现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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路而红，董秀则 著

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店铺： 广影图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302278177

商品编码：29729355615

包装：平装

出版时间：2012-06-01

基本信息

书名：现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)

定价：25.00元

作者：路而红,董秀则

出版社：清华大学出版社

出版日期：2012-06-01

ISBN：9787302278177

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大32开

商品重量：0.381kg

编辑推荐

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《现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)》由路而红主编，本书以各种公开的序列密码、分组密码、散列密码和公钥密码等典型密码算法为例，将密码学与计算机、电子技术**结合，充分体现密码算法工程实现的核心内容，注重密码理论与工程实现的融合，旨在提高密码工程技术人才的应用实践能力和密码芯片设计能力。

内容提要

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《现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)》由路而红主编，主要涉及密码算法的FPGA硬件实现、软件实现以及密码芯片的安全性设计。内容包括信息安全与密码技术的背景知识；FPGA设计基础知识；各种常用密码算法的FPGA工程实现，书中给出这些密码算法的实现举例和主要程序代码；密码算法的软件实现方法和实现举例；密码芯片的安全性设计等。《现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)》可作为密码学、信息安全、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等相关专业本科生的教材或参考书，也可供密码与信息安全研究人员和工程技术人员参考。

目录

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章 密码算法工程基础第2章 FPGA原理及应用第3章 VHDL语言第4章 序列密码算法工程实现第5章 分组密码算法工程实现第6章 AES算法工程实现第7章 HASH算法工程实现第8章 椭圆曲线点乘算法工程实现第9章 密码算法的软件工程实现0章 密码芯片安全设计参考文献

作者介绍

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路而红，北京电子科技学院教授，毕业于清华大学，首批北京市高等学校教学名师，享受国务院特殊津贴。在高校长期从事电子技术教学与科研工作。主持多项科研项目并获部级科技进步奖。主讲的“EDA技术”课程被评为北京市精品课程。主编的多部教材先后被评为北京高等教育精品教材、普通高等教育“十一五”*规划教材，并获得北京市教学成果奖。

文摘

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序言

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现代密码算法工程 前言 信息时代的浪潮滚滚向前，数据安全与隐私保护已成为社会发展的基石。从个人通讯到国家军事，从金融交易到智能制造，无不深刻依赖于加密技术的守护。本书旨在为信息安全专业及相关领域的研究者和工程师提供一个深入理解和实践现代密码算法的全面指南。我们相信，掌握密码学的理论与实践，是应对日益严峻的网络安全挑战的关键。 第一章：密码学基础回顾与演进 本章将首先梳理密码学的历史脉络，从古典密码的简单替换与置换，到信息论和数论的引入如何催生了现代密码学，再到公钥密码学革命性的突破，为读者建立一个宏观的认知框架。我们将重点回顾对称加密和非对称加密的核心概念，包括分组密码、流密码、模运算、欧拉定理、费马小定理等基础数学原理。同时，将探讨不同历史时期密码学发展的重要里程碑事件和关键人物，例如凯撒密码、恩尼格玛机、DES、RSA等，理解它们在密码学发展史上的贡献和局限性。 第二章：现代对称加密算法详解 对称加密因其高效性，在大量数据加密场景中扮演着核心角色。本章将深入剖析当前主流的对称加密算法。 分组密码： 我们将详细介绍高级加密标准（AES）的内部结构，包括其轮函数设计、S盒、P盒、MixColumns和AddRoundKey等关键组件。我们将分析AES的安全性，探讨其对线性攻击和差分攻击的抵抗力，并介绍AES的不同模式，如ECB、CBC、CFB、OFB、CTR等，分析它们在不同应用场景下的优劣和安全考量。此外，还将简要回顾DES及其演变，阐述其历史意义和现代应用中的局限性。 流密码： 流密码以其速度优势在实时通信等场景中备受青睐。本章将介绍RC4等经典流密码的设计原理，并深入探讨其安全性弱点以及如何改进。同时，我们将重点分析基于反馈移位寄存器（LFSR）的伪随机数生成器，以及如何利用它们构建安全的流密码。 第三章：现代非对称加密算法原理与实现 非对称加密以其密钥管理和数字签名能力，解决了对称加密面临的密钥分发难题，并为身份认证提供了可能。 RSA算法： 本章将详细解析RSA算法的数学基础，包括大素数分解的困难性，模幂运算，以及如何生成公钥和私钥。我们将深入探讨RSA的安全性，分析其面临的攻击，如共因子攻击、小公钥攻击、低指数攻击等，并介绍防止这些攻击的对策，例如使用大指数、添加随机填充（如OAEP）。我们将讨论RSA在实际应用中的参数选择、密钥长度以及性能考量。 椭圆曲线密码学（ECC）： ECC是现代非对称加密领域的一颗璀璨明珠，以更短的密钥长度提供同等的安全性。本章将介绍椭圆曲线的数学背景，包括有限域上的椭圆曲线方程、点加法和标量乘法运算。我们将详细解析ECC的密钥生成、加密和签名过程，并重点分析其安全性，如离散对数问题的困难性（ECDLP）。此外，还将介绍一些常用的ECC曲线，例如NIST曲线和Brainpool曲线，并讨论ECC在资源受限设备上的优势。 其他非对称算法： 本章还将简要介绍Diffie-Hellman密钥交换算法，解释其如何在不安全的信道上安全地建立共享密钥。同时，会提及ElGamal等其他非对称加密算法，阐述其基本原理和应用场景。 第四章：密码哈希函数与消息认证码 哈希函数是数据完整性校验和密码学应用的基础，而消息认证码（MAC）则为数据提供了完整性和真实性的双重保障。 密码哈希函数： 本章将深入理解密码哈希函数的设计原则，包括单向性、抗碰撞性（弱抗碰撞和强抗碰撞）和雪崩效应。我们将详细剖析MD5、SHA-1等经典哈希函数的设计思路，并重点分析它们的安全漏洞，解释为何它们在现代应用中已被弃用。随后，我们将重点介绍SHA-2系列（SHA-256, SHA-512）和SHA-3（Keccak）等当前主流的哈希算法，分析其内部结构和安全性。 消息认证码（MAC）： 本章将介绍HMAC（基于哈希的消息认证码）和CMAC（基于对称密码的消息认证码）等MAC算法。我们将详细解析HMAC的设计原理，理解其如何利用哈希函数来提供认证。同时，也会讨论CMAC的实现方式，并比较HMAC和CMAC在安全性、性能和应用场景上的异同。 第五章：数字签名技术 数字签名是公钥密码学在身份认证和不可否认性方面的核心应用。 RSA数字签名： 本章将深入分析RSA数字签名的工作原理，包括签名生成和验证过程。我们将探讨签名过程中的安全考量，例如填充方案（PKCS1 v1.5, PSS）的重要性，以及如何防止伪造签名。 DSA和ECDSA： 本章将详细介绍数字签名算法（DSA）和椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）的数学原理和具体流程。我们将分析DSA和ECDSA相对于RSA的优势，尤其是在性能和密钥长度方面。 签名验证与抗抵赖性： 本章还将探讨数字签名验证的流程，以及如何确保签名的有效性和不可抵赖性。我们将讨论数字证书的作用，以及它们如何与数字签名协同工作，构建可信的数字身份体系。 第六章：密钥管理与分发 安全的密钥管理是整个密码系统的生命线。本章将聚焦于如何安全地生成、存储、分发和更新加密密钥。 密钥生成： 本章将探讨安全的伪随机数生成器（PRNG）和真随机数生成器（TRNG）在密钥生成中的作用。我们将分析生成过程中的常见陷阱和安全要求。 密钥存储： 我们将讨论密钥的多种存储方式，包括硬件安全模块（HSM）、加密文件、密钥库等，并分析它们的优缺点和适用场景。 密钥分发： 本章将详细介绍Diffie-Hellman密钥交换、公钥基础设施（PKI）下的证书分发等密钥分发机制。我们将深入理解PKI的工作原理，包括证书颁发机构（CA）、注册机构（RA）以及证书的验证流程。 密钥更新与销毁： 本章还将讨论密钥的生命周期管理，包括定期更新密钥的策略、密钥过期后的处理以及安全销毁密钥的方法，以降低密钥泄露的风险。 第七章：密码协议设计与分析 密码协议是构建安全通信和认证系统的基石。本章将引导读者理解和设计安全的密码协议。 TLS/SSL协议： 我们将深入分析传输层安全（TLS）协议（包括其前身SSL）的工作原理，从握手过程到加密通信的建立。我们将剖析TLS中使用的各种密码原语，如非对称加密、对称加密、哈希函数和数字签名，以及它们是如何协同工作的。本章还将探讨TLS协议的演进，以及新版本中引入的安全增强机制。 其他安全协议： 本章还将简要介绍IPsec、SSH等其他重要的安全协议，分析它们在网络安全中的应用和设计思路。 协议安全分析： 我们将介绍形式化方法和一些常见的协议分析工具，帮助读者识别协议中的安全漏洞，例如重放攻击、中间人攻击、身份冒充等，并学习如何防范这些攻击。 第八章：高级密码学概念与应用 本章将触及一些前沿和高级的密码学领域，为读者提供更广阔的视野。 同态加密： 我们将介绍同态加密的概念，理解其允许在密文上进行计算而无需解密，这在隐私计算和云安全领域具有革命性的意义。本章将探讨不同类型的同态加密（部分同态、限界同态、全同态）及其实现上的挑战。 零知识证明： 本章将解释零知识证明的原理，它允许一方（证明者）向另一方（验证者）证明某个命题是真实的，而无需泄露除了该命题真实性之外的任何信息。我们将介绍其在身份验证、可信计算等领域的潜在应用。 后量子密码学： 随着量子计算的飞速发展，经典密码算法面临被破解的威胁。本章将介绍后量子密码学的概念，概述一些有潜力的后量子密码算法，如格密码、编码密码、基于多变量方程的密码等，以及当前标准化进展。 第九章：密码算法工程实践与挑战 将密码算法安全有效地集成到实际系统中，需要工程化的思维和对具体实现的深刻理解。 安全编码实践： 本章将重点介绍安全编码的原则，包括避免常见的安全漏洞，如缓冲区溢出、整数溢出、时序攻击等。我们将强调使用安全的API和库，以及代码审查的重要性。 性能优化： 密码算法的性能对实际应用至关重要。本章将探讨在硬件和软件层面优化密码算法执行效率的策略，例如利用硬件加速指令集（如AES-NI）、算法级并行化、以及高效的内存管理。 侧信道攻击与防御： 本章将深入分析侧信道攻击（如功耗分析、时间分析、电磁辐射分析），这些攻击利用加密设备在运算过程中的物理泄露信息来破解密钥。我们将介绍相应的防御技术，如掩码技术、常数时间执行等。 集成到应用系统： 本章将讨论如何将各种密码学组件（加密、解密、签名、验证）安全地集成到实际的应用程序中，例如Web服务器、数据库、移动应用等。我们将探讨API设计、错误处理以及安全配置的最佳实践。 结论 信息安全领域的挑战日益严峻，而密码学作为其核心技术，正以前所未有的速度发展。本书希望能够为读者打下坚实的理论基础，并提供实用的工程实践指导，使其能够自信地应对未来的安全挑战，构建更加安全可信的数字世界。掌握现代密码算法工程，意味着掌握了信息时代守护数据安全与隐私的关键能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字风格非常严谨，但又不失生动，这在技术教材中是很难得的平衡。读起来完全不会有那种枯燥乏味的“说明书”感觉。作者在处理那些涉及严格数学推导的部分时，总是能找到一个恰到好处的平衡点，既保证了数学上的严密性，又照顾到了初学者对直观理解的需求。例如，在讲解椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）的复杂性时，作者用了好几段话来阐述为什么即便是看起来很小的参数变化也会导致计算难度的巨大飞跃，这种对细节的执着和清晰的表达，让我对这些“硬核”知识的掌握扎实了不少。另外，书中引用了大量经典论文和标准文档的参考，这为我们这些希望进行更深入研究的读者提供了极佳的追溯路径，体现了作者深厚的学术功底和严谨的治学态度。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是把加密学的理论和实践完美地结合在了一起，让我这个在校学生受益匪浅。我本来对密码学感觉有点抽象，总觉得那些数学公式离我很遥远，但这本书的作者显然深知读者的痛点。他们没有一上来就抛出一大堆复杂的定理，而是循序渐进地引导我们进入这个神秘的领域。我印象特别深的是关于公钥加密的部分，作者用了很多生动的比喻和图示，把RSA和ECC这些看起来高深莫测的算法讲解得清晰易懂。更重要的是，书中穿插了大量的实际工程案例，比如如何在TLS协议中应用这些算法，这比单纯的理论学习要来得实在太多了。我记得有一次为了完成一个小项目，我卡在了密钥协商的细节上，翻阅这本书后，书里关于Diffie-Hellman密钥交换的工程实现细节，特别是性能优化和边界条件处理的描述，直接帮我找到了问题的症结所在。这本书真的不是那种只停留在纸面上的教科书，它更像是一位经验丰富的工程师手把手在教你如何构建一个安全的系统。对于我们这些未来的信息安全专业人士来说，这种实战导向的教学方法太重要了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编排结构设计得非常精妙，逻辑链条清晰得让人佩服。从基础的对称加密到复杂的后量子密码学，作者构建了一个非常完整的知识体系框架。我尤其欣赏的是它对密码分析和安全评估方面的深入探讨。很多同类书籍只是简单地介绍算法，然后就草草收场，但这本书却花了相当大的篇幅来讨论如何“破解”和“防御”。它不仅仅是告诉你“这个算法是安全的”，而是告诉你“为什么它在这个特定场景下可能不安全，以及应该如何加固它”。这对于我们培养批判性思维至关重要。我记得书中提到的一些侧信道攻击的实例，那种将理论知识与实际硬件漏洞联系起来的分析角度，让我对“安全”有了更深层次的理解——安全从来不是一蹴而就的，而是一个持续对抗的过程。这种系统性的、从攻击和防御双重视角来审视密码学的态度，使得这本书的价值远超一般教材的范畴。

评分☆☆☆☆☆

我必须得说，这本书在内容的前沿性上做得非常出色。在这个技术日新月异的领域里，一本教材如果不能跟上时代的步伐，很快就会过时。而这本《现代密码算法工程》显然没有这个问题。它不仅详尽介绍了AES、SHA-3这些经典算法的最新标准和实现细节，还专门开辟章节讨论了目前学术界和工业界热议的前沿课题，比如零知识证明（ZKP）在隐私保护计算中的应用，以及抗量子计算的格基密码方案的初步介绍。这让我作为一名学生，即使在课本知识之外，也能对密码学未来的发展方向有所把握。特别是对于ZKP的讲解，作者没有止步于理论描述，而是深入探讨了如何在实际系统中平衡性能与隐私需求，这种面向未来的视角，极大地拓宽了我的视野，让我不再满足于掌握现有的技术，而是开始思考如何去创造新的安全解决方案。

评分☆☆☆☆☆

要论工程实用性，这本书可以说是教科书级别的典范。它不是那种只适合理论研究的“高冷”著作，而是真正面向“工程”二字的。书中的很多章节都详细描述了算法在不同编程语言或平台上的具体实现考量，比如在资源受限的嵌入式设备上如何优化SM4算法的执行效率，或者在多核处理器上如何并行化DES解密操作以提升吞吐量。这些细节对于我们这些未来要从事安全软件开发的人来说，是黄金般宝贵的经验。它教会我的不仅仅是“怎么做”，更是“为什么应该这样做”。例如，关于随机数生成器（RNG）的讨论，书中不仅区分了PRNG和TRNG，还详细分析了不同操作系统API的安全性差异，这直接影响到我后续项目中使用随机数的方法。总而言之，这本书为我打开了一扇通往真正安全系统设计与实现的大门，让我对密码学从学术走向工业界的应用有了全景式的把握。