現(xiàn)代密碼學(xué)教程

前言

　　發(fā)展21世紀(jì)中國(guó)信息安全要靠教育，而搞好信息安全教育就需要好的教材。2004年，靈創(chuàng)團(tuán)隊(duì)北京郵電大學(xué)信息安全中心完成了第一套信息安全專業(yè)本科系列教材，該套教材被教育部列入了“普通高等教育‘十五’國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材”。至今，三年多的時(shí)間過(guò)去了，這套教材在信息安全專業(yè)的教學(xué)中發(fā)揮了重要的作用，起到了較好的教學(xué)效果，受到教師和學(xué)生的好評(píng)?！　≡谶@三年中，我們始終致力于包括專業(yè)建設(shè)、課程建設(shè)、師資建設(shè)、教材建設(shè)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和校企就業(yè)（創(chuàng)業(yè)）平臺(tái)建設(shè)等在內(nèi)的信息安全本科專業(yè)的全面建設(shè)。2005年，作為組長(zhǎng)單位我們完成了教育部“信息安全專業(yè)規(guī)范研究”和“信息安全學(xué)科專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究”課題；召開(kāi)了“全國(guó)高校本科‘信息安全專業(yè)規(guī)范與發(fā)展戰(zhàn)略研究’成果發(fā)布與研討會(huì)”。我們完成的國(guó)內(nèi)第一次制定的信息安全專業(yè)規(guī)范，從知識(shí)領(lǐng)域、知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)三個(gè)層次構(gòu)建學(xué)科專業(yè)教學(xué)的知識(shí)體系；由通識(shí)教育內(nèi)容、專業(yè)教育內(nèi)容和綜合教育內(nèi)容三大部分，構(gòu)建課程參考體系；采用頂層設(shè)計(jì)的方法構(gòu)建了帶有實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)體系。我們?cè)趪?guó)內(nèi)第一次較全面地提出信息安全學(xué)科專業(yè)教學(xué)改革與創(chuàng)新的研究以及發(fā)展思路和政策建議；這些成果已提交教育部相關(guān)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)，對(duì)于引導(dǎo)高等學(xué)校信息安全學(xué)科專業(yè)教學(xué)改革與建設(shè)，指導(dǎo)信息安全學(xué)科專業(yè)評(píng)估，促進(jìn)信息安全學(xué)科專業(yè)教學(xué)規(guī)范建設(shè)與管理，提高專業(yè)教育質(zhì)量和水平起到了重要的作用。多所舉辦信息安全專業(yè)的高校都參照該課題成果調(diào)整了自己的教學(xué)計(jì)劃、課程體系和實(shí)驗(yàn)方案?！　∥覀兎e極搭建信息安全專業(yè)校際交流平臺(tái)，組織成立了“全國(guó)信息安全本科教材編寫委員會(huì)”和“全國(guó)信息安全本科專業(yè)師資交流與培訓(xùn)互助組”。主持召開(kāi)了“全國(guó)信息安全專業(yè)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流和師資培訓(xùn)研討會(huì)”和“全國(guó)信息安全專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)交流研討會(huì)”。在四川綿陽(yáng)建設(shè)了占地40畝的全國(guó)信息安全專業(yè)本科生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，接受了來(lái)自全國(guó)近30所高校的本科生進(jìn)入該基地參加豐富多彩的實(shí)訓(xùn)?！　∥覀兣ㄔO(shè)精品課程，主辦了“全國(guó)高校信息安全專業(yè)精品課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)議”，來(lái)自全國(guó)各地高校的專家齊聚北京郵電大學(xué)，介紹了精品課程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)。我們組織建設(shè)了全國(guó)第一批信息安全實(shí)驗(yàn)室，并且編寫出版了實(shí)驗(yàn)教材《信息安全實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》，我們的《現(xiàn)代密碼學(xué)》課程已經(jīng)被評(píng)為北京市精品課程，并在2007年度被評(píng)為“國(guó)家精品課程”。

內(nèi)容概要

本書是一本關(guān)于現(xiàn)代密碼學(xué)的基礎(chǔ)教材。全書共分11章和1個(gè)附錄（參考文獻(xiàn)），主要分成4部分。第1部分（第1～3章）主要介紹現(xiàn)代密碼學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，包括密碼學(xué)的基本概念、基本體制、基本思想以及所用到的理論知識(shí)等。第2部分（第4～7章）主要介紹現(xiàn)代密碼學(xué)的基本技術(shù)，包括對(duì)稱密碼技術(shù)（分組密碼、序列密碼）、Hash函數(shù)、公鑰密碼技術(shù)等。第3部分（第8～10章）主要介紹現(xiàn)代密碼學(xué)的基本應(yīng)用，包括數(shù)字簽名技術(shù)、密鑰管理、密碼協(xié)議等。第4部分（第11章）對(duì)現(xiàn)代密碼學(xué)的今后發(fā)展進(jìn)行了展望。    本書重點(diǎn)突出、抓住核心；通俗易懂、容易入門；例證豐富、快速理解；習(xí)題多樣、牢固掌握。    本書是信息安全專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課教材，適合作為高等院校信息科學(xué)專業(yè)或其他相關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教材，也可作為相關(guān)領(lǐng)域的教師、科研人員以及工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章　密碼學(xué)概論  1.1　信息安全與密碼學(xué)    1.1.1　信息安全的重要性    1.1.2　攻擊的主要形式和分類    1.1.3　信息安全的目標(biāo)    1.1.4　密碼學(xué)在信息安全中的作用  1.2　密碼學(xué)發(fā)展史  　1.2.1　傳統(tǒng)密碼　  1.2.2　現(xiàn)代密碼學(xué)  1.3　密碼學(xué)基礎(chǔ)    1.3.1　密碼體制模型及相關(guān)概念    1.3.2　密碼體制的原則    1.3.3　密碼體制的分類    1.3.4　密碼體制的安全性    1.3.5　密碼體制的攻擊  1.4　習(xí)題第2章　傳統(tǒng)密碼體制　2.1　置換密碼  　2.1.1　列置換密碼　  2.1.2　周期置換密碼  2.2　代換密碼  　2.2.1　單表代換密碼　  2.2.2　多表代換密碼　  2.2.3　轉(zhuǎn)輪密碼機(jī)  2.3　傳統(tǒng)密碼的分析    2.3.1　統(tǒng)計(jì)分析法    2.3.2　明文一密文對(duì)分析法  2.4　習(xí)題第3章　密碼學(xué)基礎(chǔ)  3.1　數(shù)論    3.1.1　素?cái)?shù)    3.1.2　模運(yùn)算    3.1.3　歐幾里得算法    3.1.4　歐拉定理    3.1.5　一次同余方程與中國(guó)剩余定理    3.1.6　二次剩余和B1um整數(shù)    3.1.7　勒讓德和雅可比符號(hào)  3.2　近世代數(shù)    3.2.1  群    3.2.2　環(huán)與域    3.2.3　多項(xiàng)式環(huán)    3.2.4　域上的多項(xiàng)式環(huán)    3.2.5　有限域  3.3　香農(nóng)理論  　3.3.1　熵及其性質(zhì)　  3.3.2　完全保密　  3.3.3　冗余度、唯一解距離與保密性　  3.3.4　乘積密碼體制　3.4　復(fù)雜度理論  　3.4.1　算法的復(fù)雜度　  3.4.2　問(wèn)題的復(fù)雜度  3.5　習(xí)題第4章　分組密碼　4.1　分組密碼概述  　4.1.1　分組密碼簡(jiǎn)介　  4.1.2　理想分組密碼  　4.1.3　分組密碼的原理……第5章　序列密碼第6章　Hash函數(shù)和消息認(rèn)證第7章　公鑰密碼體制　第8章　數(shù)字簽名技術(shù)　第9章　密碼協(xié)議　第10章　密鑰管理第11章　密碼學(xué)新進(jìn)展參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　密碼學(xué)概論　　密碼學(xué)（Cryptology）是結(jié)合數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子與通信等諸多學(xué)科于一體的交叉學(xué)科，是研究信息系統(tǒng)安全保密的一門科學(xué)，它分為密碼編碼學(xué)和密碼分析學(xué)兩類。本章首先介紹密碼學(xué)與信息安全的關(guān)系，然后簡(jiǎn)述密碼學(xué)發(fā)展史，最后介紹密碼學(xué)中的一些基本知識(shí)。　　1.1　信息安全與密碼學(xué)　　因特網(wǎng)的飛速發(fā)展和普及應(yīng)用加速了信息社會(huì)的節(jié)奏與步伐，信息作為一種無(wú)形的資源，已經(jīng)成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)進(jìn)步的重要力量?，F(xiàn)在，信息系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于政治、軍事、經(jīng)濟(jì)和科研等諸多領(lǐng)域，并逐漸成為一種很重要的工具和手段。但事物都具有兩重性，當(dāng)我們盡情享受信息社會(huì)帶來(lái)的諸多便利和高效的同時(shí)，也需要防范它帶來(lái)的負(fù)面影響。信息網(wǎng)絡(luò)的社會(huì)性、開(kāi)放性和共享性等特點(diǎn)使其蒙上了不安全因素的陰影。由于信息的存儲(chǔ)、傳遞、處理等過(guò)程往往是在開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的，使信息容易受到竊聽(tīng)、截取、篡改、偽造、假冒、重放等多種攻擊手段的威脅。如果信息安全問(wèn)題不解決，信息社會(huì)就不能穩(wěn)步有序地發(fā)展，電子商務(wù)、電子政務(wù)、網(wǎng)絡(luò)銀行等應(yīng)用都將無(wú)法開(kāi)展起來(lái)。因此，信息安全已經(jīng)成為信息社會(huì)亟須解決的最重要問(wèn)題之一?！　⌒畔踩且婚T綜合的學(xué)科，它涉及信息論、計(jì)算機(jī)科學(xué)和密碼學(xué)等多方面知識(shí)，其主要任務(wù)是研究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)中信息的保護(hù)方法，以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)信息的機(jī)密性、完整性、可用性、不可否認(rèn)性和認(rèn)證性等，其中密碼學(xué)正是實(shí)現(xiàn)這些功能的核心技術(shù)。　　……

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