信息安全與密碼學(xué)

第1章緒論1
1.1信息安全1
1.1.1信息安全的目的1
1.1.2信息安全中攻擊的基本類(lèi)別2
1.1.3信息安全的基本模型4
1.1.4信息安全研究的基本內(nèi)容5
1.2密碼學(xué)5
1.2.1密碼學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史6
1.2.2密碼體制分類(lèi)20
1.2.3密碼體制的攻擊類(lèi)型22
1.2.4密碼學(xué)的基本術(shù)語(yǔ)22
1.2.5密碼學(xué)的基本模型23
1.2.6密碼學(xué)與信息安全的關(guān)系24
習(xí)題24
第2章信息安全初步26
2.1引言26
2.2身份識(shí)別29
2.2.1基于物理形式的身份識(shí)別技術(shù)29
2.2.2基于密碼技術(shù)的身份識(shí)別協(xié)議30
2.3機(jī)密性保護(hù)31
2.3.1機(jī)密性保護(hù)粒度31
2.3.2機(jī)密性保護(hù)方法32
2.4數(shù)據(jù)完整性保護(hù)32
2.4.1完整性保護(hù)粒度32
2.4.2完整性保護(hù)方法33
2.5不可抵賴(lài)性34
2.6訪問(wèn)控制35
2.6.1訪問(wèn)控制粒度35
2.6.2訪問(wèn)控制策略36
2.6.3訪問(wèn)控制實(shí)現(xiàn)機(jī)制與方法40
習(xí)題43
第3章信息安全技術(shù)45
3.1保護(hù)技術(shù)45
3.1.1加密技術(shù)45
3.1.2數(shù)字簽名46
3.1.3訪問(wèn)控制47
3.1.4身份識(shí)別47
3.1.5通信量填充與信息隱藏48
3.1.6路由控制49
3.1.7公證49
3.1.8安全標(biāo)記49
3.2檢測(cè)技術(shù)50
3.2.1數(shù)據(jù)完整性50
3.2.2事件檢測(cè)與安全審計(jì)51
3.3恢復(fù)技術(shù)52
3.3.1運(yùn)行狀態(tài)恢復(fù)52
3.3.2數(shù)據(jù)恢復(fù)52
3.4信息安全體系53
3.4.1信息安全技術(shù)體系54
3.4.2信息安全組織體系56
3.4.3管理體系57
習(xí)題57
第4章傳統(tǒng)密碼學(xué)58
4.1傳統(tǒng)密碼學(xué)的基本知識(shí)58
4.1.1機(jī)密性要求60
4.1.2完整性要求60
4.2DES加密算法61
4.2.1初始置換IP63
4.2.2圈函數(shù)64
4.2.3密鑰擴(kuò)展67
4.2.4脫密69
4.2.5DES的安全性69
4.3三重DES70
4.4AES71
4.4.1數(shù)學(xué)基礎(chǔ)72
4.4.2Rijndael的狀態(tài)、密鑰和圈密鑰74
4.4.3圈變換75
4.4.4密鑰擴(kuò)展77
4.4.5加/脫密流程圖78
4.5其他算法79
4.5.1IDEA79
4.5.2Blowfish81
4.5.3RC583
4.5.4CAST12883
習(xí)題84
第5章公鑰密碼算法87
5.1RSA密碼算法89
5.1.1算法的描述89
5.1.2計(jì)算方面93
5.1.3安全性方面95
5.2ElGamal算法96
5.2.1ElGamal算法描述96
5.2.2離散對(duì)數(shù)問(wèn)題與ElGamal密碼體制的安
全性97
5.3橢圓曲線(xiàn)密碼體制98
5.3.1有限域上的橢圓曲線(xiàn)99
5.3.2MenezesVanstone橢圓曲線(xiàn)密碼體制103
5.3.3橢圓曲線(xiàn)離散對(duì)數(shù)問(wèn)題與安全性105
5.4DiffieHellman算法106
5.4.1DiffieHellman算法描述106
5.4.2DiffieHellman算法舉例106
5.4.3DiffieHellman算法的橢圓曲線(xiàn)版本107
5.5MH背包公鑰密碼系統(tǒng)107
5.5.1背包(Knapsack)問(wèn)題108
5.5.2MH背包公鑰密碼系統(tǒng)描述109
5.6其他公鑰密碼算法簡(jiǎn)介110
5.6.1Rabin公鑰密碼體制110
5.6.2GoldwasserMicali概率公鑰密碼體制111
5.6.3NTRU公鑰密碼體制113
習(xí)題116
第6章Hash函數(shù)120
6.1Hash函數(shù)的性質(zhì)121
6.2Hash函數(shù)MD5121
6.2.1MD5算法描述122
6.2.2MD5算法的安全性126
6.3Hash函數(shù)SHA1127
6.3.1SHA1算法描述128
6.3.2SHA1算法的安全性130
6.4基于分組密碼的Hash函數(shù)131
6.4.1構(gòu)造Hash函數(shù)的一般性原則131
6.4.2基于分組密碼算法構(gòu)造Hash函數(shù)132
習(xí)題133
第7章計(jì)算復(fù)雜性理論136
7.1圖靈機(jī)137
7.2語(yǔ)言、問(wèn)題、算法及計(jì)算復(fù)雜度表示139
7.3P、NP與NP完全問(wèn)題142
7.3.1三類(lèi)問(wèn)題的相關(guān)定義143
7.3.2P類(lèi)問(wèn)題和NP類(lèi)問(wèn)題舉例146
7.4單向函數(shù)與陷門(mén)單向函數(shù)148
7.4.1單向函數(shù)148
7.4.2陷門(mén)單向函數(shù)150
習(xí)題152
第8章零知識(shí)證明與比特承諾155
8.1零知識(shí)證明156
8.1.1零知識(shí)證明協(xié)議示例156
8.1.2零知識(shí)證明協(xié)議的定義160
8.2基于零知識(shí)證明的身份識(shí)別協(xié)議166
8.2.1Schnorr身份識(shí)別協(xié)議166
8.2.2FiatShamir身份識(shí)別協(xié)議167
8.2.3Okamoto身份識(shí)別協(xié)議169
8.3比特承諾171
8.3.1比特承諾方案的數(shù)學(xué)構(gòu)造171
8.3.2利用對(duì)稱(chēng)密碼算法的比特承諾方案172
8.3.3利用單向函數(shù)的比特承諾方案173
8.4NP問(wèn)題的零知識(shí)證明簡(jiǎn)述177
習(xí)題177
第9章基于身份的公鑰密碼學(xué)178
9.1基于身份的簽名179
9.1.1Shamir的基于身份的數(shù)字簽名體制的
構(gòu)成180
9.1.2Shamir的基于身份的數(shù)字簽名體制的算
法描述180
9.1.3Shamir的基于身份的數(shù)字簽名體制安全
性分析182
9.2利用橢圓曲線(xiàn)的Weil對(duì)的基于身份的公鑰密
碼體制183
9.2.1超奇異橢圓曲線(xiàn)與Weil配對(duì)183
9.2.2DDH問(wèn)題與CDH問(wèn)題185
9.2.3利用Weil配對(duì)的基于身份密鑰共享
體制187
9.2.4利用Weil配對(duì)的三方DiffieHellman密
鑰協(xié)議190
9.3Boneh與Franklin的基于身份的公鑰加密
體制191
9.3.1Boneh與Franklin的公鑰加密體制的
構(gòu)成191
9.3.2Boneh與Franklin的公鑰加密體制的
算法描述192
9.3.3公開(kāi)系統(tǒng)環(huán)境中的Boneh與Franklin的
公鑰加密體制195
習(xí)題197
第10章數(shù)字簽名198
10.1RSA數(shù)字簽名方案199
10.1.1RSA數(shù)字簽名算法描述200
10.1.2RSA數(shù)字簽名算法安全性考慮200
10.2ElGamal數(shù)字簽名方案202
10.2.1ElGamal數(shù)字簽名算法描述202
10.2.2ElGamal數(shù)字簽名算法安全性考慮203
10.3數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)DSS203
10.3.1DSA數(shù)字簽名算法描述204
10.3.2DSA數(shù)字簽名算法安全性考慮205
10.4橢圓曲線(xiàn)數(shù)字簽名算法205
10.4.1橢圓曲線(xiàn)數(shù)字簽名算法ECDSA
描述206
10.4.2橢圓曲線(xiàn)數(shù)字簽名算法ECDSA安全
性考慮207
10.5基于離散對(duì)數(shù)問(wèn)題的一般數(shù)字簽名方案208
10.5.1基于離散對(duì)數(shù)問(wèn)題的一般數(shù)字簽名方
案描述208
10.5.2基于離散對(duì)數(shù)問(wèn)題的一般數(shù)字簽名方
案的幾點(diǎn)說(shuō)明209
10.6盲數(shù)字簽名方案210
習(xí)題213
第11章密鑰管理214
11.1密鑰管理緒論214
11.2基于傳統(tǒng)密碼體制的密鑰分發(fā)217
11.2.1ANSI X9.17標(biāo)準(zhǔn)217
11.2.2Kerberos協(xié)議219
11.3基于公鑰密碼體制的密鑰分發(fā)220
11.3.1簡(jiǎn)單型的秘密密鑰分發(fā)221
11.3.2具有身份鑒別能力型的秘密密鑰
分發(fā)221
11.3.3混合型的秘密密鑰分發(fā)222
11.3.4DiffieHellman密鑰交換協(xié)議223
11.3.5Blom密鑰交換協(xié)議223
11.4量子密鑰分配協(xié)議224
11.5公鑰密碼的密鑰管理228
11.5.1X.509證書(shū)標(biāo)準(zhǔn)229
11.5.2認(rèn)證機(jī)構(gòu)及其信任鏈231
11.5.3密鑰與證書(shū)管理234
11.5.4黑名單CRL237
習(xí)題239
附錄A密碼學(xué)中的基本數(shù)學(xué)知識(shí)241
A.1數(shù)論基本知識(shí)241
A.1.1整除與素?cái)?shù)241
A.1.2同余與模運(yùn)算243
A.1.3模乘運(yùn)算中的逆元與歐氏算法246
A.1.4MillerRabin 素性檢測(cè)算法248
A.1.5一次同余式249
A.1.6中國(guó)剩余定理250
A.1.7二次剩余、Legendre(勒讓德)符號(hào)與
Jacobi(雅可比)符號(hào)252
A.2代數(shù)基本知識(shí)257
A.2.1群257
A.2.2環(huán)259
A.2.3域259
A.2.4多項(xiàng)式環(huán)261
A.2.5有限域 GF(pn) 中的運(yùn)算265
參考文獻(xiàn)270