密码工程

本书为工业和信息化部“ 十四五”规划教材和“网络空 间安全系列教材”。本书以 密码工程实践为导向，概括 地介绍密码学的发展历史、 现状、趋势及相关基础知识 ；系统地描述典型密码算法 及其工程实现方法；详细地 讲解我国商用密码标准算法 以及主流国际密码标准算法 的原理及其快速实现方法， 并设计了对应习题。本书侧 重于密码工程实践和各类密 码算法的快速实现方法，并 对一些重要的工程技术难点 进行针对性解析和实例分析 ，同时加入了密码技术发展 的新成果。 本书可作为高等院校信 息安全和密码学等专业本科 生和研究生的教材，也可作 为密码工程相关科研与工程 技术人员的参考资料。

第1章 绪论 1.1 密码学概述 1.1.1 密码学的发展历史 1.1.2 密码学的发展趋势 1.2 密码学的分类 1.2.1 对称密码体制 1.2.2 公钥密码体制 1.3 密码学的应用 1.3.1 信息安全要素 1.3.2 HTTPS案例分析 习题 第2章 实现平台简介 2.1 概述 2.2 实现平台介绍 2.2.1 CPU实现平台 2.2.2 GPU实现平台 2.3 硬件平台特殊指令加速 习题 第3章 DES算法 3.1 DES算法描述 3.1.1 算法结构 3.1.2 核心部件 3.2 DES快速实现方法 3.2.1 基于AVX的DES快速实现 3.2.26 4位平台上的DES快速实现 3.33 -DES在GPU上的高速实现 3.3.13 -DES结构设计 3.3.2 在GPU上实现3-DES 3.3.33 -DES加密的实现 3.3.43 -DES解密的实现 3.3.5 实现性能及分析 3.4 测试示例 3.4.1 参考常量 3.4.2 测试向量 习题 第4章 AES/SM4算法 4.1 AES算法描述 4.1.1 算法结构 4.1.2 核心部件 4.2 SM4算法描述 4.2.1 算法结构 4.2.2 核心部件 4.3 AES算法高速实现方法 4.3.1 资源受限平台上的AES高效实现 4.3.2 基于算法优化的AES快速实现 4.3.3 基于GPU的AES快速实现 4.4 基于CUDA的SM4并行实现与优化 4.4.1 CUDA 4.4.2 SM4的并行设计 4.4.3 基础实验 4.4.4 性能优化 4.4.5 结果分析和结论 4.5 SM4算法高速实现方法 4.6 测试示例 4.6.1 AES参考常量 4.6.2 AES测试向量 4.6.3 SM4参考常量 4.6.4 SM4测试向量 习题 第5章 SHA256/SM3算法 5.1 SHA256算法描述 5.1.1 算法结构 5.1.2 核心部件 5.2 SM3算法描述 5.2.1 算法结构 5.2.2 核心部件 5.3 SHA256算法高速实现方法 5.3.1 树哈希 5.3.2 区块链中的SHA256 5.4 SM3算法优化实现方法 5.4.1 CUDA框架 5.4.2 优化技术 5.4.3 性能评估 5.5 测试示例 习题 第6章 RSA算法 6.1 RSA算法描述 6.2 RSA算法原理 6.3 基础实现 6.3.1 大整数运算 6.3.2 蒙哥马利模乘 6.3.3 幂指数运算 6.4 RSA算法优化实现方法 6.4.1 预备知识 6.4.2 CPU平台上的RSA高速实现 6.4.3 GPU平台上的RSA高速实现 6.4.4 快速素数生成 6.4.5 中国剩余定理加速幂运算 6.5 测试示例 习题 第7章 椭圆曲线/SM2密码算法 7.1 椭圆曲线密码算法描述 7.2 椭圆曲线密码算法原理 7.2.1 椭圆曲线数字签名算法 7.2.2 椭圆曲线密钥协商算法 7.2.3 椭圆曲线公钥加密算法 7.3 椭圆曲线密码算法基础实现 7.4 椭圆曲线密码算法优化实现方法 7.4.1 模约减操作 7.4.2 坐标系选取 7.4.3 标量乘法优化 7.4.4 并行实现技术 7.5 测试示例 习题 第8章 双线性对/SM9算法 8.1 标识密码 8.2 双线性对 8.2.1 符号和定义 8.2.2 优化实现 8.3 SM9算法 8.3.1 SM9数字签名算法 8.3.2 SM9公钥加密算法 8.3.3 SM9数字签名算法的实现 8.4 算法示例 习题 参考资源