✍ Scribed by 谷利泽, 郑世慧, 杨义先
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目录
第1章 密码学概论／1
1.1 信息安全与密码学／1
1.1.1 信息安全的目标／2
1.1.2 攻击的主要形式和分类／3
1.1.3 密码学在信息安全中的作用／5
1.2 密码学发展史／6
1.2.1 传统密码／6
1.2.2 现代密码学／9
1.3 标准及法律法规／10
1.3.1 密码标准／10
1.3.2 政策法规／11
1.4 习题／12
第2章 密码学基础／14
2.1 密码学分类／14
2.1.1 密码编码学／14
2.1.2 密码分析学／16
2.1.3 保密体制模型／17
2.1.4 保密体制的安全性／18
2.1.5 认证体制模型／19
2.1.6 认证体制的安全性／20
2.2 香农理论／21
2.2.1 熵及其性质／21
2.2.2 完全保密性／25
2.2.3 冗余度、唯一解距离与理想保密性／28
2.3 认证系统的信息理论／31
2.3.1 认证系统的攻击／32
2.3.2 完善认证系统／34
2.4 复杂度理论／36
2.4.1 算法的复杂度／36
2.4.2 问题的复杂度／38
2.4.3 计算安全性／39
2.5 习题／42
第3章 古典密码体制／45
3.1 置换密码／45
3.1.1 列置换密码／46
3.1.2 周期置换密码／47
3.2 代换密码／47
3.2.1 单表代换密码／48
3.2.2 多表代换密码／49
3.2.3 转轮密码机／53
3.3 古典密码的分析／55
3.3.1 统计分析法／55
3.3.2 明文-密文对分析法／61
3.4 习题／63
第4章 分组密码／66
4.1 分组密码概述／66
4.1.1 分组密码／66
4.1.2 理想分组密码／67
4.1.3 分组密码的设计原则／68
4.1.4 分组密码的迭代结构／70
4.2 数据加密标准（DES）／73
4.2.1 DES的历史／73
4.2.2 DES的基本结构／74
4.2.3 DES的初始置换和逆初始置换／75
4.2.4 DES的F函数／76
4.2.5 DES的密钥编排／80
4.2.6 DES的安全性／81
4.2.7 三重DES／83
4.2.8 DES的分析方法／85
4.3 AES算法／90
4.3.1 AES的基本结构／90
4.3.2 字节代换／92
4.3.3 行移位／96
4.3.4 列混合／96
4.3.5 轮密钥加／98
4.3.6 密钥扩展／99
4.3.7 AES的解密／101
4.3.8 AES的安全性和可用性／102
4.3.9 AES和DES的对比／104
4.4 典型分组密码／104
4.4.1 IDEA算法／104
4.4.2 RC6算法／107
4.4.3 Skipjack算法／108
4.4.4 Camellia算法／111
4.5 分组密码的工作模式／115
4.5.1 电子密码本模式（ECB）／115
4.5.2 密码分组链接模式（CBC）／116
4.5.3 密码反馈模式（CFB）／118
4.5.4 输出反馈模式（OFB）／119
4.5.5 计数器模式（CTR）／120
4.6 习题／121
第5章 序列密码／125
5.1 序列密码简介／125
5.1.1 起源／125
5.1.2 序列密码定义／125
5.1.3 序列密码分类／126
5.1.4 序列密码原理／128
5.2 线性反馈移位寄存器／129
5.2.1 移位寄存器／129
5.2.2 线性反馈移位寄存器／130
5.2.3 LFSR周期分析／132
5.2.4 伪随机性测试／133
5.2.5 m序列密码的破译／134
5.2.6 带进位的反馈移位寄存器／135
5.3 非线性序列／136
5.3.1 Geffe发生器／137
5.3.2 J-K触发器／137
5.3.3 Pless生成器／138
5.3.4 钟控序列生成器／138
5.3.5 门限发生器／139
5.4 典型序列密码算法／139
5.4.1 RC4算法／139
5.4.2 A5算法／142
5.4.3 HC算法／143
5.4.4 Rabbit／145
5.4.5 Salsa20／146
5.4.6 Sosemanuk／148
5.4.7 Grain v1／149
5.4.8 MICKEY 2.0／151
5.4.9 Trivium／153
5.5 习题／154
第6章 Hash函数和消息认证／157
6.1 Hash函数／157
6.1.1 Hash函数的概念／157
6.1.2 Hash函数结构／158
6.1.3 Hash函数应用／158
6.2 Hash算法／159
6.2.1 MD5算法／159
6.2.2 SHA1算法／165
6.2.3 SHA256算法／170
6.2.4 SHA512算法／173
6.3 Hash函数的攻击／179
6.3.1 生日悖论／180
6.3.2 两个集合相交问题／180
6.3.3 Hash函数的攻击方法／180
6.3.4 Hash攻击新进展／181
6.4 消息认证／183
6.4.1 消息认证码／183
6.4.2 基于DES的消息认证码／184
6.4.3 基于Hash的认证码／184
6.5 习题／186
第7章 公钥密码体制／190
7.1 公钥密码体制概述／190
7.1.1 公钥密码体制的提出／190
7.1.2 公钥加密体制的思想／191
7.1.3 公钥密码体制的分类／191
7.2 RSA公钥加密体制／192
7.2.1 RSA密钥生成算法／192
7.2.2 RSA加解密算法／192
7.2.3 RSA公钥密码安全性／195
7.3 ElGamal公钥加密体制／197
7.3.1 ElGamal密钥生成算法／198
7.3.2 ElGamal加解密算法／198
7.3.3 ElGamal公钥密码安全性／199
7.4 椭圆曲线公钥加密体制／201
7.4.1 椭圆曲线／202
7.4.2 ECC密钥生成算法／204
7.4.3 椭圆曲线加密体制加解密算法／205
7.4.4 ECC安全性／206
7.4.5 ECC的优势／207
7.5 其他公钥密码／208
7.5.1 MH背包公钥加密体制／208
7.5.2 Rabin公钥加密体制／210
7.5.3 Goldwasser-Micali概率公钥加密体制／211
7.5.4 NTRU公钥加密体制／212
7.5.5 McEliece公钥加密体制／214
7.6 习题／216
第8章 数字签名技术／220
8.1 数字签名概述／220
8.1.1 数字签名简介／220
8.1.2 数字签名原理／221
8.2 数字签名的实现方案／222
8.2.1 基于RSA的签名方案／222
8.2.2 基于离散对数的签名方案／223
8.2.3 基于椭圆曲线的签名方案／230
8.3 特殊数字签名／231
8.3.1 代理签名／231
8.3.2 盲签名／233
8.3.3 一次签名／236
8.3.4 群签名／237
8.3.5 不可否认签名／239
8.3.6 其他数字签名／240
8.4 习题／243
第9章 密码协议／248
9.1 密码协议概述／248
9.2 零知识证明／249
9.2.1 Quisquater-Guillou零知识协议／250
9.2.2 Hamilton零知识协议／250
9.2.3 身份的零知识证明／251
9.3 比特承诺／253
9.3.1 基于对称密码算法的比特承诺方案／253
9.3.2 基于散列函数的比特承诺方案／254
9.3.3 Pedersen比特承诺协议／254
9.4 不经意传送协议／255
9.4.1 Blum不经意传送协议／255
9.4.2 公平掷币协议／257
9.5 安全多方计算／258
9.5.1 百万富翁问题／259
9.5.2 平均薪水问题／261
9.6 电子商务中密码协议／262
9.6.1 电子货币／262
9.6.2 电子投票／266
9.6.3 电子拍卖／270
9.7 习题／273
第10章 密钥管理／278
10.1 密钥管理概述／278
10.1.1 密钥管理的原则／278
10.1.2 密钥管理的层次结构／279
10.2 密钥生命周期／281
10.3 密钥建立／282
10.3.1 密钥分配／283
10.3.2 密钥协商／285
10.4 公钥管理及公钥基础设施／287
10.4.1 数字证书／287
10.4.2 公钥证书管理／288
10.4.3 公钥基础设施相关标准／290
10.5 密钥托管技术／291
10.5.1 密钥托管简介／291
10.5.2 密钥托管主要技术／292
10.6 秘密共享技术／295
10.6.1 Shamir门限方案／295
10.6.2 Asmuth-Bloom门限方案／297
10.7 习题／299
第11章 网络安全协议／304
11.1 网络安全协议概述／304
11.2 SSL协议／304
11.2.1 SSL协议简介／304
11.2.2 SSL协议的体系结构／305
11.2.3 SSL协议的安全实现／306
11.2.4 SSL协议应用模式／310
11.3 SET协议／311
11.3.1 SET协议简介／311
11.3.2 SET协议的体系结构／311
11.3.3 SET协议的安全实现／312
11.3.4 SET协议应用模式／316
11.4 IPSec协议／317
11.4.1 IPSec协议简介／317
11.4.2 IPSec协议的体系结构／318
11.4.3 IPSec协议的安全实现／320
11.4.4 IPSec协议应用模式／327
11.5 习题／328
第12章 密码学新进展／332
12.1 后量子密码／332
12.1.1 格密码／332
12.1.2 基于编码的密码体制／334
12.1.3 基于多变量的密码体制／334
12.1.4 非交换密码／336
12.2 量子密码学／337
12.2.1 量子密码学的物理学基础／337
12.2.2 量子密钥分配／338
12.2.3 量子密码的实现／339
12.2.4 量子密码的其他研究／339
12.2.5 量子密码面临的问题／340
12.3 混沌密码学／341
12.3.1 混沌学的历史发展与现状／341
12.3.2 混沌学基本原理／342
12.3.3 混沌密码学原理／343
12.3.4 混沌密码目前存在的主要问题／344
12.4 DNA密码／344
12.4.1 背景与问题的提出／344
12.4.2 相关生物学背景／345
12.4.3 DNA计算的原理及抽象模型／346
12.4.4 DNA密码／347
12.4.5 DNA十算及DNA密码所遇到的问题／348
12.5 习题／348
参考文献／350
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