目录

第1章引言1

1.1网络安全面临的威胁1

1.1.1安全威胁1

1.1.2入侵者和病毒2

1.1.3安全业务3

1.2网络安全的模型4

1.3密码学基本概念5

1.3.1保密通信系统5

1.3.2密码体制分类6

1.3.3密码攻击概述7

1.4几种古典密码8

1.4.1单表代换密码8

1.4.2多表代换密码10

习题11第2章流密码12

2.1流密码的基本概念12

2.1.1同步流密码12

2.1.2有限状态自动机13

2.1.3密钥流生成器14

2.2线性反馈移位寄存器15

2.3线性移位寄存器的一元多项式表示17

2.4m序列的伪随机性20

2.5m序列密码的破译22

2.6非线性序列25

2.6.1Geffe序列生成器25

2.6.2JK触发器26

2.6.3Pless生成器27现代密码学(第6版)目录2.6.4钟控序列生成器27

习题29第3章分组密码体制31

3.1分组密码概述31

3.1.1代换32

3.1.2扩散和混淆33

3.1.3Feistel密码结构34

3.2数据加密标准37

3.2.1DES描述37

3.2.2二重DES42

3.2.3两个密钥的三重DES43

3.2.43个密钥的三重DES43

3.3差分密码分析与线性密码分析44

3.3.1差分密码分析44

3.3.2线性密码分析45

3.4分组密码的运行模式46

3.4.1电码本模式46

3.4.2密码分组链接模式47

3.4.3密码反馈模式48

3.4.4输出反馈模式50

3.5IDEA51

3.5.1设计原理51

3.5.2加密过程53

3.6AES 算法——Rijndael57

3.6.1Rijndael的数学基础和设计思想57

3.6.2算法说明60

3.7中国商用密码算法SM468

3.8祖冲之密码72

3.8.1算法中的符号及含义72

3.8.2祖冲之密码的算法结构73

3.8.3祖冲之密码算法的运行78

3.8.4基于祖冲之密码的机密性算法 128EEA378

习题80第4章公钥密码82

4.1密码学中一些常用的数学知识82

4.1.1群、环、域82

4.1.2素数和互素数84

4.1.3模运算85

4.1.4模指数运算87

4.1.5费尔马定理、欧拉定理、卡米歇尔定理88

4.1.6素性检验91

4.1.7欧几里得算法94

4.1.8中国剩余定理97

4.1.9离散对数100

4.1.10二次剩余101

4.1.11循环群105

4.1.12循环群的选取106

4.1.13双线性映射107

4.1.14计算复杂性107

4.2公钥密码体制的基本概念109

4.2.1公钥密码体制的原理109

4.2.2公钥密码算法应满足的要求111

4.2.3对公钥密码体制的攻击111

4.3RSA算法112

4.3.1算法描述112

4.3.2RSA算法中的计算问题114

4.3.3一种改进的RSA实现方法115

4.3.4RSA的安全性116

4.3.5对RSA的攻击117

4.4背包密码体制118

4.5Rabin密码体制121

4.6NTRU公钥密码系统122

4.7椭圆曲线密码体制123

4.7.1椭圆曲线123

4.7.2有限域上的椭圆曲线124

4.7.3椭圆曲线上的点数126

4.7.4明文消息到椭圆曲线上的嵌入127

4.7.5椭圆曲线上的密码127

4.8SM2椭圆曲线公钥密码加密算法129

习题132第5章密钥分配与密钥管理135

5.1单钥加密体制的密钥分配135

5.1.1密钥分配的基本方法135

5.1.2一个实例135

5.1.3密钥的分层控制136

5.1.4会话密钥的有效期137

5.1.5无中心的密钥分配137

5.1.6密钥的控制使用138

5.2公钥加密体制的密钥管理139

5.2.1公钥的分配139

5.2.2用公钥加密分配单钥密码体制的密钥142

5.2.3DiffieHellman密钥交换143

5.3随机数的产生144

5.3.1随机数的使用144

5.3.2随机数源145

5.3.3伪随机数产生器145

5.3.4基于密码算法的随机数产生器147

5.3.5随机比特产生器149

5.4秘密分割150

5.4.1秘密分割门限方案150

5.4.2Shamir门限方案151

5.4.3基于中国剩余定理的门限方案152

习题154第6章消息认证和哈希函数156

6.1消息认证码156

6.1.1消息认证码的定义及使用方式156

6.1.2产生MAC的函数应满足的要求157

6.1.3数据认证算法158

6.1.4基于祖冲之密码的完整性算法128EIA3159

6.2哈希函数161

6.2.1哈希函数的定义及使用方式161

6.2.2哈希函数应满足的条件162

6.2.3生日攻击164

6.2.4迭代型哈希函数的一般结构165

6.3MD5哈希算法166

6.3.1算法描述166

6.3.2MD5的压缩函数169

6.3.3MD5的安全性170

6.4安全哈希算法171

6.4.1算法描述171

6.4.2SHA的压缩函数172

6.4.3SHA与MD5的比较174

6.4.4对SHA的攻击现状174

6.5HMAC175

6.5.1HMAC的设计目标175

6.5.2算法描述175

6.5.3HMAC的安全性177

6.6SM3哈希算法178

6.6.1SM3哈希算法的描述178

6.6.2SM3哈希算法的安全性179

习题181第7章数字签名和认证协议182

7.1数字签名的基本概念182

7.1.1数字签名应满足的要求182

7.1.2数字签名的产生方式183

7.1.3数字签名的执行方式184

7.2数字签名标准186

7.2.1DSS的基本方式186

7.2.2数字签名算法DSA187

7.3其他签名方案188

7.3.1基于离散对数问题的数字签名体制188

7.3.2基于大数分解问题的数字签名体制191

7.3.3基于身份的数字签名体制193

7.4SM2椭圆曲线公钥密码签名算法194

7.5认证协议196

7.5.1相互认证196

7.5.2单向认证200

习题201第8章密码协议202

8.1一些基本协议202

8.1.1智力扑克202

8.1.2掷硬币协议203

8.1.3数字承诺协议204

8.1.4不经意传输协议205

8.2零知识证明208

8.2.1交互式证明系统208

8.2.2交互式证明系统的定义209

8.2.3交互式证明系统的零知识性210

8.2.4零知识证明协议的组合214

8.2.5图的三色问题的零知识证明214

8.2.6知识证明216

8.2.7简化的FiatShamir身份识别方案219

8.2.8FiatShamir身份识别方案220

8.3非交互式证明系统221

8.3.1非适应性安全的非交互式零知识证明222

8.3.2适应性安全的非交互式零知识证明222

8.3.3BGN密码系统223

8.3.4BGN密码系统的非交互式零知识证明224

8.4zkSNARK227

8.4.1高级语言转换为电路举例227

8.4.2算术电路227

8.4.3QAP228

8.4.4从QAP到zkSNARK231

8.5安全多方计算协议233

8.5.1安全多方计算问题233

8.5.2半诚实敌手模型234

8.5.3恶意敌手模型238

习题241第9章可证明安全242

9.1语义安全的公钥密码体制的定义242

9.1.1公钥加密方案在选择明文攻击下的不可区分性242

9.1.2公钥加密方案在选择密文攻击下的不可区分性246

9.1.3公钥加密方案在适应性选择密文攻击下的不可区分性248

9.1.4归约249

9.2语义安全的RSA加密方案251

9.2.1RSA问题和RSA假设251

9.2.2选择明文安全的RSA加密251

9.2.3选择密文安全的RSA加密254

9.3Paillier公钥密码系统256

9.3.1合数幂剩余类的判定257

9.3.2合数幂剩余类的计算257

9.3.3基于合数幂剩余类问题的概率加密方案260

9.3.4基于合数幂剩余类问题的单向陷门置换261

9.3.5Paillier密码系统的性质262

9.4CramerShoup密码系统263

9.4.1CramerShoup密码系统的基本机制263

9.4.2CramerShoup密码系统的安全性证明263

9.5RSAFDH签名方案266

9.5.1RSA签名方案266

9.5.2RSAFDH签名方案的描述267

9.5.3RSAFDH签名方案的改进269

9.6BLS短签名方案270

9.6.1BLS短签名方案所基于的安全性假设271

9.6.2BLS短签名方案描述271

9.6.3BLS短签名方案的改进一273

9.6.4BLS短签名方案的改进二273

9.7分叉引理274

习题276第10章基于身份的和基于属性的密码体制278

10.1基于身份的密码体制定义和安全模型278

10.1.1基于身份的密码体制简介278

10.1.2选择明文安全的IBE方案279

10.1.3选择密文安全的IBE方案280

10.2随机谕言机模型下的IBE281

10.2.1BF方案所基于的困难问题281

10.2.2BF方案描述282

10.2.3BF方案的安全性283

10.2.4选择密文安全的BF方案287

10.3无随机谕言机模型的选定身份安全的IBE288

10.3.1判定性双线性DiffieHellman假设288

10.3.2基于DBDH假设的IBE方案289

10.4基于属性的密码体制的一般概念290

10.5基于模糊身份的KPABE方案295

10.5.1Fuzzy IBE的安全模型及困难性假设295

10.5.2基于模糊身份的加密方案296

10.6基于访问树结构的KPABE方案299

10.6.1访问树结构299

10.6.2KPABE方案构造300第11章区块链及其隐私保护 305

11.1电子现金的基本概念305

11.2区块链的基本概念、构造及实现306

11.2.1区块链要解决的问题306

11.2.2区块链的建立过程309

11.2.3区块链的实现312

11.3区块链中的隐私保护314

11.3.1零币314

11.3.2零钞316

习题319参考文献320