具体描述
信息论基础，ISBN：9787040225150，作者：陈前斌，蒋青，于秀兰 编著
现代密码学原理与实践 内容提要： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且面向实践的现代密码学知识体系。内容涵盖了密码学的基本概念、核心算法、安全协议设计以及在实际系统中的应用与挑战。全书结构严谨，理论推导详实，同时注重与当前信息安全威胁和工程实践的结合，力求使读者不仅理解密码学理论的精妙，更能掌握构建安全系统的实用技能。 第一部分：密码学基础与经典工具 本部分首先构建读者对信息安全基石的理解。从信息论在安全中的初步应用（如香农的保密性概念）出发，我们将深入探讨古典密码体制的局限性与历史演变，为引入现代密码学做好铺垫。 第一章：信息安全与密码学概述 信息安全模型： 深入剖析CIA三元组（机密性、完整性、可用性）的内涵与相互关系，介绍威胁模型、风险评估的基本流程。 密码学在安全架构中的定位： 阐述密码学如何作为信任链的根基，在身份认证、数据保护、安全通信中发挥不可替代的作用。 计算复杂性与不可逆性： 介绍难度假设（Hardness Assumptions）在密码学安全证明中的核心地位，包括大数分解问题（Shor's algorithm的背景介绍）、离散对数问题以及椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）的计算难度。 第二章：对称密码体制 本章专注于使用相同密钥进行加密和解密的体制。 分组密码设计理论： 详细解析Feistel结构与SPN（Substitution-Permutation Network）结构，对比其在安全性与性能上的权衡。 数据加密标准（DES）的剖析与演进： 从结构上分解DES的轮函数，并介绍其安全性局限。 高级加密标准（AES）： 全面介绍基于Rijndael结构的AES，包括轮函数中的字节替代（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混合（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）操作的数学原理与安全性分析。 工作模式（Modes of Operation）： 详细阐述ECB、CBC、CFB、OFB、CTR等模式的运作机制、安全性特点及适用场景。重点分析了初始化向量（IV）的选择对安全性的影响，以及GCM（Galois/Counter Mode）作为认证加密（AEAD）模式的优势。 第二章补充：流密码学 探讨基于反馈移位寄存器（LFSR）的同步流密码，如A5/1（GSM）和ChaCha20的结构与密钥流生成机制，对比其与分组密码的性能差异。 第二部分：非对称密码学与数字签名 本部分聚焦于公钥密码学，这是现代互联网安全通信的基石。 第三章：公钥密码学基础 数学基础回顾： 模逆运算、扩展欧几里得算法、有限域和有限域上的椭圆曲线运算（点加法、点乘法）。 RSA算法的深度解析： 从欧拉定理到大数生成、密钥对的生成过程，详细阐述加密与解密的数学流程。重点讨论填充方案（Padding Schemes），如PKCS1 v1.5和OAEP，以及为什么填充对RSA安全至关重要。 Diffie-Hellman密钥交换： 介绍其原理，以及如何通过离散对数难题实现安全的密钥协商。 第四章：椭圆曲线密码学（ECC） ECC因其更高的效率和更短的密钥长度而成为现代移动和资源受限环境的首选。 椭圆曲线的代数结构： 深入理解Weierstrass方程在有限域上的表示，以及群运算的几何定义。 ECC算法实现： 详细讲解基于ECC的密钥交换（ECDH）和数字签名算法（ECDSA）。 曲线的选择与安全参数： 讨论NIST标准曲线、Brainpool曲线以及Curve25519等新型曲线的设计哲学与安全性考量。 第四章补充：数字签名方案 数字签名的基本要求与流程： 确保不可否认性、真实性和抗伪造性。 RSA签名（RSASSA-PSS）： 对比PSS相对于PKCS1 v1.5签名的安全性提升。 基于哈希的签名： 简要介绍Lamport和Merkle签名（Winternitz One-Time Signatures, WOTS+）在后量子密码学过渡期的潜在价值。 第三部分：密码学原语的应用与协议设计 本部分将理论应用于实际的通信安全协议中。 第五章：安全哈希函数与消息认证码（MAC） 哈希函数特性： 抗原像性、第二抗原像性、碰撞阻力。 Merkle-Damgård结构： 深入分析MD5和SHA-1的结构缺陷，以及SHA-2/SHA-3（Keccak）的设计理念及其对长度扩展攻击的抵抗能力。 消息认证码（MAC）： 介绍基于哈希的MAC（HMAC）的构造原理，以及基于分组密码的MAC（CMAC）。重点阐述MAC在数据完整性验证中的作用。 第六章：公钥基础设施（PKI）与证书 证书结构与X.509标准： 详细解析证书的各个字段、扩展项（如CRL分发点、OCSP）以及证书的生命周期管理。 证书签名与信任链的建立： 阐述根CA、中间CA以及最终实体证书之间的信任传递机制。 密钥管理挑战： 密钥生成、存储（HSM的应用）、备份与销毁的最佳实践。 第七章：安全协议设计与应用 本章聚焦于现代互联网协议如何利用上述密码学原语构建安全的通信环境。 TLS/SSL协议深度解析： 握手过程： 详细分析TLS 1.2和1.3中密钥交换、身份验证和密钥派生的具体步骤。重点对比TLS 1.3中移除静态RSA和密码套件协商的重大安全改进。 记录层协议： 数据加密、MAC（或AEAD）的附加与验证过程。 安全电子邮件协议： S/MIME和PGP的公钥加密流程，端到端加密的实现。 身份认证协议： 介绍基于挑战-响应（Challenge-Response）的认证机制，如Kerberos协议的核心思想。 第四部分：前沿主题与未来挑战 本部分探讨密码学领域正在快速发展的方向，特别是对现有体系构成威胁的技术。 第八章：认证加密（AEAD）与密钥派生 AEAD的重要性： 解释为什么只保证机密性或只保证完整性在实际应用中是危险的，以及AES-GCM、ChaCha20-Poly1305等AEAD模式的优势。 密钥派生函数（KDFs）： 详细分析PBKDF2、scrypt和Argon2在抵抗暴力破解和彩虹表攻击方面的设计哲学，特别是计算成本和内存硬化（Memory Hardness）的概念。 第九章：后量子密码学（PQC）概述 鉴于量子计算对现有公钥密码体制的潜在颠覆性威胁，本章对PQC的前景进行探讨。 量子计算基础与Shor/Grover算法： 概述它们如何破坏RSA、ECC和DSA。 PQC的主要候选方案分类： 基于格（Lattice-based）密码学： 如Kyber（密钥封装）和Dilithium（签名），分析其数学基础和效率。 基于哈希（Hash-based）密码学： 再次强调其抗量子性。 基于编码（Code-based）密码学： 如McEliece。 NIST标准化进展： 介绍当前PQC标准化过程中的最新动态和推荐算法。 附录：密码学编程实践 提供使用主流加密库（如OpenSSL/LibreSSL或特定语言的Crypto API）进行安全编程的实践指导，包括如何安全地生成随机数（CSPRNGs的使用）、正确实现TLS客户端/服务器连接，以及如何避免常见的安全编码错误。 本书特色： 本书侧重于“为什么”和“如何做”。我们不仅解释了AES、RSA的数学构造，更深入剖析了它们在实际协议中如何被正确或错误地使用。对于每一个核心算法，都包含了对其安全性和性能的详细分析，确保读者能够构建出满足当前和未来安全标准的系统。通过大量实例和代码片段的辅助，理论与工程实践紧密结合，是密码学专业学生、安全工程师和软件架构师的必备参考书。
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