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第1章 密码算法FPGA实现基础1

1.1 FPGA概述1

1.1.1 Xilinx公司的代表芯片2

1.1.2 Altera公司的代表芯片2

1.2 FPGA工作原理3

1.3 FPGA语法基础4

1.3.1 Verilog HDL语法要点4

1.3.2 VHDL语法要点7

1.4 FPGA开发环境简介10

1.4.1 FPGA开发环境ISE10

1.4.2 FPGA开发环境ModelSim14

1.5 密码算法的FPGA实现流程16

1.5.1 FPGA一般实现流程16

1.5.2 密码算法的FPGA实现流程16

1.6 本章小结17

第2章 DES算法FPGA实现18

2.1 DES算法原理18

2.1.1 参数产生18

2.1.2 密钥生成18

2.1.3 加密解密过程19

2.1.4 安全性分析20

2.2 DES算法相关模块的FPGA设计20

2.2.1 IP和IP －1模块设计21

2.2.2 密钥扩展设计21

2.2.3 S盒设计22

2.2.4 f函数设计23

2.2.5 顶层模块设计24

2.3 DES算法工程实现25

2.4 效果测试28

2.5 本章小结29

第3章 AES算法FPGA实现30

3.1 AES算法原理30

3.1.1 基础知识30

3.1.2 加密解密过程31

3.2 AES算法相关模块FPGA设计32

3.2.1 密钥加变换设计32

3.2.2 字节代换模块设计32

3.2.3 密钥扩展模块设计35

3.2.4 行移位设计37

3.2.5 列混合设计38

3.3 AES算法工程实现39

3.4 效果测试41

3.5 本章小节43

第4章 SM4算法FPGA实现44

4.1 SM4算法原理44

4.1.1 算法定义44

4.1.2 算法描述44

4.1.3 加解密算法45

4.2 SM4算法相关模块FPGA设计46

4.2.1 循环移位设计46

4.2.2 S盒设计47

4.2.3 密钥扩展设计48

4.2.4 轮函数加密设计52

4.3 SM4算法工程实现54

4.4 效果测试56

4.5 本章小节57

第5章 RSA算法FPGA实现58

5.1 RSA算法原理58

5.1.1 参数产生与密钥生成58

5.1.2 加解密过程58

5.1.3 正确性证明与安全性分析59

5.2 RSA算法相关模块FPGA设计60

5.2.1 Montgmoery算法模块设计60

5.2.2 R-L模式模幂算法模块设计62

5.3 RSA算法工程实现67

5.4 效果测试70

5.5 本章小结72

第6章 ECC算法FPGA实现73

6.1 ECC算法原理73

6.1.1 参数产生73

6.1.2 加密解密过程73

6.2 ECC算法相关模块FPGA设计74

6.2.1 有限域加法的FPGA实现74

6.2.2 有限域乘法的FPGA实现75

6.2.3 有限域平方的FPGA实现76

6.2.4 有限域模逆的FPGA实现79

6.2.5 点加和倍加的FPGA实现82

6.2.6 点乘的FPGA实现86

6.3 ECC算法工程实现89

6.4 效果测试92

6.5 本章小结93

第7章 SM2算法FPGA实现94

7.1 算法原理94

7.1.1 密钥生成94

7.1.2 加密过程94

7.1.3 解密过程95

7.2 SM2算法相关模块FPGA设计97

7.2.1 坐标转换模块设计97

7.2.2 点加运算和2倍点运算设计97

7.2.3 点乘运算设计98

7.2.4 Hash算法设计99

7.2.5 模逆运算设计99

7.3 SM2算法工程实现99

7.4 效果测试103

7.5 本章小结105

第8章 SHA-1算法FPGA实现106

8.1 SHA-1算法原理106

8.1.1 SHA-1算法的补位与补长度106

8.1.2 计算消息摘要107

8.2 SHA-1算法基本步骤107

8.3 SHA-1算法的FPGA设计109

8.3.1 控制单元模块设计109

8.3.2 消息扩展模块设计110

8.3.3 迭代压缩模块设计110

8.3.4 结果输出模块设计112

8.4 SHA-1算法工程实现113

8.5 效果测试115

8.6 本章小结117

第9章 Keccak算法FPGA实现118

9.1 算法描述118

9.1.1 Keccak结构118

9.1.2 常数与函数119

9.2 Keccak算法相关模块FPGA设计120

9.2.1 主函数模块的设计120

9.2.2 轮函数模块设计122

9.2.3 轮常数模块的设计123

9.2.4 缓存模块设计124

9.3 Keccak算法工程实现126

9.4 效果测试129

9.5 本章小结131

第10章 SM3算法FPGA实现132

10.1 SM3算法原理132

10.1.1 算法描述132

10.1.2 常数与函数134

10.2 SM3算法相关模块FPGA设计134

10.2.1 控制单元设计134

10.2.2 消息扩展模块设计136

10.2.3 迭代压缩模块设计140

10.2.4 结果输出模块设计141

10.3 SM3算法工程实现143

10.4 效果测试147

10.5 本章小结148

第11章 DSA数字签名算法FPGA实现149

11.1 DSA数字签名原理149

11.2 DSA数字签名算法相关模块FPGA设计150

11.2.1 模乘算法模块设计151

11.2.2 模幂算法模块设计152

11.2.3 模逆算法模块设计156

11.2.4 模加算法模块设计158

11.3 DSA数字签名算法的工程实现及结果159

11.4 效果测试162

11.5 本章小结163

第12章 ECC数字签名算法FPGA实现164

12.1 ECC数字签名原理164

12.2 ECC数字签名算法相关模块FPGA设计165

12.2.1 模乘算法模块设计165

12.2.2 模逆模块设计168

12.2.3 Hash函数模块设计172

12.2.4 点乘模块设计172

12.3 ECC数字签名算法的工程实现及结果185

12.4 效果测试188

12.5 本章小结189

参考文献190