內容簡介
本書為工業和信息化”十四五”規劃教材和”網絡空間系列教材”。本書以密碼工程實踐為導向,概括地介紹密碼學的發展、現狀、趨勢及相關基礎知識;系統地描述典型密碼算法及其工程實現方法;詳細地講解我國商用密碼標準算法以及主流國際密碼標準算法的原理及其快速實現方法,並設計了對應習題。本書側重於密碼工程實踐和各類密碼算法的快速實現方法,並對一些重要的工程技術難點進行針對性解析和實例分析,同時加入了密碼技術發展的新成果。本書可作為高等院校信息和密碼學等業本科生和研究生的教材,也可作為密碼工程相關科研與工程技術人員的參考資料。
目錄
1章 緒論 1
1 1 密碼學概述 1
1 1 1 密碼學的發展 1
1 1 2 密碼學的發展趨勢 7
1 2 密碼學的分類 10
1 2 1 對稱密碼體制 10
1 2 2 公鑰密碼體制 11
1 3 密碼學的應用 11
1 3 1 信息要素 12
1 3 2 HTTPS案例分析 13
習題 14
第2章 實現平臺簡介 15
2 1 概述 15
2 2 實現平臺介紹 16
2 2 1 CPU實現平臺 16
2 2 2 GPU實現平臺 25
2 3 硬件平臺殊指令加速 25
習題 26
第3章 DES算法 27
3 1 DES算法描述 27
3 1 1 算法結構 27
3 1 2 核心件 28
3 2 DES快速實現方法 31
3 2 1 基於AVX的DES快速實現 32
3 2 2 64位平臺上的DES快速實現 34
3 3 3-DES在GPU上的高速實現 36
3 3 1 3-DES結構設計 37
3 3 2 在GPU上實現3-DES 38
3 3 3 3-DES加密的實現 40
3 3 4 3-DES解密的實現 41
3 3 5 實現性能及分析 42
3 4 測試示例 43
3 4 1 參考常量 43
3 4 2 測試向量 45
習題 46
第4章 AES/SM4算法 48
4 1 AES算法描述 48
4 1 1 算法結構 48
4 1 2 核心件 49
4 2 SM4算法描述 53
4 2 1 算法結構 53
4 2 2 核心件 54
4 3 AES算法高速實現方法 55
4 3 1 資源受限平臺上的AES高效實現 56
4 3 2 基於算法化的AES快速實現 57
4 3 3 基於GPU的AES快速實現 59
4 4 基於CUDA的SM4並行實現與化 65
4 4 1 CUDA 66
4 4 2 SM4的並行設計 67
4 4 3 基礎實驗 69
4 4 4 性能化 70
4 4 5 結果分析和結論 72
4 5 SM4算法高速實現方法 73
4 6 測試示例 76
4 6 1 AES參考常量 76
4 6 2 AES測試向量 77
4 6 3 SM4參考常量 79
4 6 4 SM4測試向量 80
習題 80
第5章 SHA256/SM3算法 82
5 1 SHA256算法描述 82
5 1 1 算法結構 82
5 1 2 核心件 83
5 2 SM3算法描述 87
5 2 1 算法結構 87
5 2 2 核心件 88
5 3 SHA256算法高速實現方法 90
5 3 1 樹哈希 90
5 3 2 區塊鏈中的SHA256 91
5 4 SM3算法化實現方法 94
5 4 1 CUDA框架 94
5 4 2 化技術 95
5 4 3 性能評估 98
5 5 測試示例 100
習題 101
第6章 RSA算法 103
6 1 RSA算法描述 103
6 2 RSA算法原理 105
6 3 基礎實現 106
6 3 1 大整數運算 106
6 3 2 蒙哥馬利模乘 111
6 3 3 冪指數運算 116
6 4 RSA算法化實現方法 121
6 4 1 預備知識 121
6 4 2 CPU平臺上的RSA高速實現 125
6 4 3 GPU平臺上的RSA高速實現 130
6 4 4 快速素數生成 133
6 4 5 中國剩餘定理加速冪運算 137
6 5 測試示例 138
習題 140
第7章 橢圓曲線/SM2密碼算法 141
7 1 橢圓曲線密碼算法描述 141
7 2 橢圓曲線密碼算法原理 141
7 2 1 橢圓曲線數字簽名算法 144
7 2 2 橢圓曲線密鑰協商算法 148
7 2 3 橢圓曲線公鑰加密算法 152
7 3 橢圓曲線密碼算法基礎實現 155
7 4 橢圓曲線密碼算法化實現方法 158
7 4 1 模約減作 158
7 4 2 坐標系選取 160
7 4 3 標量乘法化 162
7 4 4 並行實現技術 164
7 5 測試示例 171
習題 174
第8章 雙線性對/SM9算法 176
8 1 標識密碼 176
8 2 雙線性對 176
8 2 1 符號和定義 177
8 2 2 化實現 177
8 3 SM9算法 188
8 3 1 SM9數字簽名算法 189
8 3 2 SM9公鑰加密算法 191
8 3 3 SM9數字簽名算法的實現 194
8 4 算法示例 197
習題 202
參考資源 204
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