密碼學理論與應用基礎

內容概要

本書是為大學本科信息類專業(yè)《密碼學》課程教學編寫的教材。內容共分為10章。第1章密碼學引論：概括地闡述密碼學研究的主要內容、基本概念、常用術語、算法分類、保密通信系統(tǒng)模型等；第2章古典密碼學：介紹古典密碼學中的基本運算、典型的古典密碼體制、古典密碼的統(tǒng)計分析示例；第3章密碼學的數(shù)學基礎：簡單講解信息論、復雜性理論、數(shù)論基礎、有限域上的離散對數(shù)等基本概念和基礎知識；第4章分組密碼：主要講述分組密碼，重點講述數(shù)據(jù)加密標準算法（DES）、高級數(shù)據(jù)加密標準（AES）、典型分組加密算法；第5章公鑰密碼體制：主要討論公鑰密碼體制和算法，包括背包公鑰密碼系統(tǒng)、RSA算法、橢圓曲線密碼體制等；第6章序列密碼：主要講述流密碼的基本概念、密鑰流產生器、移位寄存器序列、線性反饋移位寄存器的表示、m序列等內容；第7章密鑰管理：主要講述密鑰的組織結構、種類、產生、分配、協(xié)商等；第8章數(shù)字簽名：主要講述數(shù)字簽名的基本概念、要素、種類、產生方式、執(zhí)行方式、安全性的證明方法、簽名方案和標準等；第9章身份認證技術：主要討論身份識別的種類、認證協(xié)議、交互證明系統(tǒng)、Fiat-Shamir身份識別方案、簡化的Fiat-Shamir身份識別方案、零知識證明、基本的認證加密方案等：第10章密碼學應用：結合一個保密通信系統(tǒng)的設計案例，討論系統(tǒng)的安全性要求和系統(tǒng)設計方案，為讀者提供一個密碼學理論“全景式”綜合應的用樣本和系統(tǒng)原型，展示解決實際問題的一般思路和方法，以利讀者完成“知識一技術一技能”的轉變。    在每一章之后，都附有適當數(shù)量的習題，以便讀者測驗學習成效。    本書也可作為信息工程和信息管理類專業(yè)的研究生及工程技術人員從事密碼學理論與應用研究的參考書。

作者簡介

王文海，山東省滕州市人，1953年3月出生，1970年12月入伍，1976年畢業(yè)于第二炮兵技術學院（現(xiàn)第二炮兵工程學院）計算機專業(yè)，兩次出國擔任計算機專家，現(xiàn)任第二炮兵工程學院指揮自動化系教授，碩士生導師，培養(yǎng)青年教員先進個人，軍隊院校育才獎銀獎和軍隊優(yōu)秀專業(yè)技術人才崗

書籍目錄

第1章　密碼學引論  1.1  密碼學概述  1.2　基本概念    1.2.1　常用術語    1.2.2　算法分類    1.2.3　保密通信系統(tǒng)模型    1.2.4　哈希（Hash）函數(shù)  1.3  密碼體制的分類    1.3.1　對稱密碼體制（Symmetric Encryption）    1.3.2　非對稱密碼體制（Asymmetric Encryption）    習題1  第2章　古典密碼學  2.1  古典密碼學中的基本運算    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　單表古典密碼體制的統(tǒng)計分析    2.3.2　多表古典密碼體制的統(tǒng)計分析  習題2  第3章　密碼學的數(shù)學基礎  3.1　信息論    3.1.1　信息    3.1.2　信息量和熵  3.2　復雜性理論    3.2.1　算法    3.2.2　算法的復雜性    3.2.3　問題與問題的復雜性  3.3  數(shù)論基礎    3.3.1　模運算    3.3.2　素數(shù)    3.3.3　最大公因數(shù)和最小公倍數(shù)    3.3.4　求模逆元    3.3.5　歐拉定理    3.3.6　費馬（Fermat）小定理    3.3.7　中國剩余定理    3.3.8　二次剩余  3.4　有限域上的離散對數(shù)  習題3  第4章　分組密碼  4.1　分組密碼概述    4.1.1　分組密碼的研究背景、意義及現(xiàn)狀    4.1.2　數(shù)學模型與設計思想  4.2　數(shù)據(jù)加密算法標準（DES）    4.2.1  DES算法描述    4.2.2  DES組織模式    4.2.3  DES算法的安全性  4.3　高級數(shù)據(jù)加密標準（AES）    4.3.1　AES的產生背景    4.3.2　預備知識    4.3.3　AES的算法描述  4.4　典型分組加密算法    4.4.1　IDEA算法　……第5章　公鑰密碼體制第6章　序列密碼第7章　密鑰管理第8章　數(shù)字簽名第9章　身份認證技術第10章　密碼學應用參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章 密碼學引論　　1.1　密碼學概述　　密碼學是以研究秘密通信為目的的一門科學，它主要包括兩個分支：密碼編碼學和密碼分析學。密碼編碼學主要研究對信息的加密和解密變換，以保護信息在信道的傳輸過程中不被通信雙方以外的第三者竊用；而收信端則可憑借與發(fā)信端事先約定的密鑰輕易地對信息進行解密還原。密碼分析學則與密碼編碼學相反，它主要研究如何在不知密鑰的前提下，通過唯密文分析來破譯密碼并獲得信息。　　密碼編碼學和密碼分析學是同一問題的兩個方面，兩者的研究目的既是對立的，又是統(tǒng)一的。在對立中互相促進，在統(tǒng)一中共存發(fā)展?！　∶艽a學的歷史極為久遠，其起源可以追朔到遠古時代，人類有記載的通信密碼始于公元前400年。　　密碼學的發(fā)展可以分為三個階段：古代加密方法、古典密碼學和現(xiàn)代密碼學?！　」畔ＥD墓碑的銘文、密寫術以及幫會行話（黑道隱語）都是古代加密方法，這種加密方法已體現(xiàn)了密碼學的若干要素，但只能限制在一定范圍內使用。　　古典密碼一般采用手工或機械變換的方式實現(xiàn)，它比古代加密方法更復雜，但其密鑰變化量仍然比較小。古典密碼時期的密碼系統(tǒng)已經初步呈現(xiàn)出現(xiàn)代密碼系統(tǒng)的雛形并和數(shù)學聯(lián)姻。古典密碼的加密方法一般是文字替換，使用手工或機械變換的方式實現(xiàn)。古典密碼的代表密碼體制主要有單表代替密碼、多表代替密碼以及轉輪密碼。

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