图书推荐|典型密码算法FPGA实现

《典型密码算法FPGA实现》——一本将密码学推向硬件世界的实用指南

在当今的网络空间安全体系中，密码算法不仅需要在理论上保持严谨，更需要在工程实现上追求高速度、低功耗与高安全性。传统软件实现的性能与安全边界逐渐逼近，硬件加速（尤其是 FPGA）成为高性能密码系统的关键支撑技术。

《典型密码算法FPGA实现》正是在这种背景下诞生的一本实践型教材。由北京邮电大学杨亚涛副教授与李子臣教授联合编著，本书于 2017 年由电子工业出版社出版，是“网络空间安全系列教材”与“十三五”规划教材之一。全书系统地介绍分组密码、公钥密码、Hash、数字签名等典型密码算法的 FPGA 实现，是一本兼具学术深度与工程可操作性的密码硬件开发手册。

一、为什么这本书值得推荐？

1. 涵盖主流密码算法，体系完整

书中共分 12 章，覆盖四大类核心密码体系：

分组密码：DES、AES、SM4

公钥密码：RSA、ECC、SM2

Hash 算法：SHA-1、Keccak(SHA-3)、SM3

数字签名算法：DSA、ECC 签名

基本涵盖当前工业界、国家标准与科研常用的所有主流算法，实现体系非常全面。

2. 理论 + 实现双线并重

不仅讲算法结构与数学推导，还通过 FPGA 模块的方式一步步拆分：

密钥扩展

S 盒设计

轮函数

有限域运算模块

点乘模块

消息扩展与压缩

控制器设计

每章都有：

模块划分

Verilog / VHDL 代码

ISE 工程流程

ModelSim 仿真

性能测试数据

非常适合作为课程设计、毕业设计、研发入门资料。

3. 工程细节丰富，真正能“用起来”

书中几乎每个算法都包含：

FPGA 工程结构

仿真波形截图

性能与资源占用分析

典型优化方向

这些内容对于从事密码芯片开发、硬件安全模块（HSM）、可信计算、智能安全终端的工程人员非常有价值。

二、核心内容一览：从基础到完整工程

第 1 章：FPGA 与密码算法硬件实现基础

介绍 FPGA 架构、Verilog/VHDL 要点、ISE 和 ModelSim 开发流程，并引出“密码算法 FPGA 实现的特殊流程”，如：

数据路径宽度规划

循环展开与流水线

时序优化

S 盒在 FPGA 上的实现方式（LUT vs BRAM）

第 2～4 章：分组密码实现（DES / AES / SM4）

详细拆解加密算法内部结构，包括：

S 盒查表（LUT/BRAM）

行移位

列混合

密钥扩展

轮函数控制与迭代方式（Fully / Round-based）

尤其是 AES 和 SM4 的设计模块划分、流水线展开方法，可作为 FPGA 设计的经典案例。

第 5～7 章：公钥密码实现（RSA / ECC / SM2）

公钥系统是 FPGA 的难点，本书结构非常清晰：

Montgomery 模乘

R-L 模幂算法

有限域乘法与平方

模逆运算

ECC 点加、倍点与点乘

SM2 点乘 + Hash + 模逆的完整实现链路

对想从事密码芯片、国密算法的读者非常有用。

第 8～10 章：Hash 系列（SHA-1 / Keccak / SM3）

介绍：

消息扩展

压缩函数

常量生成

64/160/512 位数据路径调度

Keccak 轮函数五步操作（θ、ρ、π、χ、ι）

对构建高速 Hash 加速器具有参考意义。

第 11～12 章：数字签名（DSA / ECC 签名）

完整拆解签名算法的关键模块：

大数运算

点乘

Hash 计算

模逆

模幂

随机数 K 生成的注意事项

并提供了工程代码与测试数据。

三、面向的读者群体

这本书非常适合以下读者：

1. 信息安全专业本科 / 研究生

理论 + 工程完整体系

配套代码可直接用于实验和课程设计

1. 密码与 SoC / FPGA 研发工程师

模块化实现方式可直接应用到工业实践

对国密（SM2/SM3/SM4）特别友好

适合入门密码芯片设计

1. 需要硬件加速方案的开发者

如：

HSM / TPM

区块链加速器

IoT 安全模组

高性能服务器安全引擎（如 TLS 加速）

四、总结：一本真正“能落地”的密码 FPGA 教材

与许多偏理论或过时的 FPGA 教材不同，《典型密码算法FPGA实现》最大的价值是——工程可用性极高。

模块划分清晰

代码可直接上板

性能评估可复现

包含国密算法（国内罕有）

对于希望进入密码工程、FPGA 安全加速、国密硬件实现领域的读者来说，这是一本值得反复学习和实践的经典参考书。

如果你正在做 FPGA 密码加速器，或正在写毕业设计，这本书几乎可以作为“模板级”的参考资料。

图书链接

通过网盘分享的文件：典型密码算法FPGA实现 (杨亚涛，李子臣编著).pdf 链接: https://pan.baidu.com/s/1TO35VkT1HTVVKv1FuM6YKw?pwd=open 提取码: open

PS：如果本书对您有帮助，请购买正版书籍。另，本文分享资源只为了学习沟通，切勿商用，商用引起的任何纠纷与本公众号无关~