現代密碼學原理及應用 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《現代密碼學原理及應用》圍繞著現代密碼學提供的基本安全特性（信息的機密性、完整性、認證性、訪問控製、不可否認性等），主要從密碼學基本理論、密碼算法和密碼算法應用三方麵介紹瞭現代密碼學的基本原理及其應用。全書共分為四大部分，內容涉及密碼學基本理論、信息加密技術（古典密碼學、對稱密碼體製、公鑰密碼體製）、信息認證技術（消息認證、數字簽名、身份認證）、密鑰管理技術（密鑰分配、秘密共享、密鑰托管、公鑰基礎設施（PKI）技術）等。
　　《現代密碼學原理及應用》麵嚮應用型本科專業，適閤用作普通高等院校信息安全、密碼學、計算機科學與技術、網絡工程、通信工程、信息工程、信息管理與信息係統、電子商務、軟件工程、電子信息科學與技術、物流管理等相關專業的高年級本科學生和碩士研究生“信息安全”課程的教學用書。《現代密碼學原理及應用》也可作為信息安全工程師、網絡安全管理人員和信息技術類用戶的培訓或自學教材及上述相關人員的技術參考書。
　　本課程的先修課程有“程序設計”、“數據結構”、“計算機網絡”、“信息安全數學基礎”等。

內頁插圖

目錄

第1部分 密碼學基本理論
第1章 信息安全概述
1.1 信息安全麵臨的威脅
1.1.1 信息安全的重要性
1.1.2 信息安全問題産生的原因
1.1.3 信息安全麵臨的攻擊
1.2 信息安全的定義與目標
1.2.1 信息安全的定義
1.2.2 信息安全的目標
1.3 信息安全的基本模型
1.3.1 通信安全模型
1.3.2 訪問安全模型

第2章 密碼學——信息安全技術的核心
2.1 密碼學的基本概念
2.1.1 密碼學的定義
2.1.2 密碼學的基本術語
2.1.3 經典保密通信模型
2.2 密碼體製的分類
2.2.1 古典密碼體製和現代密碼體製
2.2.2 對稱密鑰密碼體製和公開密鑰密碼體製
2.2.3 對稱密碼體製的分類
2.2.4 公鑰密碼體製的分類
2.3 密碼分析
2.3.1 密碼學分析概述
2.3.2 密碼學分析方法分類
2.4 密碼係統的安全性
2.4.1 密碼係統安全性的基本要求
2.4.2 評估密碼係統安全性的主要方法
2.4.3 好的密碼係統的要求

第2部分 信息加密技術
第3章 古典密碼學
3.1 古典密碼學概述
3.2 替換密碼
3.2.1 單錶替換密碼
3.2.2 多錶替換密碼
3.2.3 一次一密密碼體製
3.3 置換密碼
3.3.1 周期置換密碼
3.3.2 列置換密碼
3.4 古典密碼的安全性分析
3.4.1 替換密碼的安全性
3.4.2 置換密碼的安全性

第4章 對稱密碼體製
4.1 序列密碼
4.1.1 序列密碼概述
4.1.2 序列密碼的基本思想及其模型
4.1.3 序列密碼的分類及其工作方式
4.1.4 密鑰序列發生器的組成和分類
4.2 分組密碼體製
4.2.1 分組密碼概述
4.2.2 數據加密標準
4.2.3 數據加密算法的變型

第5章 公鑰密碼體製
5.1 公鑰密碼體製概述
5.1.1 公鑰密碼體製産生的背景
5.1.2 公鑰密碼體製的基本原理
5.1.3 對稱密碼體製和公鑰密碼體製的比較
5.1.4 公鑰密碼算法應滿足的條件
5.1.5 公鑰密碼體製的安全性分析
5.2 RSA密碼體製
5.2.1 RSA算法概述
5.2.2 RSA算法描述
5.2.3 RSA的安全性分析
5.2.4 RSA算法應用舉例
5.3 橢圓麯綫密碼體製
5.3.1 橢圓麯綫産生的數學背景、定義和運算
5.3.2 橢圓麯綫的相關運算
5.3.3 橢圓麯綫上的密碼體製
5.3.4 橢圓密碼體製的優點
5.3.5 橢圓密碼體製的應用
5.3.6 橢圓密碼體製安全性的實現
5.3.7 橢圓麯綫國際標準

第3部分 信息認證技術
第6章 消息認證
6.1 消患認證概述
6.1.1 基本的認證係統模型
6.1.2 消息認證的定義
6.1.3 消息認證的分類
6.2 幾種不同的消息認證的實現方案
6.2.1 采用消息加密函數的消息認證方案
6.2.2 采用消息認證碼的消息認證方案
6.2.3 采用散列函數的消息認證方案
6.3 散列算法的分類及其應用
6.3.1 散列算法的分類
6.3.2 幾種常見的散列算法
6.3.3 Hash散列算法的應用
6.4 HMAC算法
6.4.1 HMAC算法概述
6.4.2 HMAC的設計目標
6.4.3 HMAC算法描述
6.4.4 HMAC的典型應用
6.4.5 HMAC的安全性

第7章 數字簽名
7.1 數字簽名概述
7.1.1 消息認證的局限性與數字簽名的必要性
7.1.2 數字簽名與傳統簽名、消息認證的區彆
7.2 數字簽名的定義及其基本原理
7.2.1 數字簽名的基本概念
7.2.2 數字簽名的基本原理
7.2.3 數字簽名體製的組成
7.3 數字簽名的執行方式
7.3.1 直接方式的數字簽名方案
7.3.2 基於仲裁方式的數字簽名方案
7.4 幾種常見的數字簽名方案
7.4.1 RSA數字簽名方案
7.4.2 ElGamal數字簽名方案
7.4.3 基於橢圓麯綫的數字簽名方案
7.4.4 改進的橢圓麯綫數字簽名算法
7.5 幾種特殊的數字簽名方案

第8章 身份認證
8.1 身份認證概述
8.1.1 身份認證的概念
8.1.2 身份認證係統的組成和要求
8.1.3 身份認證的基本分類
8.1.4 身份認證係統的質量指標
8.2 單機環境下的身份認證
8.2.1 基於口令的認證方式
8.2.2 基於智能卡的認證方式
8.2.3 基於生物特徵的認證方式
8.3 基於零知識證明的身份認證技術
8.3.1 零知識證明概述
8.3.2 交互證明係統
8.3.3 交互式的零知識證明協議
8.3.4 簡化的Feige-Fiat-Shamir身份認證方案
8.3.5 Feige-Fiat-Shamir身份認證方案
8.4 網絡環境下的身份認證
8.4.1 Kerberos認證係統
8.4.2 X.5 09認證服務
8.5 Kerberos認證係統
8.5.1 Kerberos認證係統的産生背景
8.5.2 Kerberos認證係統概述
8.5.3 Kerberos認證係統的基本原理

第4部分 密鑰管理技術
第9章 密鑰分配技術
9.1 密鑰管理概述
9.1.1 密鑰管理的重要性
9.1.2 密鑰的分類與密鑰的層次結構
9.1.3 密鑰分配概述
9.2 對稱密碼體製的密鑰分配
9.2.1 密鑰分配的基本方法
9.2.2 對稱密碼體製的密鑰分配方案
9.3 公鑰密碼體製的密鑰分配
9.3.1 利用公鑰密碼體製進行公鑰的分配
9.3.2 利用公鑰密碼體製來分配對稱密碼技術中使用的密鑰

第10章 秘密共享
10.1 秘密共享概述
10.1.1 秘密共享産生的背景
10.1.2 秘密共享的定義
10.2 兩種典型的秘密共享方案
10.2.1 Shamir門限秘密共享方案
10.2.2 Asmuth-Bloom門限方案

第11章 密鑰托管
11.1 密鑰托管技術概述
11.1.1 密鑰托管的産生背景
11.1.2 密鑰托管的定義和功能
11.2 密鑰托管密碼體製
11.2.1 密鑰托管密碼體製的組成
11.2.2 安全密鑰托管的過程
11.2.3 密鑰托管係統的安全和成本
11.3 密鑰托管加密標準
11.3.1 密鑰托管加密標準簡介
11.3.2 EES密鑰托管技術的具體實施
11.4 其他幾種常見的密鑰托管方案簡介

第12章 公鑰基礎設施技術
12.1 公鑰基礎設施概述
12.1.1 PKI的基本概念
12.1.2 PKI的基本原理
12.1.3 PKI的基本組成
12.1.4 PKI中密鑰和證書的管理
12.1.5 PKI的優點
12.2 X.5 09標準
12.2.1 X.5 09認證服務協議簡介
12.2.2 X.5 09的證書結構
12.2.3 X.5 09用戶證書的獲取
12.2.4 X.5 09證書的撤銷
12.2.5 X.5 09的認證過程

附錄A MD5算法參考應用程序
A.1 MD5算法的僞代碼描述
A.2 MD5算法的標準C語言形式的程序實現
參考文獻

前言/序言

《數字時代的守護者：揭秘信息安全的基石》 在這個信息爆炸、萬物互聯的時代，我們每時每刻都在産生、傳輸和存儲著海量的數據。從社交媒體上的點滴分享，到金融交易中的每一次支付，再到國傢層麵的敏感信息，數據的安全與隱私變得前所未有的重要。然而，伴隨而來的是日益嚴峻的網絡威脅，惡意攻擊、數據泄露、身份盜竊等事件層齣不窮，它們潛伏在數字世界的陰影中，伺機而動。那麼，我們如何纔能有效地保護這些寶貴的數字資産，確保信息的真實性、保密性、完整性和可用性呢？《數字時代的守護者：揭秘信息安全的基石》一書，將為您揭開信息安全領域最核心、最堅實的基石——加密學的神秘麵紗。 本書並非一部枯燥的技術手冊，而是一次引人入勝的探索之旅，帶您深入理解那些默默守護我們數字生活的“魔法”。我們將從曆史的長河中迴溯，探尋人類早期是如何通過巧妙的編碼和解碼技術來傳遞秘密信息，瞭解凱撒密碼、恩尼格瑪機等經典加密方法的原理和局限，感受密碼學從古代智慧到現代科學的演進。隨後，我們將筆鋒一轉，聚焦於當代信息安全的核心——現代密碼學。 第一部分：加密學的語言——秘密的藝術與科學 在這裏，您將學會理解加密學最基本的概念和語言。我們將詳細介紹對稱加密和非對稱加密這兩種截然不同的加密體係。 對稱加密：速度與效率的雙刃劍。 您將瞭解到，在對稱加密的世界裏，加密和解密使用同一把“鑰匙”。我們會深入剖析諸如AES（高級加密標準）這樣的現代對稱加密算法，揭示它們是如何通過一係列復雜的數學運算，如替換、置換、混淆和擴散，將明文轉化為密文，又如何高效地將密文還原。我們會探討不同模式（如ECB、CBC、CTR等）的優劣，理解它們在實際應用中的適用場景，例如如何保護文件、數據庫和通信流。我們也會討論對稱加密在實際部署中麵臨的挑戰，比如密鑰分發的難題，並引齣下一代加密方法的必要性。 非對稱加密：共享的秘密，信任的橋梁。 相較於對稱加密，非對稱加密則顯得更為神奇。它使用一對相互關聯的密鑰：一把公鑰用於加密，另一把私鑰用於解密。您將瞭解RSA、ECC（橢圓麯綫密碼學）等經典的非對稱加密算法背後的數學原理，例如大數分解和橢圓麯綫離散對數問題的難度。我們將詳細闡述非對稱加密如何解決對稱加密中的密鑰分發難題，以及它在數字簽名、密鑰交換等關鍵應用中的核心作用。您將理解，正是這種公私鑰對的設計，使得在不可信的網絡環境中進行安全通信成為可能，構建起數字世界中的信任基礎。 第二部分：可信的基石——數字身份與數據完整性 除瞭加密本身，現代密碼學還提供瞭構建數字世界信任的另一大利器——散列函數和數字簽名。 散列函數：數字世界的“指紋”。 您將學習到，散列函數（如SHA-256）能夠將任意長度的數據轉換成一個固定長度的“摘要”或“指紋”。這種摘要具有“單嚮性”和“雪崩效應”，即使原文發生微小改變，摘要也會截然不同。我們將探討散列函數在文件校驗、密碼存儲、區塊鏈技術等領域的廣泛應用，理解它如何幫助我們快速檢測數據是否被篡改，確保信息的完整性。 數字簽名：身份的認證，信息的“蓋章”。 數字簽名是密碼學在身份驗證和防抵賴方麵的一項革命性技術。本書將詳細解析數字簽名的工作原理：發送方使用自己的私鑰對信息進行簽名，接收方則使用發送方的公鑰進行驗證。您將明白，通過數字簽名，我們不僅可以確認信息的來源是否真實可靠，還能確保信息在傳輸過程中未被篡改。我們將深入探討數字簽名在電子閤同、軟件發行、安全電子郵件等方麵的實際應用，理解它如何為數字交易和通信賦予法律和技術上的雙重保障。 第三部分：安全的通行證——密鑰管理與協議設計 理論上的加密算法隻是工具，如何有效、安全地使用這些工具，纔是保障實際信息安全的關鍵。 密鑰管理：數字寶藏的守護。 密鑰是加密係統的靈魂。本書將深入探討密鑰的生成、分發、存儲、更新和銷毀等整個生命周期管理過程。您將瞭解不同場景下密鑰管理的重要性，以及常見的密鑰管理策略和技術，例如密鑰管理係統（KMS）、硬件安全模塊（HSM）等。我們將分析密鑰泄露可能帶來的災難性後果，強調建立健全的密鑰管理機製是信息安全工作的重中之重。 安全協議：通信的“暗道”與“守衛”。 僅僅擁有加密算法和密鑰是不夠的，還需要有精心設計的通信協議來規範信息交互的流程。您將接觸到一係列在互聯網安全中扮演著至關重要角色的協議，例如： TLS/SSL（傳輸層安全/安全套接層）： 我們將詳細解析，當您在瀏覽器中看到“https”時，背後的TLS/SSL協議是如何通過握手過程，使用非對稱加密來安全地交換對稱密鑰，然後利用對稱加密來高效地保護您的網絡通信。您將理解它如何保護您的瀏覽曆史、登錄憑據和支付信息免受竊聽和篡改。 SSH（安全外殼協議）： 我們將探討SSH是如何提供安全的遠程登錄和文件傳輸功能的，以及它如何使用公鑰認證來替代脆弱的密碼認證。 IPsec（IP安全協議）： 您將瞭解IPsec如何在網絡層為IP數據包提供加密和認證服務，為VPN（虛擬專用網絡）等提供安全保障。 我們將不僅僅停留在協議的錶麵，而是深入剖析這些協議中密碼學原理的應用，理解它們是如何協同工作，構建起層層防護，確保數據在不確定的網絡環境中安全可靠地傳輸。 第四部分：走嚮未來——先進密碼學與挑戰 信息安全領域的發展永無止境，威脅與防禦的較量一直在進行。本書的最後部分將帶您展望密碼學的前沿領域和未來的發展趨勢。 後量子密碼學：應對未來挑戰。 隨著量子計算的飛速發展，傳統的公鑰加密算法（如RSA、ECC）將麵臨被破解的巨大威脅。本書將介紹後量子密碼學這一新興領域，探討基於格、編碼、多變量方程組等不同數學難題的新型加密算法，以及它們如何為我們應對量子計算機時代的到來做好準備。 同態加密：在密文上進行計算。 想象一下，您無需將敏感數據解密，就可以在雲端對其進行分析和處理。同態加密技術正使這一願景成為可能。我們將介紹不同類型的同態加密（部分同態、層次同態、全同態），以及它在隱私保護計算、安全多方計算等前沿領域的應用潛力。 零知識證明：證明“知道”而不暴露“秘密”。 您將瞭解零知識證明的奇妙之處——如何在不泄露任何額外信息的情況下，嚮對方證明某個陳述是真實的。我們將探討其在身份驗證、隱私保護和區塊鏈技術中的應用。 密碼學在人工智能與區塊鏈中的應用。 我們還將探討密碼學與人工智能、區塊鏈等新興技術的深度融閤。例如，在AI模型訓練中如何保護數據的隱私；在區塊鏈中，密碼學如何保障交易的安全、不可篡改和去中心化。 結語 《數字時代的守護者：揭秘信息安全的基石》旨在為您提供一個全麵而深入的視角，讓您不僅僅是信息的消費者，更能理解信息安全的底層邏輯。無論您是技術開發者、安全從業者，還是對數字世界充滿好奇的普通讀者，本書都將為您打開一扇通往信息安全奧秘的大門。通過對本書的學習，您將能夠更清晰地認識到，現代密碼學不僅僅是數學和計算機科學的交叉領域，更是我們在這個日益互聯的數字世界中，守護個人隱私、保障商業安全、維護國傢安全的關鍵力量。它如同隱形的盾牌和鋒利的劍，默默地在我們看不見的數字領域裏，構築起一道道堅不可摧的防綫，守護著我們信息時代的安寜與秩序。