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  • [正版新书]抗量子密码芯片:跨数学难题的动态重构架构设计刘雷波等清华大学出版社集成电路;芯片
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    • 作者: 刘雷波,朱文平,朱益宏,魏少军著
    • 出版社: 清华大学出版社
    • 出版时间:2025-05
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    • 作者: 刘雷波,朱文平,朱益宏,魏少军著
    • 出版社:清华大学出版社
    • 出版时间:2025-05
    • 开本:16开
    • ISBN:9787302690559
    • 版权提供:清华大学出版社

    书名: 抗量子密码芯片:跨数学难题的动态重构架构设计
    出版社: 清华大学出版社
    出版日期 2025-05
    ISBN号: 9787302690559

    抗量子密码芯片是实现传统公钥密码向抗量子攻击密码体系过渡、实现量子计算时代数据与信息安全的基础。本书首先在对抗量子密码算法概念与标准化进展进行介绍的情况下,阐述抗量子攻击密码芯片的设计挑战与研究现状。随后,在对主流抗量子密码算法进行介绍的基础上,分别在计算架构、运算电路、编译技术与物理安全防护等角度讨论如何设计实现兼顾能量效率、功能灵活性与物理安全性的抗量子密码芯片。最后,本书对未来抗量子密码芯片设计领域出现的高能效计算、面向安全设计等新的技术方向进行了展望与分析。
    本书面向信息安全、密码芯片与物理安全专业领域的本科生、研究生阅读,同样适用于相关领域的技术从业人员参考。

    刘雷波,清华大学长聘教授、博士生导师,教育部长江学者特聘教授,国家级一流本科课程负责人。
    长期从事软件定义芯片、硬件安全和密码芯片、VLSI数字信号处理等的研究工作。发表高水平论文300余篇、授权发明专利150余项(美国专利20余项)、撰写著作9部/译作4部、参与制定国家标准1项。;电子设计自动化领域顶级会议DAC的TPC委员,密码硬件领域顶级会议CHES的TPC委员,固态电路一流会议IEEE A-SSCC的大会主席等;中国密码学会密码芯片专委会副主任委员;ISO/IECJTC1/SC27 国际标准注册专家。获国家技术发明二等奖、中国专利金奖、教育部技术发明一等奖、中国电子学会技术发明一等奖、世界互联网大会15项世界互联网领先科技成果等科技奖励。
    主持3门课, 获首批国家级一流本科课程、清华大学本科生精品课、北京市青年教师教学竞赛一等奖、清华大学青年教师教学竞赛一等奖、清华大学青年教师教学优胜奖、MOOC教学先锋奖等多个教学奖励。所负责的大规模网络开放课程(MOOC)入选首批教育部高校在线教学国际平台。

    本书面向信息安全、密码芯片与物理安全专业领域的本科生、研究生阅读,同样适用于相关领域的技术从业人员参考。

    第1章 绪论……………………………………………………………………………………… 1
    1.1 抗量子攻击密码概述 ………………………………………………………………… 1
    1.1.1 抗量子密码的产生背景……………………………………………………… 1
    1.1.2 抗量子密码算法的标准化现状……………………………………………… 4
    1.1.3 抗量子密码迁移的紧迫性…………………………………………………… 8
    1.2 标准化过程中的抗量子密码硬件加速技术………………………………………… 10
    1.2.1 指令驱动的通用处理器实现 ……………………………………………… 10
    1.2.2 可编程逻辑器件 FPGA …………………………………………………… 11
    1.3 抗量子密码芯片的需求与挑战……………………………………………………… 12
    参考文献 …………………………………………………………………………………… 15
    第2章 抗量子密码算法 ……………………………………………………………………… 17
    2.1 基于格的抗量子密码算法…………………………………………………………… 17
    2.1.1 密码算法介绍 ……………………………………………………………… 18
    2.1.2 算法计算特性分析 ………………………………………………………… 24
    2.2 基于编码的抗量子密码算法………………………………………………………… 27
    2.2.1 密码算法介绍 ……………………………………………………………… 28
    2.2.2 算法计算特性分析 ………………………………………………………… 31
    2.3 基于哈希的抗量子密码算法………………………………………………………… 33
    2.3.1 “SPHINCS+”算法 ………………………………………………………… 33
    2.3.2 算法计算特性分析 ………………………………………………………… 35
    2.4 其他抗量子密码算法………………………………………………………………… 36
    2.4.1 基于超奇异同源的抗量子密码算法及特性分析 ………………………… 36
    2.4.2 基于多变量的抗量子密码算法及特性分析 ……………………………… 37
    2.5 密码核心功能的高效实现算法……………………………………………………… 39
    2.5.1 高效乘 Karatsuba算法 …………………………………………………… 39
    2.5.2 高效乘 TOOM-COOK 算法 ……………………………………………… 40
    2.5.3 高效乘 NTT 算法 ………………………………………………………… 41
    2.5.4 扩展欧几里得求逆算法 …………………………………………………… 42
    参考文献 …………………………………………………………………………………… 44


    第3章 抗量子密码芯片架构 ………………………………………………………………… 46
    3.1 抗量子密码芯片设计空间…………………………………………………………… 46
    3.2 基于指令集扩展的抗量子密码芯片架构…………………………………………… 49
    3.2.1 MITSapphire ……………………………………………………………… 49
    3.2.2 TUM RISQ-V ……………………………………………………………… 52
    3.3 面向特定算法的全定制硬件加速架构……………………………………………… 53
    3.3.1 面向基于格的密码算法的全定制硬件设计 ……………………………… 54
    3.3.2 面向基于编码的密码算法的全定制硬件设计 …………………………… 54
    3.3.3 面向基于哈希算法的全定制硬件设计 …………………………………… 56
    3.4 粗粒度可重构抗量子密码芯片架构………………………………………………… 57
    3.4.1 可重构抗量子密码芯片 RePQC ………………………………………… 59 3.4.2 可重构抗量子密码芯片 PQPU …………………………………………… 64
    参考文献 …………………………………………………………………………………… 70
    第4章 芯片数据通路 ………………………………………………………………………… 72
    4.1 公钥密码芯片的数据通路…………………………………………………………… 72
    4.1.1 经典公钥密码数据通路 …………………………

     

     

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