密碼學原理與實踐

前言

　　2002年我組織相關(guān)專家翻譯了Douglas R.Stinson所著的《密碼學原理與實踐》一書的第二版，本書翻譯出版后在國內(nèi)密碼學界產(chǎn)生了很大的影響，反應很好。憑我自己的學習經(jīng)驗，要掌握好一門課程，必須精讀一兩本好書，我認為本書是值得精讀的一本。2008年年初，電子工業(yè)出版社委托我翻譯Douglas R.Stinson所著的《密碼學原理與實踐》一書的第三版，我通讀了一遍本書，發(fā)現(xiàn)本書的前7章與第二版的幾乎一樣，只有細微差異，但新增加了7章內(nèi)容，這些內(nèi)容都很基礎(chǔ)也很新穎，我受益匪淺，于是我花了大量時間翻譯了本書，以供密碼學愛好者參考。　　本書是一本很有特色的教科書，具體表現(xiàn)在以下6個方面：　　1.表述清楚。書中所描述的問題淺顯易懂，如分組密碼的差分分析和線性分析本是很難描述的問題，本書中以代替置換網(wǎng)絡(luò)（SPN）作為數(shù)學模型表述得很清楚?！　?.論證嚴謹。書中對很多密碼問題如唯一解距離、Hash函數(shù)的延拓準則等進行了嚴格的數(shù)學證明，有一種美感?！　?.內(nèi)容新穎。書中從可證明安全的角度對很多密碼問題特別是公鑰密碼問題進行了清楚的論述，使用了諭示器（Oracle）這一術(shù)語，通過閱讀本書可使讀者能夠掌握這一術(shù)語的靈魂。書中對一些最新領(lǐng)域，如組播安全、數(shù)字版權(quán)保護等也做了相應的介紹?！　?.選材精良。書中選擇一些典型的、相對成熟的素材進行重點介紹，對一些正在發(fā)展的方向或需要大量篇幅介紹的內(nèi)容以綜述或解釋的方式進行處理，特別適合于各種層次的教學使用?！　?.覆蓋面廣。幾乎覆蓋了密碼學的所有核心領(lǐng)域以及部分前沿內(nèi)容，通過閱讀本書可以了解密碼學的全貌?！　?.習題豐富。書中布置了大量的習題，通過演練這些習題可以熟練掌握密碼學的基本技巧。　　本書在翻譯過程中，得到了很多老師的協(xié)助，張斌副研究員協(xié)助翻譯了第8章、徐靜副教授協(xié)助翻譯了第9章、張振峰副研究員協(xié)助翻譯了第10章、陳華副研究員協(xié)助翻譯了第1l章、張立武副研究員協(xié)助翻譯了第12章、林東岱研究員協(xié)助翻譯了第13章、趙險峰副研究員協(xié)助翻譯了第14章，全書由我統(tǒng)一統(tǒng)稿。沒有他們的鼎力相助，本書決不會這么快問世，在此對他們表示衷心的感謝?！　”緯某霭娴玫搅藝?73項目（編號：2007CB311202）和國家自然科學基金（編號：60673083）的支持，在此表示感謝。

內(nèi)容概要

本書是密碼學領(lǐng)域的經(jīng)典著作，被世界上的多所大學用做指定教科書。本書在第二版的基礎(chǔ)上增加了7章內(nèi)容，不僅包括一些典型的密碼算法，而且還包括一些典型的密碼協(xié)議和密碼應用。全書共分14章，從古典密碼學開始，繼而介紹了Shannon信息論在密碼學中的應用，然后進入現(xiàn)代密碼學部分，先后介紹了分組密碼的一般原理、數(shù)據(jù)加密標準（DES）和高級加密標準（AES）、Hash函數(shù)和MAC算法、公鑰密碼算法和數(shù)字簽名、偽隨機數(shù)生成器、身份識別方案、密鑰分配和密鑰協(xié)商協(xié)議、秘密共享方案，同時也關(guān)注了密碼應用與實踐方面的一些進展，包括公開密鑰基礎(chǔ)設(shè)施、組播安全和版權(quán)保護等。在內(nèi)容的選擇上，全書既突出了廣泛性，又注重對要點的深入探討。書中每一章后都附有大量的習題，這既利于讀者對書中內(nèi)容的總結(jié)和應用，又是對興趣、思維和智力的挑戰(zhàn)。    本書適合于作為計算機科學、數(shù)學等相關(guān)學科的密碼學課程的教材或教學參考書，同時也是密碼學研究的必備參考書。

作者簡介

Douglus R．Stinson博士：加拿大安大略省滑鐵盧(Waterloo)大學計算機學院首席研究員。目前的研究興趣包括認證碼、秘密共享、通用Hash函數(shù)、彈性函數(shù)、廣播加密、密鑰分配協(xié)議、組合設(shè)計理論等。

書籍目錄

第1章 古典密碼學  1.1 幾個簡單的密碼體制    1.1.1 移位密碼    1.1.2 代換密碼    1.1.3 仿射密碼    1.1.4 維吉尼亞密碼    1.1.5 希爾密碼    1.1.6 置換密碼    1.1.7 流密碼  1.2 密碼分析    1.2.1 仿射密碼的密碼分析    1.2.2 代換密碼的密碼分析    1.2.3 維吉尼亞密碼的密碼分析    1.2.4 希爾密碼的密碼分析    1.2.5 LFSR流密碼的密碼分析  1.3 注釋與參考文獻  習題第2章 Shannon理論  2.1 引言  2.2 概率論基礎(chǔ)  2.3 完善保密性  2.4 熵    2.4.1 Huffman編碼  2.5 熵的性質(zhì)  2.6 偽密鑰和唯一解距離  2.7 乘積密碼體制  習題第3章 分組密碼與高級加密標準  3.1 引言  3.2 代換一置換網(wǎng)絡(luò)  3.3 線性密碼分析    3.3.1 堆積引理    3.3.2 S盒的線性逼近    3.3.3 SPN的線性密碼分析  3.4 差分密碼分析  3.5 數(shù)據(jù)加密標準    3.5.1 DES的描述    3.5.2 DES的分析  3.6 高級加密標準    3.6.1 AES的描述    3.6.2 AES的分析  3.7 工作模式  3.8 注釋與參考文獻  習題第4章 Hash函數(shù)  4.1 Hash函數(shù)與數(shù)據(jù)完整性  4.2 Hash函數(shù)的安全性    4.2.1 隨機諭示模型    4.2.2 隨機諭示模型中的算法    4.2.3 安全性準則的比較  4.3 迭代Hash函數(shù)    4.3.1 Merkle—Damg&ard結(jié)構(gòu)    4.3.2 安全Hash算法  4.4 消息認證碼    4.4.1 嵌套MAC和HMAC    4.4.2 CBC-MAC  4.5 無條件安全消息認證碼    4.5.1 強泛Hash函數(shù)族    4.5.2 欺騙概率的優(yōu)化  4.6 注釋與參考文獻  習題第5章 RSA密碼體制和整數(shù)因子分解  5.1 公鑰密碼學簡介  5.2 更多的數(shù)論知識    5.2.1 Euclidean算法    5.2.2 中國剩余定理    5.2.3 其他有用的事實  5.3 RSA密碼體制    5.3.1 實現(xiàn)RSA  ……第6章 公鑰密碼學和離散對數(shù)第7章 簽名方案第8章 偽隨機數(shù)的生成第9章 身份識別方案與實體認證第10章 密鑰分配第11章 密鑰協(xié)商方案第12章 公開密鑰基礎(chǔ)設(shè)施第13章 秘密共享方案第14章 組播安全和版權(quán)保護進一步閱讀參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在DES被作為一個標準提出時，曾出現(xiàn)許多批評，其中之一就是針對S盒。DES中的所有計算，除了S盒，全是線性的，也就是說計算兩個輸出的異或與先將兩個對應輸入異或再計算其輸出相同。作為非線性部件，s盒對密碼體制的安全性至關(guān)重要（在第1章中我們都看到了線性密碼體制，如希爾密碼是如何被一個已知明文攻擊簡單攻破的）。在DES剛提出時，就有人懷疑S盒中隱藏了“陷門”，而美國國家安全局能夠輕易地解密消息，同時還虛假地宣稱DES是“安全”的。當然無法否定這樣一個猜測，然而到目前為止，并沒有任何證據(jù)能證明DES中的確存在陷門。　　事實上，后來表明DES中的S盒被設(shè)計成能夠防止某些類型的攻擊。在20世紀90年代初，Biham與Shamir發(fā)現(xiàn)差分密碼分析（在3.4節(jié)已經(jīng)討論過）時，美國國家安全局就已承認某些未公布的s盒設(shè)計準則正是為了使得差分密碼分析變得不可行。事實上，差分密碼分析在DES最初被研發(fā)時就已為IBM的研究者所知，但這種方法卻被保密了將近20年，直到Biham與Shamir又獨立地發(fā)現(xiàn)了這種攻擊。

編輯推薦

　　《密碼學原理與實踐（第3版）》對那些保障海量信息在全球傳遞所需的方法和協(xié)議進行了全面深人的論述，在需要時提供了數(shù)學背景知識，密碼體制的描述由更精確的偽代碼給出并用示例來說明密碼體制的工作過程。Douglas R.Stinson博士：加拿大安大略省滑鐵盧（waterloo）大學計算機學院首席研究員。目前的研究興趣包括認證碼、秘密共享、通用Hash函數(shù)、彈性函數(shù)、廣播加密、密鑰分配協(xié)議、組合設(shè)計理論等。馮登國博士：中國科學院軟件所研究員、博士生導師，信息安全國家重點實驗室主任，國家計算機網(wǎng)絡(luò)入侵防范中心主任，國家信息化專家咨詢委員會委員。目前主要從事信息與網(wǎng)絡(luò)安全方面的研究與開發(fā)工作?！　　睹艽a學原理與實踐》自1995年第一次面世以來贏得了巨大的贊譽和廣泛的歡迎，很快成為世界上多所大學的密碼學課程指定教科書。該書第二版也受到了同樣的推崇，兩個版本部成為了長盛不衰的暢銷書?，F(xiàn)在這一權(quán)威的教科書推出了第三版，它將繼續(xù)為未來密碼學領(lǐng)域的新突破提供堅實的基礎(chǔ)?！　∶艽a學科學與技術(shù)的演進已經(jīng)經(jīng)歷了幾千年。如今。史無前例的大量信息在全球傳遞，我們必須做好準備不斷面對新的威脅并使用新的加密方案。第三版根據(jù)密碼學研究的最新進展更新了相關(guān)章節(jié)，分別涵蓋以下內(nèi)容：　　密碼學中的偽隨機比特生成器　　實體認證，包括從密碼學本原建立的方案和特定意圖的“雩知識”證明方案　　密鑰建立，包括密鑰分配和密鑰協(xié)商協(xié)議，這二者都大力強調(diào)了安全模型和證明　　公鑰基礎(chǔ)設(shè)施，包括基于身份的密碼學　　秘密共享方案　　多播安全，包括廣播加密和版權(quán)保護

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