普通高等院校信息安全專業規劃教材：現代密碼學原理與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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宋秀麗 編

圖書標籤:

• 密碼學
• 現代密碼學
• 信息安全
• 高等教育
• 教材
• 規劃教材
• 密碼原理
• 密碼應用
• 計算機安全
• 網絡安全

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111372851

版次：1

商品編碼：10974358

品牌：機工齣版

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-04-01

用紙：膠版紙

頁數：296

字數：476000

正文語種：中文

內容簡介

《普通高等院校信息安全專業規劃教材：現代密碼學原理與應用》全麵介紹瞭現代密碼學的基本概念、理論及應用，在體係構架和內容編排上以提高讀者的密碼實際應用能力為目標，簡化或忽略瞭部分密碼學的數學基礎理論分析，增加瞭密碼學的應用技術和發展。全書共12章，內容包括信息安全與密碼學、古典密碼體製、流密碼、分組密碼體製、公鑰密碼體製、Hash函數與數字簽名、密鑰管理、認證理論及應用、密碼技術綜閤應用、現代密碼學發展前沿及應用、密碼學相關數學知識，以及上機實驗。
《普通高等院校信息安全專業規劃教材：現代密碼學原理與應用》可作為高等院校信息安全、計算機科學、通信工程、應用數學、信息管理、電子商務等相關專業的教材，也可作為信息處理、通信保密、計算機應用等領域科研人員和工程技術人員的自學參考書。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 信息安全與密碼學
1.1 信息安全
1.1.1 信息安全的概念
1.1.2 信息安全的基本屬性
1.1.3 信息安全麵臨的威脅
1.1.4 信息安全基本模型
1.2 密碼學理論與發展
1.2.1 密碼體製及分類
1.2.2 密碼攻擊類型
1.2.3 密碼學的發展曆程
1.2.4 密碼學在信息安全中的重要地位
1.3 小結
1.4 習題

第2章 古典密碼體製
2.1 替代密碼
2.1.1 單一字母替代密碼
2.1.2 多字母替代密碼
2.2 置換密碼
2.2.1 列置換密碼
2.2.2 周期置換密碼
2.3 古典密碼的破譯
2.3.1 單一字母替代密碼的破譯
2.3.2 柱狀列置換密碼的破譯
2.4 小結
2.5 習題

第3章 流密碼
3.1 隨機數
3.1.1 隨機數的性質
3.1.2 隨機數的生成方法
3.1.3 僞隨機數生成器
3.2 流密碼的基本原理
3.2.1 流密碼體製模型
3.2.2 密鑰流的僞隨機性
3.2.3 密鑰流生成器
3.3 有限狀態自動機
3.4 綫性反饋移位寄存器
3.5 二元加法流密碼的破譯
3.5.1 插入攻擊法
3.5.2 已知明文攻擊法
3.6 非綫性反饋移位寄存器
3.7 流密碼RC4
3.8 流密碼的應用
3.9 小結
3.10 習題

第4章 分組密碼體製
4.1 分組密碼概述
4.1.1 分組密碼體製的設計準則
4.1.2 分組密碼的算法結構
4.1.3 分組密碼體製的分析方法
4.2 數據加密標準
4.2.1 DES的加密過程
4.2.2 DES的解密過程
4.2.3 DES的安全性討論
4.2.4 二重和三重
4.3 國際數據加密算法
4.3.1 IDEA加密／解密過程
4.3.2 IDEA的安全性
4.4 高級加密標準
4.4.1 AES數學基礎
4.4.2 AES的加密過程
4.4.3 AES的解密過程
4.4.4 AES的安全性
4.5 分組密碼的工作模式
4.5.1 電碼本模式
4.5.2 密碼分組鏈接模式
4.5.3 密碼反饋模式
4.5.4 榆齣反饋模式
4.5.5 計數器模式
4.6 使用分組密碼加密通信網絡
4.7 小結
4.8 習題
……
第5章 公鑰密碼體製
第6章 Hash函數與數字簽名
第7章 密鑰管理
第8章 認證理論及應用
第9章 密碼技術綜閤應用
第10章 現代密碼學發展前沿及應用
第11章 密碼學相關數學知識
第12章 上機實驗

前言/序言

現代密碼學：安全基石與未來展望 在這個信息爆炸、網絡深度滲透的時代，數據已成為個人、企業乃至國傢最寶貴的資産之一。從日常生活中的在綫交易、社交互動，到國傢層麵的軍事通信、關鍵基礎設施保護，安全始終是核心議題。而現代密碼學，正是構建這一切安全體係的基石。它不僅僅是數學的抽象遊戲，更是守護信息真實性、保密性和完整性的強大盾牌。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的現代密碼學知識體係，從基礎理論到前沿應用，幫助讀者理解密碼學如何工作，以及它如何解決現實世界中的安全挑戰。我們將探索密碼學的起源、發展曆程，揭示其背後的數學原理，並詳細介紹當前主流的加密算法、安全協議和應用場景。 一、 密碼學的起源與演進：從古老的繩結到復雜的算法 密碼學的曆史可以追溯到遙遠的古代。在文字尚未普及的時代，人們已經開始使用各種方法來隱藏信息，例如通過特定的繩結、符號或語言來傳遞秘密信息。隨著文明的發展，更加係統化的加密方法應運而生。 古典密碼： 在計算機誕生之前，密碼學主要依賴於人工操作，例如替換密碼（將一個字母替換成另一個字母，如愷撒密碼）和置換密碼（改變字母的順序，如置亂）。這些方法雖然簡單，但在信息傳遞不便的古代發揮瞭重要作用。然而，它們的安全性往往依賴於密鑰的保密性，一旦密鑰泄露，信息便不堪一擊。 機械與電子密碼： 隨著技術進步，人們開始利用機械裝置來增強加密的復雜性。二戰期間的恩尼格瑪機就是一個典型代錶，它能夠生成極其復雜的置換組閤，讓盟軍一度難以破解。盡管如此，最終通過智力與技術的雙重努力，恩尼格瑪密碼還是被攻破，這說明瞭單純依賴硬件的復雜性並非絕對安全。 計算機時代的曙光： 計算機的齣現徹底改變瞭密碼學的麵貌。計算能力的飛躍使得設計和實現更強大、更復雜的加密算法成為可能。從早期基於僞隨機序列的一次性密碼本（OTP），到後來齣現的對稱加密算法（如DES、AES），再到非對稱加密算法（如RSA），密碼學進入瞭一個全新的時代。 二、 現代密碼學的基石：數學的魅力與安全的保障 現代密碼學之所以能夠提供強大的安全保障，很大程度上源於其堅實的數學根基。許多現代密碼算法都建立在一些著名的數學難題之上，這些難題的計算難度極高，使得破解密碼在現有技術條件下幾乎不可能。 數論的魔力： 模運算： 這是許多密碼學算法的核心。例如，在RSA算法中，大數分解問題被轉化為模冪運算的逆運算。 素數與大數分解： RSA算法的安全性基於分解兩個大素數的乘積的計算難度。目前，沒有已知的有效算法能夠快速分解任意大數。 離散對數問題： 橢圓麯綫密碼學（ECC）等現代加密技術，其安全性建立在離散對數問題的計算難度之上。相比於RSA，ECC在提供同等安全強度的前提下，密鑰長度更短，計算效率更高。 代數結構： 有限域、群等代數結構在密碼學中扮演著重要角色，它們為設計高效且安全的加密算法提供瞭理論框架。 概率論與統計學： 密碼算法的設計需要考慮其隨機性和不可預測性。概率論和統計學被用來分析算法的隨機性，確保其不會輕易被統計學方法破解。 三、 核心加密技術：守護信息的秘密 現代密碼學提供瞭多種核心技術，以滿足不同場景下的安全需求。它們主要可以分為兩大類：對稱加密和非對稱加密。 對稱加密： 原理： 使用同一把密鑰進行加密和解密。 優點： 加密和解密速度快，效率高。 缺點： 密鑰分發是一個挑戰，需要雙方事先安全地共享密鑰。 代錶算法： DES (Data Encryption Standard)： 曾經廣泛使用，但由於密鑰長度較短（56位），已不再安全。 AES (Advanced Encryption Standard)： 當前最主流的對稱加密標準，具有128位、192位和256位三種密鑰長度，提供瞭極高的安全性。AES在保密性、效率和易用性方麵都錶現齣色，被廣泛應用於各種數據加密場景。 3DES (Triple DES)： 對DES進行三重加密，安全性有所提升，但效率較低，已被AES取代。 非對稱加密（公鑰加密）： 原理： 使用一對密鑰：一把公鑰用於加密，另一把私鑰用於解密。公鑰可以公開，而私鑰必須嚴格保密。 優點： 解決瞭密鑰分發難題，無需事先共享密鑰即可進行安全通信。 缺點： 加密和解密速度相對較慢，計算量大。 代錶算法： RSA： 最著名的非對稱加密算法之一，基於大數分解的難度。廣泛應用於數字簽名、密鑰交換和數據加密。 Diffie-Hellman密鑰交換算法： 允許雙方在不安全的信道上安全地協商齣共享密鑰。 ECC (Elliptic Curve Cryptography)： 橢圓麯綫密碼學，以更短的密鑰長度提供與RSA相當甚至更高的安全性，計算效率更高，在移動設備和物聯網領域具有優勢。 雜湊函數（哈希函數）： 原理： 將任意長度的數據映射為固定長度的“摘要”或“指紋”。 特性： 具有單嚮性（無法從摘要反推齣原始數據）、抗碰撞性（找到兩個不同輸入産生相同摘要的概率極低）。 應用： 數據完整性校驗、密碼存儲、數字簽名等。 代錶算法： MD5（已不再安全）、SHA-1（安全性已大幅削弱）、SHA-256、SHA-3等。 數字簽名： 原理： 利用非對稱加密技術，通過發送方的私鑰對消息的摘要進行加密，生成數字簽名。接收方可以使用發送方的公鑰進行驗證。 作用： 保證消息的真實性（非僞造）和完整性（未被篡改）。 應用： 軟件發布、電子閤同、身份認證等。 四、 安全協議：編織安全的網絡 密碼學原理通過各種安全協議得以實際應用，為網絡通信和數據交換提供端到端的安全保障。 SSL/TLS (Secure Sockets Layer / Transport Layer Security)： 功能： 提供互聯網通信的安全。當你在瀏覽器地址欄看到“https”和一把小鎖時，意味著你正在使用SSL/TLS協議進行安全通信。 工作原理： 結閤瞭對稱加密、非對稱加密和數字簽名等技術，用於驗證服務器身份，加密傳輸的數據，確保數據的機密性和完整性。 應用： 網頁瀏覽、電子郵件、即時通訊等幾乎所有涉及網絡數據傳輸的場景。 IPsec (Internet Protocol Security)： 功能： 為IP協議提供安全服務，能夠在網絡層保護IP數據包。 應用： VPN（虛擬專用網絡）的實現，用於在公共網絡上建立安全的點對點連接。 SSH (Secure Shell)： 功能： 提供安全的遠程登錄和文件傳輸服務。 應用： 係統管理員遠程管理服務器，開發者安全地訪問代碼倉庫等。 五、 密碼學的應用領域：滲透於生活的方方麵麵 現代密碼學的應用已經滲透到我們生活的每一個角落，成為保障信息安全不可或缺的一部分。 電子商務與金融安全： 在綫支付、銀行轉賬、信用卡交易等都依賴於密碼學來保護敏感的財務信息，防止欺詐和盜竊。 通信安全： 電子郵件加密、即時通訊的端到端加密（如WhatsApp、Signal），以及VoIP通話的加密，都確保瞭個人隱私不被泄露。 身份認證與訪問控製： 數字證書、多因素認證（MFA）等技術，利用密碼學來驗證用戶身份，防止未經授權的訪問。 數據存儲與備份： 對硬盤、雲存儲中的數據進行加密，確保即使物理設備丟失或被盜，數據也能得到保護。 物聯網（IoT）安全： 隨著智能傢居、智能穿戴設備等物聯網設備的普及，密碼學在保護設備通信、防止惡意控製方麵發揮著越來越重要的作用。 區塊鏈與加密貨幣： 比特幣、以太坊等加密貨幣的核心技術之一就是密碼學，包括數字簽名、公鑰加密和哈希函數，用於確保交易的安全性、匿名性和不可篡改性。 國傢安全與國防： 軍事通信、情報傳遞、關鍵基礎設施保護等，都離不開強大的密碼學技術。 六、 前沿發展與未來展望：挑戰與機遇並存 密碼學領域仍在不斷發展，新的挑戰和機遇層齣不窮。 後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography）： 隨著量子計算技術的飛速發展，傳統的公鑰加密算法（如RSA、ECC）可能麵臨被量子計算機破解的風險。後量子密碼學緻力於研究和開發能夠抵禦量子計算機攻擊的新型加密算法。 同態加密（Homomorphic Encryption）： 允許在加密數據上進行計算，而無需解密。這意味著可以在不暴露原始數據的情況下，由第三方進行數據分析和處理，極大地擴展瞭雲計算和數據隱私保護的可能性。 零知識證明（Zero-Knowledge Proof）： 允許一方（證明者）嚮另一方（驗證者）證明某個陳述是真實的，而無需透露任何關於該陳述的額外信息。在隱私保護、身份驗證和區塊鏈領域具有廣泛的應用前景。 機器學習與密碼學： 機器學習技術可以用於分析密碼算法的安全性，發現潛在的漏洞，同時也可以應用於密碼分析和新算法的設計。 結語 現代密碼學是一門深邃而充滿活力的學科，它以嚴謹的數學理論為基礎，以解決現實世界的安全問題為導嚮。理解和掌握現代密碼學的原理與應用，不僅對於信息安全專業人士至關重要，也日益成為每一個在數字世界中生活和工作的人所必需的知識。本書希望能為您打開通往密碼學世界的大門，讓您深刻認識到其在構建安全可靠數字環境中的核心價值，並激發您對這一領域的進一步探索和研究。

評分☆☆☆☆☆

作為一名有一定基礎的信息安全從業者，我一直對現代密碼學在實際工程中的落地應用非常感興趣。很多學術著作過於側重理論推導，讀起來十分枯燥，也很難與實際工作對接。然而，《現代密碼學原理與應用》這本書卻很好地解決瞭這個問題。它在理論講解的同時，非常注重對實際密碼學係統的分析。例如，在介紹對稱加密算法時，書中不僅講解瞭AES的結構，還討論瞭其在各種安全協議中的具體實現方式，以及如何在高並發場景下優化其性能。對於非對稱加密，書中也深入剖析瞭TLS/SSL協議的工作原理，以及數字證書的頒發和驗證流程。我特彆欣賞的是，書中還討論瞭一些常見的密碼學攻擊手段和防禦策略，這對於我們一綫工程師來說，是非常寶貴的實戰經驗。通過閱讀這本書，我不僅鞏固瞭現有的知識，還學習到瞭很多新的技術和應用思路，相信這對我的工作會有很大的幫助。

評分☆☆☆☆☆

我是在一個偶然的機會下接觸到這本《現代密碼學原理與應用》的。當時我正在為學校組織的某個信息安全競賽搜集資料，希望能找到一些能夠幫助我理解核心概念的書籍。翻閱瞭市麵上不少同類教材，要麼過於理論化，要麼過於淺顯，總感覺差瞭點意思。直到我看到瞭這本，簡直是如獲至寶。它在內容的深度和廣度上都做得非常齣色。在原理部分，作者並沒有迴避那些必要的數學基礎，但處理得非常巧妙，將復雜的數論和代數概念與密碼學應用緊密結閤，使得抽象的理論變得具體可感。我尤其喜歡書中關於公鑰密碼體係的講解，從Diffie-Hellman密鑰交換到RSA算法，作者層層遞進，清晰地闡述瞭其中的數學原理以及安全性的保證。而在應用部分，則涵蓋瞭數字簽名、哈希函數、安全協議等前沿內容，並且詳細分析瞭它們在互聯網安全、區塊鏈技術、物聯網等領域的實際應用案例。這讓我深刻認識到，現代密碼學不僅僅是學術研究，更是驅動信息安全技術發展的重要引擎。

評分☆☆☆☆☆

這本書真是打開瞭我對信息安全領域認識的新視角！作為一名剛剛接觸這個專業的學生，我常常覺得密碼學概念晦澀難懂，那些復雜的數學公式和理論讓人望而卻步。然而，這本書的齣現徹底改變瞭我的看法。它並沒有一開始就拋齣大量的理論公式，而是循序漸進地從最基礎的概念講起，用通俗易懂的語言解釋瞭什麼是密碼學，它在現代社會中的重要性，以及我們日常生活中如何不知不覺地受到它的影響。書中穿插瞭大量生動的例子，比如如何安全地進行網上購物，如何保護個人隱私信息不被泄露，這些都讓我覺得密碼學並非高高在上、遙不可及，而是與我們的生活息息相關。更讓我驚喜的是，作者在介紹不同加密算法時，並沒有一味地強調其數學原理，而是更多地關注算法的設計思路、優缺點以及實際應用場景。這使得我不僅理解瞭“為什麼”，也理解瞭“怎麼用”。這種“理論與實踐相結閤”的教學方式，讓我能夠更好地將書本知識轉化為實際技能，為我未來的學習和職業發展打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體感覺非常紮實，內容組織也很有條理。從最基礎的密碼學曆史和發展演變入手，勾勒齣瞭整個學科的脈絡。隨後，係統地介紹瞭對稱加密和非對稱加密兩大基本類彆，並且詳細講解瞭其中的代錶性算法。我印象深刻的是，書中並沒有簡單地羅列算法，而是深入分析瞭每種算法的設計哲學，以及它們各自的優缺點，這對於理解算法背後的安全性考量非常有幫助。此外，書中還專門闢齣瞭篇幅介紹哈希函數和數字簽名，這些在數據完整性校驗和身份認證方麵扮演著至關重要的角色。讓我感到意外的是，這本書還涉及瞭一些更高級的主題，比如零知識證明和同態加密，這些都是當前密碼學研究的前沿方嚮，能夠在這本教材中看到它們的介紹，讓我對未來的技術發展充滿瞭期待。總的來說，這是一本能夠帶領讀者從入門到深入理解現代密碼學核心概念的優秀教材。

評分☆☆☆☆☆

我非常喜歡這本書的寫作風格，語言流暢，邏輯清晰，即使是對於一些復雜的數學概念，作者也能夠通過形象的比喻和生動的例子來解釋，讓非數學專業背景的讀者也能夠輕鬆理解。例如，在講解公鑰密碼係統時，作者用“信箱”的比喻來類比公鑰和私鑰的作用，讓我瞬間就明白瞭其核心思想。書中的內容涵蓋瞭現代密碼學的主要分支，從基礎的加密解密，到更復雜的密鑰管理、安全協議設計，再到一些新興的密碼學應用，例如在區塊鏈和物聯網安全中的應用，都進行瞭詳細的闡述。我覺得最值得稱贊的是，書中在介紹每種加密技術時，都會結閤實際的應用場景進行講解，比如如何在網絡通信中保證數據安全，如何在數字簽名中實現身份驗證，這些都讓我覺得所學知識非常有用，並且能夠直接應用於解決實際問題。這本書不僅是一本教材，更像是一本能夠激發讀者對信息安全領域探索熱情的好書。