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RISC-V标量加密扩展与硬件安全入门到精通

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 课程结构 · RISC-V生态与安全背景
课程导入学习目标
02
RISC-V基础与指令集架构
RV32I/RV64I基础指令 · 寄存器模型 · 特权模式
RISC-V指令集架构
03
标量加密扩展概述
K扩展的由来 · 版本演进（Zk*系列） · 与向量加密扩展的区别
标量加密扩展概述K扩展的由来
04
指令集分类与编码
Zk · Zkn · Zks
指令集分类编码
05
对称加密指令详解
AES加密/解密指令（AES32ES… · AES64KS1I等）的用法 · 数据路径与硬件实现要点
对称加密指令详解AES
06
哈希与消息认证指令
SHA-2/SHA-3相关指令（SH… · SHA512SIG0等）的算法映射与…
哈希消息认证指令
07
SM3/SM4国密指令支持
SM3压缩函数 · SM4加解密指令的指令级加速原理与编…
SM3/SM4国密指令支持
08
其他标量加密指令
SM4 · SM3 · SHA
其他标量加密指令SM4
09
指令时序与数据无关执行
Zkt扩展如何保证常数时间执行 · 抵御时序侧信道攻击的原理与验证方法
指令时序数据无关执行
10
硬件安全基础
侧信道攻击类型（时序 · 功耗 · 电磁
硬件安全基础侧信道攻击类型
11
硬件实现基础
RTL设计入门 · 流水线概念 · ALU与密码运算单元集成
硬件实现基础RTL
12
标量加密单元微架构设计
功能单元划分 · 操作数准备 · 结果写回
标量加密单元微架…功能单元划分
13
低功耗与面积优化
密码指令的硬件复用 · 资源共享 · 门控时钟
低功耗面积优化
14
安全指令的时序一致性设计
如何设计数据无关的硬件路径 · 避免操作数依赖的时序变化
安全指令的时序一…如何设计数据无关…
15
故障注入与错误检测
硬件冗余 · 奇偶校验 · 错误检测码在密码单元中的应用
故障注入错误检测
16
侧信道防护硬件技术
掩码 · 隐藏 · 双轨逻辑
侧信道防护硬件技…掩码
17
RISC-V处理器集成实践
将标量加密扩展集成到开源处理器（如R… · BOOM · PULP）的步骤与注意事项
RISC-V处理器集成实践
18
软件编程模型
汇编与C语言内嵌汇编 · 指令使用约束 · 编译器支持（GCC/LLVM）与内建…
软件编程模型汇编
19
密码库移植与优化
OpenSSL · mbedTLS · BoringSSL等库中利用K扩展的…
密码库移植优化
20
操作系统与驱动支持
Linux内核中的加密框架 · 设备树配置 · 用户态与内核态使用K扩展的接口
操作系统驱动支持
21
功能验证与测试
指令级模拟器（Spike · QEMU）扩展 · 随机指令测试
功能验证测试
22
形式化验证与安全认证
指令语义的形式化模型 · 安全属性验证 · Common Criteria等认证…
形式化验证安全认证
23
性能基准测试
使用benchmark工具（如Cor… · SPEC · 密码算法基准）评估K扩展的加速比与能…
性能基准测试benchmark
24
案例实战
在FPGA上实现一个带K扩展的RIS… · 运行AES-128加密程序并验证正确…
案例实战FPGA
25
案例实战
基于K扩展的硬件加速SM4 · 实现安全通信协议（如TLS）中的对称…
案例实战SM4
26
案例实战
设计一个抗时序侧信道的AES硬件模块 · 使用Zkt指令并验证常数时间执行
案例实战AES
27
常见问题与调试
指令未生效 · 编译错误 · 硬件时序违例
常见问题调试
28
安全评估与攻击实验
在模拟环境中实施功耗攻击或故障注入 · 评估K扩展硬件的抗攻击能力
安全评估攻击实验
29
前沿与趋势
RISC-V安全扩展的演进（如矢量加… · 后量子密码） · 与TEE（TrustZone
前沿趋势
30
综合项目与总结
设计一个完整的RISC-V安全SoC… · 安全启动 · 加密引擎）
综合项目RISC-V