密碼學(xué)原理與實(shí)踐

前言

　　2002年我組織相關(guān)專家翻譯了Douglas R.Stinson所著的《密碼學(xué)原理與實(shí)踐》一書(shū)的第二版，本書(shū)翻譯出版后在國(guó)內(nèi)密碼學(xué)界產(chǎn)生了很大的影響，反應(yīng)很好。憑我自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，要掌握好一門課程，必須精讀一兩本好書(shū)，我認(rèn)為本書(shū)是值得精讀的一本。2008年年初，電子工業(yè)出版社委托我翻譯Douglas R.Stinson所著的《密碼學(xué)原理與實(shí)踐》一書(shū)的第三版，我通讀了一遍本書(shū)，發(fā)現(xiàn)本書(shū)的前7章與第二版的幾乎一樣，只有細(xì)微差異，但新增加了7章內(nèi)容，這些內(nèi)容都很基礎(chǔ)也很新穎，我受益匪淺，于是我花了大量時(shí)間翻譯了本書(shū)，以供密碼學(xué)愛(ài)好者參考?！　”緯?shū)是一本很有特色的教科書(shū)，具體表現(xiàn)在以下6個(gè)方面：　　1.表述清楚。書(shū)中所描述的問(wèn)題淺顯易懂，如分組密碼的差分分析和線性分析本是很難描述的問(wèn)題，本書(shū)中以代替置換網(wǎng)絡(luò)（SPN）作為數(shù)學(xué)模型表述得很清楚?！　?.論證嚴(yán)謹(jǐn)。書(shū)中對(duì)很多密碼問(wèn)題如唯一解距離、Hash函數(shù)的延拓準(zhǔn)則等進(jìn)行了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，有一種美感?！　?.內(nèi)容新穎。書(shū)中從可證明安全的角度對(duì)很多密碼問(wèn)題特別是公鑰密碼問(wèn)題進(jìn)行了清楚的論述，使用了諭示器（Oracle）這一術(shù)語(yǔ)，通過(guò)閱讀本書(shū)可使讀者能夠掌握這一術(shù)語(yǔ)的靈魂。書(shū)中對(duì)一些最新領(lǐng)域，如組播安全、數(shù)字版權(quán)保護(hù)等也做了相應(yīng)的介紹?！　?.選材精良。書(shū)中選擇一些典型的、相對(duì)成熟的素材進(jìn)行重點(diǎn)介紹，對(duì)一些正在發(fā)展的方向或需要大量篇幅介紹的內(nèi)容以綜述或解釋的方式進(jìn)行處理，特別適合于各種層次的教學(xué)使用?！　?.覆蓋面廣。幾乎覆蓋了密碼學(xué)的所有核心領(lǐng)域以及部分前沿內(nèi)容，通過(guò)閱讀本書(shū)可以了解密碼學(xué)的全貌?！　?.習(xí)題豐富。書(shū)中布置了大量的習(xí)題，通過(guò)演練這些習(xí)題可以熟練掌握密碼學(xué)的基本技巧?！　”緯?shū)在翻譯過(guò)程中，得到了很多老師的協(xié)助，張斌副研究員協(xié)助翻譯了第8章、徐靜副教授協(xié)助翻譯了第9章、張振峰副研究員協(xié)助翻譯了第10章、陳華副研究員協(xié)助翻譯了第1l章、張立武副研究員協(xié)助翻譯了第12章、林東岱研究員協(xié)助翻譯了第13章、趙險(xiǎn)峰副研究員協(xié)助翻譯了第14章，全書(shū)由我統(tǒng)一統(tǒng)稿。沒(méi)有他們的鼎力相助，本書(shū)決不會(huì)這么快問(wèn)世，在此對(duì)他們表示衷心的感謝。　　本書(shū)的出版得到了國(guó)家973項(xiàng)目（編號(hào)：2007CB311202）和國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：60673083）的支持，在此表示感謝。

內(nèi)容概要

本書(shū)是密碼學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典著作，被世界上的多所大學(xué)用做指定教科書(shū)。本書(shū)在第二版的基礎(chǔ)上增加了7章內(nèi)容，不僅包括一些典型的密碼算法，而且還包括一些典型的密碼協(xié)議和密碼應(yīng)用。全書(shū)共分14章，從古典密碼學(xué)開(kāi)始，繼而介紹了Shannon信息論在密碼學(xué)中的應(yīng)用，然后進(jìn)入現(xiàn)代密碼學(xué)部分，先后介紹了分組密碼的一般原理、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES）和高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）、Hash函數(shù)和MAC算法、公鑰密碼算法和數(shù)字簽名、偽隨機(jī)數(shù)生成器、身份識(shí)別方案、密鑰分配和密鑰協(xié)商協(xié)議、秘密共享方案，同時(shí)也關(guān)注了密碼應(yīng)用與實(shí)踐方面的一些進(jìn)展，包括公開(kāi)密鑰基礎(chǔ)設(shè)施、組播安全和版權(quán)保護(hù)等。在內(nèi)容的選擇上，全書(shū)既突出了廣泛性，又注重對(duì)要點(diǎn)的深入探討。書(shū)中每一章后都附有大量的習(xí)題，這既利于讀者對(duì)書(shū)中內(nèi)容的總結(jié)和應(yīng)用，又是對(duì)興趣、思維和智力的挑戰(zhàn)。    本書(shū)適合于作為計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的密碼學(xué)課程的教材或教學(xué)參考書(shū)，同時(shí)也是密碼學(xué)研究的必備參考書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

Douglus R．Stinson博士：加拿大安大略省滑鐵盧(Waterloo)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院首席研究員。目前的研究興趣包括認(rèn)證碼、秘密共享、通用Hash函數(shù)、彈性函數(shù)、廣播加密、密鑰分配協(xié)議、組合設(shè)計(jì)理論等。

書(shū)籍目錄

第1章 古典密碼學(xué)  1.1 幾個(gè)簡(jiǎn)單的密碼體制    1.1.1 移位密碼    1.1.2 代換密碼    1.1.3 仿射密碼    1.1.4 維吉尼亞密碼    1.1.5 希爾密碼    1.1.6 置換密碼    1.1.7 流密碼  1.2 密碼分析    1.2.1 仿射密碼的密碼分析    1.2.2 代換密碼的密碼分析    1.2.3 維吉尼亞密碼的密碼分析    1.2.4 希爾密碼的密碼分析    1.2.5 LFSR流密碼的密碼分析  1.3 注釋與參考文獻(xiàn)  習(xí)題第2章 Shannon理論  2.1 引言  2.2 概率論基礎(chǔ)  2.3 完善保密性  2.4 熵    2.4.1 Huffman編碼  2.5 熵的性質(zhì)  2.6 偽密鑰和唯一解距離  2.7 乘積密碼體制  習(xí)題第3章 分組密碼與高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)  3.1 引言  3.2 代換一置換網(wǎng)絡(luò)  3.3 線性密碼分析    3.3.1 堆積引理    3.3.2 S盒的線性逼近    3.3.3 SPN的線性密碼分析  3.4 差分密碼分析  3.5 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)    3.5.1 DES的描述    3.5.2 DES的分析  3.6 高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)    3.6.1 AES的描述    3.6.2 AES的分析  3.7 工作模式  3.8 注釋與參考文獻(xiàn)  習(xí)題第4章 Hash函數(shù)  4.1 Hash函數(shù)與數(shù)據(jù)完整性  4.2 Hash函數(shù)的安全性    4.2.1 隨機(jī)諭示模型    4.2.2 隨機(jī)諭示模型中的算法    4.2.3 安全性準(zhǔn)則的比較  4.3 迭代Hash函數(shù)    4.3.1 Merkle—Damg&ard結(jié)構(gòu)    4.3.2 安全Hash算法  4.4 消息認(rèn)證碼    4.4.1 嵌套MAC和HMAC    4.4.2 CBC-MAC  4.5 無(wú)條件安全消息認(rèn)證碼    4.5.1 強(qiáng)泛Hash函數(shù)族    4.5.2 欺騙概率的優(yōu)化  4.6 注釋與參考文獻(xiàn)  習(xí)題第5章 RSA密碼體制和整數(shù)因子分解  5.1 公鑰密碼學(xué)簡(jiǎn)介  5.2 更多的數(shù)論知識(shí)    5.2.1 Euclidean算法    5.2.2 中國(guó)剩余定理    5.2.3 其他有用的事實(shí)  5.3 RSA密碼體制    5.3.1 實(shí)現(xiàn)RSA  ……第6章 公鑰密碼學(xué)和離散對(duì)數(shù)第7章 簽名方案第8章 偽隨機(jī)數(shù)的生成第9章 身份識(shí)別方案與實(shí)體認(rèn)證第10章 密鑰分配第11章 密鑰協(xié)商方案第12章 公開(kāi)密鑰基礎(chǔ)設(shè)施第13章 秘密共享方案第14章 組播安全和版權(quán)保護(hù)進(jìn)一步閱讀參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　在DES被作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)提出時(shí)，曾出現(xiàn)許多批評(píng)，其中之一就是針對(duì)S盒。DES中的所有計(jì)算，除了S盒，全是線性的，也就是說(shuō)計(jì)算兩個(gè)輸出的異或與先將兩個(gè)對(duì)應(yīng)輸入異或再計(jì)算其輸出相同。作為非線性部件，s盒對(duì)密碼體制的安全性至關(guān)重要（在第1章中我們都看到了線性密碼體制，如希爾密碼是如何被一個(gè)已知明文攻擊簡(jiǎn)單攻破的）。在DES剛提出時(shí)，就有人懷疑S盒中隱藏了“陷門”，而美國(guó)國(guó)家安全局能夠輕易地解密消息，同時(shí)還虛假地宣稱DES是“安全”的。當(dāng)然無(wú)法否定這樣一個(gè)猜測(cè)，然而到目前為止，并沒(méi)有任何證據(jù)能證明DES中的確存在陷門。　　事實(shí)上，后來(lái)表明DES中的S盒被設(shè)計(jì)成能夠防止某些類型的攻擊。在20世紀(jì)90年代初，Biham與Shamir發(fā)現(xiàn)差分密碼分析（在3.4節(jié)已經(jīng)討論過(guò)）時(shí)，美國(guó)國(guó)家安全局就已承認(rèn)某些未公布的s盒設(shè)計(jì)準(zhǔn)則正是為了使得差分密碼分析變得不可行。事實(shí)上，差分密碼分析在DES最初被研發(fā)時(shí)就已為IBM的研究者所知，但這種方法卻被保密了將近20年，直到Biham與Shamir又獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了這種攻擊。

編輯推薦

　　《密碼學(xué)原理與實(shí)踐（第3版）》對(duì)那些保障海量信息在全球傳遞所需的方法和協(xié)議進(jìn)行了全面深人的論述，在需要時(shí)提供了數(shù)學(xué)背景知識(shí)，密碼體制的描述由更精確的偽代碼給出并用示例來(lái)說(shuō)明密碼體制的工作過(guò)程。Douglas R.Stinson博士：加拿大安大略省滑鐵盧（waterloo）大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院首席研究員。目前的研究興趣包括認(rèn)證碼、秘密共享、通用Hash函數(shù)、彈性函數(shù)、廣播加密、密鑰分配協(xié)議、組合設(shè)計(jì)理論等。馮登國(guó)博士：中國(guó)科學(xué)院軟件所研究員、博士生導(dǎo)師，信息安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，國(guó)家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)入侵防范中心主任，國(guó)家信息化專家咨詢委員會(huì)委員。目前主要從事信息與網(wǎng)絡(luò)安全方面的研究與開(kāi)發(fā)工作?！　　睹艽a學(xué)原理與實(shí)踐》自1995年第一次面世以來(lái)贏得了巨大的贊譽(yù)和廣泛的歡迎，很快成為世界上多所大學(xué)的密碼學(xué)課程指定教科書(shū)。該書(shū)第二版也受到了同樣的推崇，兩個(gè)版本部成為了長(zhǎng)盛不衰的暢銷書(shū)。現(xiàn)在這一權(quán)威的教科書(shū)推出了第三版，它將繼續(xù)為未來(lái)密碼學(xué)領(lǐng)域的新突破提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。　　密碼學(xué)科學(xué)與技術(shù)的演進(jìn)已經(jīng)經(jīng)歷了幾千年。如今。史無(wú)前例的大量信息在全球傳遞，我們必須做好準(zhǔn)備不斷面對(duì)新的威脅并使用新的加密方案。第三版根據(jù)密碼學(xué)研究的最新進(jìn)展更新了相關(guān)章節(jié)，分別涵蓋以下內(nèi)容：　　密碼學(xué)中的偽隨機(jī)比特生成器　　實(shí)體認(rèn)證，包括從密碼學(xué)本原建立的方案和特定意圖的“雩知識(shí)”證明方案　　密鑰建立，包括密鑰分配和密鑰協(xié)商協(xié)議，這二者都大力強(qiáng)調(diào)了安全模型和證明　　公鑰基礎(chǔ)設(shè)施，包括基于身份的密碼學(xué)　　秘密共享方案　　多播安全，包括廣播加密和版權(quán)保護(hù)

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