内容简介

本书主要介绍对称密码(尤其是分组密码)的设计思想、实现原则和评估指标，以及分组密码工作模式特点。全书共9章。第1章介绍分组密码发展历史、现状，以及基本数学模型、设计原则和安全性评估方法概况；第2章介绍分组密码整体结构，包含目前最流行的5种结构及其安全性；第3、4章分别介绍非线性组件、线性组件的安全性指标及设计方法；第5～7章分别介绍基于Feistel结构、SP结构、广义Feistel结构的典型分组密码设计及其安全性评估；第8章介绍基于其他4种结构的典型分组密码设计及其安全性评估；第9章介绍3种功能的分组密码工作模式以及相关国际标准等。

本书既传承了经典又纳入了现代先进技术，既面向国际化又展现了本土化和自主化。本书适合作为密码科学与技术专业高年级本科生和网络空间安全、信息安全专业硕士生的教材，也可作为密码应用技术职业培训教材。

编辑推荐

通过本教材的学习，使学生掌握分组密码基本的设计原理，能够设计简单的分组密码算法并进行安全性评估。本教材以研究型教学为主导，注重强化学生的逻辑思维能力、培养分析研究能力、提升学生的动手编程能力，在完成设计和算法评估的过程中养成学生创新思维习惯。教材内容包含设计方法和安全性评估两大部分，其中设计方法部分包括非线性部件设计、扩散层设计、整体结构设计等，安全性评估部分包括针对具体算法结构的差分分析、线性分析、积分分析等基本分析方法。本书是作者在长期从事网络安全、密码类教学和科研的基础上完成的，这些研究工作先后得到十二五、十三五国家密码专项、教育部新工科项目、北京市优质课程重点项目、密码科学与技术国家重点实验室、广西密码学与信息安全重点实验室、河南省网络密码技术重点实验室开放课题的资助。

目录

第1章绪论1

1.1引言1

1.2数学模型3

1.3设计原则和要求5

1.4安全性评估方法7

习题110第2章整体结构11

2.1Feistel结构11

2.1.1Feistel结构描述11

2.1.2Feistel结构安全性13

2.2SP结构15

2.2.1SP结构描述15

2.2.2SP结构安全性16

2.3广义Feistel结构18

2.3.1广义Feistel结构描述18

2.3.2广义Feistel结构安全性23

2.4LaiMassey结构26

2.4.1LaiMassey结构描述26

2.4.2LaiMassey结构安全性27

2.4.3LaiMassey结构和Feistel结构28

2.5MISTY结构30

2.5.1MISTY结构描述30

2.5.2MISTY结构安全性31

习题232第3章非线性组件34

3.1S盒的密码指标34

3.1.1差分均匀度35分组密码设计与评估目录

3.1.2非线性度36

3.1.3代数次数和项数38

3.1.4代数免疫度40

3.1.5扩散特性和严格雪崩特性42

3.2S盒的设计方法44

3.2.1随机生成44

3.2.2基于数学函数设计47

3.2.3基于已有组件设计50

3.2.4S盒轻量化设计54

习题356第4章线性组件57

4.1扩散层的密码指标57

4.1.1分支数的概念57

4.1.2分支数测试方法59

4.1.3分支数的作用61

4.2扩散层的设计方法62

4.2.1基础构造方法62

4.2.2轻量级MDS矩阵设计66

4.2.3轻量级二元域矩阵设计74

习题479第5章Feistel结构分组密码81

5.1DES81

5.1.1DES设计81

5.1.2DES安全性评估85

5.2Camellia94

5.2.1Camellia设计94

5.2.2Camellia安全性评估98

习题5103第6章SP结构分组密码104

6.1PRESENT104

6.1.1PRESENT设计104

6.1.2PRESENT安全性评估108

6.2AES111

6.2.1AES设计112

6.2.2AES安全性评估117

6.3ARIA123

6.3.1ARIA设计123

6.3.2ARIA安全性评估127

6.4uBlock132

6.4.1uBlock设计132

6.4.2uBlock安全性评估137

习题6139第7章广义Feistel结构分组密码141

7.1SM4141

7.1.1SM4设计141

7.1.2SM4安全性评估144

7.2LBlock146

7.2.1LBlock设计147

7.2.2LBlock安全性评估149

7.3CLEFIA152

7.3.1CLEFIA设计152

7.3.2CLEFIA安全性评估156

习题7162第8章其他结构分组密码163

8.1IDEA163

8.1.1IDEA设计163

8.1.2IDEA的中间相遇攻击165

8.2MISTY1167

8.2.1MISTY1设计167

8.2.2MISTY1的积分分析170

8.3KATAN178

8.3.1KATAN设计179

8.3.2KATAN的积分分析180

8.4LEA181

8.4.1LEA设计181

8.4.2LEA的差分分析183

习题8186第9章分组密码工作模式187

9.1保密工作模式187

9.1.1ECB模式189

9.1.2CBC模式191

9.1.3OFB模式195

9.1.4CFB模式196

9.1.5CTR模式197

9.2认证工作模式200

9.2.1CBCMAC201

9.2.2CMAC202

9.2.3CBCR204

9.2.4TrCBC205

9.3认证加密工作模式206

9.3.1EncryptthenMAC208

9.3.2OCB209

9.3.3CCM211

9.3.4GCM214

习题9217参考文献219