本书从现代密码学基础出发，系统介绍抗泄漏密码学的核心理论与关键技术，围绕密码工程中“安全算法”与“安全实现”共同构成“安全系统”的理念展开。全书首先梳理信息论、对称密码、非对称密码、后量子密码以及安全多方计算等理论基础，随后重点讨论密码侧信道攻击与泄漏模型。在此基础上，深入介绍保密电路的设计思想、典型构造方案，以及相应的安全证明与形式化验证方法，并结合多个典型掩码防护方案，分析其在软件实现、硬件电路和密码芯片中的应用与优化，为读者构建完整的抗侧信道防护知识体系。
样章试读
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“密码理论与技术丛书” 序
前言
第1章 绪论 1
1.1 密码学简介 1
1.2 密码学简史 2
1.2.1 古典密码 2
1.2.2 近现代密码学 11
1.3 攻击者与密码分析学 14
1.3.1 攻击者的能力与方法 14
1.3.2 密码分析学 16
1.4 本书的组织结构与章节导读 17
第2章 信息论基础与密码学 20
2.1 信息论基础 20
2.1.1 熵与互信息 20
2.1.2 伪熵 23
2.2 密码理论基础 25
2.2.1 (伪)随机数生成器、(伪)随机函数与(伪)随机置换 25
2.2.2 哈希函数 (族)、剩余哈希引理和随机性提取器 30
2.2.3 密码学数学基础 33
2.3 对称密码学 36
2.3.1 分组密码 36
2.3.2 轻量级密码算法 42
2.3.3 流密码 50
2.3.4 消息认证码 51
2.4 非对称密码学 52
2.4.1 RSA密码方案 53
2.4.2 椭圆曲线密码体制 54
2.4.3 数字签名 57
2.5 密钥管理 59
2.6 安全多方计算 61
2.6.1 通用MPC定义 61
2.6.2 Shamir秘密共享以及 MPC 方案 63
2.7 量子计算与后量子密码学 65
2.8 抗泄漏密码学 66
第3章 密码侧信道攻击概述 69
3.1 密码侧信道攻击简介 69
3.2 密码侧信道泄漏现实模型 70
3.2.1 功耗信息的噪声和确定性部分 70
3.2.2 不同载体的功耗泄漏 71
3.3 对称密码的侧信道攻击 74
3.3.1 差分功耗分析 74
3.3.2 相关功耗分析 76
3.3.3 模板攻击 79
3.4 非对称密码的侧信道攻击 82
3.4.1 针对RSA签名的简单功耗分析 82
3.4.2 针对RSA签名的时间攻击 84
第4章 密码侧信道泄漏理论模型 85
4.1 安全性证明的描述方法 85
4.2 内存泄漏 86
4.2.1 有界内存泄漏模型 86
4.2.2 辅助输入内存泄漏模型 88
4.2.3 有界检索模型 88
4.2.4 持续内存泄漏模型 89
4.2.5 存储泄漏模型 90
4.2.6 事后泄漏模型 92
4.3 计算泄漏 92
4.3.1 噪声模型 93
4.3.2 探测模型 94
4.3.3 抗泄漏构造的启发式安全性评估与形式化验证 97
4.3.4 随机探测模型 100
4.3.5 有界矩泄漏模型 101
4.3.6 仅计算泄漏模型 102
4.3.7 有限计算复杂度泄漏模型 104
4.4 主动攻击泄漏模型 104
第5章 抗泄漏流密码与延伸 107
5.1 流密码与其黑盒安全性 107
5.2 抗泄漏流密码的构造 109
5.3 抗泄漏流密码的进一步优化 111
5.4 抗泄漏加密 114
第6章 保密电路 117
6.1 保密电路基础 119
6.1.1 保密电路基本定义 119
6.1.2 d 阶安全的构造和证明方法 124
6.1.3 形式化验证 128
6.2 通用保密电路方案 129
6.2.1 ISW保密电路 129
6.2.2 ISW的安全性证明 132
6.3 基于查找表的掩码设计方案 135
6.4 针对模加的保密电路实现 148
6.5 针对典型密码算法的专用保密电路举例 150
6.6 保密电路的软件实现与硬件实现 154
第7章 新型保密电路的构造方法 156
7.1 适用于硬件实现的保密电路 156
7.1.1 阈值实现 156
7.1.2 整合掩码方案 159
7.1.3 硬件私有电路 160
7.2 掩码实现友好的分组密码算法的保密电路 167
7.2.1 SKINNY的TI实现 168
7.2.2 GIFT的TI实现 170
7.3 内积掩码和基于编码的掩码方案 176
7.3.1 IP掩码方案 176
7.3.2 基于编码的掩码方案 182
7.4 减少保密电路所需的随机数 184
7.4.1 随机数优化 185
7.4.2 分摊开销技术 191
7.5 低噪声下安全的保密电路 207
7.5.1 低噪声下布尔掩码的脆弱性 208
7.5.2 低噪声下安全的保密电路 208
参考文献 212
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