应用密码学（第3版）/重点大学信息安全专业规划系列教材·重庆市普通高等教育本科“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

《应用密码学(第3版)（重点大学信息安全专业规划系列教材）》，本共13章，内容涉及密码学基础、古典密码、密码学数学引论、对称密码体制、非对称密码体制、杂凑算法和消息认证、数字签名、密钥管理、序列密码、密码学的新进展、中国商用密码算法标准和密码学应用与实践。

内页插图

目录

开篇 密码学典故
第0章 密码故事
0.1 重庆大轰炸背后的密码战
0.2 “爱情密码”帖

上篇 密码学原理
第1章 绪论
1.1 网络信息安全概述
1.1.1 网络信息安全问题的由来
1.1.2 网络信息安全问题的根源
1.1.3 网络信息安全的重要性和紧迫性
1.2 密码学在网络信息安全中的作用
1.3 密码学的发展历史
1.3.1 古代加密方法（手工阶段）
1.3.2 古典密码（机械阶段）
1.3.3 近代密码（计算机阶段）
1.4 网络信息安全的机制和安全服务
1.4.1 安全机制
1.4.2 安全服务
1.4.3 安全服务与安全机制之间的关系
1.5 安全攻击的主要形式及其分类
1.5.1 安全攻击的主要形式
1.5.2 安全攻击形式的分类
习题云
第2章 密码学基础
2.1 密码学相关概念
2.2 密码系统
2.2.1 柯克霍夫原则
2.2.2 密码系统的安全条件
2.2.3 密码系统的分类
2.3 安全模型
2.3.1 网络通信安全模型
2.3.2 网络访问安全模型
2.4 密码体制
2.4.1 对称密码体制
2.4.2 非对称密码体制
习题云
第3章 古典密码
3.1 隐写术
3.2 代替
3.2.1 代替密码体制
3.2.2 代替密码的实现方法分类
3.3 换位
习题云
第4章 密码学数学引论
4.1 数论
4.1.1 素数
4.1.2 模运算
4.1.3 欧几里德算法
4.1.4 扩展的欧几里德算法
4.1.5 费马定理
4.1.6 欧拉定理
4.1.7 中国剩余定理
4.2 群论
4.2.1 群的概念
4.2.2 群的性质
4.3 有限域理论
4.3.1 域和有限域
4.3.2 有限域中的计算
4.4 计算复杂性理论
……
下篇 密码学应用与实践

经典之作：现代密码学与信息安全技术前沿探索 本书旨在全面、深入地探讨信息安全领域的核心——密码学，并结合当前信息技术发展的最新趋势，系统阐述从基础理论到前沿应用的完整知识体系。 本书并非侧重于某一特定教材体系或特定版本的更新，而是致力于构建一个独立、完整、具有前瞻性的密码学知识框架，服务于所有对信息安全有志于深入钻研的读者。 --- 第一部分：密码学基础理论与经典范式重构 本部分着重于夯实读者在离散数学、数论以及信息论方面的基础，这是理解现代密码学算法的基石。我们摒弃了对传统加密体系的机械罗列，转而采用更具启发性的方式，剖析现代密码学的数学结构与信息论约束。 1. 数学基础的严谨构建 群、环、域的现代视角： 深入讲解有限域（特别是伽罗瓦域 $GF(2^m)$）在流密码和椭圆曲线密码学中的作用，强调代数结构如何直接决定算法的安全性和效率。 数论的现代应用： 重点剖析模幂运算的优化算法（如蒙哥马利算法在RSA和迪菲-赫尔曼密钥交换中的实际应用），并引入二次剩余和离散对数问题的复杂性分析，为理解公钥密码的安全性提供坚实的数理基础。 布尔函数与代数结构： 探讨S盒（Substitution Box）的设计原理，从平衡性、非线性度和代数阶等方面评估其抵抗差分攻击和线性攻击的能力，这是对称密码设计中的核心要素。 2. 信息论安全与复杂性度量 香农理论的再审视： 重新审视一次性密码本的完美保密性，并将其与实际应用中的计算安全概念（如不可区分性、语义安全）进行对比，阐明现代密码学在计算复杂度上的妥协与必要性。 随机性与伪随机性： 详细介绍真随机数生成器（TRNG）与伪随机数生成器（PRNG）的设计标准与测试规范（如NIST SP 800-90A/B/C），强调高质量随机源在密钥生成和密码学协议中的关键地位。 --- 第二部分：对称密码学的深入剖析与实战优化 本部分超越了对传统分组密码工作模式的简单介绍，侧重于对现代高级加密标准（AES）内部结构的高效实现、安全性评估以及在特定场景下的性能优化。 3. 高级加密标准（AES）的结构化解析 字节替代层（SubBytes）的代数设计： 不仅展示S盒的查表过程，更深入探究其构造的有限域上的求逆元操作，分析其抵抗线性逼近的数学依据。 密钥扩展与轮函数： 详细解析密钥调度算法，探讨不同轮函数设计对雪崩效应的影响，并引入侧信道攻击（如功耗分析）对轮函数执行流程的潜在威胁。 分组密码的工作模式： 比较并分析ECB、CBC、CTR、GCM等模式的安全性、并行性与认证加密的必要性。特别强调GCM（Galois/Counter Mode）作为现代推荐模式的优势，包括其认证标签的生成机制。 4. 流密码与同步机制 现代流密码设计： 重点分析基于状态机的流密码，如ChaCha20，阐述其如何通过高效的加法、异或和旋转操作实现高速加密，并探讨其与传统LFSR（线性反馈移位寄存器）设计的本质区别。 同步与重用问题： 讨论流密码中Nonce/IV的使用规范，强调IV重用可能导致的灾难性后果，并给出实用的密钥流管理策略。 --- 第三部分：公钥密码学：非对称体系的演进与挑战 本部分聚焦于公钥密码学中的两大支柱——基于大整数分解的RSA体系和基于椭圆曲线离散对数问题的ECC体系，并引入后量子密码学的最新研究进展。 5. RSA与迪菲-赫尔曼密钥交换的精要 RSA的安全性分析： 深入探讨模幂运算的优化（如布斯算法），以及针对RSA体系的攻击向量，包括小指数攻击、定时攻击和数学分解攻击（如二次筛法Sieve的原理概述）。 Diffie-Hellman（DH）的变体： 比较经典DH与基于椭圆曲线的ECDH在密钥协商效率和密钥长度上的差异，解释为何ECC成为移动和资源受限环境的首选。 6. 椭圆曲线密码学（ECC）的代数基础 EC上的点运算： 详细推导椭圆曲线上的加法和倍点运算，解释如何构造具有良好密码学特性的曲线（如素数域曲线和二元域曲线），并讨论曲线参数选择对安全强度的影响。 数字签名算法（DSA与ECDSA）： 重点分析ECDSA的签名生成与验证流程，探讨随机数生成在签名过程中的关键性角色，以及如何防止签名可预测性。 --- 第四部分：超越经典：哈希函数、认证与前沿安全协议 本部分涵盖了密码学在数据完整性、身份认证以及构建安全通信信道中的关键应用，并前瞻性地引入了未来密码学的主题。 7. 密码学哈希函数与消息认证码（MAC） Merkle-Damgård结构与SHA-3： 全面解析SHA-2系列的结构，并着重介绍SHA-3（Keccak）的“海绵结构”，强调其在抵抗长度扩展攻击上的固有优势。 基于哈希的消息认证（HMAC）： 详细阐述HMAC的构建原理，证明其通过嵌套哈希提供强大安全性的理论依据，并与基于分组密码的MAC（如CMAC）进行对比。 8. 身份认证与安全协议设计 零知识证明（ZKP）概述： 介绍ZKP的核心概念（完备性、可靠性、零知识性），并简要说明其在隐私保护身份验证中的潜力（如zk-SNARKs的简化工作原理）。 安全套接层/传输层安全（TLS/SSL）的演进： 分析现代TLS握手过程中的关键密码学步骤，包括证书验证、密钥交换协商（DHE/ECDHE）和记录层加密，重点讲解前向保密（Forward Secrecy）的实现机制。 9. 后量子密码学展望 格密码学（Lattice-Based Cryptography）： 介绍基于格问题的困难性假设（如SVP, CVP），重点阐述Kyber（密钥封装）和Dilithium（签名）等NIST标准候选算法的基本思想，为后量子时代的过渡做好理论准备。 编码理论与哈希签名： 简要介绍基于编码（如McEliece）和基于Merkle树的签名方案（如XMSS/LMS）在抗量子威胁中的定位与应用前景。 --- 结语 本书力求在理论的深度和工程的实践之间找到最佳平衡点。它不仅是学习密码学原理的教材，更是一本面向信息安全工程师和研究人员的参考手册，旨在帮助读者建立起对信息安全威胁的深刻理解，并掌握构建未来安全系统的核心密码学工具箱。全书内容紧跟国际密码学标准和学术界的研究热点，确保读者所学知识的时效性与前瞻性。