密碼學(xué)引論

前言

　　二十一世紀(jì)是信息的時(shí)代，信息成為一種重要的戰(zhàn)略資源。信息科學(xué)成為最活躍的學(xué)科領(lǐng)域之一，信息技術(shù)改變著人們的生活和工作方式，信息產(chǎn)業(yè)成為世界第一大產(chǎn)業(yè)。信息的安全保障能力成為一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要組成部分。　　當(dāng)前，以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和“電子政務(wù)”、“電子商務(wù)”等信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，正引起社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的深刻變革，為網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全開(kāi)拓了新的服務(wù)空間?！　∈澜缰饕I(yè)化國(guó)家中每年因利用計(jì)算機(jī)犯罪所造成的經(jīng)濟(jì)損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通經(jīng)濟(jì)犯罪。內(nèi)外不法分子互相勾結(jié)侵害計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，已成為危害計(jì)算機(jī)信息安全的普遍性、多發(fā)性事件。計(jì)算機(jī)病毒已對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全構(gòu)成極大的威脅。社會(huì)的信息化導(dǎo)致新的軍事革命，信息戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)成為新的作戰(zhàn)形式?！　】傊S著計(jì)算機(jī)在軍事、政治、金融、商業(yè)等部門的廣泛應(yīng)用，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴越來(lái)越大，如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全受到破壞將導(dǎo)致社會(huì)的混亂并造成巨大損失。因此，確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全已成為世人關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題和計(jì)算機(jī)科學(xué)的熱點(diǎn)研究課題?！　⌒畔踩玛P(guān)國(guó)家安全，事關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，必須采取措施確保我國(guó)的信息安全。　　發(fā)展信息安全技術(shù)與產(chǎn)業(yè)，人才是關(guān)鍵。培養(yǎng)信息安全領(lǐng)域的專業(yè)人才，成為當(dāng)務(wù)之急。2001年經(jīng)教育部批準(zhǔn)，武漢大學(xué)創(chuàng)建了全國(guó)第一個(gè)信息安全本科專業(yè)。2003年經(jīng)國(guó)務(wù)院學(xué)位辦批準(zhǔn)武漢大學(xué)建立信息安全博士點(diǎn)。現(xiàn)在，全國(guó)設(shè)立信息安全本科專業(yè)的高等院校已增加到70多所，設(shè)立信息安全博士點(diǎn)的高等院校和科研院所也增加了很多。2007年“教育部高等學(xué)校信息安全類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)”正式成立，并在武漢大學(xué)成功地召開(kāi)了“第一屆中國(guó)信息安全學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)研討會(huì)”。我國(guó)信息安全學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展階段。

內(nèi)容概要

　　《密碼學(xué)引論（第2版）》以信息安全專業(yè)指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范中對(duì)密碼學(xué)知識(shí)和實(shí)踐能力的要求為依據(jù)，從理論與實(shí)際相結(jié)合的角度介紹密碼學(xué)的基本理論、基本技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用。全書共分為九章。第一章，概論。第二章，密碼學(xué)的基本概念。第三章，分組密碼。第四章，序列密碼。第五章，公開(kāi)密鑰密碼。第六章，數(shù)字簽名。第七章，HASH函數(shù)。第八章，認(rèn)證。第九章，密鑰管理?！　　睹艽a學(xué)引論（第2版）》與第一版相比，主要進(jìn)行了以下調(diào)整和改寫：其一是修正了一版書中已發(fā)現(xiàn)的一些錯(cuò)誤；其二是增加了一些新內(nèi)容，以反映密碼學(xué)的新發(fā)展；其三是為了方便教學(xué)使用，對(duì)一部分內(nèi)容的敘述方法進(jìn)行了調(diào)整和改寫，增加了密碼算法的實(shí)現(xiàn)示例和習(xí)題?！　　睹艽a學(xué)引論（第2版）》是普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，適合用作信息安全專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可用作信息安全和其他相關(guān)領(lǐng)域研究生和工程技術(shù)人員的技術(shù)參考書。

書籍目錄

第1章 概論習(xí)題一第2章 密碼學(xué)的基本概念2.1 密碼學(xué)的基本概念2.1.1 密碼體制2.1.2 密碼分析2.1.3 密碼學(xué)的理論基礎(chǔ)2.2 古典密碼2.2.1 置換密碼2.2.2 代替密碼2.2.3 代數(shù)密碼2.3 古典密碼的統(tǒng)計(jì)分析2.3.1 語(yǔ)言的統(tǒng)計(jì)特性2.3.2 古典密碼分析2.4 SuperBase密碼的破譯習(xí)題二第3章 分組密碼3.1 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES）3.1.1 DES的加密過(guò)程3.1.2 DES的算法細(xì)節(jié)3.1.3 DES的解密過(guò)程3.1.4 DES的可逆性和對(duì)合性3.1.5 DES的安全性3.1.6 3DES3.1.7 DEs的歷史回顧3.1.8 示例3.2 CLIPPER密碼3.2.1 CLIPPER密碼芯片3.2.2 SKIPJACK算法3.2.3 示例3.3 IDEA密碼3.3.1 IDEA密碼算法3.3.2 IDEA算法的對(duì)合性3.3.3 IDEA的安全性3.3.4 示例3.4 高級(jí)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（AEs）3.4.1 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)等3.4.2 RIJNDAEL加密算法’3.4.3 RIJNDAEL解密算法3.4.4 算法的實(shí)現(xiàn)3.4.5 RIJNDAEL的安全性3.4.6 示例3.5 KASUMI密碼3.5.1 KASUMI密碼算法3.5.2 KASuMI密碼的應(yīng)用3.6 中國(guó)商用密碼算法SMS43.6.1 SMS4算法描述3.6.2 SMS4的安全性3.6.3 示例3.7 分組密碼的應(yīng)用技術(shù)3.7.1 分組密碼的工作模式3.7.2 分組密碼的短塊加密習(xí)題三第4章 序列密碼4.1 序列密碼的概念4.2 線性移位寄存器序列密碼4.3 非線性序列密碼4.4 利用強(qiáng)分組碼產(chǎn)生非線性序列4.5 有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)密碼4.6 RC4序列密碼習(xí)題四第5章 公開(kāi)密鑰密碼5.1 公開(kāi)密鑰密碼的基本概念5.1.1 公開(kāi)密鑰密碼的基本思想5.1.2 公開(kāi)密鑰密碼的基本工作方式5.2 RSA密碼5.2.1 RSA加解密算法5.2.2 RSA密碼的安全性5.2.3 RSA的參數(shù)選擇5.2.4 RSA密碼的實(shí)現(xiàn)技術(shù)5.2.5 示例5.3 ELGamal密碼5.3.1 離散對(duì)數(shù)問(wèn)題5.3.2 ELGamal密碼5.4 橢圓曲線密碼5.4.1 橢圓曲線5.4.2 橢圓曲線密碼5.4.3 示例習(xí)題五第6章 數(shù)字簽名6.1 數(shù)字簽名的概念6.2 利用公開(kāi)密鑰密碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名6.2.1 利用公開(kāi)密鑰密碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名的一般方法6.2.2 利用RSA密碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名6.2.3 利用ELGamal密碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名6.2.4 利用橢圓曲線密碼實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名6.3 美國(guó)數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)（DSS）6.3.1 算法描述6.3.2 算法證明6.3.3 參數(shù)產(chǎn)生6.3.4 示例6.4 俄羅斯數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)（GOST）6.5 不可否認(rèn)簽名6.6 盲簽名6.7 計(jì)算機(jī)公證系統(tǒng)習(xí)題六第7章 Hash函數(shù)7.1 Hash函數(shù)的概念7.2 Hash函數(shù)的安全性7.3 Hash函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)算法7.3.1 Hash函數(shù)的一般結(jié)構(gòu)7.3.2 SHA-17.3.3 SHA-27.3.4 其他Hash函數(shù)習(xí)題七第8章 認(rèn)證8.1 密碼協(xié)議簡(jiǎn)介8.1.1 密碼協(xié)議的基本概念8.1.2 密碼協(xié)議的設(shè)計(jì)與分析8.2 身份認(rèn)證8.2.1 口令8.2.2 磁卡、智能卡和USB-Key8.2.3 生理特征識(shí)別8.2.4 零知識(shí)證明8.3 站點(diǎn)認(rèn)證8.3.1 單向認(rèn)證8.3.2 雙向認(rèn)證8.4 報(bào)文認(rèn)證8.4.1 報(bào)文源的認(rèn)證8.4.2 報(bào)文宿的認(rèn)證8.4.3 報(bào)文內(nèi)容的認(rèn)證8.4.4 報(bào)文時(shí)間性的認(rèn)證8.5 Kerheros認(rèn)證系統(tǒng)習(xí)題八第9章 密鑰管理9.1 密鑰管理的原則9.2 傳統(tǒng)密碼體制的密鑰管理9.2.1 密鑰組織9.2.2 密鑰產(chǎn)生9.2.3 密鑰分配9.2.4 密鑰的存儲(chǔ)與備份9.2.5 密鑰更新9.2.6 密鑰的終止和銷毀9.2.7 專用密碼裝置9.3 通過(guò)密鑰管理實(shí)現(xiàn)多級(jí)安全9.3.1 密鑰的配置與導(dǎo)出9.3.2 層次結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)控制9.4 公開(kāi)密鑰密碼體制的密鑰管理9.4.1 公開(kāi)密鑰密碼的密鑰產(chǎn)生9.4.2 公開(kāi)密鑰的分配9.4.3 X.509證書9.4.4 公開(kāi)密鑰基礎(chǔ)設(shè)施PKI9.4.5 組合公鑰CPK習(xí)題九參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 概論　　隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)在軍事、政治、金融、工業(yè)、商業(yè)等部門的廣泛應(yīng)用，社會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的依賴越來(lái)越大，如果計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息安全受到破壞將導(dǎo)致社會(huì)的混亂并造成巨大損失。因此，確保計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息安全已成為世人關(guān)注的社會(huì)問(wèn)題和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?！　‘?dāng)前，以Internet為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，正引起社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的深刻變革，極大地改變著人們的生活和工作方式。Internet已經(jīng)成為我們生活和工作中的一個(gè)不可缺少的組成部分。基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的“電子政務(wù)”、“電子商務(wù)”和“電子金融”等應(yīng)用正在興起，它們的興起在政務(wù)、商務(wù)和金融領(lǐng)域引起了一場(chǎng)革命。對(duì)此，發(fā)展我國(guó)的電子政務(wù)、電子商務(wù)和電子金融已成為建設(shè)具有中國(guó)特色社會(huì)主義強(qiáng)國(guó)的不可回避的選擇?！　∪欢?，目前影響電子政務(wù)、電子商務(wù)、電子金融應(yīng)用的主要技術(shù)障礙是信息安全問(wèn)題。由于Internet原來(lái)缺少安全設(shè)計(jì)，再加上Internet的開(kāi)放性和無(wú)政府狀態(tài)，使Internet成為一個(gè)不安全的網(wǎng)絡(luò)。這就使得Internet不能適應(yīng)電子政務(wù)、電子商務(wù)和電子金融等系統(tǒng)對(duì)信息安全的要求。　　世界主要工業(yè)國(guó)家中每年因利用計(jì)算機(jī)犯罪所造成的經(jīng)濟(jì)損失令人吃驚，據(jù)美國(guó)FBI的調(diào)查報(bào)告，美國(guó)每年因利用計(jì)算機(jī)犯罪所造成的經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)1700多億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通經(jīng)濟(jì)犯罪所造成的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)美國(guó)的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告，有40％的被調(diào)查者承認(rèn)在他們的機(jī)構(gòu)中曾發(fā)生過(guò)利用計(jì)算機(jī)犯罪的事件。在我國(guó)利用計(jì)算機(jī)犯罪的案例也在迅速上升。例如，最近幾年我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)銀行屢屢發(fā)生金融欺詐事件。

編輯推薦

　　為了增進(jìn)信息安全領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流、為信息安全專業(yè)的大學(xué)生提供一套適用的教材，2003年武漢大學(xué)組織編寫了一套《信息安全技術(shù)與教材系列叢書》。這套叢書涵蓋了信息安全的主要專業(yè)領(lǐng)域，既可用做本科生的教材，又可作為工程技術(shù)人員的技術(shù)參考書。這套叢書出版后得到了廣泛的應(yīng)用，深受廣大讀者的厚愛(ài)，為傳播信息安全知識(shí)發(fā)揮了重要作用?，F(xiàn)在，為了能夠反映信息安全技術(shù)的新進(jìn)展、更加適合信息安全教學(xué)的使用和符合信息安全類專業(yè)指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范的要求，武漢大學(xué)對(duì)原有叢書進(jìn)行了升版。

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