應用密碼學

　　本書為高等學校教育改革推薦教材。本書按照高等院校學生的培養(yǎng)目標，結合作者多年的教學和實踐經(jīng)驗編寫而成，旨在使密碼學教學面向應用實踐，進一步推動這方面的教學改革。本書在介紹密碼學的一般基本知識和基本理論的基礎上，結合計算機網(wǎng)絡通信環(huán)境、通信工程應用及網(wǎng)絡安全體系結構等實際應用方面，詳細分析闡述相關應用密碼的協(xié)議機制、技術方法和算法設計及實現(xiàn)等知識內(nèi)容。同時，結合目前廣泛應用的WINDOWS、UNIX系列操作系統(tǒng)、常見防火墻系統(tǒng)、電子商務應用和WEB應用中的IPSec、DES、RSA、AES、Kerberos等加密認證協(xié)議，進行詳細分析并給出一般的密碼應用解決方案獲應用實例供參考、學習和研究。本書在每章之后配有豐富的練習題，以實現(xiàn)教與學的統(tǒng)一，幫助讀者用最少的時間掌握最多的知識和技能。本書語言通俗易懂，內(nèi)容豐富翔實，實用特點突出。黨的十六大以來，舉國上下都在貫徹人才強國戰(zhàn)略。特別是在我國加入WTO、面臨經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌的形勢下，我國高等教育事業(yè)緊扣世界教育發(fā)展的脈搏，已從精英教育走向大眾教育，進入迅猛發(fā)展的時期。21世紀是信息技術高度發(fā)展的信息時代，要求大學生具有更加豐富的信息技術知識和更強的應用信息技術的能力。選好一本教材，對提高計算機類專業(yè)的教學質(zhì)量至關重要。在確定課程體系以后，最重要的工作就是根據(jù)教學要求編寫出高質(zhì)量的教材。在教材建設中，我們提倡百花齊放、推陳出新，經(jīng)過實踐考驗，形成公眾認可的精品，從而以推動教學質(zhì)量的提高。受出版社委托，我們邀請了一些相關高校的教師，召開了一次別具風格的"新形勢下高等院校系列教材建設研討會"，共同研究了國內(nèi)外高等教育的教學現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，介紹了當前國內(nèi)高等院校計算機類專業(yè)的教學狀況與教材建設情況，探討了新形勢下高等院校的教材建設問題，強調(diào)了教材要"體現(xiàn)實用性，突出院校自身教學特點，老師易教，學生易學"的編寫原則。在有關專家、教授的親切指導和熱心支持下，在相關高校計算機學院（系）院長（主任）與骨干教師的熱情參與下，教材編委會和眾多作者在總結了教材建設上多年探索和實踐的基礎上，廣泛汲取了各類成功教材的有益經(jīng)驗，分析了廣大學生的承受能力和學習心得，并聽取了計算機界教育專家們建議，博采各家所長，精心打造本套教材。本套教材以培養(yǎng)學生的應用能力為目的，突出實用性，突破了傳統(tǒng)教材中理論與實踐脫節(jié)、偏深、偏難的現(xiàn)象，易于實施教學，發(fā)掘?qū)W生的潛在學習積極性，能讓學生在最短的時間內(nèi)，全面系統(tǒng)地掌握計算機技能。本套教材作為"新形勢下高等院校系列教材"，突出體現(xiàn)了以下特色：（1）各高校領導十分重視，熱心于本套教材的建設，并鼓勵教師積極參與，熱切希望本套教材真實地反映各高校教學水平、教學特點和最新教研成果；（2）教材的整個編寫過程，自始至終得到有關專家和教授熱心、真誠的指導與關懷；（3）根據(jù)各高校與老師的實際需要，與出版社共同規(guī)劃，共同建設、共同完善教材體系與內(nèi)容，體現(xiàn)開放與互動交流的宗旨。這套教材在寫法上體現(xiàn)了理論與實踐相結合，相關的知識點講解清晰、透徹，注重教學實際，力求科學實用，符合教學習慣，語言通俗易懂，內(nèi)容豐富翔實，既注重基本理論及使用方法的深入剖析，又注重實例與技巧的融會貫通。各章后附有課后理論與上機練習，滿足學生需要，亦為教師的課堂教學及上機指導提供了有益的參考與幫助。這套教材是"新形勢下高等院校系列教材"，是一種新的嘗試。"新"，就會有許多值得修改的地方。本套教材面向各高校，對有志于參與本套教材編寫或修改的教師來說是開放的，各學?？梢愿鶕?jù)自己的特點和教師的特長加以修訂和補充。我們熱烈歡迎更廣泛的學校；教師或作者共同熱心參與，更好地規(guī)劃和完善這套"新形勢下高等院校系列教材"。信息在社會中的地位和作用越來越重要，信息已成為社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，社會的信息化已經(jīng)成為當今世界發(fā)展的潮流和核心。同時，信息的安全問題也成為人們關注的焦點。信息的安全問題是與密碼學緊密聯(lián)系在一起的，從二戰(zhàn)以后公開的密碼學研究爆炸性地增長，特別是密碼學的計算機應用已經(jīng)深入到越來越多的行業(yè)領域，并發(fā)揮著越來越重要的作用。在此背景下，應用密碼學逐漸成為高等院校各專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程或選修課程，針對高等院校計算機科學與技術專業(yè)、網(wǎng)絡工程專業(yè)、信息安全及其相關專業(yè)學生，我們經(jīng)過認真收集和整理素材，精心編寫了這本與最新密碼學理論研究成果和應用同步的《應用密碼學》一書。本書以注重密碼學基礎知識，注重實際操作，注重密碼學應用為中心，主要講授密碼學的基本概念及分類，介紹目前應用較多的密碼學技術及應用。主要目的是讓計算機科學與技術專業(yè)、網(wǎng)絡工程專業(yè)、信息安全及其相關專業(yè)的學生，掌握和了解密碼學的概念、基本原理及應用技術，能夠利用密碼學作為本學科的學習與研究工具，適應信息化社會的發(fā)展，更好地在信息化社會生活、工作和學習。主要內(nèi)容本書共分為10章。第1章主要介紹了密碼學的發(fā)展；第2章主要介紹了古典密碼學中的單表體制和多表體制的密碼系統(tǒng)，包括古典密碼體制中的基本加密運算、典型的古典密碼體制，以及對古典密碼體制的破譯方法；第3章主要介紹了密碼學的相關數(shù)學知識；第4-6章主要介紹了現(xiàn)代密碼學中的分組密碼、公鑰密碼、流密碼等典型密碼體制；第7～10章主要介紹了密碼學的應用，包括密鑰管理、數(shù)字簽名、身份識別和電子貨幣等。在每章的開頭都列出了本章所要求掌握的知識點，為了方便讀者在學完本章后，檢驗學習成果和加深對本章內(nèi)容的理解和掌握，本書在每章的最后都給出了相應的實踐檢驗題。特點本書用模塊化方式深入淺出地講解了密碼學的基礎知識，以及密碼學應用的重點與難點。全書重點突出、主次分明、結構清晰、邏輯性強，每章都有知識點、概述、實踐檢驗等配套內(nèi)容。使讀者能夠在充分掌握密碼學基礎知識的同時，掌握密碼學應用技術，將其盡快運用到實際工作中，從而實現(xiàn)教與學的結合、統(tǒng)一。適應對象本書語言通俗易懂，內(nèi)容豐富翔實，突出了以實例為中心的特點，既可作為大學本科院校計算機科學與技術專業(yè)、網(wǎng)絡工程專業(yè)、信息安全及其相關專業(yè)的教學用書，也可作為廣大密碼學愛好者自學應用密碼學技術時的參考用書。編寫分工本書由蔡樂才負責統(tǒng)稿和審校工作。由蔡樂才、張仕斌、陳超、趙攀擔任全書的編寫工作，黎仁國、曹海、張弘?yún)⑴c了本書的校閱工作。郝文化負責全書的審訂工作。其中，由蔡樂才參與編寫第1、4、5、6、8章，張仕斌參與編寫第2、‘9章，陳超參與編寫第2、4、8、9、10章，趙攀參與編寫第3、5、6、7章。同時，參與本書編排的還有鄒素瓊、王安貴、陳郭宜、程小英、譚小麗、盧麗娟、劉育志、吳淬礪、趙明星、賀洪俊、李小平、史利、張燕秋、周林英、黃茂英、李力、李小瓊、李修華、田茂敏、蘇萍、巫文斌、鄒勤、粟德容等，在此表示衷心感謝。配套服務為充分展現(xiàn)本書編寫特點，幫助讀者深刻理解本書編寫意圖與內(nèi)涵，進一步提高對本書教學的使用效率，我們建立了本書使用指導聯(lián)絡方式，它是讀者與編者之間交流溝通的橋梁。歡迎讀者將圖書使用過程中的問題與各種探討、建議反饋給我們，本書作者將竭誠為你服務，聯(lián)系方式E-mail：bojia@bojia．net。同時，為了便于多媒體教學，我們?yōu)樽x者提供了本書配套的電子教案，為老師教學提供有益的參考和幫助。請登錄網(wǎng)址：http：／／www．bojia．net，在網(wǎng)站下載專區(qū)免費下載。作者2005年1月 第1章 密碼學概述 11.1 密碼學的基本概念 11.2 密碼體制的分類 51.3 密碼學的發(fā)展歷史 61.4 實踐檢驗 9第2章 古典密碼學 102.1 古典密碼學中的基本運算 102.2 幾種典型的古典密碼體制 122.3 古典密碼的統(tǒng)計分析 172.4 實踐檢驗 24第3章 密碼學的數(shù)學基礎 253.1 信息論 253.2 復雜性理論 283.3 數(shù)論 323.4 素數(shù)的產(chǎn)生 383.5 有限域上的離散對數(shù) 413.6 實踐檢驗 42第4章 分組密碼 434.1 分組密碼的產(chǎn)生背景及意義 434.2 數(shù)據(jù)加密標準：DES 454.3 美國最新的加密標準AES 624.4 其他典型的分組密碼簡介 814.5 實踐檢驗 87第5章 公鑰加密 895.1 產(chǎn)生背景和基本概念 895.2 背包公鑰密碼算法 925.3 RSA算法 1005.4 其他公鑰密碼簡介 1185.5 實踐檢驗 127第6章 流密碼 1306.1 基本概念 1306.2 有限狀態(tài)機 1336.3 流密碼系統(tǒng)結構 1366.4 使用LFSR的流密碼算法 1436.5 其他的流密碼算法 1486.6 實踐檢驗 154第7章　密鑰管理 1567.1 密鑰的組織結構和種類 1567.2 密鑰生成 1587.3 密鑰分配 1607.4 密鑰協(xié)商 1667.5 實踐檢驗 170第8章 數(shù)字簽名 1728.1 數(shù)字簽名的基本概念 1728.2 數(shù)字簽名標準 1768.3 其他簽名方案 1798.4 實踐檢驗 183第9章 身份識別 1849.1 什么是身份識別 1849.2 弱身份識別 1859.3 強身份識別 1879.4 身份識別協(xié)議 1949.5 對身份識別協(xié)議的攻擊 1989.6 實踐檢驗 199第10章 電子貨幣 20110.1 電子現(xiàn)金的出現(xiàn)與發(fā)展史 20110.2 在線電子貨幣 20310.3 一個電子現(xiàn)金方案 20610.4 有監(jiān)視器的錢包 20810.5 實踐檢驗 210參考文獻 211

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