現(xiàn)代密碼學(xué)

前言

　　隨著計算機和通信網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，信息的安全性越來越受到人們的重視，密碼學(xué)是信息安全的基礎(chǔ)，近三十年來，密碼學(xué)的理論和應(yīng)用得到了長足的發(fā)展，其內(nèi)容變得越來越豐富?！　”緯鳛樾畔⒖茖W(xué)系列教材之一已出版6年多了，在此期間已重印7次，受到國內(nèi)多所高校師生的歡迎，本書于2006年被列入普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，借此機會，我們根據(jù)在南開大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院為信息科學(xué)專業(yè)的本科生講授現(xiàn)代密碼學(xué)的教學(xué)實踐和有關(guān)反饋信息，對第一版中的內(nèi)容做了一些修訂，講授本書內(nèi)容大約需要54個課時，如果教師在本書基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加一些內(nèi)容，本書也可以很容易地擴充為一門72課時的密碼學(xué)課程教材?！　τ诒敬涡抻?，我們增加了一些內(nèi)容，主要在內(nèi)容組織上進(jìn)行了一些修改，對分組密碼的結(jié)構(gòu)和工作模式進(jìn)行了補充，增加了公鑰密碼的一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，另外，我們還增加了一些例題和習(xí)題，在文字表達(dá)上也做了一些修改?！　”緯男抻啽涣腥搿澳祥_大學(xué)教材資助立項項目”，并得到了一定的資助支持，在此向相關(guān)人員和單位表示感謝。 盡管本書做了一些修訂，但書中難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書是一本關(guān)于現(xiàn)代密碼學(xué)的基礎(chǔ)教材。本書延續(xù)了第一版既通俗易懂又有一定廣度和深度的特點，第二版更突出了實用性和可讀性。全書共分9章。第1章介紹現(xiàn)代密碼學(xué)中的一些基本概念和術(shù)語。第2章介紹古典密碼的加密方法和一些典型的古典密碼體制，以及古典密碼的統(tǒng)計分析方法。第3章介紹Shannon的密碼學(xué)理論。第4章和第5章分別討論分組密碼和公鑰密碼。第6章介紹流密碼和線性移位寄存器序列。第7章和第8章分別討論數(shù)字簽名和Hash函數(shù)。第9章介紹了一些重要的密碼協(xié)議。每章后面均附有習(xí)題，其中部分習(xí)題是對正文內(nèi)容的補充。    本書除校正了第一版中的一些排印錯誤外，在內(nèi)容上也做了一些修改和增補，特別是對第四章中的分組密碼的結(jié)構(gòu)和工作模式進(jìn)行了補充，并在第五章中增加了公鑰密碼的一些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。    本書可作為高等院校信息科學(xué)專業(yè)或其他相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為相關(guān)領(lǐng)域中的教學(xué)、科研人員以及工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  引言  1.1 密碼學(xué)的發(fā)展概況  1.2 保密系統(tǒng)  1.3 密碼體制  1.4 密碼分析  1.5 密碼體制的安全性  習(xí)題第2章  古典密碼  2.1 古典密碼中的基本加密運算    2.1.1 單表古典密碼中的基本加密運算    2.1.2 多表古典密碼中的基本加密運算  2.2 幾種典型的古典密碼體制    2.2.1 幾種典型的單表古典密碼體制    2.2.2 幾種典型的多表古典密碼體制  2.3 古典密碼的統(tǒng)計分析    2.3.1 單表古典密碼的統(tǒng)計分析    2.3.2 多表古典密碼的統(tǒng)計分析    習(xí)題第3章  Shannon理論  3.1 密碼體制的數(shù)學(xué)模型  3.2 熵及其性質(zhì)  3.3 偽密鑰和唯一解距離  3.4 密碼體制的完善保密性  3.5 乘積密碼體制  習(xí)題第4章  分組密碼  4.1 分組密碼的基本原理  4.2 分組密碼的結(jié)構(gòu)    4.2.1 Feistel網(wǎng)絡(luò)    4.2.2 SP網(wǎng)絡(luò)  4.3 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES    4.3.1 DES加密算法    4.3.2 DES的解密過程    4.3.3 DES的安全性  4.4 多重DES    4.4.1 雙重DES    4.4.2 三重DES  4.5 高級加密標(biāo)準(zhǔn)AES    4.5.1 AES的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)    4.5.2 AES的輸入輸出和中間狀態(tài)    4.5.3 AES的加密過程    4.5.4 密鑰擴展    4.5.5 AES的解密過程  4.6 分組密碼的工作模式  習(xí)題第5章  公鑰密碼  5.1 公鑰密碼的理論基礎(chǔ)  5.2 RSA公鑰密碼    5.2.1 中國剩余定理    5.2.2 Euler函數(shù)    5.2.3 Euler定理和Fermat小定理    5.2.4 RSA公鑰密碼體制    5.2.5 RSA的安全性討論    5.2.6 模n求逆的算法    5.2.7 模n的大數(shù)冪乘的快速算法    5.2.8 因子分解  5.3 大素數(shù)的生成    5.3.1 素數(shù)的分布    5.3.2 模奇素數(shù)的平方剩余    5.3,3 Legendre符號    5.3.4 Jacobi符號    5.3.5 Solovay-Strassen素性測試法    5.3.6 Miller-Rabin素性測試法  5.4 EIGal21aLl公鑰密碼    5.4.1 EIGamal公鑰密碼體制    5.4.2 EIGamal公鑰密碼體制的安全性    5.4.3 有限域上離散對數(shù)的計算方法  5.5 橢圓曲線上的Menezes-Vanstone公鑰密碼    5.5.1 橢圓曲線的定義    5.5.2 實數(shù)域上橢圓曲線的圖像    5.5.3 實數(shù)域上橢圓曲線點的加法運算    5.5.4 實數(shù)域上橢圓曲線點的加法運算的性質(zhì)    5.5.5 有限域上的橢圓曲線    5.5.6 有限域上的橢圓曲線的性質(zhì)    5.5.7 橢圓曲線上的離散對數(shù)問題    5.5.8 Menezes-Vanstone公鑰密碼體制  習(xí)題第6章  序列密碼與移位寄存器  6.1 序列密碼的基本原理  6.2 移位寄存器與移位寄存器序列  6.3 線性移位寄存器的表示  6.4 線性移位寄存器序列的周期性  6.5 線性移位寄存器的序列空間  6.6 線性移位寄存器序列的極小多項式  6.7 m序列的偽隨機性  6.8 B-M算法與序列的線性復(fù)雜度  6.9線性移位寄存器的非線性組合  習(xí)題第7章  數(shù)字簽名  7.1 基于公鑰密碼的數(shù)字簽名  7.2 EIGamal簽名方案  7.3 數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)DSS  7.4 基于離散對數(shù)問題的一般數(shù)字簽名方案  習(xí)題第8章  Hash函數(shù)  8.1 Hash函數(shù)的性質(zhì)  8.2 基于分組密碼的Hash函數(shù)  8.3 Hash函數(shù)MD4  8.4 安全Hash算法SHA  習(xí)題第9章  密碼協(xié)議  9.1 密鑰分配與密鑰協(xié)商    9.1.1 密鑰分配    9.1.2 密鑰協(xié)商  9.2 秘密分享    9.2.1 Shamir的（t，w）門限方案    9.2.2 （t，w）門限方案中的密鑰重建    9.2.3 利用Lagrange插值公式重建（t，w）門限方案中的密鑰  9.3 身份識別  9.4 零知識證明  習(xí)題主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.5 密碼體制的安全性　　對于一個密碼體制，如果密碼分析者無論截獲了多少密文以及無論用什么方法進(jìn)行攻擊都不能破譯，則稱其為絕對不可破譯的密碼體制。絕對不可破譯的密碼在理論上是存在的。但是，如果能夠利用足夠的資源，那么任何實際的密碼都是可以破譯的。因此，更有實際意義的是在計算上不可破譯（computationally unbreakable）的密碼。所謂計算上不可破譯是指密碼分析者根據(jù)可利用的資源來進(jìn)行破譯所用的時間非常長，或者破譯的時間長到使原來的明文失去保密的價值。　　評價密碼體制的安全性有一些不同的途徑?，F(xiàn)在我們簡單介紹評價密碼體制安全性的三個不同的概念?！　?）計算安全性（Computational security）：如果我們使用最好的算法來破譯一個密碼體制至少需要n次操作，而n是一個非常大的數(shù)，則我們稱這個密碼體制是計算上安全的。計算上安全的密碼體制就是計算上不可破譯的密碼體制。遺憾的是，到目前為止，還沒有一個實際的密碼體制被嚴(yán)格證明是絕對的計算上安全的。在實際中，我們通常針對某些特定的攻擊類型來研究密碼體制的計算安全性。譬如，證明一個密碼體制對于窮舉攻擊是否是計算上安全的。當(dāng)然，一個密碼體制對于一種攻擊類型是計算上安全的，并不意味著對于其他類型的攻擊也是計算上安全的?！　?）可證明安全性（provable security）：如果一個密碼體制的安全性可以歸結(jié)為某一個數(shù)學(xué)問題，而這個數(shù)學(xué)問題目前是難解的，則我們稱這個密碼體制是可證明安全的。譬如，我們可以證明，如果一個給定的大整數(shù)無法有效地分解為素因子的乘積，則給定的密碼體制就是不可破譯的。應(yīng)當(dāng)指出，可證明安全性只是說明一個密碼體制的安全性是與一個數(shù)學(xué)難題相關(guān)的，并沒有完全證明這個密碼體制是安全的?！　　?/pre>








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