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内容简介

　　《基于硬件逻辑加密的保密通信系统》在传统密码学的基础上主要介绍了加密算法及HDL程序实现，重点给出了数据加密核与加密芯片设计，为保证信息的安全传输，设计了完整的数据加密系统。全书共15章。其中，第1章主要介绍《基于硬件逻辑加密的保密通信系统》研究对象和一些基础知识。第二章和第三章主要讲解基于可编程逻辑分组密码实现过程。第四章和第五章主要讲解基于可编程逻辑公钥密码实现过程。后几章则将分别介绍不同的相关技术和应用实例。

作者简介

　　丁群，女，1957年，现为黑龙江大学电子工程学院教授，博士生导师，同时兼任电子工程学院副院长、黑龙江省高校电子工程重点实验室主任、黑龙江大学信号与信息处理重点实验室主任、黑龙江省通信学会理事等职务。
　　
　　杨自恒，男，1972年，黑龙江大学副教授，长期从事于科研一线，积累了丰富的工程经验.程海程海，男，1979年，黑龙江大学讲师，从事密码学研究，及相应的工程，具有丰富的工程经验。

内页插图

目录

第一章 绪论 15
1．1　通信安全　15
1．2　保密通信系统　16
1．2．1　香农保密通信系统　16
1．2．2　加密系统基本原理　17
1．2．3　加密体制　18
1．3　现场可编程门阵列　19
1．4　VHDL编程　20
1．5　QuartusⅡ仿真软件　23
1．6　DSP Builder的设计　26
第二章　分组密码DES　30
2．1　DES算法描述　30
2．2　DES中的初始置换IP与初始逆置换IP-1　33
2．3密码函数f　33
2．4　轮密钥的生成过程　37
第三章　基于FPGA的分组密码AES实现　41
3．1　ASE加密算法　41
3．1．1　AES算法数学知识　41
3．1．2　AES算法描述　44
3．1．3　AES算法一轮迭代　50
3．2　AES算法的FPGA实现　50
3．2．1　开发环境介绍　50
3．2．2　整体结构设计　51
3．2．3　系统分支模块设计　52
3．2．3．1串口模块　52
3．2．3．2串并转换模块　54
3．2．3．3　控制模块　55
3．2．3．4　密钥生成模块　56
3．2．3．5　加密模块　58
3．2．4　AES加密系统的片上测试　61
第四章　基于FPGA的RSA公钥密码实现　69
4．1　RSA算法数论知识　69
4．1．1　模运算的定义　69
4．1．2　欧几里得（Euclidean）算法　70
4．1．3　扩展欧几里得（Extended Euclidean）算法　72
4．1．4　模幂算法　73
4．1．5　模乘算法　74
4．1．6　公开密钥算法的密钥交换原理　75
4．2　RSA加解密算法理论　76
4．2．1　RSA加解密算法　76
4．2．2　RSA加密算法分析　78
4．2．2．1　p和q取值　78
4．2．2．2　d和e的选择　79
4．2．2．3加密和解密的算法　79
4．2．3　RSA算法举例与Matlab仿真　81
4．3　基于FPGA硬件实现RSA算法设计　84
4．3．1　实现RSA公钥算法的顶层设计　84
4．3．2　实现公钥 的互素判断模块设计　85
4．3．3　实现私钥 的模块设计　86
4．3．4　求模幂算法模块设计　89
第五章　基于FPGA的椭圆曲线加密算法实现　95
5．1　椭圆曲线加密算法理论　95
5．1．1　椭圆曲线相关理论　95
5．1．2　椭圆曲线群的运算法则　96
5．2　椭圆曲线加解密原理　98
5．2．1椭圆曲线离散对数问题　98
5．2．2　系统建立和密钥生成　98
5．2．3　椭圆曲线密码体制加解密过程　99
5．2．4　椭圆曲线相关参数　100
5．3　密钥交换协议　100
5．3．1　Diffie-Hellman密钥交换协议　100
5．3．2　ECDH密钥交换协议　102
5．4　椭圆曲线加密有限域运算模块设计　103
5．4．1有限域加法模块　104
5．4．2　有限域乘法模块　106
5．4．3　有限域平方模块　108
5．4．4有限域求逆模块　109
5．4．5　有限域运算模块的验证　111
5．5　点加和点倍单元设计　113
5．6　点乘单元设计　118
第六章　基于FPGA的序列密码实现　123
6．1　序列密码体制　123
6．1．1　序列密码加密原理　123
6．1．2　序列密码分类　125
6．2　序列密码性质　126
6．2．1　序列的周期性　126
6．2．2　序列随机特性　127
6．2．3　序列的线性复杂度　129
6．2．4　对密钥序列的要求　130
6．3　反馈移位寄存器　130
6．3．1　线性移位寄存器结构　130
6．3．2　线性反馈移位寄存器的特征多项式　132
6．3．3　序列密码的破译　137
6．3．4　非线性序列密码　140
6．4　A5/1码　143
6．4．1　A5/1算法原理　143
6．4．2　A5/1算法的硬件实现　143
6．4．3　A5/1模块设计　144
6．4．3．1　m序列模块　144
6．4．3．2多数函数发生器模块　145
6．4．3．3　异或模块　147
6．4．3．4　A5/1总体设计　148
6．5　其他几种序列密码　149
6．5．1　E0码　149
6．5．2　W7码　152
6．5．3　HELIX码　154
6．5．4　几种序列密码实现结果比较　155
6．6　序列密码安全分析方法　157
6．6．1　Kerckhoff假设与密码系统的安全性　157
6．6．2　攻击密码的方法　158
6．6．2．1按可利用资源分析　158
6．6．2．2　按破译方式分析　159
6．6．2．3　常见的密码分析方法　159
第七章　混沌序列密码　161
7．1　混沌基本理论　161
7．1．1混沌的定义　162
7．1．2混沌运动的特征　162
7．1．3混沌的分析识别方法　164
7．1．3．1定性分析法　164
7．1．3．2定量分析法　165
7．1．4　相关混沌特性分析与计算　166
7．1．4．1　Lyapunov指数　166
7．1．4．2　Kolmogorov熵　170
7．1．4．3　分叉动态行为分析　173
7．1．4．4　相关函数分析　175
7．1．4．5　功率谱分析　177
7．2典型的混沌系统　180
7．2．1离散混沌系统　180
7．2．1．1　Logistic混沌映射　180
7．2．1．2　Henon混沌映射　182
7．2．1．3　Tent混沌映射　182
7．2．2连续混沌系统　183
7．2．2．1　Lorenz系统　183
7．2．2．2　Rossler系统　185
7．2．2．3　Chen系统　187
7．2．2．4　Duffing电路　188
7．2．2．5　Clifford系统　188
7．3数字混沌模块设计　189
7．3．1　数字混沌模块设计原理　190
7．3．2　Logistic数字混沌电路设计　191
7．3．3　DSP Builder中Altbus模块　194
7．4　数字混沌特性中分岔现象　196
7．5　数字混沌密钥序列发生器周期扩展方法　199
7．5．1　周期扩展理论方法分析　199
7．5．2　Logistic数字混沌周期扩展电路实现　201
7．5．3　Logistic数字混沌序列测试　203
7．5．3．1　平衡性检验　204
7．5．3．2　游程特性分析　204
7．5．3．3　相关函数分析　205
7．6　数字混沌序列周期测试新方法　206
第八章　纠错卷积编码的DSP实现　209
8．1　卷积编码概述　209
8．2　卷积码结构特性及维特比译码　210
8．2．1　卷积码的状态图和网格描述　210
8．2．2　卷积码的传递函数　212
8．2．3　维特比算法　214
8．3　卷积码的Matlab仿真实现　216
8．3．1　(2，1，7)卷积码编码器　217
8．3．2　(2，1，7)编码器的Matlab仿真　218
8．3．3　维特比译码原理分析与Matlab仿真　219
8．3．4　基于Matlab的 (2，1，7)卷积码性能分析　220
8．3．5　DSP实现的（2，1，7）卷积码性能仿真　222
8．4　卷积码的硬件平台实现　224
8．4．1　卷积码编码的DSP实现　224
8．4．2　维特比译码的DSP实现　225
8．4．3　卷积码的纠错能力验证　226
第九章　调制与解调　228
9．1调制解调基本原理　228
9．1．1　BPSK调制的基本原理　228
9．1．2　BPSK解调的基本原理　229
9．1．3　载波同步的概念　230
9．1．4　几种常见的载波同步算法　231
9．1．4．1导频载波同步法　231
9．1．4．2平方环载波同步法　233
9．1．4．3判决反馈环载波同步法　234
9．1．4．4科斯塔斯环载波同步法　234
9．2　载波同步系统的设计　236
9．2．1　系统的总体设计　236
9．2．2　载波同步环路主要模块的设计　237
9．2．2．1数字控制振荡器的设计　237
9．2．2．2鉴相器的设计　240
9．2．2．3环路滤波器的设计　242
9．3　调制解调的Matlab仿真实现　246
9．3．1　发送部分的MATLAB仿真　246
9．3．2　接收部分的MATLAB仿真　247
9．3．2．1模数转换模块的仿真　247
9．3．2．2　BPSK解调模块的仿真　248
9．3．2．3　NCO模块的仿真　250
9．3．2．4低通滤波模块的仿真　253
9．3．2．5鉴相器模块的仿真　254
9．3．2．6环路滤波器模块的仿真　255
9．4调制解调的FPGA实现　257
9．4．1数字发射机的FPGA实现　257
9．4．1．1基带信号模块　257
9．4．1．2载波信号模块　258
9．4．1．3　BPSK调制模块　259
9．4．2数字接收机的FPGA实现　260
9．4．2．1　NCO模块　261
9．4．2．2混频器模块　261
9．4．2．3积分和累加器模块　262
9．4．2．4鉴相器模块　263
9．4．2．5环路滤波器模块　

前言/序言

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