普通高等院校信息安全专业规划教材：现代密码学原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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宋秀丽 编

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• 密码学
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• 计算机安全
• 网络安全

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111372851

版次：1

商品编码：10974358

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-04-01

用纸：胶版纸

页数：296

字数：476000

正文语种：中文

内容简介

《普通高等院校信息安全专业规划教材：现代密码学原理与应用》全面介绍了现代密码学的基本概念、理论及应用，在体系构架和内容编排上以提高读者的密码实际应用能力为目标，简化或忽略了部分密码学的数学基础理论分析，增加了密码学的应用技术和发展。全书共12章，内容包括信息安全与密码学、古典密码体制、流密码、分组密码体制、公钥密码体制、Hash函数与数字签名、密钥管理、认证理论及应用、密码技术综合应用、现代密码学发展前沿及应用、密码学相关数学知识，以及上机实验。
《普通高等院校信息安全专业规划教材：现代密码学原理与应用》可作为高等院校信息安全、计算机科学、通信工程、应用数学、信息管理、电子商务等相关专业的教材，也可作为信息处理、通信保密、计算机应用等领域科研人员和工程技术人员的自学参考书。

内页插图

目录

前言
第1章 信息安全与密码学
1.1 信息安全
1.1.1 信息安全的概念
1.1.2 信息安全的基本属性
1.1.3 信息安全面临的威胁
1.1.4 信息安全基本模型
1.2 密码学理论与发展
1.2.1 密码体制及分类
1.2.2 密码攻击类型
1.2.3 密码学的发展历程
1.2.4 密码学在信息安全中的重要地位
1.3 小结
1.4 习题

第2章 古典密码体制
2.1 替代密码
2.1.1 单一字母替代密码
2.1.2 多字母替代密码
2.2 置换密码
2.2.1 列置换密码
2.2.2 周期置换密码
2.3 古典密码的破译
2.3.1 单一字母替代密码的破译
2.3.2 柱状列置换密码的破译
2.4 小结
2.5 习题

第3章 流密码
3.1 随机数
3.1.1 随机数的性质
3.1.2 随机数的生成方法
3.1.3 伪随机数生成器
3.2 流密码的基本原理
3.2.1 流密码体制模型
3.2.2 密钥流的伪随机性
3.2.3 密钥流生成器
3.3 有限状态自动机
3.4 线性反馈移位寄存器
3.5 二元加法流密码的破译
3.5.1 插入攻击法
3.5.2 已知明文攻击法
3.6 非线性反馈移位寄存器
3.7 流密码RC4
3.8 流密码的应用
3.9 小结
3.10 习题

第4章 分组密码体制
4.1 分组密码概述
4.1.1 分组密码体制的设计准则
4.1.2 分组密码的算法结构
4.1.3 分组密码体制的分析方法
4.2 数据加密标准
4.2.1 DES的加密过程
4.2.2 DES的解密过程
4.2.3 DES的安全性讨论
4.2.4 二重和三重
4.3 国际数据加密算法
4.3.1 IDEA加密／解密过程
4.3.2 IDEA的安全性
4.4 高级加密标准
4.4.1 AES数学基础
4.4.2 AES的加密过程
4.4.3 AES的解密过程
4.4.4 AES的安全性
4.5 分组密码的工作模式
4.5.1 电码本模式
4.5.2 密码分组链接模式
4.5.3 密码反馈模式
4.5.4 榆出反馈模式
4.5.5 计数器模式
4.6 使用分组密码加密通信网络
4.7 小结
4.8 习题
……
第5章 公钥密码体制
第6章 Hash函数与数字签名
第7章 密钥管理
第8章 认证理论及应用
第9章 密码技术综合应用
第10章 现代密码学发展前沿及应用
第11章 密码学相关数学知识
第12章 上机实验

前言/序言

现代密码学：安全基石与未来展望 在这个信息爆炸、网络深度渗透的时代，数据已成为个人、企业乃至国家最宝贵的资产之一。从日常生活中的在线交易、社交互动，到国家层面的军事通信、关键基础设施保护，安全始终是核心议题。而现代密码学，正是构建这一切安全体系的基石。它不仅仅是数学的抽象游戏，更是守护信息真实性、保密性和完整性的强大盾牌。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代密码学知识体系，从基础理论到前沿应用，帮助读者理解密码学如何工作，以及它如何解决现实世界中的安全挑战。我们将探索密码学的起源、发展历程，揭示其背后的数学原理，并详细介绍当前主流的加密算法、安全协议和应用场景。 一、 密码学的起源与演进：从古老的绳结到复杂的算法 密码学的历史可以追溯到遥远的古代。在文字尚未普及的时代，人们已经开始使用各种方法来隐藏信息，例如通过特定的绳结、符号或语言来传递秘密信息。随着文明的发展，更加系统化的加密方法应运而生。 古典密码： 在计算机诞生之前，密码学主要依赖于人工操作，例如替换密码（将一个字母替换成另一个字母，如恺撒密码）和置换密码（改变字母的顺序，如置乱）。这些方法虽然简单，但在信息传递不便的古代发挥了重要作用。然而，它们的安全性往往依赖于密钥的保密性，一旦密钥泄露，信息便不堪一击。 机械与电子密码： 随着技术进步，人们开始利用机械装置来增强加密的复杂性。二战期间的恩尼格玛机就是一个典型代表，它能够生成极其复杂的置换组合，让盟军一度难以破解。尽管如此，最终通过智力与技术的双重努力，恩尼格玛密码还是被攻破，这说明了单纯依赖硬件的复杂性并非绝对安全。 计算机时代的曙光： 计算机的出现彻底改变了密码学的面貌。计算能力的飞跃使得设计和实现更强大、更复杂的加密算法成为可能。从早期基于伪随机序列的一次性密码本（OTP），到后来出现的对称加密算法（如DES、AES），再到非对称加密算法（如RSA），密码学进入了一个全新的时代。 二、 现代密码学的基石：数学的魅力与安全的保障 现代密码学之所以能够提供强大的安全保障，很大程度上源于其坚实的数学根基。许多现代密码算法都建立在一些著名的数学难题之上，这些难题的计算难度极高，使得破解密码在现有技术条件下几乎不可能。 数论的魔力： 模运算： 这是许多密码学算法的核心。例如，在RSA算法中，大数分解问题被转化为模幂运算的逆运算。 素数与大数分解： RSA算法的安全性基于分解两个大素数的乘积的计算难度。目前，没有已知的有效算法能够快速分解任意大数。 离散对数问题： 椭圆曲线密码学（ECC）等现代加密技术，其安全性建立在离散对数问题的计算难度之上。相比于RSA，ECC在提供同等安全强度的前提下，密钥长度更短，计算效率更高。 代数结构： 有限域、群等代数结构在密码学中扮演着重要角色，它们为设计高效且安全的加密算法提供了理论框架。 概率论与统计学： 密码算法的设计需要考虑其随机性和不可预测性。概率论和统计学被用来分析算法的随机性，确保其不会轻易被统计学方法破解。 三、 核心加密技术：守护信息的秘密 现代密码学提供了多种核心技术，以满足不同场景下的安全需求。它们主要可以分为两大类：对称加密和非对称加密。 对称加密： 原理： 使用同一把密钥进行加密和解密。 优点： 加密和解密速度快，效率高。 缺点： 密钥分发是一个挑战，需要双方事先安全地共享密钥。 代表算法： DES (Data Encryption Standard)： 曾经广泛使用，但由于密钥长度较短（56位），已不再安全。 AES (Advanced Encryption Standard)： 当前最主流的对称加密标准，具有128位、192位和256位三种密钥长度，提供了极高的安全性。AES在保密性、效率和易用性方面都表现出色，被广泛应用于各种数据加密场景。 3DES (Triple DES)： 对DES进行三重加密，安全性有所提升，但效率较低，已被AES取代。 非对称加密（公钥加密）： 原理： 使用一对密钥：一把公钥用于加密，另一把私钥用于解密。公钥可以公开，而私钥必须严格保密。 优点： 解决了密钥分发难题，无需事先共享密钥即可进行安全通信。 缺点： 加密和解密速度相对较慢，计算量大。 代表算法： RSA： 最著名的非对称加密算法之一，基于大数分解的难度。广泛应用于数字签名、密钥交换和数据加密。 Diffie-Hellman密钥交换算法： 允许双方在不安全的信道上安全地协商出共享密钥。 ECC (Elliptic Curve Cryptography)： 椭圆曲线密码学，以更短的密钥长度提供与RSA相当甚至更高的安全性，计算效率更高，在移动设备和物联网领域具有优势。 杂凑函数（哈希函数）： 原理： 将任意长度的数据映射为固定长度的“摘要”或“指纹”。 特性： 具有单向性（无法从摘要反推出原始数据）、抗碰撞性（找到两个不同输入产生相同摘要的概率极低）。 应用： 数据完整性校验、密码存储、数字签名等。 代表算法： MD5（已不再安全）、SHA-1（安全性已大幅削弱）、SHA-256、SHA-3等。 数字签名： 原理： 利用非对称加密技术，通过发送方的私钥对消息的摘要进行加密，生成数字签名。接收方可以使用发送方的公钥进行验证。 作用： 保证消息的真实性（非伪造）和完整性（未被篡改）。 应用： 软件发布、电子合同、身份认证等。 四、 安全协议：编织安全的网络 密码学原理通过各种安全协议得以实际应用，为网络通信和数据交换提供端到端的安全保障。 SSL/TLS (Secure Sockets Layer / Transport Layer Security)： 功能： 提供互联网通信的安全。当你在浏览器地址栏看到“https”和一把小锁时，意味着你正在使用SSL/TLS协议进行安全通信。 工作原理： 结合了对称加密、非对称加密和数字签名等技术，用于验证服务器身份，加密传输的数据，确保数据的机密性和完整性。 应用： 网页浏览、电子邮件、即时通讯等几乎所有涉及网络数据传输的场景。 IPsec (Internet Protocol Security)： 功能： 为IP协议提供安全服务，能够在网络层保护IP数据包。 应用： VPN（虚拟专用网络）的实现，用于在公共网络上建立安全的点对点连接。 SSH (Secure Shell)： 功能： 提供安全的远程登录和文件传输服务。 应用： 系统管理员远程管理服务器，开发者安全地访问代码仓库等。 五、 密码学的应用领域：渗透于生活的方方面面 现代密码学的应用已经渗透到我们生活的每一个角落，成为保障信息安全不可或缺的一部分。 电子商务与金融安全： 在线支付、银行转账、信用卡交易等都依赖于密码学来保护敏感的财务信息，防止欺诈和盗窃。 通信安全： 电子邮件加密、即时通讯的端到端加密（如WhatsApp、Signal），以及VoIP通话的加密，都确保了个人隐私不被泄露。 身份认证与访问控制： 数字证书、多因素认证（MFA）等技术，利用密码学来验证用户身份，防止未经授权的访问。 数据存储与备份： 对硬盘、云存储中的数据进行加密，确保即使物理设备丢失或被盗，数据也能得到保护。 物联网（IoT）安全： 随着智能家居、智能穿戴设备等物联网设备的普及，密码学在保护设备通信、防止恶意控制方面发挥着越来越重要的作用。 区块链与加密货币： 比特币、以太坊等加密货币的核心技术之一就是密码学，包括数字签名、公钥加密和哈希函数，用于确保交易的安全性、匿名性和不可篡改性。 国家安全与国防： 军事通信、情报传递、关键基础设施保护等，都离不开强大的密码学技术。 六、 前沿发展与未来展望：挑战与机遇并存 密码学领域仍在不断发展，新的挑战和机遇层出不穷。 后量子密码学（Post-Quantum Cryptography）： 随着量子计算技术的飞速发展，传统的公钥加密算法（如RSA、ECC）可能面临被量子计算机破解的风险。后量子密码学致力于研究和开发能够抵御量子计算机攻击的新型加密算法。 同态加密（Homomorphic Encryption）： 允许在加密数据上进行计算，而无需解密。这意味着可以在不暴露原始数据的情况下，由第三方进行数据分析和处理，极大地扩展了云计算和数据隐私保护的可能性。 零知识证明（Zero-Knowledge Proof）： 允许一方（证明者）向另一方（验证者）证明某个陈述是真实的，而无需透露任何关于该陈述的额外信息。在隐私保护、身份验证和区块链领域具有广泛的应用前景。 机器学习与密码学： 机器学习技术可以用于分析密码算法的安全性，发现潜在的漏洞，同时也可以应用于密码分析和新算法的设计。 结语 现代密码学是一门深邃而充满活力的学科，它以严谨的数学理论为基础，以解决现实世界的安全问题为导向。理解和掌握现代密码学的原理与应用，不仅对于信息安全专业人士至关重要，也日益成为每一个在数字世界中生活和工作的人所必需的知识。本书希望能为您打开通往密码学世界的大门，让您深刻认识到其在构建安全可靠数字环境中的核心价值，并激发您对这一领域的进一步探索和研究。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉非常扎实，内容组织也很有条理。从最基础的密码学历史和发展演变入手，勾勒出了整个学科的脉络。随后，系统地介绍了对称加密和非对称加密两大基本类别，并且详细讲解了其中的代表性算法。我印象深刻的是，书中并没有简单地罗列算法，而是深入分析了每种算法的设计哲学，以及它们各自的优缺点，这对于理解算法背后的安全性考量非常有帮助。此外，书中还专门辟出了篇幅介绍哈希函数和数字签名，这些在数据完整性校验和身份认证方面扮演着至关重要的角色。让我感到意外的是，这本书还涉及了一些更高级的主题，比如零知识证明和同态加密，这些都是当前密码学研究的前沿方向，能够在这本教材中看到它们的介绍，让我对未来的技术发展充满了期待。总的来说，这是一本能够带领读者从入门到深入理解现代密码学核心概念的优秀教材。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是打开了我对信息安全领域认识的新视角！作为一名刚刚接触这个专业的学生，我常常觉得密码学概念晦涩难懂，那些复杂的数学公式和理论让人望而却步。然而，这本书的出现彻底改变了我的看法。它并没有一开始就抛出大量的理论公式，而是循序渐进地从最基础的概念讲起，用通俗易懂的语言解释了什么是密码学，它在现代社会中的重要性，以及我们日常生活中如何不知不觉地受到它的影响。书中穿插了大量生动的例子，比如如何安全地进行网上购物，如何保护个人隐私信息不被泄露，这些都让我觉得密码学并非高高在上、遥不可及，而是与我们的生活息息相关。更让我惊喜的是，作者在介绍不同加密算法时，并没有一味地强调其数学原理，而是更多地关注算法的设计思路、优缺点以及实际应用场景。这使得我不仅理解了“为什么”，也理解了“怎么用”。这种“理论与实践相结合”的教学方式，让我能够更好地将书本知识转化为实际技能，为我未来的学习和职业发展打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我非常喜欢这本书的写作风格，语言流畅，逻辑清晰，即使是对于一些复杂的数学概念，作者也能够通过形象的比喻和生动的例子来解释，让非数学专业背景的读者也能够轻松理解。例如，在讲解公钥密码系统时，作者用“信箱”的比喻来类比公钥和私钥的作用，让我瞬间就明白了其核心思想。书中的内容涵盖了现代密码学的主要分支，从基础的加密解密，到更复杂的密钥管理、安全协议设计，再到一些新兴的密码学应用，例如在区块链和物联网安全中的应用，都进行了详细的阐述。我觉得最值得称赞的是，书中在介绍每种加密技术时，都会结合实际的应用场景进行讲解，比如如何在网络通信中保证数据安全，如何在数字签名中实现身份验证，这些都让我觉得所学知识非常有用，并且能够直接应用于解决实际问题。这本书不仅是一本教材，更像是一本能够激发读者对信息安全领域探索热情的好书。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有一定基础的信息安全从业者，我一直对现代密码学在实际工程中的落地应用非常感兴趣。很多学术著作过于侧重理论推导，读起来十分枯燥，也很难与实际工作对接。然而，《现代密码学原理与应用》这本书却很好地解决了这个问题。它在理论讲解的同时，非常注重对实际密码学系统的分析。例如，在介绍对称加密算法时，书中不仅讲解了AES的结构，还讨论了其在各种安全协议中的具体实现方式，以及如何在高并发场景下优化其性能。对于非对称加密，书中也深入剖析了TLS/SSL协议的工作原理，以及数字证书的颁发和验证流程。我特别欣赏的是，书中还讨论了一些常见的密码学攻击手段和防御策略，这对于我们一线工程师来说，是非常宝贵的实战经验。通过阅读这本书，我不仅巩固了现有的知识，还学习到了很多新的技术和应用思路，相信这对我的工作会有很大的帮助。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下接触到这本《现代密码学原理与应用》的。当时我正在为学校组织的某个信息安全竞赛搜集资料，希望能找到一些能够帮助我理解核心概念的书籍。翻阅了市面上不少同类教材，要么过于理论化，要么过于浅显，总感觉差了点意思。直到我看到了这本，简直是如获至宝。它在内容的深度和广度上都做得非常出色。在原理部分，作者并没有回避那些必要的数学基础，但处理得非常巧妙，将复杂的数论和代数概念与密码学应用紧密结合，使得抽象的理论变得具体可感。我尤其喜欢书中关于公钥密码体系的讲解，从Diffie-Hellman密钥交换到RSA算法，作者层层递进，清晰地阐述了其中的数学原理以及安全性的保证。而在应用部分，则涵盖了数字签名、哈希函数、安全协议等前沿内容，并且详细分析了它们在互联网安全、区块链技术、物联网等领域的实际应用案例。这让我深刻认识到，现代密码学不仅仅是学术研究，更是驱动信息安全技术发展的重要引擎。