短了产品迭代周期，降低了研发成本。 创新平台： 可重构计算为研究人员和工程师提供了一个前所未有的实验平台，可以快速原型化和验证新的计算架构、算法以及硬件加速方案，加速了技术创新和落地。 密码学：现代安全的守护神 密码学是研究如何通过数学方法保护信息安全的一门学科。它主要关注信息的机密性（防止信息被未经授权者读取）、完整性（确保信息在传输或存储过程中未被篡改）、真实性（验证信息的来源合法性）和不可否认性（防止发送者否认其发送过的消息）。 在现代社会，密码学无处不在： 数据传输安全： SSL/TLS协议广泛应用于互联网通信，保障了网页浏览、在线支付和电子邮件的安全性。 数字签名： 确保电子文档的真实性和不可否认性，是电子商务和法律文件中不可或缺的技术。 数据存储加密： 保护敏感信息免受未经授权的访问，如硬盘加密、数据库加密等。 身份认证： 验证用户身份，防止非法登录和访问。 区块链技术： 其核心的加密算法保障了交易的安全性和不可篡改性，是数字货币和去中心化应用的基础。 可重构计算与密码学的“强强联合” 传统上，密码学算法的实现主要依赖于软件，在通用CPU上运行。然而，随着加密算法的复杂化（例如，公钥加密算法如RSA、ECC，以及更高级的后量子密码学算法）和对处理速度的更高要求，软件实现的性能瓶颈日益凸显。同时，软件实现的硬件漏洞和侧信道攻击也构成了严峻的安全挑战。 可重构计算的出现，为解决这些问题提供了全新的思路和强大的能力。将复杂的密码学算法直接映射到可重构硬件上，可以带来以下革命性的优势： 突破性能瓶颈： 许多密码学算法，尤其是涉及大规模整数运算、模幂运算和椭圆曲线运算的部分，具有高度的并行性和数学结构。可重构硬件能够为这些计算过程量身定制最优化的并行硬件结构，从而实现比软件实现高出数个数量级的性能提升。例如，在需要频繁进行大数乘法和模运算的加密场景下，可重构硬件可以并行执行多个乘法器和加法器，显著加快计算速度。 极致能效： 许多安全设备的部署环境（如嵌入式设备、物联网传感器、基站）对功耗有着严格的限制。通过可重构计算实现密码学功能，可以避免通用CPU的功耗开销，实现更低的单位计算功耗。对于需要长时间运行且不方便频繁充电的设备而言，这一点尤为重要。 增强物理安全： 软件实现的加密算法容易受到侧信道攻击，攻击者可以通过测量功耗、电磁辐射、甚至执行时间来推断出加密密钥。在可重构硬件上实现密码学功能，可以设计出更具抵抗力的硬件电路，通过优化时序、减少功耗变化等方式，能够有效抵御这些物理层面的攻击，提供更高级别的安全保障。 快速部署与升级： 随着新的密码学标准和攻击技术的出现，需要不断更新加密算法和安全协议。可重构计算的灵活性使得对加密硬件的更新和升级变得更加容易和快速。无需重新设计和制造全新的ASIC芯片，只需通过更新 FPGA 的配置即可实现算法的升级或替换，大大缩短了安全产品的生命周期和市场响应速度。 支持新兴密码学： 诸如格密码学（Lattice-based cryptography）、编码密码学（Code-based cryptography）等后量子密码学算法，通常计算复杂度更高，对硬件资源的需求也更大。可重构计算凭借其强大的定制化能力，能够高效地实现这些复杂的后量子算法，为构建抗击未来量子计算威胁的安全系统奠定基础。 专用硬件加速器： 可重构计算平台能够构建出高度专用的密码学加速器。这些加速器可以集成到各种系统中，从数据中心服务器到边缘计算节点，甚至嵌入式安全模块，为特定应用场景提供定制化的、高性能的密码学处理能力。 应用场景展望 可重构计算与密码学的融合，正在深刻地影响着未来的计算安全格局，其潜在的应用场景极为广泛： 高性能安全通信： 在军事通信、金融交易、政府数据传输等对安全性和速度要求极高的领域，可重构计算可以实现端到端的加密和解密加速，保证信息传输的实时性和机密性。 下一代身份认证系统： 构建更安全、更快速、更节能的身份认证硬件模块，支持复杂的多因素认证和生物识别加密。 物联网（IoT）安全： 为数量庞大的物联网设备提供高效、低功耗的加密计算能力，保障设备间的通信安全和用户数据的隐私。 数据中心与云计算安全： 在数据中心内部署可重构密码学加速器，提升虚拟化环境下的数据加密解密效率，加速安全存储和安全网络通信。 区块链与分布式账本技术： 加速数字签名、共识机制中的复杂加密运算，提高交易处理速度和系统吞吐量。 人工智能（AI）安全： 为AI模型的训练和推理过程提供加密保护，防止模型被窃取或篡改，同时保护输入数据的隐私。 硬件安全模块（HSM）的演进： 构建新一代的HSM，提供更高性能、更强安全性的加密密钥管理和运算服务。 后量子密码学研究与部署： 为后量子密码学算法的性能评估和实际部署提供硬件平台支持，加速抗击量子计算威胁的进程。 结语 可重构计算和密码学，作为当前计算技术和信息安全领域的两大前沿，它们的深度融合并非简单的叠加，而是协同效应的爆发。这种融合为我们构建更安全、更高效、更具适应性的计算系统打开了全新的维度。它不仅能够应对当前严峻的网络安全挑战，更能为未来的计算技术发展和数字社会的健康运行提供坚实的安全保障。通过不断探索和创新，可重构计算密码处理器将成为未来计算安全领域不可或缺的关键技术，为构建一个更可信、更安全的数字世界贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我是一名对技术迭代速度极其敏感的从业者，一本技术书的价值很大程度上取决于它的时效性和前瞻性。翻阅这本书时，我能清晰地感受到它对当前行业发展趋势的敏锐捕捉。它没有固步自封于已有的成熟技术，而是将目光投向了未来可能爆发的方向，对一些新兴的概念和潜在的技术瓶颈进行了富有洞察力的预测和讨论。这种前瞻性使得这本书的价值超越了单纯的技术手册，更像是一份行业发展的“路线图”。它鼓励读者跳出眼前的具体任务，去思考更宏观的技术布局和长期演进的可能。这种激励人去探索未知领域的精神，是任何一本停留在基础概念层面的书籍所无法比拟的，它真正激发了我对领域未来发展的想象力和探索欲。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和设计着实吸引眼球，封面采用了一种低调而深邃的墨蓝色，配上烫金的字体，立刻给人一种专业、严谨的学术气息。虽然我还没来得及深入阅读每一个章节，但仅凭翻阅时的触感和整体排版，就能感受到作者在细节上的用心。纸张的质地相当不错，拿在手里有分量感，长时间阅读也不会感到疲劳。特别是对于一本技术类的书籍来说，清晰的图表和合理的章节划分至关重要，而这本书在这方面做得非常到位。那些复杂的概念似乎都被拆解成了易于理解的小块，配图也极为精准，让人在视觉上就能对抽象的原理有一个初步的把握。我尤其欣赏它在内容组织上的逻辑性，似乎是从基础原理逐步过渡到高级应用，这种循序渐进的教学方式，对于初学者来说无疑是一剂强心针，能有效降低入门的心理门槛。整体而言，这本书的硬件质量和初步的视觉体验，已经为一次高质量的知识探索之旅打下了坚实的基础，让人对即将展开的阅读充满期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和字体选择，体现了一种对阅读体验的极致追求。许多技术书籍为了节省篇幅或简化制版，往往在视觉上显得拥挤不堪，但这本书的留白恰到好处，章节标题和正文之间过渡自然，阅读起来极为舒适。我特别喜欢它在引用或强调重要结论时所采用的特殊标记方式，既醒目又不突兀，成功地将读者的注意力引导到关键信息点上，避免了信息过载。同时，书中的索引和术语对照表设计得非常人性化，这对于需要频繁查阅特定概念的读者来说，无疑是巨大的便利。这种对细节的关注，从根本上提升了学习的效率，因为它减少了在工具性操作上花费的时间，让人可以更专注于内容的深度理解。这本书真正做到了技术内容的深度与阅读舒适度的完美统一。

评分☆☆☆☆☆

初次接触这类前沿技术领域，我最担心的就是内容过于晦涩难懂，充斥着大量只有专家才能理解的术语和公式，让人望而却步。然而，这本书在行文风格上展现出了一种难得的亲和力与学术深度的完美平衡。作者似乎深谙如何用清晰、流畅的叙事将那些原本枯燥的技术点“活化”。我注意到几个关键术语的定义都被放在了非常醒目的位置，并且配有生活化的类比，这极大地帮助我迅速构建起对核心概念的直观理解。那种感觉就像是有一位经验丰富、耐心十足的导师，在你身边，随时准备为你扫清思维上的障碍。它没有采取那种居高临下的说教口吻，而是像一次平等的探讨，引导读者主动去思考“为什么”和“如何实现”。这种交互式的学习体验，远比死记硬背公式要有效得多，它真正做到了“授人以渔”，培养的不仅仅是知识的接收者，更是潜在的创新者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度，确实让我感到有些震撼。它似乎不仅仅停留在理论层面进行探讨，而是扎根于实际工程应用的需求，将理论与实践紧密地编织在一起。我注意到其中涉及了大量的案例分析和不同实现路径的对比论述，这一点对于工程实践者来说价值连城。很多同类书籍往往会陷入“空中楼阁”的困境，只讲概念不谈落地，但此书显然避免了这一陷阱。通过阅读这些对比，读者可以清晰地权衡不同技术方案的优劣，理解在特定的约束条件下，究竟哪种设计思路更为高效、安全或灵活。这种实战导向的叙述方式，让原本冷冰冰的算法和结构变得鲜活起来，具有了可操作的指导意义。它不仅仅是知识的传递，更像是一本“经验之书”，记录了作者在实际工作中摸爬滚打所得的宝贵教训。