深入浅出密码学 常用加密技术原理与应用PDF电子书下载

第1章 密码学和数据安全导论 1

1.1 密码学及本书内容概述 1

1.2 对称密码学 3

1.2.1 基础知识 4

1.2.2 简单对称加密：替换密码 5

1.3 密码分析 8

1.3.1 破译密码体制的一般思路 8

1.3.2 合适的密钥长度 10

1.4 模运算与多种古典密码 11

1.4.1 模运算 12

1.4.2 整数环 15

1.4.3 移位密码（凯撒密码） 16

1.4.4 仿射密码 18

1.5 讨论及扩展阅读 19

1.6 要点回顾 21

1.7 习题 21

第2章 序列密码 27

2.1 引言 27

2.1.1 序列密码与分组密码 27

2.1.2 序列密码的加密与解密 29

2.2 随机数与牢不可破的分组密码 32

2.2.1 随机数生成器 32

2.2.2 一次一密 34

2.2.3 关于实际序列密码 35

2.3 基于移位寄存器的序列密码 38

2.3.1 线性反馈移位寄存器（LFSR） 39

2.3.2 针对单个LFSR的已知明文攻击 43

2.3.3 Trivium 44

2.4 讨论及扩展阅读 46

2.5 要点回顾 47

2.6 习题 48

第3章 数据加密标准与替换算法 51

3.1 DES简介 51

3.2 DES算法概述 54

3.3 DES的内部结构 56

3.3.1 初始置换与逆初始置换 56

3.3.2 f函数 58

3.3.3 密钥编排 63

3.4 解密 65

3.5 DES的安全性 68

3.5.1 穷尽密钥搜索 68

3.5.2 分析攻击 70

3.6 软件实现与硬件实现 71

3.6.1 软件 71

3.6.2 硬件 72

3.7 DES替换算法 72

3.7.1 AES和AES入围密码 72

3.7.2 3DES与DESX 73

3.7.3 轻量级密码PRESENT 73

3.8 讨论及扩展阅读 76

3.9 要点回顾 77

3.10 习题 78

第4章 高级加密标准 83

4.1 引言 83

4.2 AES算法概述 85

4.3 一些数学知识：伽罗瓦域简介 87

4.3.1 有限域的存在性 87

4.3.2 素域 89

4.3.3 扩展域GF（2m） 90

4.3.4 GF（2m）内的加法与减法 91

4.3.5 GF（2m）内的乘法 91

4.3.6 GF（2m）内的逆操作 93

4.4 AES的内部结构 95

4.4.1 字节代换层 96

4.4.2 扩散层 99

4.4.3 密钥加法层 101

4.4.4 密钥编排 101

4.5 解密 106

4.6 软件实现与硬件实现 110

4.6.1 软件 110

4.6.2 硬件 111

4.7 讨论及扩展阅读 111

4.8 要点回顾 112

4.9 习题 112

第5章 分组密码的更多内容 117

5.1 分组密码加密：操作模式 117

5.1.1 电子密码本模式（ECB） 118

5.1.2 密码分组链接模式（CBC） 122

5.1.3 输出反馈模式（OFB） 123

5.1.4 密码反馈模式（CFB） 125

5.1.5 计数器模式（CTR） 126

5.1.6 伽罗瓦计数器模式（GCM） 127

5.2 回顾穷尽密钥搜索 129

5.3 增强分组密码的安全性 130

5.3.1 双重加密与中间人攻击 131

5.3.2 三重加密 133

5.3.3 密钥漂白 134

5.4 讨论及扩展阅读 136

5.5 要点回顾 137

5.6 习题 137

第6章 公钥密码学简介 141

6.1 对称密码学与非对称密码学 141

6.2 公钥密码学的实用性 145

6.2.1 安全机制 145

6.2.2 遗留问题：公钥的可靠性 146

6.2.3 重要的公钥算法 146

6.2.4 密钥长度与安全等级 147

6.3 公钥算法的基本数论知识 148

6.3.1 欧几里得算法 148

6.3.2 扩展的欧几里得算法 151

6.3.3 欧拉函数 155

6.3.4 费马小定理与欧拉定理 157

6.4 讨论及扩展阅读 159

6.5 要点回顾 160

6.6 习题 160

第7章 RSA密码体制 163

7.1 引言 164

7.2 加密与解密 164

7.3 密钥生成与正确性验证 165

7.4 加密与解密：快速指数运算 169

7.5 RSA的加速技术 173

7.5.1 使用短公开指数的快速加密 173

7.5.2 使用中国余数定理的快速加密 174

7.6 寻找大素数 177

7.6.1 素数的普遍性 177

7.6.2 素性测试 178

7.7 实际中的RSA：填充 182

7.8 攻击 183

7.9 软件实现与硬件实现 186

7.10 讨论及扩展阅读 187

7.11 要点回顾 188

7.12 习题 189

第8章 基于离散对数问题的公钥密码体制 193

8.1 Diffie-Hellman密钥交换 194

8.2 一些代数知识 196

8.2.1 群 196

8.2.2 循环群 198

8.2.3 子群 202

8.3 离散对数问题 204

8.3.1 素数域内的离散对数问题 204

8.3.2 推广的离散对数问题 205

8.3.3 针对离散对数问题的攻击 207

8.4 Diffie-Hellman密钥交换的安全性 211

8.5 Elgamal加密方案 212

8.5.1 从Diffie-Hellman密钥交换到Elgamal加密 212

8.5.2 Elgamal协议 213

8.5.3 计算方面 215

8.5.4 安全性 216

8.6 讨论及扩展阅读 218

8.7 要点回顾 219

8.8 习题 219

第9章 椭圆曲线密码体制 225

9.1 椭圆曲线的计算方式 226

9.1.1 椭圆曲线的定义 227

9.1.2 椭圆曲线上的群操作 228

9.2 使用椭圆曲线构建离散对数问题 232

9.3 基于椭圆曲线的Diffie-Hellman密钥交换 236

9.4 安全性 238

9.5 软件实现与硬件实现 238

9.6 讨论及扩展阅读 239

9.7 要点回顾 241

9.8 习题 241

第10章 数字签名 245

10.1 引言 245

10.1.1 对称密码学尚不能完全满足需要的原因 246

10.1.2 数字签名的基本原理 247

10.1.3 安全服务 248

10.2 RSA签名方案 249

10.2.1 教科书的RSA数字签名 250

10.2.2 计算方面 251

10.2.3 安全性 252

10.3 Elgamal数字签名方案 255

10.3.1 教科书的Elgamal数字签名 255

10.3.2 计算方面 257

10.3.3 安全性 258

10.4 数字签名算法 261

10.4.1 DSA算法 261

10.4.2 计算方面 264

10.4.3 安全性 265

10.5 椭圆曲线数字签名算法 266

10.5.1 ECDSA算法 267

10.5.2 计算方面 270

10.5.3 安全性 270

10.6 讨论及扩展阅读 271

10.7 要点回顾 272

10.8 习题 272

第11章 哈希函数 277

11.1 动机：对长消息签名 277

11.2 哈希函数的安全性要求 280

11.2.1 抗第一原像性或单向性 280

11.2.2 抗第二原像性或弱抗冲突性 281

11.2.3 抗冲突性与生日攻击 282

11.3 哈希函数概述 286

11.3.1 专用的哈希函数：MD4家族 287

11.3.2 从分组密码构建的哈希函数 288

11.4 安全哈希算法SHA-1 290

11.4.1 预处理 291

11.4.2 哈希计算 292

11.4.3 实现 294

11.5 讨论及扩展阅读 295

11.6 要点回顾 296

11.7 习题 297

第12章 消息验证码 301

12.1 消息验证码的基本原理 301

12.2 来自哈希函数的MAC:HMAC 303

12.3 来自分组密码的MAC:CBC-MAC 307

12.4 伽罗瓦计数器消息验证码 308

12.5 讨论及扩展阅读 309

12.6 要点回顾 309

12.7 习题 310

第13章 密钥建立 313

13.1 引言 314

13.1.1 一些术语 314

13.1.2 密钥刷新和密钥衍生 314

13.1.3 n2密钥分配问题 316

13.2 使用对称密钥技术的密钥建立 317

13.2.1 使用密钥分配中心的密钥建立 318

13.2.2 Kerberos 321

13.2.3 使用对称密钥分配的其他问题 323

13.3 使用非对称密钥技术的密钥建立 323

13.3.1 中间人攻击 324

13.3.2 证书 326

13.3.3 PKI和CA 329

13.4 讨论及扩展阅读 332

13.5 要点回顾 333

13.6 习题 333

参考文献 339