本书属重庆市普通高等教育本科"十二五”规划教材，第1版为普通高等教育"十一五”国家规划教材。本书全面介绍了密码学的基本概念、基本理论和典型实用技术。全书共13章，内容涉及密码学基础、古典密码、密码学数学引论、对称密码体制、非对称密码体制、杂凑算法和消息认证、数字签名、密钥管理、序列密码、密码学的新进展、中国商用密码算法标准和密码学应用与实践。突出的特色是"以学习者为中心”，深入浅出地分析复杂的密码算法原理，详解中国商用密码算法标准，并结合工程实例介绍密码学的典型应用，重点培养学习者的密码学工程实践技能。本书可作为高等院校密码学、应用数学、信息安全、通信工程、计算机、信息管理、电子商务、物联网工程、智能电网信息工程等专业高年级本科生和研究生教材，也可供从事网络和通信信息安全相关领域应用和设计开发的研究人员、工程技术人员参考。尤其适合对学习密码学感到困难的初学者。

    胡向东，男，博士，教授，博导，中国计算机学会计算机安全专业委员会委员、教育部高等学校仪器类专业教学指导委员会委员。重庆市学术技术带头人，重庆市中青年骨干教师，国家精品课程负责人，物联网工程师。  主要从事智能感知、网络化测量与工业大数据安全，物联网安全智能理论与技术，复杂系统建模、仿真与优化等方向的交叉融合研究。主持或参与国家高技术研究计划、国家自然科学基金、教育部－中国移动基金项目等30余项国家或省部级科研课题；公开发表学术论文70余篇，其中SCI/EI检索论文40+篇；主编出版专著《物联网安全》、国家规划教材《应用密码学》、《传感器与检测技术》和《物联网安全－理论与技术》等著作12部；获发明专利授权、软件著作权登记和重庆市科技进步奖一等奖等8项，获国家教学成果奖、重庆市高等教育教学成果奖等教学类奖励10余项；指导的研究生毕业后获省级“五一”劳动奖章一枚。

目  录

开篇 密码学典故

第0章 密码故事

0.1　重庆大轰炸背后的密码战

0.2　“爱情密码”帖

上篇 密码学原理与算法

第1章　绪论

1.1　网络信息安全概述

1.1.1 网络信息安全问题的由来

1.1.2 网络信息安全问题的根源

1.1.3 网络信息安全的重要性和紧迫性

1.2　密码学在网络信息安全中的作用

1.3　密码学的发展历史

1.3.1 古代加密方法

1.3.2 古典密码

1.3.3 近代密码

1.4　网络信息安全的机制和安全服务

1.4.1 安全机制

1.4.2 安全服务

1.4.3 安全服务与安全机制之间的关系

1.5　安全性攻击的主要形式及其分类

1.5.1 安全攻击的主要形式

1.5.2 安全攻击形式的分类

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第2章　密码学基础

2.1　密码学相关概念

2.2　密码系统

2.2.1 柯克霍夫原则

2.2.2 密码系统的安全条件

2.2.3 密码系统的分类

2.3　安全模型

2.3.1 网络通信安全模型

2.3.2 网络访问安全模型

2.4　密码体制

2.4.1 对称密码体制

2.4.2 非对称密码体制

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第3章　古典密码

3.1　隐写术

3.2　代替

3.2.1 代替密码体制

3.2.2 代替密码的实现方法分类

3.3　换位

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第4章　密码学数学引论

4.1　数论

4.1.1 素数

4.1.2 模运算

4.1.3 欧几里德算法

4.1.4扩展的欧几里德算法

4.1.5 费马定理

4.1.6 欧拉定理

4.1.7 中国剩余定理

4.2　群论

4.2.1 群的概念

4.2.2 群的性质

4.3　有限域理论

4.3.1 域和有限域

4.3.2 有限域中的计算

4.4　计算复杂性理论

4.4.1 算法的复杂性

4.4.2 问题的复杂性

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第5章　对称密码体制

5.1　分组密码

5.1.1 分组密码概述

5.1.2 分组密码原理

5.1.3 分组密码的设计准则

5.1.4 分组密码的操作模式

5.2　数据加密标准（DES）

5.2.1 DES概述

5.2.2 DES加密原理

5.3　高级加密标准（AES）

5.3.1 算法描述

5.3.2 基本运算

5.3.3 基本变换

5.3.4 AES的解密

5.3.5 密钥扩展

5.3.6 AES举例

复杂工程问题实践

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第6章　非对称密码体制

6.1　概述

6.1.1 非对称密码体制的提出

6.1.2 对公钥密码体制的要求

6.1.3 单向陷门函数

6.1.4 公开密钥密码分析

6.1.5 公开密钥密码系统的应用

6.2　Diffie-Hellman密钥交换算法

6.3　RSA

6.3.1 RSA算法描述

6.3.2 RSA算法的有效实现

6.3.3 RSA的数字签名应用

6.4　椭圆曲线密码体制ECC

6.4.1 椭圆曲线密码体制概述

6.4.2 椭圆曲线的概念和分类

6.4.3 椭圆曲线的加法规则

6.4.4 椭圆曲线密码体制

6.4.5 椭圆曲线中数据类型的转换方法

6.5 格密码

6.5.1 格密码概述

6.5.2 格密码体制描述

6.5.3 格密码的应用

复杂工程问题实践

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第7章　杂凑算法、区块链和消息认证

7.1　杂凑函数

7.1.1杂凑函数的概念

7.1.2 安全杂凑函数的一般结构

7.1.3填充

7.1.4杂凑函数的应用

7.2　杂凑算法

7.2.1 杂凑算法的设计方法

7.2.2 SHA-1 

7.2.3 SHA-256 

7.2.4 SHA-384和SHA-512

7.2.5 SHA系列杂凑算法的对比

7.3 区块链

7.3.1概述

7.3.2 区块链的基础技术架构

7.3.3 区块链数据模型

7.3.4 区块链提升网络安全的模式

7.3.5 区块链的行业应用

7.4　消息认证

7.4.1 基于消息加密的认证

7.4.2 基于消息认证码的认证

7.4.3 基于杂凑函数的认证

7.4.4 认证协议

复杂工程问题实践

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第8章　数字签名

8.1　概述

8.1.1数字签名的特殊性

8.1.2数字签名的要求

8.1.3 数字签名方案描述

8.1.4 数字签名的分类

8.2　数字签名标准

8.2.1 DSA的描述

8.2.2 使用DSA进行数字签名的示例

复杂工程问题实践

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第9章　密钥管理

9.1　密钥的种类与层次式结构

9.1.1 密钥的种类

9.1.2 密钥管理的层次式结构

9.2　密钥管理的生命周期

9.3　密钥的生成与安全存储

9.3.1 密钥的生成

9.3.2 密钥的安全存储

9.4　密钥的协商与分发

9.4.1 秘密密钥的分发

9.4.2 公开密钥的分发

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第10章　序列密码

10.1 概述9

10.1.1序列密码模型

10.1.2 分组密码与序列密码的对比

10.2　线性反馈移位寄存器

10.3　基于LFSR的序列密码

10.3.1基于LFSR的序列密码密钥流生成器

10.3.2基于LFSR的序列密码体制

10.4　典型序列密码算法

10.4.1 RC4

10.4.2 A5/1

复杂工程问题实践

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第11章　密码学的新进展－量子密码学

11.1　量子密码学概述

11.2　量子密码学原理

　11.2.1 量子测不准原理

　11.2.2 量子密码基本原理

11.3　BB84量子密码协议

  11.3.1 无噪声BB84量子密码协议

  11.3.2 有噪声BB84量子密码协议

11.4　B92量子密码协议

11.5　E91量子密码协议

11.6　量子密码分析

   11.6.1 量子密码的安全性分析

   11.6.2 量子密码学的优势

   11.6.3 量子密码学的技术挑战

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第12章　中国商用密码算法标准

12.1　祖冲之序列密码算法

12.1.1 概述

12.1.2 算法描述

12.1.3 密钥流生成示例

12.2　SM2椭圆曲线公钥密码算法

12.2.1概述

12.2.2 数字签名算法

12.2.3 密钥交换协议

12.2.4 公钥加解密算法

12.2.5 推荐的曲线参数

12.3 SM3杂凑算法

12.3.1概述

12.3.2 算法描述

12.3.3 算法示例

12.4　SM4对称密码算法

12.4.1算法描述

12.4.2 加密示例

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下篇 密码学应用与实践

第13章　密码学应用与实践

13.1 IPSec与VPN

13.1.1 IPSec概述

13.1.2 IPSec安全体系结构

13.1.3 VPN

13.2　安全电子邮件

13.2.1 PGP概述

13.2.2 PGP原理描述

13.2.3 使用PGP实现电子邮件通信安全

13.3 移动通信系统

13.3.1移动通信系统面临的安全威胁

13.3.2移动通信系统的安全特性要求

13.3.3移动通信系统的安全架构

13.3.4 认证与密钥协商（AKA）

13.4 第二代居民身份证

13.4.1 技术特性

13.4.2 系统工作原理

13.4.3 安全攻击

13.4.4 安全服务

13.5 社会保障卡

13.5.1 密钥管理体系

13.5.2 安全状态

13.5.3 安全特性

13.5.4 安全机制

13.5.5 防止操作的异常中断

13.6 校园一卡通

13.6.1 概述

13.6.2 安全策略

13.7 网上银行

13.7.1 系统架构

13.7.2 安全方案

13.7.3 用户端主流安全措施

13.8金税工程

13.8.1 应用背景

13.8.2 系统构成和主要功能

13.8.3 应用安全设计

13.8.4 安全方案

13.9 电力远程抄表系统

13.9.1 系统架构