現(xiàn)代密碼學(xué)原理與實踐

前言

　　21世紀是一個高度信息化的時代，信息安全問題引起了全世界的密切關(guān)注。為適應(yīng)人才培養(yǎng)的需求，很多理工類大學(xué)都開設(shè)了信息安全及密碼學(xué)方面的課程，因而廣大學(xué)生和教師迫切需要一本密碼學(xué)方面的簡明教程，以滿足教學(xué)的需要。　　現(xiàn)代密碼學(xué)涉及的知識面較寬，包括信息理論、通信技術(shù)、檢錯糾錯編碼、計算機網(wǎng)絡(luò)等，它用到許多數(shù)學(xué)知識，如數(shù)論、群論等。沒有系統(tǒng)學(xué)習(xí)過這些數(shù)學(xué)理論的人往往會望而生畏，就此止步。實際上，作為初學(xué)者，只需要對有關(guān)數(shù)學(xué)知識有一些初步了解，就能理解現(xiàn)代密碼學(xué)的大多數(shù)基本觀點和基本算法，能夠從中受到新思想的啟迪。在本書中，作者從不同角度對相關(guān)課題作了精辟的論述，這對于教師、科研人員及研究生的學(xué)習(xí)起到了積極的作用。　　本書定位于本科生教材（也可作為相關(guān)專業(yè)研究生教材），計劃課時48學(xué)時左右。書中內(nèi)容覆蓋面比較廣，且篇幅適中，論述淺顯易懂，不苛求數(shù)學(xué)理論的嚴密性，偏重編碼方法與應(yīng)用，適合于初學(xué)者學(xué)習(xí)；概念和思路的講述力求準確清晰，語言力求簡練清楚，以達到教師好教、學(xué)生好用的目的。為了幫助初學(xué)者入門，書中將密碼理論中所必需的初等數(shù)論與有限域的相關(guān)知識精練而通俗地集中于附錄A，供缺乏這方面基礎(chǔ)的讀者預(yù)先學(xué)習(xí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)掃清障礙。為了加深學(xué)生對內(nèi)容的理解，每章都安排有與理論教學(xué)相應(yīng)的實踐練習(xí)，通過程序設(shè)計與計算機演練，使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際，更好地掌握所學(xué)知識。另外，每章后均有習(xí)題，以便課后練習(xí)。

內(nèi)容概要

　　《現(xiàn)代密碼學(xué)原理與實踐》全面、系統(tǒng)地論述了現(xiàn)代密碼學(xué)的基本原理與方法，強調(diào)現(xiàn)代密碼學(xué)在保密與認證兩方面的功能，特別是在通信與網(wǎng)絡(luò)安全中的重要作用。全書共七章，包括傳統(tǒng)密碼、序列密碼、分組密碼、公鑰密碼、簽名與認證、密鑰管理和密碼協(xié)議、密碼學(xué)在網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用等內(nèi)容。作為本科教材，《現(xiàn)代密碼學(xué)原理與實踐》理論深度適中，強調(diào)概念和思路，偏重編碼方法與應(yīng)用，書中所列的程序可使學(xué)生加深對知識的理解。另外，實驗的程序代碼與習(xí)題答案均在附錄中提供，以方便教學(xué)與自學(xué)。

書籍目錄

第1章　傳統(tǒng)密碼
1.1　基本概念
1.2　傳統(tǒng)密碼舉例
1.3　密碼分析舉例
習(xí)題1
實踐練習(xí)1
第2章　序列密碼
2.1　序列密碼原理
2.2　線性反饋移位寄存器
2.3　非線性序列
2.4　利用線性反饋移位寄存器的密碼反饋
習(xí)題2
實踐練習(xí)2
第3章　分組密碼
3.1　DES
3.2　IDEA
3.3　AES
習(xí)題3
實踐練習(xí)3
第4章　公鑰密碼
4.1　引言
4.2　背包公鑰密碼系統(tǒng)
4.3　RSA公鑰密碼（基于大數(shù)分解）
4.4　Rabin公鑰體系（基于二次剩余）
4.5　ElGareal公鑰系統(tǒng)（基于離散對數(shù)）
4.6　McEliece公鑰密碼（基于糾錯碼）
4.7　橢圓曲線公鑰體制
習(xí)題4
實踐練習(xí)4
第5章　簽名與認證
5.1　數(shù)字簽名
5.2　單向散列（Hash）函數(shù)
5.3　身份識別
5.4　消息認證碼（MAC）
習(xí)題5
實踐練習(xí)5
第6章　密鑰管理和密碼協(xié)議
6.1　密鑰管理
6.2　密鑰共享（密鑰分配問題）
6.3　密碼協(xié)議
6.4　零知識證明
6.5　公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（PKI）
習(xí)題6
實踐練習(xí)6－1
實踐練習(xí)6－2
第7章　密碼學(xué)在網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用
7.1　無線移動網(wǎng)絡(luò)中的密碼技術(shù)
7.2　無線局域網(wǎng)絡(luò)中的密碼技術(shù)
7.3　密碼學(xué)在Internet安全技術(shù)中的應(yīng)用
習(xí)題7
實踐練習(xí)7：IPSec協(xié)議與IPSec的安全服務(wù)
附錄A：數(shù)學(xué)補充知識
A.1　因式分解與模運算
A.2　同余類與同余方程
A.3　群和域
習(xí)題A
附錄B：實踐練習(xí)的源程序
B.1　Vigenere密文的生成與破譯
B.2　m序列密碼系統(tǒng)的已知部分明文攻擊
B.3　DES分組加密與解密的源程序
B.4　RSA公開密鑰體系的構(gòu)建與加密解密
B.5　MD5信息摘要進行數(shù)字簽名的安全通信
B.6　Shamir秘密門限共享方案設(shè)計
附錄C：習(xí)題參考答案
參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.1　基本概念1.1.1　密碼與密碼學(xué)密碼是為解決信息安全而進行的編碼。安全指通信系統(tǒng)抗御外來攻擊的能力。外來攻擊主要有兩大類：一類是以截獲或竊聽通信內(nèi)容為目標的被動攻擊，攻擊者截獲他人信息、竊取密碼、打探隱私、偷盜機密、危害民眾；另一類是以纂改或偽造信息為手段的主動攻擊，攻擊者冒充合法發(fā)信人，發(fā)布信息，安置黑客，散布病毒，甚至破壞通信系統(tǒng)。針對被動攻擊，密碼可以使所傳輸信息具有保密功能，竊聽者即使截獲了一些信息，也會因不懂密文而不知所云。針對主動進攻，密碼應(yīng)具備“認證”功能，對發(fā)信人身份、消息來源以及消息完整性等加以認證，使非法發(fā)信人不得進入系統(tǒng)，使虛假消息能被識別，使篡改行為得以被發(fā)現(xiàn)。保密和認證是密碼的兩大基本功能。為了軍事、政治、司法等方面的需求，有時也需要破譯對方的密碼或者賺取對方的認證，由此便出現(xiàn)了與“密碼編碼學(xué)”原理相同但目的相反的另一分支，叫做“密碼分析學(xué)”。這種保密與破譯的斗爭如同矛與盾的關(guān)系一樣，魔高一尺，道高一丈，相依相存，相克相長，促進了二者共同的發(fā)展。近年來曾多次聽到某種保密系統(tǒng)懸賞破譯，某個防火墻產(chǎn)品歡迎投訴，其目的就是通過不斷發(fā)現(xiàn)問題與解決問題，增強自己的抗攻擊性能。為了設(shè)計出更加安全可靠的密碼系統(tǒng)，設(shè)計者不僅要研究出更新更強的密碼技術(shù)，還要研究對手有哪些可能的攻擊手段。設(shè)計以分解大數(shù)復(fù)雜性為基礎(chǔ)的RSA密碼體制時，必定要討論分解大數(shù)的技巧；設(shè)計以離散對數(shù)復(fù)雜性為基礎(chǔ)的密碼體制時，難免要討論離散對數(shù)的計算方法，因此，聰明的密碼設(shè)計者同時也應(yīng)該是高明的密碼分析者，二者統(tǒng)一于同一個目標。“密碼學(xué)”則是“密碼編碼學(xué)”與“密碼分析學(xué)”的總稱。

編輯推薦

　　《現(xiàn)代密碼學(xué)原理與實踐》可作為高等院校信息工程、通信工程、計算機科學(xué)與技術(shù)以及電氣工程與自動化等專業(yè)“信息安全”類課程的教材，也可供相關(guān)專業(yè)科技工作人員參考。

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