🔐 芯片级硬件加密与安全通信 30章 · 从根到未来

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01 硬件加密概述
为什么需要硬件加密？硬件 vs 软件，常见安全威胁模型。
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02 密码学基础回顾
AES、RSA/ECC、SHA-256 数学原理与硬件实现考量。
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03 真随机数发生器 (TRNG)
振荡器采样、热噪声法，熵源评估与在线测试。
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04 物理不可克隆函数 (PUF)
SRAM PUF、环形振荡器PUF，密钥生成应用。
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05 AES加密引擎设计 (上)
状态机设计，S-Box硬件实现 (查找表 vs 组合逻辑)。
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06 AES加密引擎设计 (下)
密钥扩展、流水线优化，侧信道攻击初步防护。
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07 RSA协处理器设计
大数模幂 (Montgomery模乘)，CRT加速。
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08 椭圆曲线密码学硬件实现
点加/倍点调度，射影坐标系高效实现。
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09 哈希函数硬件加速
SHA-256/SHA-3 架构，消息调度并行化。
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10 安全总线与存储加密
AXI总线加密，内存加密引擎 (MEE)，密钥槽管理。
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11 安全启动 (Secure Boot)
信任根建立，Boot ROM设计，签名验证链。
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12 调试接口安全
JTAG/SWD锁定，调试认证协议 (ARM DAP)。
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13 电压与时钟毛刺攻击防护
毛刺检测传感器，双轨逻辑 (WDDL) 对抗DPA。
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14 故障注入攻击与防护
激光/电磁故障原理，ECC在安全中的应用。
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15 安全SoC架构
隔离执行环境，ARM TrustZone vs RISC-V Keystone。
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16 密钥生命周期管理
生成、分发、存储、更新与销毁，防篡改封装。
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17 安全通信协议基础
TLS 1.3握手硬件卸载，记录层加密加速。
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18 IPsec硬件加速
ESP/AH包处理引擎，SA查找硬件实现。
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19 MACsec与网络层加密
以太网帧实时加密，GCM-AES硬件实现。
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20 PCIe安全与DMA防护
IOMMU/SMMU配置，可信DMA引擎设计。
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21 USB安全控制器
USB-C认证，加密通道，固件签名验证。
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22 无线通信安全 (蓝牙/Wi-Fi)
蓝牙LE Secure Connections，WPA3硬件加速。
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23 5G NR安全
用户面完整性保护，KDF硬件实现。
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24 后量子密码学硬件 (上)
基于格密码 (Kyber, Dilithium) 硬件架构。
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25 后量子密码学硬件 (下)
SPHINCS+，NTT变换硬件加速。
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26 硬件安全模块 (HSM) 设计
物理安全层级，密钥存储与运算隔离。
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27 安全芯片的物理防护
主动防护层，传感器网格，防拆机设计。
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28 安全验证与测试
形式化验证，FIPS 140-3 / Common Criteria。
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29 开源硬件安全项目
OpenTitan分析，RISC-V安全扩展 (Zk, Zks)。
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30 未来趋势与挑战
同态加密硬件，QKD接口，AI驱动攻击。
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