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| 內容簡介： |
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信息化的快速发展大力推动了网络信息安全技术的研究与应用，密码学是网络信息安全技术的关键基础。本书在介绍密码学的相关背景、基本概念、古典密码和数学基础的前提下，全面分析了流密码、分组密码和公钥密码体制，阐述了数字签名、身份证明、安全协议、计算机病毒、防火墙、入侵检测技术，以及访问控制技术等网络信息安全实用技术，同时，还介绍了无线局域网安全、信息隐藏、支付安全技术与物联网信息安全的基本理论和发展趋势。本书内容丰富，编排合理，结构清晰，循序渐进，简明易懂，可作为高等院校数学、计算机、信息以及网络空间安全等专业相关课程的教材，也可作为科技工作者的参考书。
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目录前言第1章绪论1.1信息技术与信息系统1.1.1信息技术的概念1.1.2信息技术的特点1.1.3信息技术对社会发展的影响1.1.4信息系统1.2网络的基本结构和特点1.2.1网络的发展历史1.2.2网络的体系结构1.2.3TCP/IP1.3信息安全1.3.1密码技术和防火墙技术1.3.2入侵检测技术1.3.3网络安全1.3.4数据库和操作系统的安全1.3.5计算机病毒及防治1.3.6信息安全标准1.3.7信息安全管理1.3.8信息系统安全评估1.4网络安全概述1.4.1网络安全现状1.4.2网络安全简介1.4.3网络安全机制和技术1.4.4网络安全策略1.5密码学发展概述1.5.1早期的密码学1.5.2现代密码学1.6网络与信息安全发展趋势1.6.1密码理论和技术的发展趋势1.6.2安全协议理论与技术研究现状及发展趋势1.6.3安全体系结构理论与技术研究现状及发展趋势1.6.4信息对抗理论与技术研究现状及发展趋势1.6.5网络安全与安全产品研究现状及发展趋势1.6.6确保信息与网络安全，关键学科亟待突破习题第2章密码学2.1密码学概述2.1.1密码学相关概念2.1.2密码系统2.1.3密码体制的分类2.1.4密码攻击概述2.2古典密码2.2.1换位密码2.2.2代替密码2.2.3古典密码的分析2.3信息论与密码学2.3.1保密系统的数学模型2.3.2熵及其基本性质2.3.3完善保密性2.3.4理论保密性2.4计算复杂性与密码学2.4.1算法和问题2.4.2算法的复杂性2.4.3问题复杂性2.4.4密码与计算复杂性理论习题第3章密码学数学基础3.1整除3.1.1整除的定义和性质3.1.2利用欧几里得算法求最大公因子3.2素数3.2.1素数的定义和性质3.2.2素数定理3.3同余3.3.1同余和剩余类3.3.2剩余系3.3.3一次同余式3.3.4中国剩余定理3.4欧拉定理概述3.4.1费马小定理3.4.2欧拉定理3.4.3利用扩展欧几里得算法求乘法逆元3.5二次剩余3.5.1二次剩余的定义3.5.2勒让德符号3.5.3雅可比符号3.6离散对数3.6.1指数及其基本性质3.6.2指标3.6.3离散对数3.7素性检验3.8有限域3.8.1群、环、域和有限域3.8.2有限域上的计算习题第4章流密码4.1流密码概述4.1.1流密码的基本概念4.1.2流密码的分类4.1.3有限状态自动机4.1.4密钥流生成器4.1.5序列的伪随机性4.2线性反馈移位寄存器序列4.2.1线性反馈移位寄存器的组成4.2.2线性反馈移位寄存器序列的特征多项式4.2.3m序列的伪随机性和m序列密码的破译4.3非线性序列密码4.3.1非线性反馈移位寄存器序列4.3.2非线性前馈序列4.3.3基于LFSR的流密码生成器4.4流密码算法4.4.1RC4算法4.4.2A5算法4.4.3SEAL算法习题第5章分组密码5.1分组密码原理5.1.1流密码和分组密码5.1.2费斯特尔密码5.2数据加密标准5.2.1DES的背景5.2.2DES的加密算法5.2.3DES的解密算法5.2.4DES的密钥扩展算法5.2.5DES的安全性分析5.3高级加密标准5.3.1AES的输入、输出和中间状态5.3.2AES的加密算法5.3.3AES的解密算法5.3.4AES的密钥扩展算法5.3.5AES的安全性分析5.4差分及密码线性分析5.4.1差分密码分析5.4.2线性密码分析5.4.3实际设计的准则5.5其他分组密码算法5.5.1GOST算法5.5.2Blowfish算法5.5.3SAFER算法5.5.4RC5算法5.5.5“鲁班锁”算法5.6分组密码的操作方式5.6.1电子密码本方式5.6.2密码分组链接方式5.6.3密码反馈方式5.6.4输出反馈方式习题第6章公钥密码体制6.1公钥密码体制背景6.2公钥体制工作原理6.2.1基本概念6.2.2工作原理6.2.3迪菲-赫尔曼密钥交换协议6.3RSA公钥密码体制6.3.1体制描述6.3.2RSA的安全性6.3.3RSA的参数选择6.3.4RSA的应用6.3.5RSA的速度6.4厄格玛尔密码体制6.4.1厄格玛尔密码体制描述6.4.2厄格玛尔密码体制的安全性6.4.3厄格玛尔的速度6.5椭圆曲线上的梅内塞斯-万斯通密码体制6.5.1基本概念6.5.2体制描述6.5.3梅内塞斯-万斯通密码体制的安全性6.5.4ECC的优点6.5.5ECC适用领域6.6其他几种公钥密码体制6.6.1背包密码体制6.6.2拉宾密码体制6.6.3麦克利斯密码体制6.6.4LUC密码体制习题第7章数字签名7.1数字签名的基本原理7.2散列函数7.2.1单向散列函数7.2.2散列函数的一般结构7.2.3应用散列函数的基本方式7.2.4MD5算法7.2.5安全散列算法7.3RSA签名体制7.4厄格玛尔签名体制7.5施诺尔签名体制7.6DSS7.6.1体制描述7.6.2DSA的变形7.6.3利用DSA算法完成RSA加密解密7.6.4利用DSA算法完成厄格玛尔加密和解密7.6.5DSA的安全性7.7椭圆曲线数字签名体制7.7.1ECDSA的参数7.7.2ECDSA的算法描述7.8其他数字签名体制7.8.1拉宾签名体制7.8.2GOST签名体制7.8.3OSS签名体制7.8.4ESIGN签名体制7.8.5冈本签名体制7.8.6离散对数签名体制7.9有特殊用途的数字签名体制7.9.1不可否认数字签名7.9.2失败-终止数字签名7.9.3盲签名7.9.4代理签名7.9.5多重签名7.9.6群签名习题第8章身份证明8.1概述8.1.1身份证明系统的组成和要求
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前言随着计算机和通信技术的发展，用户对信息的安全存储、安全处理和安全传输的需求越来越迫切。尤其是随着Internet的广泛应用，以及个人通信、多媒体通信、办公自动化、电子邮件、电子自动转账支付系统和自动零售业务网的建立与实现，信息的安全保护问题就显得更加重要，解决这一问题的有效手段之一是使用现代密码技术。从远古时代到1948年是科学密码学的“前夜发展”时期。1949年，以香农（Shannon）发表的《保密系统的信息理论》一文为起点，密码学成为一门科学。1949年到1975年，这一时期属于对称密码学的早期发展时期。1976年，迪菲（Diffie）和赫尔曼（Hellman）发表了《密码学的新方向》一文，引发了密码学领域的一场革命。《密码学新方向》的发表和美国数据加密标准（DES）的颁布实施标志着现代密码学的诞生，从此揭开了商用密码研究的序幕。1976年至1996年，这一时期属于现代密码学的发展时期。此后，实用密码的研究基本上沿着两个方向进行，即以RSA为代表的公开密钥密码和以DES为代表的秘密密钥分组密码。分组密码具有速度快、易于标准化和便于软/硬件实现等特点，通常是信息与网络安全中实现数据加密、消息鉴别、认证及密钥管理的核心密码算法，它在计算机通信和信息系统安全领域有着广泛的应用。信息安全与密码学课程正好把信息安全和密码学有机结合起来，为学生介绍相关知识，有利于学生将来从事相关领域的研究或者继续深造。本书内容可以分为两部分。第1~6章是第一部分，这一部分主要讲述的是信息系统安全的理论，主要介绍了密码学的相关知识。其中，第1章是绪论，重点讲述了发展信息安全的意义、信息安全的发展趋势和需要解决的问题。第2章重点讲述了密码学的相关概念。密码学是研究密码系统和通信安全保密的学科，是信息系统安全的理论基础。第3章讲述的是与密码学相关的数学知识。第4章重点讲述流密码，它是密码学的一个重要分支。人们对流密码的研究比较充分，并且有比较成熟的数学理论支持。流密码具有软件实现简单、便于硬件实现、速度快和效率高的特点。目前，流密码是世界各国军事和外交等领域使用的主要密码体制之一。随着物联网技术的快速应用，流密码成为主流加密算法。第5章是分组密码。它在通信网络（尤其是计算机通信）和系统安全领域有着广泛而重要的应用。第6章是公钥密码体制。它既能用计算机来进行高速加解密，又能使密钥通用，且在不换密钥的情况下密钥仍可反复使用，且很难被密码分析者破译。目前，它在网上政府、VPN、电子商务等领域都比较流行。第7~13章是第二部分，这一部分主要讲述的是网络与信息安全实用技术。第7章是数字签名。数字签名是电子商务安全的一个非常重要的分支，是实现电子交易安全的核心技术之一。它在实现身份认证、数据完整性、不可否认等功能方面都有重要的应用，尤其在大型网络安全通信中的密钥分配、公文安全传输以及电子商务和电子政务等方面有重要应用价值。第8章是身份证明，主要讨论了几种可能的技术，如口令认证系统、个人特征的身份证明，以及X.509证书系统等。第9章是安全协议，主要介绍了IPsec、密钥交换协议和传输层几个协议。第10章是网络安全技术，主要讲述了关于计算机病毒及其防范、防火墙技术、入侵检测技术以及访问控制技术的原理及应用。第11章是无线局域网安全。无线网络的安全问题已经成为制约无线网络技术发展的“软肋”。无线网络由于传输的开放性，使得受攻击的可能性比起有线网络更大。本章讨论了无线局域网安全标准，主要涉及无线局域网系统安全结构、安全机制和实现安全策略的各种途径和方案。第12章主要介绍了信息隐藏与支付安全技术，主要阐述了信息隐藏技术、电子支付技术、智能卡安全技术的相关知识。第13章是物联网信息安全，简要介绍了物联网、物联网安全以及物联网信息安全发展。物联网信息安全是信息安全与密码学课程的有机组成部分，有兴趣的读者可以参考其他相关教材和著作。感谢2016年国家自然科学基金项目“认证加密算法的设计与分析”（No.61672509）、2017年国家自然科学基金项目“面向网络空间的大数据安全与隐私保护研究”（U1603116），以及北京科技大学2019年度校级规划教材（JC2019YB030）对本书编写和出版的大力支持！由于编者水平有限，书中难免出现一些错误或者不完善之处，敬请读者批评指正。编者
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