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陈鲁生 著

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• 加密算法
• 公钥密码学
• 对称密码学
• 哈希函数
• 数字签名
• 安全协议

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030226617

商品编码：29729008086

包装：平装

出版时间：2008-08-01

基本信息

书名：现代密码学(第二版)

定价：22.00元

作者：陈鲁生

出版社：科学出版社

出版日期：2008-08-01

ISBN：9787030226617

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.259kg

编辑推荐

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本书是在**版的基础上修订而成的。全书共分9章。章介绍现代密码学中的一些基本概念和术语。第2章介绍古典密码的加密方法和一些典型的古典密码体制，以及古典密码的统计分析方法。第3章介绍Shannon的密码学理论。第4章和第5章分别讨论分组密码和公钥密码。第6章介绍流密码和线性移位寄存器序列。第7章和第8章分别讨论数字和Hash函数。第9章介绍了一些重要的密码协议。本书内容丰富，讲解通俗易懂，具有很强的可读性。

内容提要

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本书是一本关于现代密码学的基础教材。本书延续了版既通俗易懂又有广度和深度的特点，第二版更突出了实用性和可读性。全书共分9章。章介绍现代密码学中的一些基本概念和术语。第2章介绍古典密码的加密方法和一些典型的古典密码体制，以及古典密码的统计分析方法。第3章介绍Shannon的密码学理论。第4章和第5章分别讨论分组密码和公钥密码。第6章介绍流密码和线性移位寄存器序列。第7章和第8章分别讨论数字和Hash函数。第9章介绍了一些重要的密码协议。每章后面均附有习题，其中部分习题是对正文内容的补充。
本书除校正了版中的一些排印错误外，在内容上也做了一些修改和增补，特别是对第四章中的分组密码的结构和工作模式进行了补充，并在第五章中增加了公钥密码的一些数学基础。
本书可作为高等院校信息科学专业或其他相关专业的本科生教材，也可作为相关领域中的教学、科研人员以及工程技术人员的参考书。

目录

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章 引言
1.1 密码学的发展概况
1.2 保密系统
1.3 密码体制
1.4 密码分析
1.5 密码体制的安全性
习题
第2章 古典密码
2.1 古典密码中的基本加密运算
2.1.1 单表古典密码中的基本加密运算
2.1.2 多表古典密码中的基本加密运算
2.2 几种典型的古典密码体制
2.2.1 几种典型的单表古典密码体制
2.2.2 几种典型的多表古典密码体制
2.3 古典密码的统计分析
2.3.1 单表古典密码的统计分析
2.3.2 多表古典密码的统计分析
习题
第3章 Shannon理论
3.1 密码体制的数学模型
3.2 熵及其性质
3.3 伪密钥和解距离
3.4 密码体制的完善保密性
3.5 乘积密码体制
习题
第4章 分组密码
4.1 分组密码的基本原理
4.2 分组密码的结构
4.2.1 Feistel网络
4.2.2 SP网络
4.3 数据加密标准DES
4.3.1 DES加密算法
4.3.2 DES的解密过程
4.3.3 DES的安全性
4.4 多重DES
4.4.1 双重DES
4.4.2 三重DES
4.5 高级加密标准AES
4.5.1 AES的数学基础
4.5.2 AES的输入输出和中间状态
4.5.3 AES的加密过程
4.5.4 密钥扩展
4.5.5 AES的解密过程
4.6 分组密码的工作模式
习题
第5章 公钥密码
5.1 公钥密码的理论基础
5.2 RSA公钥密码
5.2.1 中国剩余定理
5.2.2 Euler函数
5.2.3 Euler定理和Fermat小定理
5.2.4 RSA公钥密码体制
5.2.5 RSA的安全性讨论
5.2.6 模n求逆的算法
5.2.7 模n的大数幂乘的快速算法
5.2.8 因子分解
5.3 大素数的生成
5.3.1 素数的分布
5.3.2 模奇素数的平方剩余
5.3,3 Legendre符号
5.3.4 Jacobi符号
5.3.5 Solovay-Strassen素性测试法
5.3.6 Miller-Rabin素性测试法
5.4 EIGal21aLl公钥密码
5.4.1 EIGamal公钥密码体制
5.4.2 EIGamal公钥密码体制的安全性
5.4.3 有限域上离散对数的计算方法
5.5 椭圆曲线上的Menezes-Vanstone公钥密码
5.5.1 椭圆曲线的定义
5.5.2 实数域上椭圆曲线的图像
5.5.3 实数域上椭圆曲线点的加法运算
5.5.4 实数域上椭圆曲线点的加法运算的性质
5.5.5 有限域上的椭圆曲线
5.5.6 有限域上的椭圆曲线的性质
5.5.7 椭圆曲线上的离散对数问题
5.5.8 Menezes-Vanstone公钥密码体制
习题
第6章 序列密码与移位寄存器
6.1 序列密码的基本原理
6.2 移位寄存器与移位寄存器序列
6.3 线性移位寄存器的表示
6.4 线性移位寄存器序列的周期性
6.5 线性移位寄存器的序列空间
6.6 线性移位寄存器序列的极小多项式
6.7 m序列的伪性
6.8 B-M算法与序列的线性复杂度
6.9线性移位寄存器的非线性组合
习题
第7章 数字
7.1 基于公钥密码的数字
7.2 EIGamal方案
7.3 数字标准DSS
7.4 基于离散对数问题的一般数字方案
习题
第8章 Hash函数
8.1 Hash函数的性质
8.2 基于分组密码的Hash函数
8.3 Hash函数MD4
8.4 安全Hash算法SHA
习题
第9章 密码协议
9.1 密钥分配与密钥协商
9.1.1 密钥分配
9.1.2 密钥协商
9.2 秘密分享
9.2.1 Shamir的（t，w）门限方案
9.2.2 （t，w）门限方案中的密钥重建
9.2.3 利用Lagrange插值公式重建（t，w）门限方案中的密钥
9.3 身份识别
9.4 零知识证明
习题
主要参考文献

作者介绍

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文摘

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序言

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《密码学原理与实践》 内容概述 本书深入浅出地介绍了现代密码学的核心概念、基本原理和实际应用。作者以严谨的学术态度和清晰的逻辑结构，带领读者穿越密码学的奇妙世界，理解那些守护我们数字生活安全的技术基石。全书分为两大核心部分：理论基础与实际应用，辅以必要的数学预备知识，力求为不同背景的读者提供一个全面而深入的学习路径。 第一部分：密码学理论基础 在第一部分，我们着重于奠定坚实的理论基础，使读者能够透彻理解密码学背后的数学原理和抽象概念。 第一章：密码学概览与历史回顾 本章首先勾勒出密码学的宏大图景，阐述其在信息安全领域不可或缺的地位。我们将追溯密码学从古代的凯撒密码、维吉尼亚密码等古典密码术，到现代公钥密码学、量子密码学等前沿技术的演进历程。通过回顾历史，读者可以体会到密码学发展的驱动力，以及每一次技术飞跃所带来的深远影响。我们将探讨密码学解决的核心问题，如保密性、完整性、认证性和不可否认性，并介绍与之相关的基本概念，如对称加密、非对称加密、散列函数、数字签名等。 第二章：数论基础 密码学高度依赖于数论中的复杂数学问题。本章将系统梳理密码学研究所需的核心数论知识，包括： 整除性与同余理论：深入讲解模运算，以及相关的基本定理，如费马小定理、欧拉定理，这些都是许多现代加密算法的基础。 素数与素性检测：讨论素数的性质、分布规律，以及判定一个大数是否为素数的重要性，介绍一些经典的素性检测算法。 模逆元与扩展欧几里得算法：详细阐述模逆元在密码学中的应用，并通过扩展欧几里得算法演示如何高效地计算模逆元。 有限域：介绍伽罗瓦域（Galois Field）的概念及其构造，重点讲解在有限域上的加法、乘法运算，这对于理解分组密码和椭圆曲线密码学至关重要。 离散对数问题：解释离散对数问题（DLP）的定义，及其在密码学中的困难性，为后续介绍公钥密码体制打下基础。 第三章：代数结构与群论基础 本章进一步深入代数结构，为理解更高级的密码学算法提供理论支持。 群、环、域：介绍抽象代数中的基本概念，包括群的定义、性质，环的定义、性质，以及域的定义、性质，并给出具体的例子。 循环群与生成元：重点讲解循环群及其生成元的概念，以及在循环群中求解离散对数问题的难度。 有限域上的代数：结合有限域的知识，深入探讨有限域上的群结构，这是理解椭圆曲线密码学的关键。 第四章：对称密钥密码体制 对称密钥密码体制是密码学中最古老也最重要的一类。 分组密码：详细介绍分组密码的原理，包括明文分组、密钥、加密变换等。 DES（数据加密标准）：回顾DES的设计思想、结构（Feistel网络），及其在历史上的地位和局限性。 AES（高级加密标准）：深入剖析AES的算法结构，包括字节替换（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混合（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）等变换，以及其安全性和效率优势。 其他分组密码：简要介绍其他重要的分组密码，如Blowfish、Twofish等。 工作模式：讲解不同的工作模式（ECB、CBC、CFB、OFB、CTR），分析它们在安全性、效率和并行性方面的差异，并指导读者如何根据应用场景选择合适的工作模式。 流密码：介绍流密码的基本原理，以及其与分组密码的区别，讨论其优缺点。 第五章：非对称密钥密码体制（公钥密码学） 非对称密钥密码学是现代密码学的基石，实现了密钥分发和数字签名的革命。 RSA算法：详细讲解RSA算法的原理，包括密钥生成、加密和解密过程。重点阐述其安全性依赖于大整数分解的困难性。 Diffie-Hellman密钥交换：介绍Diffie-Hellman密钥交换协议，说明如何通过不安全的信道安全地协商出对称密钥，以及其潜在的中间人攻击风险。 椭圆曲线密码学（ECC）：深入探讨椭圆曲线密码学的数学基础，包括椭圆曲线的定义、点加法运算，以及其安全性依赖于椭圆曲线上的离散对数问题（ECDLP）的困难性。介绍ECC在密钥交换（ECDH）和数字签名（ECDSA）中的应用，以及其相对于RSA在相同安全级别下密钥长度更短的优势。 ElGamal密码体制：介绍基于离散对数问题的ElGamal密码体制，及其在公钥加密和数字签名中的应用。 第六章：散列函数与消息认证码（MAC） 散列函数和MAC是保证数据完整性和认证性的重要工具。 散列函数：介绍散列函数的定义、性质（单向性、抗碰撞性），以及其在数据完整性校验、密码存储等方面的应用。 MD5：回顾MD5的设计，并重点强调其已被证明不安全的缺陷。 SHA系列：详细介绍SHA-1、SHA-2（SHA-256, SHA-512）等安全散列算法的结构和原理，讨论SHA-3的进展。 消息认证码（MAC）：讲解MAC的原理，以及它如何提供数据完整性和认证性。介绍HMAC（基于散列的MAC）等常用的MAC构造方法。 第七章：数字签名 数字签名是实现身份验证和不可否认性的关键技术。 数字签名的概念与原理：阐述数字签名的核心功能，即提供签名者的身份认证、消息的完整性以及对签名行为的不可否认性。 RSA数字签名：讲解如何利用RSA算法实现数字签名。 DSA（数字签名算法）：介绍DSA算法的原理，其基于有限域上的离散对数问题。 ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）：介绍ECDSA，并说明其在椭圆曲线密码学中的重要地位。 签名算法的安全性与比较：分析不同签名算法的安全性、效率和优缺点，以及在实际应用中的选择依据。 第二部分：密码学实际应用与前沿 在理论基础之上，本部分将视角转向密码学在现实世界中的落地应用，并探索其未来的发展方向。 第八章：密钥管理与分发 安全地生成、存储、分发和更新密钥是密码学应用成功的关键。 密钥生成：讨论伪随机数生成器（PRNG）和真随机数生成器（TRNG）在密码学中的作用。 密钥存储：介绍安全的密钥存储方法，如硬件安全模块（HSM）、密钥管理系统（KMS）。 密钥分发：深入讲解密钥分发中心（KDC）的概念，以及Diffie-Hellman密钥交换、公钥基础设施（PKI）在密钥分发中的作用。 密钥更新与销毁：讨论密钥生命周期管理的重要性，以及如何安全地更新和销毁密钥。 第九章：网络安全协议 密码学技术被广泛应用于各种网络安全协议中，以保护通信过程。 SSL/TLS协议：详细介绍SSL/TLS协议（Transport Layer Security）的握手过程，包括身份认证、密钥交换和对称加密的协同工作，以及其在Web通信、电子邮件等领域的广泛应用。 IPsec协议：介绍IPsec（Internet Protocol Security）协议族，包括AH（Authentication Header）和ESP（Encapsulating Security Payload）协议，以及其在VPN（虚拟专用网络）等场景下的应用。 SSH协议：讲解SSH（Secure Shell）协议，它提供了安全的远程登录和文件传输功能。 第十章：现代密码学应用场景 本章将展示密码学技术如何渗透到我们日常生活的方方面面。 电子商务安全：讨论在线支付、电子银行等场景下的加密和认证技术。 数字身份与访问控制：介绍数字证书、OAuth、OpenID Connect等技术在身份验证和授权中的应用。 区块链与加密货币：讲解密码学在区块链技术中的核心作用，如散列函数用于生成区块哈希，数字签名用于交易验证，公钥密码学用于钱包地址生成等。 隐私保护技术：介绍同态加密、安全多方计算（MPC）等新兴隐私保护技术，以及它们在数据分析和共享中的潜力。 物联网（IoT）安全：探讨在资源受限的物联网设备上实现安全通信和身份认证的挑战与解决方案。 第十一章：密码分析与侧信道攻击 了解密码学的安全性不仅在于其设计，还在于其抵抗攻击的能力。 密码分析基础：介绍差分分析、线性分析等针对分组密码的经典分析技术。 破解困难问题：讨论不同密码体制所依赖的数学问题的破解难度，以及现有算法的已知攻击。 侧信道攻击：详细介绍时间攻击、功耗分析、电磁辐射分析等侧信道攻击技术，以及相应的防护措施。 第十二章：密码学前沿与未来展望 本章将带领读者展望密码学的未来发展趋势。 后量子密码学：探讨量子计算对现有公钥密码体制的威胁，以及正在开发的抗量子算法（如格密码、编码密码、多变量密码、哈希签名等）。 形式化方法与密码学证明：介绍使用数学工具来证明密码协议的安全性。 零知识证明：讲解零知识证明的概念及其在隐私保护和身份验证中的应用。 区块链与分布式账本的进一步发展：展望密码学在下一代去中心化应用中的角色。 新兴密码学应用：讨论机器学习与密码学的结合、差分隐私等新领域。 数学预备知识 为了帮助读者更好地理解本书内容，附录中提供了必要的数学概念回顾，包括集合论、逻辑学、概率论基础等。 目标读者 本书适合计算机科学、信息安全、数学专业的学生、研究人员，以及对信息安全有浓厚兴趣的软件工程师、系统管理员等。无需深厚的数学背景，但具备一定的离散数学和线性代数知识将有助于更深入地理解。 本书特色 理论与实践并重：不仅讲解密码学的抽象理论，还结合大量实际应用案例。 循序渐进的结构：从基础概念到高级主题，逻辑清晰，易于学习。 严谨的数学论证：确保读者理解算法背后的数学原理。 前瞻性的视角：涵盖了密码学领域的最新进展和未来趋势。 详尽的数学铺垫：为初学者提供必要的数学基础支持。 通过学习本书，读者将能够深入理解现代密码学的强大力量，掌握保护数字信息安全的关键技术，并为理解和参与信息安全领域的未来发展奠定坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的语言风格非常独特，它在保持学术严谨性的同时，巧妙地融入了一种近乎哲学的思辨色彩。不像有些技术书籍那样枯燥乏味，这本书的文字中偶尔会闪现出作者对信息安全本质的深刻洞察。比如在探讨密钥生成机制时，作者的描述往往会上升到概率论和信息熵的哲学层面，让人在掌握具体技术的同时，也能感受到知识背后的宏大叙事。这种叙事方式极大地激发了我的好奇心，使得原本可能令人望而却步的数学推导，也变得具有了一种探索的乐趣。它让你觉得，你不是在背诵规则，而是在参与一场关于确定性与随机性的终极辩论。这种文学性和学术性的完美融合，让阅读过程充满了意外的惊喜和深层次的思考。

评分☆☆☆☆☆

作为一本经过时间检验的经典，这本书在内容的时效性处理上做得非常到位，它既保留了那些不可动摇的数学基础和历史脉络，又巧妙地融入了对前沿发展趋势的探讨。在阅读过程中，我能清晰地感受到作者在平衡“经典永恒”与“技术迭代”之间的努力。书中对一些历史上的重大突破回顾得鞭辟入里，让你对整个学科的演进有一个宏观的认识。同时，对于新兴的、尚未完全成熟的研究方向，作者也给出了审慎而富有洞察力的分析，而不是盲目追捧热点。这种沉稳、全面的视角，让我对未来学习和研究的方向有了更加清晰的规划，它提供的知识体系是坚实的基石，足以支撑起未来几年内在这个领域探索的需要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的插图和图表处理简直是教科书级别的范例，它们真正起到了“一图胜千言”的作用，而不是仅仅起到装饰作用。很多复杂的概念，例如多方安全计算的交互流程，如果仅凭文字描述，我可能需要反复阅读好几遍才能勉强理解。但书中那些精心绘制的流程图和对比矩阵，一下子就将那些抽象的步骤具象化了。更值得称赞的是，这些图表的设计非常简洁高效，没有一丝多余的元素，所有标记都精准到位。我尤其欣赏作者在引入新概念时，总是先给出一个直观的图形解释，然后再用严谨的文字进行补充，这种“先声夺人”的展示方式，极大地降低了初学者的理解门槛。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简直是一场视觉盛宴，那种深邃的蓝色调配合着银色的字体，透露出一种既神秘又权威的气息。拿到手上就能感受到纸张的质感，那种微微的磨砂感让人爱不释手，仿佛它本身就承载着某种古老的智慧。我特别喜欢封面上那个抽象的几何图形，它让我想起了那些错综复杂的数学公式，但又被赋予了一种艺术的美感。翻开扉页，印刷的清晰度和排版的美观度都无可挑剔，每一页的留白都恰到好处，阅读起来非常舒适，长时间盯着也不会感到眼睛疲劳。这种对细节的极致追求，让阅读体验瞬间提升了一个档次。它不仅仅是一本书，更像是一件精心制作的艺术品，放在书架上也是一道亮丽的风景线。我甚至会时不时地去摩挲一下封面，感受那种精心打磨后的触感，这在很多现代出版物中是很难得的体验了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的引人入胜之处在于它对理论框架的构建，简直可以用“滴水不漏”来形容。作者似乎对这个领域有着近乎偏执的理解，他并没有急于抛出那些晦涩难懂的定理，而是用一种极其精妙的逻辑链条，将读者一步步引入那个宏大而严谨的知识体系。初读时，你会觉得那些基础概念像是被重新雕琢过一样，变得清晰而富有生命力。特别是关于某些核心算法的阐述，那种由浅入深的推导过程，让人忍不住拍案叫绝。读完一个章节，你不仅知道“是什么”，更深刻地理解了“为什么是这样”，这种结构性的清晰度，对于任何想要深入研究此领域的学习者来说，都是无价之宝。它强迫你停下来，去思考每一个逻辑跳跃背后的深层含义，而不是囫囵吞枣地接受结论。