【现货速发】密码学

序言
隐私保护与数据安全为大数据、云计算、云服务、物联网、区块链技术等领域重要的安全性问题。密码学是隐私保护与数据安全的理论基础与技术支持。尤其是起源于比特币的区块链系统，从用户每次交易或事务的产生与数据流转，到数据区块的产生与链接，均是基于密码算法来实现的。所以说，没有密码算法，就没有区块链，也就没有数字货币。同时，数字货币与区块链技术的兴起，也正在促进人们对密码学的学习热情与研究热潮。密码学已在当今数字时代体现出越来越重要的核心技术作用，也得到越来越广泛的关注与重视。2019年10月26日，第十三届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《密码法》，并自2020年1月1日起施行。
信息在获取、处理、存储、传输及使用过程中可能遭受到无意或恶意的窃取、破坏或篡改。密码算法的主要作用就是在对信息实施上述动作的过程中避免遭受到各种无意或恶意的攻击，确保信息的机密性、完整性、不可否认性、可鉴别性以及可用性。
本书讲述密码学的基本概念及基本知识。全书由基础篇及深入篇构成。
基础篇包含密码学发展简史、古典密码学、 流密码、 对称密码学(DES、 AES、SM4)、公钥加密算法(RSA、ElGamal以及椭圆曲线加密算法)、Hash函数(MD5、SHA1)、数字签名算法(RSA、ElGamal以及椭圆曲线签名算法)、密钥管理(ANSI X9.17标准、(椭圆曲线)DiffieHellman密钥交换协议、公钥证书X.509)等密码学基础知识、密码算法MD6、 SHA2、SHA3以及SM3的简介。 
深入篇包含对称密码学(续)(含Blowfish、RC5、CAST128等)以及首届全国密码算法竞赛第二轮前五个分组密码算法简介、公钥密码学(续)(含MH背包公钥密码系统以及Rabin、Goldwasser、NTRU等公钥密码体制)、盲数字签名、基于身份的公钥密码学(包括国标密码算法SM9)、计算复杂性理论、零知识证明与比特承诺以及量子密码技术简介。本书内容涵盖了现代密码学的基本概念、基本算法、国家密码标准算法，以及对一些密码算法与量子密码技术较详细的介绍。章末配有习题，便于检验和加深学生对所学内容的理解和掌握。
本书是依据作者多年从事密码学的研究与教学的经验，对作者在2007年写作的教材《信息安全与密码学》进行改编而成的，但疏漏与不妥之处在所难免，诚望读者与同行专家、学者不吝予以批评指正。
作者
2020年10月

1）依据学生普遍反映目前几乎所有的密码学教材或参考书中实例偏少，对密码算法不易理解的情况，在新编的密码学教材中增添丰富的实例。 2）适用针对不同专业、不同水平层次的学生需求密码学知识的课程教学。

杭州电子科技大学特聘教授, 1966年出生,博士(后).曾应邀到美国Clemson 大学访学两年。曾主持国家*面向21世纪大学数学本科课程改革项目子项目“高等代数课程教学内容与体系的改革的研究”以及海南省教育厅项目“海南省师范类院校初等数论课程教材改革的研究”。
已发表有关学术论文70余篇，编著教材1部(《信息安全与密码学》（清华大学出版社，与北大徐茂智教授合编著）)，出版专著1部（科学出版社），主持国家自然科学基金2项，浙江省自然科学基金杰出青年团队项目1项，*重点项目2项，中国博士后科学基金（二等）1项，国家“十一五”、“十二五”密码发展基金、浙江省钱江人才计划项目项目、信息安全国家重点实验室开放课题、信息保障技术国家重点实验室开放课题、海南省自然科学基金项目及海南省教育厅研究项目若干项。
目前是杭州电子科技大学*卓越工程师实施计划信息安全专业负责人、杭州电子科技大学信息安全专业负责人、信息安全二级学科建设负责人、浙江省信息安全优势专业建设负责人。浙江省数据存储传输及应用技术研究重点实验室信息安全方向负责人、浙江省固态存储和数据安全关键技术创新团队信息安全方向负责人。

基础篇

第1章绪论

1.1密码学发展简史

1.1.1古典密码术

1.1.2机器密码时代

1.1.3传统密码学

1.1.4公钥密码学

1.2几种古典密码

1.2.1Caesar密码

1.2.2Vigenère密码

1.2.3Playfair密码

1.2.4Hill密码

1.2.5置换密码

1.3密码学基本概念

1.3.1密码学的基本术语

1.3.2密码体制分类

1.3.3密码学的基本模型

1.4密码分析

习题

第2章流密码

2.1基本概念

2.1.1同步流密码

2.1.2有限状态自动机

2.1.3密钥流生成器

2.2线性反馈移位寄存器

2.3线性反馈移位寄存器的一元多项式表示

2.4m序列的伪随机性

2.5m序列密码的破译

2.6非线性序列

2.6.1Geffe序列生成器

2.6.2JK触发器

2.6.3Pless生成器

2.6.4钟控序列生成器

习题

第3章基本分组密码体制

3.1数据加密标准

3.1.1DES描述

3.1.2DES分析

3.1.3三重DES

3.2高级加密标准

3.2.1数学基础

3.2.2AES描述 

3.2.3AES安全分析

3.3国际数据加密算法

3.3.1设计原理

3.3.2IDEA描述

3.3.3IDEA实现

3.4SM4算法

3.4.1设计原理

3.4.2SM4算法的密钥扩展方案

3.4.3SM4算法的S盒分析

3.4.4SM4算法加密实例

习题

第4章哈希函数

4.1Hash函数的定义和性质

4.1.1Hash函数的定义

4.1.2Hash函数的性质

4.1.3术语、符号及基本运算 

4.2Hash函数MD5

4.2.1MD5算法描述

4.2.2MD5的安全性

4.3SHA1

4.3.1SHA1算法描述

4.3.2SHA1算法的安全性

4.4MD6、SHA2及SHA3简介

4.4.1MD6算法

4.4.2SHA2算法

4.4.3SHA3算法

4.4.4SM3算法

4.5Hash函数性能比较

习题

第5章基本公钥密码体制

5.1公钥密码体制基本概念

5.1.1公钥密码体制构造

5.1.2重要的公钥密码方案

5.1.3公钥密码体制的应用

5.2公钥加密 

5.2.1RSA公钥密码体制

5.2.2ElGamal公钥密码体制

5.2.3椭圆曲线密码体制

5.2.4MenezesVanstone椭圆曲线密码体制

5.3数字签名

5.3.1RSA数字签名方案

5.3.2ElGamal数字签名方案

5.3.3数字签名标准

5.3.4椭圆曲线数字签名算法

5.4数字签名的安全需求

习题

第6章密钥管理

6.1概述

6.2对称密码体制的密钥分发

6.2.1手工分发

6.2.2基于对称密码技术的密钥分发

6.2.3基于非对称密码技术的密钥分发

6.3公钥密码体制的密钥管理

6.3.1X.509证书标准

6.3.2认证机构及其信任链

6.3.3密钥与证书管理

习题

深入篇

第7章私钥密码算法(续)(简介)

7.1Blowfish算法

7.2RC5算法

7.3CAST128算法

7.4首届全国密码算法竞赛分组密码算法简介

第8章公钥密码算法(续)

8.1MH背包公钥密码系统

8.1.1背包(Knapsack)问题

8.1.2MH背包公钥密码系统描述

8.2Rabin公钥密码体制

8.2.1Rabin公钥密码体制描述

8.2.2Rabin公钥密码体制的安全性

8.3GoldwasserMicali概率公钥密码体制

8.3.1GoldwasserMicali概率公钥密码体制描述

8.3.2GoldwasserMicali概率公钥密码体制的安全性

8.4NTRU公钥密码体制

8.4.1NTRU公钥密码体制描述

8.4.2NTRU公钥密码体制的安全性

8.5盲签名方案

习题

第9章基于身份的公钥密码学

9.1基于身份的签名

9.1.1Shamir的基于身份的数字签名体制的构成

9.1.2Shamir的基于身份的数字签名体制的算法描述

9.1.3Shamir的基于身份的数字签名体制安全性分析

9.2利用椭圆曲线上Weil配对的基于身份的公钥密码体制

9.2.1超奇异椭圆曲线与Weil配对

9.2.2DDH问题与CDH问题

9.2.3利用Weil配对的基于身份密钥共享体制

9.2.4利用Weil配对的三方DiffieHellman密钥协议

9.3Boneh与Franklin的基于身份的公钥加密体制

9.3.1Boneh与Franklin的公钥加密体制的构成

9.3.2Boneh与Franklin的公钥加密体制的算法描述

9.3.3公开系统环境中的Boneh与Franklin的公钥加密体制

9.4SM9标识密码算法

9.4.1SM9主要参数定义

9.4.2SM9数字签名算法

9.4.3SM9公钥加密算法

9.4.4SM9密钥交换协议

习题

第10章计算复杂性理论

10.1图灵机

10.2语言、问题、算法及计算复杂度表示

10.3P、NP与NP完全问题

10.3.1三类问题的相关定义

10.3.2P问题和NP问题举例

10.4单向函数与陷门单向函数

10.4.1单向函数

10.4.2陷门单向函数

习题

第11章零知识证明与比特承诺

11.1零知识证明

11.1.1零知识证明协议示例

11.1.2零知识证明协议定义

11.2基于零知识证明的身份识别协议

11.2.1Schnorr身份识别协议

11.2.2FiatShamir身份识别协议

11.2.3Okamoto身份识别协议

11.3比特承诺

11.3.1比特承诺方案的数学构造

11.3.2利用对称密码算法的比特承诺方案

11.3.3利用单向函数的比特承诺方案

11.4NP问题的零知识证明简述

习题

第12章量子密码技术简介

附录A数论基本知识

A.1整除与素数

A.2同余与模运算

A.3模乘运算中的逆元与欧氏算法

A.4MillerRabin素性检测算法

A.5一次同余式

A.6中国剩余定理

A.7二次剩余、勒让德符号与雅可比符号

附录B代数基本知识

B.1群 

B.2环

B.3域

B.4多项式环

B.5有限域GF(pn)中的运算

参考文献

1）依据学生普遍反映目前几乎所有的密码学教材或参考书中实例偏少，对密码算法不易理解的情况，在新编的密码学教材中增添丰富的实例。 2）适用针对不同专业、不同水平层次的学生需求密码学知识的课程教学。

杭州电子科技大学特聘教授, 1966年出生,博士(后).曾应邀到美国Clemson 大学访学两年。曾主持国家*面向21世纪大学数学本科课程改革项目子项目“高等代数课程教学内容与体系的改革的研究”以及海南省教育厅项目“海南省师范类院校初等数论课程教材改革的研究”。
已发表有关学术论文70余篇，编著教材1部(《信息安全与密码学》（清华大学出版社，与北大徐茂智教授合编著）)，出版专著1部（科学出版社），主持国家自然科学基金2项，浙江省自然科学基金杰出青年团队项目1项，*重点项目2项，中国博士后科学基金（二等）1项，国家“十一五”、“十二五”密码发展基金、浙江省钱江人才计划项目项目、信息安全国家重点实验室开放课题、信息保障技术国家重点实验室开放课题、海南省自然科学基金项目及海南省教育厅研究项目若干项。
目前是杭州电子科技大学*卓越工程师实施计划信息安全专业负责人、杭州电子科技大学信息安全专业负责人、信息安全二级学科建设负责人、浙江省信息安全优势专业建设负责人。浙江省数据存储传输及应用技术研究重点实验室信息安全方向负责人、浙江省固态存储和数据安全关键技术创新团队信息安全方向负责人。