کتاب صوتی مکانیزم پیشرفته Keccak-f[1600] و SHAKE128: پیاده‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره مکانیزم پیشرفته Keccak-f[1600] و SHAKE128: پیاده‌سازی، تحلیل و بهینه‌سازی

موضوع کلی: رمزنگاری و توابع هش امن

موضوع میانی: معماری و مکانیزم Keccak-f[1600] و توابع خروجی قابل گسترش SHAKE

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه بر توابع هش و استاندارد SHA‑3
• 2. معماری کلی Keccak و مفهوم سافین
• 3. نمای کلی permutation Keccak‑f[1600]
• 4. حالت‌های داخلی: آرایه 5×5×64 بیتی
• 5. مرحله θ (Theta) – محاسبه پارسیتی و XOR
• 6. مرحله ρ (Rho) – جابجایی بیتی
• 7. مرحله π (Pi) – جایگشت لایه‌ها
• 8. مرحله χ (Chi) – عملیات غیرخطی بر روی ردیف‌ها
• 9. مرحله ι (Iota) – افزودن ثابت‌های دور
• 10. تحلیل پیچیدگی محاسباتی هر مرحله
• 11. پیاده‌سازی نرم‌افزاری بهینه در C و Rust
• 12. بهینه‌سازی با دستورالعمل‌های SIMD (AVX2، NEON)
• 13. پیاده‌سازی سخت‌افزاری: RTL و HLS
• 14. استراتژی‌های پایپ‌لاین و موازی‌سازی در FPGA
• 15. مدیریت حافظه و بافرها برای SHAKE128
• 16. تعریف SHAKE128 به عنوان XOF بر پایه Keccak
• 17. فرآیند absorb و squeeze در SHAKE128
• 18. کنترل طول خروجی و امنیت خروجی متغیر
• 19. مقایسه SHAKE128 با SHAKE256 و SHA‑3‑256
• 20. تست‌های رسمی (NIST CAVP) و وکتورهای مرجع
• 21. تحلیل امنیتی: مقاومت در برابر حملات تصادفی
• 22. تحلیل دیفرانسیل و خطی بر روی Keccak‑f
• 23. حملات جانبی: توان، زمان، و کش
• 24. تکنیک‌های مقابله با حملات جانبی در پیاده‌سازی
• 25. اثبات امنیتی در مدل Random Oracle
• 26. مدل‌های امنیتی: Indifferentiability و PRF
• 27. کاربردهای SHAKE128 در امضای دیجیتال (EdDSA، Dilithium)
• 28. استفاده در پروتکل‌های کلید عمومی pós‑quantum
• 29. تولید اعداد تصادفی امن (DRBG) با SHAKE128
• 30. مشتق‌سازی کلید (KDF) و HKDF بر پایه SHAKE128
• 31. یکپارچه‌سازی در TLS 1.3 و پروتکل‌های جدید
• 32. معیارهای عملکرد: سرعت، حافظه، انرژی
• 33. بنچمارک در پلتفرم‌های x86، ARM، RISC‑V
• 34. بهینه‌سازی برای محیط‌های محدود (IoT، کارت هوشمند)
• 35. اعتبارسنجی رسمی با ابزارهای Coq و EasyCrypt
• 36. تست فازی و Property‑Based Testing
• 37. مدیریت نسخه‌سازی و سازگاری با استانداردهای آینده
• 38. مستندسازی کد و تولید گزارش‌های امنیتی
• 39. آموزش عملی: ساخت یک کتابخانه SHAKE128 از صفر
• 40. مثال واقعی: امضای فایل با SHAKE128 در خط فرمان
• 41. دیباگ و تحلیل عملکرد با perf و VTune
• 42. رفع باگ‌های رایج در پیاده‌سازی Keccak
• 43. مقایسه با توابع هش سنتی (SHA‑2، BLAKE2)
• 44. چشم‌اندازهای آینده: Keccak‑f[800] و SHA‑3‑512
• 45. بحث‌های باز در جامعه رمزنگاری
• 46. منابع مرجع و استانداردهای NIST FIPS 202
• 47. چالش‌های پیاده‌سازی در زبان‌های سطح بالا (Python، Go)
• 48. استفاده از کتابخانه‌های موجود (libkeccak، OpenSSL)
• 49. تست هم‌سازگاری بین پیاده‌سازی‌های مختلف
• 50. مدیریت خطا و استثناها در کد تولید خروجی
• 51. امنیت در محیط‌های چند‌نخی (Thread‑Safety)
• 52. بهینه‌سازی برای پردازش موازی داده‌های بزرگ
• 53. تحلیل اثر پارامترهای دور (Round Constants) بر امنیت
• 54. بررسی حملات Related‑Key و Key‑Recovery
• 55. طراحی تست‌های خودکار برای CI/CD
• 56. مستندسازی API برای توسعه‌دهندگان
• 57. پیامدهای کوانتومی بر Keccak و SHAKE
• 58. راهکارهای Migration از SHA‑2 به SHAKE128
• 59. بررسی موردی: استفاده در پروتکل Signal
• 60. بررسی موردی: استفاده در بلاکچین (Ethereum 2.0)
• 61. بررسی موردی: استفاده در ذخیره‌سازی امن فایل
• 62. بهترین شیوه‌های کدنویسی امن (Secure Coding Guidelines)
• 63. ارزیابی ریسک و مدل تهدید برای کتابخانه
• 64. تولید گزارش‌های انطباق (Compliance Reports)
• 65. آموزش پیشرفته: توسعه ماژول‌های سخت‌افزاری سفارشی
• 66. بهینه‌سازی مصرف انرژی در دستگاه‌های باطری
• 67. بررسی استانداردهای جانبی: ISO/IEC 10118‑3
• 68. تحلیل عملکرد در محیط‌های مجازی (VM، SGX)
• 69. استراتژی‌های تست امنیتی پیوسته (Continuous Security Testing)
• 70. جمع‌بندی و نقشه راه یادگیری ادامه