具体描述
本书是根据“全国自学考试（计算机及应用专业 独立本科段）考试大纲”以及历年考题编写的。全书共分4部分；第1部分是笔试应试；第2部分是笔试题解；第3部分是模拟试卷及参考答案；最后是附录，包括考试大纲和2002年下半年考试试卷。
本书紧扣考试大纲，内容取舍得当，叙述通俗易懂，附有很多与考试题型类似的习题及答案，以检查读者对考点的掌握程度。
本书适用于准备参加全国自学考试（计算机及应用专业 独立本科段）的考生，也可作为大专院校和培训班的教学参考书。
现代密码学原理与实践 内容提要： 本书深入探讨了现代密码学的基石理论、核心算法及其在实际安全系统中的应用。内容涵盖了从古典密码到对称加密、非对称加密、哈希函数、数字签名、以及更前沿的后量子密码学等多个重要领域。本书旨在为读者提供一个全面、严谨且富有实践指导意义的密码学知识体系。 第一部分：密码学基础与信息安全模型 本部分首先界定了密码学的基本概念、历史沿革及其在信息安全中的核心作用。详细阐述了信息安全的CIA三元组（机密性、完整性、可用性）模型，并介绍了密码学如何作为实现这些安全目标的关键技术。 古典密码回顾： 简要回顾了置换密码、替换密码（如凯撒密码、维吉尼亚密码）的原理、安全性分析及其在现代密码学中的启发意义。 信息论安全基础： 引入香农的信息论安全概念，特别是完美保密性（One-Time Pad）的理论高度，并解释了其在实际应用中的局限性。重点分析了信息熵和密钥长度对密码安全强度的影响。 计算安全模型： 阐述了现代密码学赖以生存的计算复杂性理论基础，特别是单向函数、弱抗碰撞性、强抗碰撞性和抗碰撞性等关键安全定义，为后续算法分析奠定理论框架。 第二部分：对称加密算法的深入剖析 本部分专注于研究加密速度快、效率高的对称密钥算法，这是绝大多数数据加密和传输安全的基础。 分组密码设计原理： 详细讲解了分组密码的设计思想，包括混淆（Confusion）和扩散（Diffusion）原则。深入分析了Feistel结构和SPN（代换-置换网络）结构的优缺点及其在实际算法中的应用。 DES/3DES 结构与安全性： 对数据加密标准（DES）的16轮结构进行逐层剖析，包括初始置换、S盒、P盒、以及密钥调度过程。讨论3DES（三重DES）作为过渡方案的必要性及其安全性考量。 高级加密标准（AES）： 作为当前应用最广泛的分组密码，AES的结构（基于字节替代、行移位、列混淆、轮密钥加）被详尽分解。重点分析了其在有限域GF($2^8$)上的数学运算，以及轮函数的设计如何保证高强度安全。 工作模式（Modes of Operation）： 介绍了如何将分组密码扩展到任意长度的数据加密。详细讲解了ECB、CBC、CFB、OFB、以及CTR（计数器模式）的工作流程、初始化向量（IV）的作用，并对比了它们在并行性、错误传播和安全性上的差异。特别强调了如何利用模式来抵御重放攻击和模式识别。 第三部分：公开密钥密码学与数学基础 本部分聚焦于公钥密码学的核心原理，即如何实现密钥分发和数字认证，重点分析支撑这些系统的数论难题。 模运算与群论基础： 铺垫必要的抽象代数知识，包括模幂运算、欧拉定理、费马小定理以及模逆元的计算方法（使用扩展欧几里得算法）。 Diffie-Hellman 密钥交换： 详尽解释了该协议的原理、实现步骤以及其安全性对离散对数问题（DLP）的依赖。讨论了其存在的“中间人攻击”风险及解决方案。 RSA 算法深度解析： 深入讲解了RSA的密钥生成、加密和解密过程，关键在于大数因子分解问题（IFP）的计算难度。分析了不同填充方案（如PKCS1 v1.5, OAEP）对防止选择明文攻击的重要性。 椭圆曲线密码学（ECC）： 阐述了ECC相较于RSA的优势（更短的密钥长度提供同等安全级别）。详细介绍如何在椭圆曲线上定义点加法和点乘运算，以及其安全性基于椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）。分析了ECDH（密钥交换）和ECDSA（数字签名算法）的具体流程。 第四部分：密码散列函数与数据完整性 本部分关注如何使用单向的散列函数来保证数据完整性和身份验证。 散列函数的设计原理： 介绍了Merkle-Damgård结构和更现代的海绵结构（如Keccak/SHA-3）。讨论了雪崩效应和理想散列函数的性质。 SHA-2 和 SHA-3 家族： 对MD5、SHA-1的安全性缺陷进行总结，详细分析了SHA-256/512的设计结构。重点剖析了SHA-3（Keccak）与前辈算法在结构上的根本区别，以及其对未来安全性的优势。 消息认证码（MAC）： 讲解了基于散列的消息认证码（HMAC）的构造原理及其安全性，如何有效抵抗长度扩展攻击。介绍了基于对称加密的MAC（如CMAC）。 第五部分：数字签名与身份认证 本部分涵盖了利用公钥密码学技术实现不可否认性的数字签名方案。 数字签名的基本要求： 强调了签名的生成、验证过程，以及其提供的真实性、完整性和不可否认性。 RSA 签名与 ECDSA： 详细对比了基于RSA的PSS签名方案和基于椭圆曲线的ECDSA方案，分析了它们在速度、密钥管理和安全证明上的权衡。 证书与PKI架构： 介绍了公钥基础设施（PKI）的核心组件，包括证书颁发机构（CA）、证书吊销列表（CRL）和在线证书状态协议（OCSP），阐述了信任链的建立机制。 第六部分：高级主题与前沿研究 本部分拓展视野，介绍在现代安全协议和未来密码学发展中的关键技术。 密码学协议： 深入分析了TLS/SSL协议中密码学组件的应用，特别是握手过程如何协商密钥、验证身份和确保会话安全。 密钥管理实践： 讨论了密钥的生命周期管理（生成、分发、存储、轮换、销毁）的最佳实践，以及硬件安全模块（HSM）在保护密钥安全中的作用。 后量子密码学概述： 鉴于量子计算对现有公钥密码的威胁，本章介绍了格密码（Lattice-based Cryptography）、编码密码和哈希函数签名方案（如XMSS/LMS）等抗量子算法的基本概念和研究进展。 目标读者： 本书适合于计算机科学、网络安全、电子工程等专业的高年级本科生和研究生，以及希望深入了解密码学理论和实践的软件工程师、安全架构师和系统设计人员。要求读者具备扎实的离散数学和基础代数知识。
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