密码学是构建信息安全体系的基础，是实现信息安全技术的主要手段。密码算法工程实现的技术和方法在国内外得到越来越多的重视，自主设计和研发密码专用芯片具有特殊意义。随着计算机、电子技术的飞速发展，密码芯片与系统设计方法发生了革命性的变化。

本书以各种公开的序列密码、分组密码、散列密码和公钥密码等典型密码算法为例，将密码学与计算机、电子技术有机结合，充分体现密码算法工程实现的核心内容，注重密码理论与工程实现的融合，旨在提高密码工程技术人才的应用实践能力和密码芯片设计能力。

本书的作者来自北京电子科技学院电子信息工程教学团队，这是一支北京市优秀教学团队，该团队的教师大多从事FPGA设计工作，具有丰富的科研经历，多年来，一直致力于将最新的电子信息技术与密码学理论相结合，在FPGA算法工程实现方面积累了较多的经验和体会。作者率先为教育部和北京市特色专业建设点--电子信息工程专业的本科生开设了“密码算法工程实现”课程。作者结合科研和教学工作实践，总结多年来的科研成果以及课程开设的成功经验，解决密码与信息安全领域的实际问题，因此成就了本书的编写与问世。

全书共分10章。

第1章，对信息安全、密码技术，特别是现代密码技术以及密码算法的工程实现等方面进行概述，介绍相关的基本概念，方便读者对全书后续章节的学习。

第2章，围绕FPGA器件，介绍FPGA器件结构原理、FPGA器件选择以及FPGA开发工具及其开发流程等内容。

第3章，简要介绍超高速集成电路硬件描述语言VHDL的结构和语法，常用逻辑功能的VHDL设计描述，方便读者利用FPGA芯片完成密码算法的工程实现。

第4章，介绍序列密码的基本概念，包括密码算法的原理和分类。对线性和非线性密钥序列生成器进行详细叙述，实现常用A5、RC4等序列密码算法，给出核心部分的代码及其仿真验证。

第5章，介绍分组密码体制，给出DES算法详细描述，给出DES算法关键模块的代码，最后给出DES算法工程实现的核心代码及其仿真验证。 现代密码算法工程前言   第6章，介绍高级加密标准AES算法详细描述，给出AES算法关键模块的代码，最后给出AES算法工程实现的核心代码及其仿真验证。

第7章，HASH函数是密码学中最基本的模块之一，广泛应用于数字签名、消息鉴别和伪随机数生成器等领域，是近几年密码学研究的热点领域。本章介绍HASH算法及其FPGA工程实现。

第8章，椭圆曲线密码体制（ECC）是基于椭圆曲线离散对数问题的公钥密码体制。近年来，国际上研究的重点已转向椭圆曲线密码体制硬件实现的研究，其中FPGA在椭圆曲线密码体制上的应用是一个重要的研究方向。本章介绍椭圆曲线的各种基本算法以及算法的FPGA工程实现过程。

第9章，密码算法的软件实现目标是实现的低成本，因此同样有生存的空间和市场。本章通过对DES算法的软件实现描述，让读者了解密码算法的软件工程实现的方法和步骤。

第10章，向读者介绍已有的密码芯片的安全设计问题，主要介绍密码芯片常见的安全威胁；密码芯片的功耗攻击；抗攻击的密码芯片安全设计等方面的问题。

全书由路而红教授组织编写，在高献伟教授协助下完成全书的统稿工作。本书第1～3章由路而红编写，第4章由张磊编写，第5～6章由李雪梅编写，第7～8章由董秀则、高献伟编写，第9章由段晓毅编写，第10章由靳济方编写。在本书的编写过程中，硕士研究生丁冬平、孙扬调试了书中的部分程序，在此表示感谢。在本书的编写过程中，得到北京电子科技学院欧海文、李梦东等老师的支持和帮助，还得到清华大学出版社张民编辑的鼓励、支持和帮助，在此一并表示衷心的感谢。

本书的出版得益于北京高等教育精品教材建设项目立项经费的支持。

密码算法的工程实现技术新、内容涉及面广，虽然作者努力了，但书中的疏漏和错误在所难免，敬请读者批评指正。

作 者2012年3月