门级信息流分析理论及应用

　　《信息安全技术丛书：门级信息流分析理论及应用》属于信息安全领域，旨在解决物联网和信息物理系统环境下高可靠系统所面临的信息安全问题。但《信息安全技术丛书：门级信息流分析理论及应用》同时涵盖了网络信息安全、数字电路、设计自动化以及算法复杂性理论等相关学科。其中，在网络信息安全领域主要涉及基于格模型的信息流安全理论及方法；在数字电路方面主要涉及信息流模型的形式化描述以及设计优化问题；在设计自动化领域主要利用了一些相关的电路设计、评估与验证方法；在算法复杂性理论方面主要涉及一些相关算法的设计与复杂度分析。

　　胡伟，男，1982年10月生，分别于2005年、2008年和2012年获得西北工业大学“信息对抗技术”专业学士、“模式识别与智能系统”专业硕士和“控制科学与工程”专业博士学位，2009年9月-2011年9月赴加州大学圣迭戈分校计算机科学与工程系学习，2012年7月入西北工业大学“计算机科学与技术”博士后流动站，主要从事硬件安全、高可靠系统安全、嵌入式安全、可重构计算等方面的研究。慕德俊，男，1963年6月生，西北工业大学自动化学院教授、博士生导师，主要研究方向包括网络与信息安全、控制理论与应用、网络化控制、无线传感器网络等。

第1章 绪论
1.1 信息安全问题的起源与发展
1.1.1 信息安全问题的起源
1.1.2 信息安全问题的发展历程
1.1.3 信息安全问题的发展方向
1.2 高可靠系统信息安全
1.2.1 高可靠系统面临的信息安全问题
1.2.2 高可靠系统的信息安全需求
1.2.3 高可靠系统安全研究概述
1.3 常用信息安全机制
1.3.1 密码算法
1.3.2 访问控制
1.3.3 信息流控制
1.4 本书主要研究内容
1.5 本书主要特点和读者对象
第2章 信息流安全相关理论
2.1 信息和数据
2.2 信息流的定义
2.3 信息流的分类
2.3.1 显式流
2.3.2 隐式流
2.3.3 时间信息流
2.3.4 间接流
2.4 信息流安全策略
2.4.1 信息流安全主体和客体
2.4.2 信息流安全等级
2.4.3 信息流的格模型
2.5 常用信息流安全模型
2.5.1 军用模型
2.5.2 Bell-LaPadula模型
2.5.3 Biba模型
2.5.4 无干扰模型
2.6 信息流控制机制
2.6.1 基于编译的机制
2.6.2 基于执行的机制
2.7 信息流跟踪技术
2.7.1 信息流跟踪
2.7.2 程序语言层的信息流跟踪技术
2.7.3 操作系统层的信息流跟踪技术
2.7.4 体系架构层的信息流跟踪技术
2.7.5 逻辑门级的信息流跟踪技术
2.8 本章小结
第3章 二级安全格下的GLIFT理论
3.1 基本概念和原理
3.2 GLIFT逻辑函数的基本性质
3.3 基本门GLIFT逻辑的形式化描述
3.3.1 缓冲器
3.3.2 非门
3.3.3 触发器
3.3.4 与门和与非门
3.3.5 或门和或非门
3.3.6 异或门和同或门
3.3.7 三态门
3.4 基本门GLIFT逻辑的复杂度分析
3.4.1 与门
3.4.2 或门
3.4.3 与非门和或非门
3.4.4 异或门
3.5 GLIFT逻辑的不精确性
3.5.1 GLIFT逻辑潜在的不精确性
3.5.2 不精确性根源的分析与证明
3.6 实验结果与分析
3.6.1 复杂度分析
3.6.2 精确性分析
3.7 本章小结
第4章 多级安全格下的GLIFT理论
4.1 多级安全格模型
4.2 多级安全格下的GLIFT问题
4.2.1 三级线性安全格
4.2.2 四级线性安全格
4.2.3 任意级线性安全格
4.2.4 非线性安全格
4.3 多级安全格下的相关运算和运算律
4.3.1 安全类的边界运算
4.3.2 安全类边界运算的运算律
4.3.3 点积运算
4.3.4 点积运算的运算律
4.4 基本门GLIFT逻辑的形式化描述
4.4.1 缓冲器
4.4.2 非门
4.4.3 触发器
4.4.4 与门和与非门
4.4.5 或门和或非门
4.4.6 异或门和同或门
4.4.7 三态门
4.5 GLIFT逻辑的布尔描述
4.5.1 安全类的编码
4.5.2 运算符的布尔实现
4.5.3 GLIFT逻辑的布尔实现
4.6 多值逻辑系统下的GLIFT逻辑
4.6.1 四值逻辑
4.6.2 四值逻辑系统下的污染传播
4.6.3 四值逻辑系统下的GLIFT逻辑
4.6.4 九值逻辑系统下的GLIFT逻辑
4.7 实验结果与分析
4.7.1 GLIFT逻辑的复杂度分析
4.7.2 GLIFT逻辑的性能分析
4.8 本章小结
第5章 GLIFT逻辑生成算法理论
5.1 基本概念与理论
5.1.1 相关概念
5.1.2 NP完全性理论
5.2 精确GLIFT逻辑生成问题的NP完全性
5.2.1 非定常GLIFT逻辑的存在条件
5.2.2 污染传播判定问题
5.2.3 污染传播搜索问题
5.3 GLIFT逻辑生成算法
5.3.1 暴力算法
5.3.2 0-1算法
5.3.3 构造算法
5.3.4 完全和算法
5.3.5 SOP-POS算法
5.3.6 BDD-MUX算法
5.3.7 RFRR算法
5.3.8 GLIFT逻辑生成算法的比较
5.4 结果与分析
5.4.1 实验流程
5.4.2 实验结果与分析
5.5 本章小结
第6章 GLIFT逻辑的设计优化问题
6.1 二级安全格下GLIFT逻辑编码方式及其不足
6.1.1 二级安全格下GLIFT逻辑编码方式
6.1.2 二级安全格下GLIFT逻辑编码方式的不足
6.2 二级安全格下GLIFT逻辑编码方式的改进
6.2.1 GLIFT逻辑现有编码方式的改进
6.2.2 基本门GLIFT逻辑
6.2.3 新旧编码方式下GLIFT逻辑的比较
6.2.4 新GLIFT逻辑用于硬件冗余
6.3 多级安全格下GLIFT逻辑的设计优化问题
6.3.1 编码方式的优化
6.3.2 利用无关项优化GLIFT逻辑
6.4 实验结果与分析
6.4.1 静态验证效率分析
6.4.2 动态实现性能分析
6.5 本章小结
第7章 GLIFT方法的应用
7.1 GLIFT方法应用原理
7.2 静态信息流安全测试与验证
7.3 动态信息流跟踪
7.4 GLIFT在开关电路设计中的扩展应用
7.4.1 静态逻辑冒险检测
7.4.2 X-传播
7.4.3 可控性分析
7.4.4 错误检测
7.5 本章小结
第8章 测试与验证方法
8.1 测试与验证内容
8.1.1 GLIFT逻辑精确性分析
8.1.2 GLIFT逻辑复杂度分析
8.1.3 GLIFT逻辑静态测试与验证分析
8.2 测试与验证流程
8.2.1 精确性分析流程
8.2.2 复杂度分析流程
8.2.3 静态测试与验证流程
8.3 测试与验证环境
8.3.1 ABC工具
8.3.2 SIS工具
8.3.3 ESPRESSO工具
8.3.4 ModelSim工具
8.3.5 DesignCompiler工具
8.4 测试信号源
8.4.1 计数器
8.4.2 ModelSim内置随机数发生器
8.4.3 线性反馈移位寄存器
8.4.4 非线性反馈移位寄存器
8.5 本章小结
第9章 测试与验证实例
9.1 I2C总线控制器的测试
9.2 AES密码算法核的测试与验证
9.3 ALU的测试与验证
9.4 本章小结
第10章 结束语
10.1 本书的主要工作
10.2 后续工作与展望
参考文献
附录1 CLASS标准单元库相应的GLIFT逻辑库
附录2 软件工具和测试基准集
附录3 ModelSim仿真工具参考脚本
附录4 DesignCompiler综合工具参考脚本
附录5 缩略词表
附录6 符号对照表