第1章 密碼學概述 1

1.1 信息的定義 2

1.2 信息傳輸示例 2

1.3 Information 與 Message的對比 3

1.4 數據 4

1.5 編碼 5

1.6 計算機字符顯示分析示例 5

1.6.1 信息的表達 5

1.6.2 字母和數字的計算機編碼 6

1.6.3 在計算機屏幕上顯示字符 8

1.6.4 字體的顯示方式 8

1.6.5 字符的輸入編碼 10

1.7 信息的度量 10

1.8 信息安全模型 11

1.8.1 保密通信模型 11

1.8.2 BLP 模型 11

1.8.3 Biba模型 12

1.8.4 RBAC模型 13

1.9 何為安全 14

1.10 柯克霍夫斯原則 15

1.11 密碼系統的安全概念 15

1.11.1 完全保密 15

1.11.2 可證明安全 16

1.11.3 語義安全 16

1.12 加密的常識 18

習題 18

第2章 密碼學研究內容 19

2.1 密碼設計 20

2.1.1 密碼體制 20

2.1.2 基于計算困難問題的密碼體制設計 20

2.1.3 密碼困難假設 21

2.2 密碼分析 22

2.3 密碼測評 22

習題 22

第3章 古典密碼 23

3.1 簡單替換密碼 24

3.2 換位（固定周期d）密碼 24

3.3 凱撒密碼 25

3.4 移位變換（加法）密碼 25

3.5 維吉尼亞密碼 25

3.6 乘法密碼 26

3.7 仿射變換密碼 26

3.8 多表代換密碼 27

3.8.1 游樂場密碼 27

3.8.2 自動密鑰密碼 27

習題 28

第4章 流密碼 30

4.1 流密碼的基本概念 32

4.2 密鑰的產生 33

4.2.1 線性同余發生器 33

4.2.2 線性反饋移位寄存器 36

4.3 序列的偽隨機性 47

4.4 偽隨機序列的命名 49

4.5 流密碼的分類 49

4.6 m序列的破解 50

4.7 非線性序列 55

4.8 RC4 55

4.9 流密碼的應用 55

習題 55

第5章 分組密碼 57

5.1 Feistel結構 58

5.2 DES 61

5.2.1 初始置換 62

5.2.2 輪結構 63

5.2.3 密鑰生成 64

5.3 2DES 67

5.4 3DES 67

5.5 填充 67

5.6 分組密碼的運行模式 68

5.6.1 電碼本模式 68

5.6.2 密碼分組鏈接模式 69

5.6.3 密碼反饋模式 69

5.6.4 輸出反饋模式 72

5.6.5 計數模式 74

5.7 SM4 74

習題 76

第6章 公鑰密碼系統 78

6.1 陷門單向函數 79

6.2 MH方法 80

6.2.1 0-1背包問題 80

6.2.2 MH方法實現 82

6.3 RSA 87

6.3.1 RSA依賴的困難問題 88

6.3.2 RSA加密方法 88

6.3.3 RSA簡單示例 89

6.4 橢圓曲線密碼系統 91

6.4.1 基本概念 91

6.4.2 有限域上的橢圓曲線 93

6.4.3 構造密碼算法 96

習題 98

第7章 哈希函數 99

7.1 哈希函數的特點 100

7.2 對哈希函數的攻擊 100

7.3 MD5 102

7.3.1 MD5算法 102

7.3.2 核心算法HMD5 103

7.4 MD5安全性 106

7.5 SHA 106

習題 107

第8章 消息認證碼 109

8.1 MAC函數要求 110

8.2 基于DES的MAC 110

8.3 基于哈希函數的MAC 111

習題 112

第9章 密鑰管理 113

9.1 密鑰分發的基本方法 114

9.1.1 有中心密鑰分發 115

9.1.2 無中心密鑰分發 116

9.2 Diffie-Hellman密鑰交換 117

9.3 密鑰分割 118

9.3.1 Shamir門限方案 118

9.3.2 CRT門限方案 120

習題 122

第10章 數字簽名 124

10.1 基于對稱密鑰算法的數字簽名 125

10.2 數字簽名的實現過程 125

10.3 證書 129

10.4 HTTPS 130

10.5 簽名方案與標準 132

習題 134

第11章 安全服務和安全機制 135

11.1 密碼學支撐的安全服務 136

11.2 密碼算法 136

11.3 OSI 7層模型中的安全服務與機制 136

11.3.1 安全服務 136

11.3.2 特定的安全機制 138

11.3.3 普遍安全機制 140

11.3.4 安全服務和安全機制的關系 142

11.3.5 安全服務和層的關系 142

第12章 協議 144

12.1 零知識協議 145

12.2 認證協議 146

12.3 智力撲克 148

12.4 Kerberos協議及系統 149

12.5 Windows Logon 150

12.6 TLS/SSL 150

12.7 IPv6 150

12.8 5G AKA 151

第13章 協議的安全分析 152

13.1 BAN邏輯 153

13.1.1 基本概念 153

13.1.2 邏輯公設 153

13.1.3 推理步驟 154

13.1.4 分析Needham-Schroeder協議 155

13.2 邏輯編程和協議分析工具 158

第14章 安全多方計算 159

14.1 百萬富翁方案 161

14.2 同態加密 162

14.3 開源項目 163

第15章 比特幣和區塊鏈 164

15.1 比特幣起源 165

15.2 技術發展脈絡 165

15.2.1 賬本 165

15.2.2 交易 166

15.2.3 拜占庭協議 166

15.2.4 挖礦原理 172

15.2.5 錢包 173

15.3 比特幣 174

15.4 其他數字貨幣或虛擬貨幣 174

15.5 區塊鏈 175

第16章 可信計算 177

16.1 可信平臺模塊 178

16.2 相關資源 183

第17章 量子計算 184

17.1 量子的提出 185

17.2 量子的態疊加 185

17.3 量子比特 186

17.4 量子計算機 186

17.4.1 量子計算機發展過程 187

17.4.2 量子計算機工作原理及實現模式 188

17.5 量子糾纏 190

17.6 EPR佯謬 191

17.7 量子隱形傳態 192

17.8 量子通信 193

第18章 商用密碼應用安全性評估 194

18.1 密碼法中的評估要求 195

18.2 等保、密評與關基 196

18.3 密評的基本內容 196

18.4 密評的應用支撐標準 197

18.5 密評的配套測評文件 198

附錄A 拓展閱讀 200

A.1 姚期智——圖靈獎的介紹 201

A.2 ZUC算法 201

A.2.1 ZUC核心部分 202

A.2.2 ZUC算法的設計理念及準則 203

A.3 有限域 204

A.4 GF(2)上的本原多項式 204

A.5 單向函數 204

A.6 Enigma密碼機 204

A.7 安全模型 205

A.7.1 BLP模型 205

A.7.2 ISO安全模型 205

A.7.3 其他模型 205

A.8 Vernam密碼機 205

A.9 RSA-Tool 2 206

附錄B 課程設計參考 207

B.1 課程設計的目的 208

B.2 課程設計的類型 208

B.3 課程設計的注意事項 208

附錄C 相關機構 210

C.1 國家密碼管理局 211

C.2 密碼行業標準化技術委員會 211

C.3 商用密碼檢測中心 212

C.4 中國密碼學會 214

附錄D 相關法律、條例、標準 215

D.1 基本概念 216

D.2 《中華人民共和國網絡安全法》 216

D.3 《中華人民共和國密碼法》 217

D.4 《中華人民共和國反恐怖主義法》 217

D.5 《中華人民共和國電子簽名法》 218

D.6 《國家商用密碼管理條例》 219

D.7 《信息安全技術 信息系統密碼應用基本要求》 219

D.8 《中華人民共和國數據安全法》 220

D.9 《關鍵信息基礎設施安全保護條例》 220

附錄E 代數基礎 222

E.1 群、環、域 223

E.2 有限域的結構 223

E.2.1 有素數元素的有限域 223

E.2.2 有限域的模不可約多項式 223

附錄F 概率的相關概念 225

F.1 古典概率 226

F.2 條件概率 227

F.3 隨機變量 229

附錄G 信息論的相關概念 231

G.1 熵 232

G.2 哈夫曼編碼 232

參考文獻 234