现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)

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路而红,董秀则 著
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店铺: 炫丽之舞图书专营店
出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302278177
商品编码:29867134906
包装:平装
出版时间:2012-06-01

具体描述

基本信息

书名:现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)

定价:25.00元

作者:路而红,董秀则

出版社:清华大学出版社

出版日期:2012-06-01

ISBN:9787302278177

字数:

页码:

版次:1

装帧:平装

开本:大32开

商品重量:0.381kg

编辑推荐


《现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)》由路而红主编,本书以各种公开的序列密码、分组密码、散列密码和公钥密码等典型密码算法为例,将密码学与计算机、电子技术**结合,充分体现密码算法工程实现的核心内容,注重密码理论与工程实现的融合,旨在提高密码工程技术人才的应用实践能力和密码芯片设计能力。

内容提要


《现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)》由路而红主编,主要涉及密码算法的FPGA硬件实现、软件实现以及密码芯片的安全性设计。内容包括信息安全与密码技术的背景知识;FPGA设计基础知识;各种常用密码算法的FPGA工程实现,书中给出这些密码算法的实现举例和主要程序代码;密码算法的软件实现方法和实现举例;密码芯片的安全性设计等。《现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)》可作为密码学、信息安全、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等相关专业本科生的教材或参考书,也可供密码与信息安全研究人员和工程技术人员参考。

目录


章 密码算法工程基础第2章 FPGA原理及应用第3章 VHDL语言第4章 序列密码算法工程实现第5章 分组密码算法工程实现第6章 AES算法工程实现第7章 HASH算法工程实现第8章 椭圆曲线点乘算法工程实现第9章 密码算法的软件工程实现0章 密码芯片安全设计参考文献

作者介绍


路而红,北京电子科技学院教授,毕业于清华大学,首批北京市高等学校教学名师,享受特殊津贴。在高校长期从事电子技术教学与科研工作。主持多项科研项目并获部级科技进步奖。主讲的“EDA技术”课程被评为北京市精品课程。主编的多部教材先后被评为北京高等教育精品教材、普通高等教育“十一五”*规划教材,并获得北京市教学成果奖。

文摘


序言



《聚焦信息安全:现代密码算法工程导论》 前言 在信息爆炸、数据互联的时代,信息安全已不再是特定领域的专业话题,而是关乎个人隐私、企业运营乃至国家主权的基石。而密码学,作为信息安全的“守护神”,其理论的演进与工程的实践,直接决定了我们数字世界的安全程度。本书《聚焦信息安全:现代密码算法工程导论》旨在为信息安全领域的学习者提供一个全面、深入且实践导向的学习框架,帮助读者理解并掌握现代密码算法的原理、设计、实现与应用。 第一章:密码学基础与发展历程 本章将带领读者穿越时空,回顾密码学波澜壮阔的发展历程。从古老的凯撒密码、维吉尼亚密码,到信息论奠基人香农的划时代理论,再到现代密码学的曙光——公钥密码体制的诞生,我们将梳理出密码学发展的关键节点与思想火花。 古代密码术的演变: 了解对称加密思想的萌芽,如替换、移位等基本操作。 信息论与密码学: 阐述信息熵、混淆、扩散等概念在密码学中的核心作用,理解信息论为现代密码学提供的理论基础。 对称密码学的兴起: 深入解析DES(数据加密标准)的结构与局限,为理解AES(高级加密标准)的诞生奠定基础。 公钥密码学的革命: 介绍RSA、Diffie-Hellman密钥交换等里程碑式的发明,揭示非对称加密如何解决密钥分发难题。 数字签名与哈希函数的概念: 引入数字签名和哈希函数在保证数据完整性与身份认证方面的关键作用。 密码学在现代社会的应用: 简述密码学在通信、金融、电子商务等领域的初步应用。 第二章:现代对称加密算法详解 本章将聚焦于当前广泛应用且安全性得到广泛验证的现代对称加密算法,重点剖析其内部机制、安全强度以及工程实现上的考量。 分组密码的原理: 讲解Feistel网络结构和SPN(乘积密码)结构,这是绝大多数分组密码的设计基础。 AES(Advanced Encryption Standard): 详细解析AES算法的结构,包括字节代换(SubBytes)、行移位(ShiftRows)、列混合(MixColumns)和轮密钥加(AddRoundKey)等四个基本操作。探讨AES的不同模式(ECB、CBC、CFB、OFB、CTR)及其适用场景和安全性差异。 其他重要分组密码(可选): 简要介绍DES的演进(如3DES)及其在兼容性方面的考虑,以及其他具有代表性的分组密码算法(如Blowfish、Twofish),说明其设计思想的异同。 流密码的原理与应用: 讲解RC4等经典流密码的运作方式,并探讨其在特定场景下的优势与劣势。 密钥长度与安全性: 分析不同密钥长度对对称加密算法安全性的影响,以及选择合适密钥长度的重要性。 实现AES的挑战与优化: 讨论在硬件和软件平台上实现AES时可能遇到的性能瓶颈,以及常用的优化技术,如查找表、多项式乘法优化等。 第三章:现代非对称加密算法与密钥管理 本章将深入探讨非对称加密算法的数学原理、实际应用以及配套的密钥管理技术,这是构建安全通信和身份认证体系的关键。 基于模运算的公钥密码: RSA算法: 详细讲解RSA的数学基础(欧拉定理、中国剩余定理),算法流程(密钥生成、加密、解密),以及其安全性与相关攻击(如小明文攻击、共模攻击)。 Diffie-Hellman密钥交换: 阐述其基于离散对数问题的密钥协商过程,以及其在建立安全通信通道中的作用。 基于椭圆曲线的公钥密码(ECC): 椭圆曲线的数学背景: 介绍有限域上的椭圆曲线及其群律。 ECDSA(椭圆曲线数字签名算法): 讲解ECDSA的签名与验证过程,与RSA签名的对比。 ECDH(椭圆曲线Diffie-Hellman): 介绍ECDH密钥协商协议。 ECC的优势: 分析ECC相较于RSA在相同安全强度下密钥长度更短的优势,以及其在移动设备、物联网等资源受限环境中的应用前景。 密钥管理: 密钥的生命周期: 讨论密钥的生成、存储、分发、使用、更新与销毁等各个阶段的管理策略。 公钥基础设施(PKI): 介绍PKI的概念、组成部分(CA、RA、证书库、证书验证服务器)以及其在身份认证和信任管理中的作用。 证书格式(X.509): 讲解X.509证书的标准格式及其包含的关键信息。 密钥封装机制(KEM)与密钥约定(CCM): 介绍现代密码学中用于安全地交换对称密钥的技术。 第四章:密码散列函数与消息认证码 本章将聚焦于密码散列函数(哈希函数)和消息认证码(MAC),它们在保证数据完整性、进行身份认证以及构建更复杂的密码协议中扮演着不可或缺的角色。 密码散列函数的特性: 阐述单向性、抗碰撞性(弱碰撞、强碰撞)、雪崩效应等关键安全属性。 MD5(Message Digest Algorithm 5): 分析MD5的结构与工作原理,并重点讨论其安全性漏洞(如已发现碰撞攻击),强调其不再适用于安全敏感的应用。 SHA系列算法: SHA-1: 介绍SHA-1的结构,并说明其也已不再安全。 SHA-2系列(SHA-256, SHA-512等): 详细解析SHA-2系列算法的设计理念,其强大的安全性能,以及在各种应用中的广泛使用。 SHA-3(Keccak): 介绍SHA-3的“海绵结构”设计,与SHA-2的差异,以及其作为未来标准的发展潜力。 消息认证码(MAC): MAC的原理: 阐述MAC如何结合密钥与消息生成固定长度的标签,用于验证消息的完整性和真实性。 HMAC(Hash-based MAC): 详细讲解HMAC的设计,以及如何利用现有的哈希函数构建安全的MAC。 CMAC(Cipher-based MAC): 介绍基于分组密码构建MAC的方法。 数字签名与MAC的对比: 区分两者的功能与应用场景,强调数字签名提供不可否认性,而MAC仅提供认证。 散列函数在数据完整性校验中的应用: 如文件校验、区块链技术等。 第五章:密码学工程实践与安全性分析 本章将从工程实现的视角出发,深入探讨如何安全地实现和使用密码算法,以及如何进行有效的安全性分析。 安全编码实践: 避免常见的实现漏洞: 如侧信道攻击(时间、功耗、电磁辐射)、缓冲区溢出、整数溢出、不安全的随机数生成等。 选择合适的密码学库: 介绍OpenSSL、Bouncy Castle等成熟的密码学库,以及使用它们时的注意事项。 正确的API使用: 讲解如何正确调用密码学库提供的函数,避免误用导致的安全风险。 随机数生成的重要性: 真随机数生成器(TRNG)与伪随机数生成器(PRNG): 解释两者的区别与应用场景。 密码学安全伪随机数生成器(CSPRNG): 强调CSPRNG在生成密钥、初始化向量等方面的关键作用,以及其安全需求。 熵源与熵池: 讨论如何收集和管理随机源的熵。 侧信道分析与对抗: 介绍时间攻击、功耗分析、电磁辐射分析等攻击手段。 讨论常见的侧信道防御技术: 如常数时间执行、掩码技术、噪声注入等。 密码协议设计与分析: 介绍TLS/SSL协议及其演进: 从SSLv2到TLS1.3,分析其在互联网通信安全中的作用。 密钥协商协议的安全性: 如Diffie-Hellman、ECDH的安全性评估。 认证协议: 如基于Kerberos的认证。 其他安全协议: 如IPsec、SSH等。 密码算法的安全性评估: 安全性证明(Security Proofs): 介绍如何基于计算复杂性理论证明密码算法的安全性。 实际攻击与基准测试: 讨论如何通过实际测试和基准分析来评估算法的性能和安全性。 密码学标准化流程: 了解NIST、ISO等标准化组织在推动密码学发展中的作用。 第六章:未来密码学的发展趋势 本章将展望密码学的前沿研究方向和未来发展趋势,帮助读者了解密码学在应对新兴挑战中的作用。 后量子密码学: 量子计算的威胁: 解释量子计算可能对现有公钥密码算法(如RSA, ECC)构成的威胁。 格密码、编码密码、多变量二次方程密码、基于哈希的签名等后量子密码算法的介绍。 标准化进展: 介绍NIST等机构在后量子密码学标准化方面的努力。 同态加密(Homomorphic Encryption): 概念与应用: 阐述允许在加密数据上进行计算而无需解密的技术,及其在隐私计算、安全多方计算中的潜力。 全同态加密(FHE)与部分同态加密(PHE)。 零知识证明(Zero-Knowledge Proofs): 原理与应用: 介绍如何在不泄露任何秘密信息的情况下证明某个断言的真实性,及其在区块链、身份认证等领域的应用。 差分隐私(Differential Privacy): 概念与实现: 讲解如何在数据分析过程中保护个体隐私,防止统计信息泄露。 硬件安全模块(HSM)与可信执行环境(TEE): 硬件级别的安全保护: 介绍HSM和TEE在安全存储密钥、执行敏感操作方面的作用。 区块链与分布式账本技术中的密码学应用: 加密货币、智能合约、共识机制等。 结论 《聚焦信息安全:现代密码算法工程导论》力求为读者构建一个坚实的理论基础,并提供必要的工程实践指导。通过对本书的学习,读者将能够更深刻地理解信息安全的核心挑战,掌握现代密码算法的工作原理,并具备识别、设计和实现安全密码解决方案的能力,从而在数字世界的安全建设中贡献自己的力量。

用户评价

评分

这本书的价值在于它将抽象的密码学理论与具体的工程实践紧密地结合在了一起。我一直认为,密码学不仅仅是数学问题,更是工程问题。这本书很好地体现了这一点。作者在讲解每一种算法时,都会从工程实现的角度出发,分析算法的效率、安全性和可扩展性。例如,在讲解ECC(椭圆曲线密码学)时,作者不仅介绍了其数学原理,还详细分析了ECC在签名和密钥交换方面的优势,以及在实际应用中如何选择合适的曲线参数来保证安全性和性能。书中还涉及了许多在实际工程中非常重要的概念,如密钥管理、随机数生成、安全通道的建立(TLS/SSL)以及公钥基础设施(PKI)等。这些内容对于理解和构建安全的系统至关重要。我尤其喜欢书中关于“代码实现”的讨论,作者会给出一些伪代码,帮助读者理解算法的实现细节,这对于我这样喜欢动手实践的读者来说非常有帮助。

评分

作为一名长期从事软件开发并负责部分安全设计的工程师,我深知理解密码学原理固然重要,但如何将这些原理转化为安全、高效、可维护的代码,才是真正的挑战。《现代密码算法工程》这本书恰恰在这方面给了我极大的启发。它没有停留在概念层面,而是详细介绍了各种主流密码算法的实现细节,包括但不限于各种加密模式、分组密码、流密码、公钥密码、数字签名、密钥交换算法等。我特别欣赏书中对一些关键算法的“工程化”解读,比如AES算法中S-box的生成原理和置换操作的优化,以及RSA算法在实际应用中进行优化的方法,如使用CRT(Chinese Remainder Theorem)来加速解密过程。作者还花了相当大的篇幅讨论了密码算法的安全性评估,包括针对不同算法的攻击手段(如差分攻击、线性密码分析)以及如何设计抵御这些攻击的算法。此外,书中还涉及了密码学在实际应用中的一些挑战,如侧信道攻击(side-channel attacks)和后量子密码学(post-quantum cryptography)的介绍,这些前沿的、与工程实现息息相关的技术点,在该书中都得到了深入的探讨。

评分

这本书的讲解方式非常独特,它没有直接抛出复杂的数学公式,而是先从一个实际的安全问题入手,然后逐步引导读者去理解解决这个问题所需的密码学原理。我非常喜欢这种“问题驱动”的学习方式,它能够让我更好地理解密码学知识的实际应用价值。例如,在讲解公钥密码体系时,作者并没有一开始就深入到Diffie-Hellman或ElGamal的数学细节,而是先从一个“安全地在不安全的信道上传递密钥”的场景切入,然后引出Diffie-Hellman密钥交换算法。在讲解数字签名时,作者也从“如何验证消息的完整性和发送者的身份”这一实际需求出发,进而介绍DSA和ECDSA等签名算法。书中还包含了很多关于密码学工程实践的讨论,例如如何设计安全的密钥管理系统,如何实现高效的加密解密操作,以及如何抵御各种已知的密码分析攻击等等。这些内容对于我这样一名正在学习信息安全专业、希望将理论知识应用于实践的学生来说,非常有帮助。

评分

这本书的内容详实,结构清晰,非常适合作为信息安全专业学生的教材。我特别欣赏作者在讲解每一种密码算法时,都能够深入浅出地解释其背后的数学原理,并且将这些原理与工程实现紧密地结合起来。例如,在讲解AES算法时,作者不仅介绍了S-box、ShiftRows、MixColumns等操作的原理,还详细分析了AES在不同模式下的工作流程,以及如何在工程中实现高效的AES加密和解密。同样,在讲解RSA算法时,作者也详细介绍了模幂运算、公钥私钥生成、加密解密等过程,并强调了在工程实现中需要注意的安全性问题,如密钥长度的选择、填充方案的应用等。让我印象深刻的是,书中还专门辟章节讨论了密码学在实际应用中的一些挑战,如侧信道攻击、量子计算对现有密码体系的威胁以及后量子密码学的研究进展,这些内容都非常有前瞻性和实践意义。

评分

这本书给我的整体印象是,它是一本非常“接地气”的密码学工程著作。作者在讲解各种现代密码算法时,并没有仅仅停留在理论层面,而是非常注重算法的工程实现、性能优化以及实际应用中的安全考量。我印象特别深刻的是,书中对一些关键算法的“工程化”分析,比如AES算法在不同模式下的性能差异,以及如何通过硬件加速来提升其效率。同样,在讲解非对称加密算法时,作者也详细分析了RSA和ECC的实现细节,以及它们在实际应用中可能遇到的性能瓶颈,并给出了一些优化建议。让我感到惊喜的是,书中还涉及了许多与密码学工程相关的实践技术,如代码实现中的常见错误、如何进行安全的代码审计、以及如何利用现有的密码学库来构建安全应用等等。这些内容对于一名想要将密码学知识转化为实际工程能力的学生来说,具有极高的参考价值。

评分

这本书的深度和广度都超出了我的预期。我之前也阅读过一些密码学相关的书籍,但很多要么过于理论化,要么过于浅显,难以满足我对工程实践的需求。这本书则很好地平衡了这两者。它不仅仅罗列了各种算法的名字,而是深入剖析了每一种算法的设计思想、安全强度分析,以及其在不同应用场景下的适用性。例如,在讲解哈希函数时,作者不仅介绍了MD5、SHA-1等已不安全的算法,也详细阐述了SHA-256、SHA-3等现代安全哈希函数的结构和抗碰撞性设计。更令人赞赏的是,书中还涉及了许多在实际工程中必不可少的概念,比如密钥管理、安全通道的建立(TLS/SSL)、公钥基础设施(PKI)的构建和维护等等。我尤其喜欢其中关于“安全工程实践”的部分,它提供了很多实用的建议,比如如何避免常见的密码学漏洞,如何选择适合项目需求的加密算法,以及如何在系统设计中融入安全考虑。读到这部分内容的时候,我感觉就像是在听一位经验丰富的安全架构师在分享他的心得体会,这些内容非常有价值,远比单纯的学习算法本身要来得重要。

评分

这本书最大的亮点在于其“工程”导向。作者没有止步于算法的数学描述,而是深入到算法的实际应用和工程实现层面。在阅读过程中,我感受到了作者深厚的工程实践经验。他会详细分析每一种算法的优缺点,以及在不同应用场景下的适用性。比如,在讲解对称加密算法时,作者不仅介绍了AES的各种模式,还详细讨论了它们在数据加密、身份验证等方面的应用,以及在选择模式时需要考虑的安全性问题。在讲解非对称加密算法时,作者则重点介绍了RSA和ECC的优劣势,以及它们在数字签名、密钥协商等方面的应用,并给出了许多实用的工程建议。更让我惊喜的是,书中还涉及了许多与密码学工程相关的实践技术,如侧信道攻击的防护、硬件安全模块(HSM)的应用、以及代码混淆和反编译等技术,这些都是在实际安全工程中非常重要的内容。

评分

这本书我拿到手已经有一段时间了,但真正静下心来仔细翻阅,还是最近的事情。作为一名在信息安全领域摸爬滚打多年的从业者,我一直对密码学抱有极大的兴趣,尤其是那些能够落地到实际工程中的算法和技术。这本书的书名《现代密码算法工程(高等院校信息安全专业系列教材)》一下子就击中了我的点,因为它明确指出了“工程”二字,这让我预感到它不仅仅是理论的堆砌,更注重实践的指导。读完之后,我的感受可以用“惊喜”和“震撼”来形容。 首先,书中对现代密码算法的介绍,并非停留在简单的数学公式层面。作者似乎花了大量篇幅去拆解每一种算法的内部机制,从最基础的对称加密算法,如AES的各种模式(ECB、CBC、CFB、OFB、CTR),到非对称加密算法,如RSA、ECC的原理,再到更复杂的哈希函数(SHA系列)和数字签名算法(DSA、ECDSA)。让我印象深刻的是,作者并没有回避这些算法背后的数学理论,比如有限域、模运算、椭圆曲线方程等等,但更重要的是,他将这些抽象的数学概念与具体的工程实现紧密结合。他会详细分析每一种算法在实际应用中可能遇到的性能瓶颈,以及如何通过优化算法参数、选择合适的实现库来提升效率。举个例子,在讲解AES的CBC模式时,作者不仅解释了其加密和解密流程,还深入探讨了IV(Initialization Vector)的重要性,以及如何生成安全可靠的IV,这对于防止选择明文攻击至关重要。同样,在介绍RSA时,作者也详细讲解了密钥生成、加密、解密的过程,并特别强调了公钥和私钥的管理问题,这在实际系统中往往是安全防护的薄弱环节。

评分

这本书的内容组织非常合理,循序渐进,从基础的对称加密算法讲到更复杂的非对称加密算法,再到哈希函数、数字签名等,最后还涉及了更高级的主题,如密码协议和信息隐藏技术。作者的讲解方式清晰易懂,即使是对于密码学初学者来说,也能够很好地理解。我特别欣赏书中对各种算法的“工程化”视角,它不仅介绍了算法的原理,还详细讲解了算法在实际应用中的实现细节、性能优化以及安全性考量。例如,在讲解AES算法时,作者不仅介绍了ECB、CBC、CFB、OFB、CTR等各种模式的原理和区别,还讨论了不同模式在实际应用中的优缺点以及如何选择合适的模式。同样,在讲解RSA算法时,作者也详细介绍了密钥生成、加密、解密的过程,并强调了在工程实现中需要注意的一些安全问题,如避免使用过小的密钥长度、如何进行安全地密钥存储和管理等。

评分

这本书给我的感觉就像是为信息安全专业的学生量身定做的一本“实战手册”。它没有像一些理论书籍那样,枯燥地堆砌数学公式和证明,而是以一种更加贴近实际应用的方式,来讲解现代密码算法的原理和工程实现。我尤其喜欢书中对各种算法的“黑盒”和“白盒”分析,它会先介绍算法的整体功能和用途,然后深入到其内部工作机制,甚至会探讨如何进行数学上的证明来保证其安全性。例如,在讲解哈希函数的时候,作者不仅介绍了SHA-256的结构,还分析了其在防碰撞、抗原像攻击方面的设计考量。在谈到非对称加密算法时,作者不仅解释了RSA和ECC的原理,还详细分析了它们在数字签名、密钥交换等场景下的应用,以及在实现过程中需要注意的安全细节。让我印象深刻的是,书中还专门辟章节讨论了密码协议的设计与分析,例如TLS/SSL协议的握手过程和加密通信流程,这对于理解网络安全至关重要。

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