應(yīng)用密碼學(xué)

前言

　　現(xiàn)代密碼技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用到了信息技術(shù)的許多領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)安全的關(guān)鍵技術(shù)之一，在保障網(wǎng)絡(luò)信息安全的應(yīng)用中具有重要地位?，F(xiàn)代密碼技術(shù)的研究內(nèi)容除傳統(tǒng)的信息機(jī)密性保護(hù)技術(shù)外，還包括數(shù)字簽名、報(bào)文與身份鑒別、密鑰管理、安全協(xié)議等與信息安全密切相關(guān)的重要內(nèi)容。應(yīng)用密碼學(xué)已成為許多高等院校信息安全、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息管理、電子商務(wù)等本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程及重要的教學(xué)內(nèi)容?！　♂槍Ω叩仍盒Ｐ畔⒓夹g(shù)類相關(guān)專業(yè)本科生所開設(shè)的課程特點(diǎn)，編者結(jié)合近幾年在應(yīng)用密碼學(xué)方面的教學(xué)實(shí)踐情況，廣泛汲取了各類成功教材的有益經(jīng)驗(yàn)，博采眾家之長而精心編著了本教材。在教材的體系構(gòu)架和內(nèi)容編排上以培養(yǎng)學(xué)生的密碼技術(shù)應(yīng)用能力為目標(biāo)，突出教材的體系性和密碼技術(shù)的實(shí)用性，盡量避免傳統(tǒng)密碼教材或?qū)Ｖ⒅孛艽a學(xué)的數(shù)學(xué)原理和理論分析，而應(yīng)用性偏弱的局限，并對一些需要數(shù)學(xué)知識可能過于深?yuàn)W的知識點(diǎn)，如密碼學(xué)的信息論基礎(chǔ)、序列密碼以及密碼分析等內(nèi)容進(jìn)行了簡化或忽略，重點(diǎn)選擇一些具有典型意義和常用的密碼體制和算法進(jìn)行介紹，并在每章最后均配有思考題和習(xí)題以幫助學(xué)生對本章重要知識點(diǎn)的掌握和鞏固。使其更加易于課堂教學(xué)的實(shí)施和學(xué)生閱讀，激發(fā)學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)積極性。　　本教材的主要特色：可讀性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理、強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)、注重應(yīng)用，不求面面俱到，力求使學(xué)生能夠較快掌握密碼技術(shù)的核心內(nèi)容。在教材內(nèi)容取舍、結(jié)構(gòu)編排、密碼算法選擇及習(xí)題設(shè)計(jì)上盡量體現(xiàn)出廣泛的代表性和典型性，做到教材內(nèi)容主次分明、結(jié)構(gòu)清晰、重點(diǎn)突出、邏輯性強(qiáng)，對知識點(diǎn)的闡述強(qiáng)調(diào)由淺人深、循序漸進(jìn)，使教材具有顯著的可讀性和實(shí)用性?？墒棺x者能夠在充分掌握密碼學(xué)基礎(chǔ)知識的同時(shí)，掌握應(yīng)用密碼技術(shù)，并將其盡快運(yùn)用到實(shí)際工作中，是一本較為系統(tǒng)全面介紹密碼學(xué)基本原理和典型應(yīng)用的教材。全書共分為10章，其具體章節(jié)內(nèi)容安排如下?！　〉?章主要介紹密碼學(xué)與信息安全、密碼技術(shù)發(fā)展概況以及密碼學(xué)的基本概念，包括密碼學(xué)的任務(wù)、密碼系統(tǒng)、密碼系統(tǒng)攻擊以及密碼體制的分類等內(nèi)容?！　〉?章介紹古典密碼體制中的基本加密運(yùn)算、幾種典型的古典密碼體制以及關(guān)于古典密碼體制的基本破譯方法。

內(nèi)容概要

應(yīng)用密碼學(xué)是信息安全學(xué)科體系和信息系統(tǒng)安全工程的重要組成部分。本書旨在從應(yīng)用的角度系統(tǒng)介紹密碼學(xué)的體系結(jié)構(gòu)、基本原理和技術(shù)。全書共分為10章，主要內(nèi)容包括密碼學(xué)概述、古典密碼技術(shù)、分組密碼體制、公鑰密碼體制、散列函數(shù)與報(bào)文鑒別、數(shù)字簽名技術(shù)、密鑰管理技術(shù)、身份鑒別技術(shù)、序列密碼技術(shù)基礎(chǔ)及密碼技術(shù)應(yīng)用等，并將與密碼學(xué)密切相關(guān)的一些數(shù)學(xué)知識作為附錄，以供需要的讀者學(xué)習(xí)閱讀。每章最后均配有思考題和習(xí)題，以幫助讀者掌握本章重要知識點(diǎn)并加以鞏固?！　”緯勺鳛樾畔踩?、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息與計(jì)算科學(xué)、通信工程、信息管理以及電子商務(wù)等信息技術(shù)類本/?？茖I(yè)密碼學(xué)課程的教材，也可供初學(xué)密碼學(xué)的研究生及從事信息安全、計(jì)算機(jī)、通信、電子工程等領(lǐng)域的科技人員參考。

書籍目錄

第1章　密碼學(xué)概述　1.1　信息安全與密碼技術(shù)　1.2　密碼技術(shù)發(fā)展簡介　　1.2.1　古典密碼時(shí)期　　1.2.2　近代密碼時(shí)期　　1.2.3　現(xiàn)代密碼時(shí)期　1.3　密碼學(xué)基本概念　　1.3.1　密碼學(xué)的主要任務(wù)　　1.3.2　密碼系統(tǒng)的概念　　1.3.3　對密碼系統(tǒng)的攻擊　　1.3.4　密碼系統(tǒng)的安全性　　1.3.5　密碼體制的分類　　1.3.6　對稱與非對稱密碼體制的主要特點(diǎn)　思考題與習(xí)題第2章　古典密碼技術(shù)　2.1　替代密碼　　2.1.1　單表替代密碼　　2.1.2　多表替代密碼　2.2　置換密碼　　2.2.1　周期置換密碼　　2.2.2　列置換密碼　2.3　轉(zhuǎn)輪機(jī)密碼　2.4　古典密碼的統(tǒng)計(jì)分析　　2.4.1　單表替代密碼分析　　2.4.2　多表替代密碼分析　　2.4.3　對Hill密碼的已知明文分析　思考題與習(xí)題第3章　分組密碼　3.1　概述　3.2　分組密碼的設(shè)計(jì)原則與評估　　3.2.1　分組密碼的設(shè)計(jì)原則　　3.2.2　分組密碼的評估　3.3　分組密碼常見的設(shè)計(jì)方法　　3.3.1　Feistel結(jié)構(gòu)　　3.3.2　SPN結(jié)構(gòu)　3.4　數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES）　　3.4.1　算法描述　　3.4.2　DES的安全性分析　　3.4.3　三重DES　3.5　高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）　　3.5.1　AES算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　　3.5.2　算法的總體描述　　3.5.3　算法的基本變換　　3.5.4　密鑰擴(kuò)展算法　　3.5.5　解密算法　3.6　分組密碼的工作模式　　3.6.1　電子本模式（ECB）　　3.6.2　密碼分組鏈接模式（CBC）　　3.6.3　密碼反饋模式（CFB）　　3.6.4　輸出反饋模式（OFB）　　3.6.5　計(jì)數(shù)器模式（CTR）　3.7　其他分組密碼　　3.7.1　IDEA加密算法　　3.7.2　RC6加密算法　思考題與習(xí)題第4章　公鑰密碼體制　4.1　概述　　4.1.1　公鑰密碼體制提出的背景　　4.1.2　公鑰密碼的基本思想　　4.1.3　公鑰密碼的應(yīng)用　4.2　RSA公鑰密碼體制　　4.2.1　RSA的算法描述　　4.2.2　RSA的實(shí)現(xiàn)　　4.2.3　RSA的安全性　　4.2.4　RSA在應(yīng)用中的問題　4.3　ElGamal公鑰密碼體制　4.4　橢圓曲線密碼體制　　4.4.1　概述　　4.4.2　橢圓曲線的概念與運(yùn)算　　4.4.3　橢圓曲線密碼體制　思考題與習(xí)題第5章　散列函數(shù)與消息鑒別第6章　數(shù)字簽名技術(shù)第7章　密鑰管理技術(shù)第8章　身份鑒別技術(shù)第9章　序列密碼第10章　密碼技術(shù)應(yīng)用附錄A　密碼學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)附錄B　計(jì)算復(fù)雜性參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　密碼學(xué)概述　　1．1信息安全與密碼技術(shù)　　密碼技術(shù)是一門古老的技術(shù)，大概自人類社會出現(xiàn)戰(zhàn)爭便產(chǎn)生了密碼（cipher）。由于密碼技術(shù)長期僅用于軍事、政治、外交等要害部門的保密通信，使得密碼技術(shù)的研究工作本身也是秘密進(jìn)行的，因此密碼學(xué)知識和相關(guān)技術(shù)主要掌握在軍事、政治、外交等保密機(jī)關(guān)，難以公開發(fā)表。然而，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、通信技術(shù)、微電子技術(shù)的發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用進(jìn)入了人們的日常生活和工作中，出現(xiàn)了電子政務(wù)、電子商務(wù)、電子金融等必須確保信息安全的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，密碼技術(shù)在信息安全中的應(yīng)用不斷得到發(fā)展，密碼學(xué)也因此而脫去神秘的面紗從軍事科學(xué)逐步走向商用，成為受到廣泛關(guān)注的學(xué)科?！　‰S著信息技術(shù)的發(fā)展和信息社會的來臨，網(wǎng)絡(luò)信息交換逐步已成為人們獲取和交換信息的主要形式，信息安全變得越來越重要。密碼技術(shù)在解決網(wǎng)絡(luò)信息安全中發(fā)揮著重要作用，信息安全服務(wù)要依賴各種安全機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，而許多安全機(jī)制則需要依賴于密碼技術(shù)。使用密碼技術(shù)不僅可以有效保障信息的機(jī)密性，而且可以保護(hù)信息的完整性和真實(shí)性，防止信息被篡改、偽造和假冒等。因此，密碼技術(shù)是信息安全的基礎(chǔ)技術(shù)，而密碼算法又是密碼技術(shù)的核心，其重要性不言而喻?？梢哉f密碼學(xué)貫穿于網(wǎng)絡(luò)信息安全的整個(gè)過程，在解決信息的機(jī)密性保護(hù)、可鑒別性、完整性保護(hù)和信息抗抵賴性等方面發(fā)揮著極其重要的作用。因此，密碼學(xué)是信息安全學(xué)科建設(shè)和信息系統(tǒng)安全工程實(shí)踐的基礎(chǔ)理論之一。密碼技術(shù)已滲透到信息系統(tǒng)安全工程的多個(gè)領(lǐng)域和大部分安全技術(shù)或機(jī)制中?？梢院敛豢鋸埖卣f，對密碼學(xué)或密碼技術(shù)一無所知的人不可能從技術(shù)層面上完全理解信息安全?！　?.2密碼技術(shù)發(fā)展簡介　　密碼技術(shù)源遠(yuǎn)流長，其起源可以追溯到幾千年前的埃及、巴比倫、古羅馬和古希臘。早在4000多年以前，古埃及人就在墓志銘中使用過類似于象形文字那樣奇妙的符號，這是史載的最早的密碼形式。古代密碼雖然不是起源于戰(zhàn)爭，但其發(fā)展成果卻首先被用于戰(zhàn)爭。可以說，人類社會自從有了戰(zhàn)爭，有了保密通信的需求，就有了密碼技術(shù)的研究和應(yīng)用。交戰(zhàn)雙方都為了保護(hù)自己的通信安全、竊取對方的情報(bào)而研究各種信息加密技術(shù)和密碼分析技術(shù)。

編輯推薦

　　《應(yīng)用密碼學(xué)》簡化或忽略過于深?yuàn)W的知識點(diǎn)，如密碼學(xué)的信息論基礎(chǔ)，重點(diǎn)介紹具有典型意義和常用的密碼體制及算法?！　　稇?yīng)用密碼學(xué)》各章最后均配有思考題和習(xí)題，以幫助學(xué)生掌握和鞏固本章重要知識點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生潛在的學(xué)習(xí)積極性。　　《應(yīng)用密碼學(xué)》適于作為高等學(xué)校信息安全、通信工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息管理、電子商務(wù)等專業(yè)的本科教材。

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