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出版者:高等教育

作者:李有法 编

出品人:

页数:159

译者:

出版时间:1996-1

价格:12.70元

装帧:

isbn号码:9787040058055

丛书系列:

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《现代密码学原理与实践》 内容提要： 本书深入剖析了现代密码学的理论基石、核心算法及其在信息安全领域中的实际应用。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在为读者构建一个全面而深入的密码学知识体系，并提供必要的工程实践指导。 第一部分：密码学基础与信息论 本部分首先回顾了信息论的基本概念，如熵、信源编码和信道容量，为理解密码学的安全性奠定理论基础。重点阐述了信息安全目标——保密性、完整性、认证性和不可否认性，并引入了克劳德·香农的完美保密性理论（一次性密码本的局限性）。 随后，详细介绍了数论在密码学中的核心地位。我们将探讨模运算的性质、欧拉定理、费马小定理在公钥密码构造中的应用。尤其深入讲解了离散对数问题（DLP）和大整数因子分解问题（SVP）的计算复杂度，这些难题构成了现代公钥密码系统的安全支柱。 第二部分：对称加密技术 本部分专注于对称密码体制，即加密方和解密方使用相同密钥的算法。 1. 分组密码（Block Ciphers）： 详细分析了数据加密标准（DES）及其演进过程，重点剖析了三重DES（3DES）的工作原理。随后，本书的核心内容将集中于高级加密标准（AES/Rijndael）。我们将分轮次、通过字节替换（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）四个核心步骤，剖析其雪崩效应和扩散特性。 2. 操作模式（Modes of Operation）： 单纯的分组加密算法（如AES本身）只能加密固定长度的数据块。本章将讲解如何扩展到任意长度数据流的加密。详细介绍并对比电子密码本模式（ECB）的安全性缺陷、密码分组链接模式（CBC）的同步性与IV（初始化向量）的重要性、密码反馈模式（CFB）、输出反馈模式（OFB）以及现代更高效、更安全的计数器模式（CTR）。 3. 流密码（Stream Ciphers）： 阐述了流密码的工作原理，即通过密钥流生成器（Keystream Generator）与明文异或得到密文。重点分析了线性反馈移位寄存器（LFSR）的结构和线性复杂度问题，并探讨了如ChaCha20等现代高效流密码的设计思想。 第三部分：公钥密码学与非对称加密 公钥密码是现代网络通信的基石。本部分系统地介绍了非对称加密的历史、理论基础和主流算法。 1. RSA算法深度解析： 详细阐述了基于大整数因子分解难题的RSA算法的密钥生成、加密和解密过程。内容包括模指数运算的优化技巧、填充方案（如PKCS1 v1.5和OAEP）在防止选择密文攻击中的关键作用。 2. 基于椭圆曲线的密码学（ECC）： 随着计算能力的提升，ECC因其更短的密钥长度和更高的安全性成为首选。本书详尽解释了椭圆曲线群的定义、点乘运算的加速算法（如加倍-加法算法）以及其安全性基于椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）的原理。重点介绍椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）。 3. 密钥交换协议： 探讨了如何在不安全的信道上安全地协商共享密钥。核心讲解Diffie-Hellman (DH) 密钥交换的原理，以及其在现代TLS/SSL握手中的应用，包括其对中间人攻击（Man-in-the-Middle Attack）的脆弱性及其如何通过数字证书体系进行缓解。 第四部分：信息完整性与认证技术 保密性不足以保证数据未被篡改。本部分聚焦于数据完整性验证和身份认证机制。 1. 消息认证码（MAC）： 阐述了基于哈希的消息认证码（HMAC）的设计哲学，它如何结合加密哈希函数提供消息完整性和源认证，并对比其与数字签名的区别。 2. 数字签名算法： 详细介绍RSA数字签名和ECDSA的签名生成与验证过程。特别关注签名过程中的随机数选择（如ECDSA中的`k`值）对安全性的决定性影响。 3. 哈希函数（Hash Functions）： 深入剖析了密码学哈希函数的要求（抗原像、抗第二原像、抗碰撞性）。详细分析了MD5和SHA-1的安全性失效原因，并重点研究了SHA-2系列（SHA-256, SHA-512）的 Merkle-Damgård 结构，以及SHA-3 (Keccak)算法的设计思路和其与前代的结构差异。 第五部分：高级密码学主题与应用协议 本部分扩展到更前沿和实用的密码学领域。 1. 证书与公钥基础设施（PKI）： 解释了X.509证书的结构、数字证书的颁发、吊销（CRL与OCSP）机制，以及信任链的建立，这是互联网信任模型的基础。 2. 安全传输协议： 剖析TLS/SSL协议的握手流程、记录层加密以及协商密钥的机制。涵盖了从SSL 3.0到最新的TLS 1.3版本在安全特性上的演进与改进。 3. 后量子密码学简介： 概述量子计算对现有密码体系（特别是RSA和ECC）的威胁，并对格密码（Lattice-based Cryptography）、基于哈希的签名等新兴的抗量子算法进行初步介绍，展望未来密码学的研究方向。 目标读者： 本书适合计算机科学、信息安全、通信工程等专业的高年级本科生、研究生，以及致力于网络安全、系统架构设计和软件开发的高级工程师。具备扎实的离散数学和基础代数知识的读者将受益最大。本书旨在培养读者从理论到实践的系统分析能力。

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