應(yīng)用密碼學(xué)

　　本書為高等學(xué)校教育改革推薦教材。本書按照高等院校學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合作者多年的教學(xué)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)編寫而成，旨在使密碼學(xué)教學(xué)面向應(yīng)用實(shí)踐，進(jìn)一步推動(dòng)這方面的教學(xué)改革。本書在介紹密碼學(xué)的一般基本知識(shí)和基本理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境、通信工程應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu)等實(shí)際應(yīng)用方面，詳細(xì)分析闡述相關(guān)應(yīng)用密碼的協(xié)議機(jī)制、技術(shù)方法和算法設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)等知識(shí)內(nèi)容。同時(shí)，結(jié)合目前廣泛應(yīng)用的WINDOWS、UNIX系列操作系統(tǒng)、常見防火墻系統(tǒng)、電子商務(wù)應(yīng)用和WEB應(yīng)用中的IPSec、DES、RSA、AES、Kerberos等加密認(rèn)證協(xié)議，進(jìn)行詳細(xì)分析并給出一般的密碼應(yīng)用解決方案獲應(yīng)用實(shí)例供參考、學(xué)習(xí)和研究。本書在每章之后配有豐富的練習(xí)題，以實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的統(tǒng)一，幫助讀者用最少的時(shí)間掌握最多的知識(shí)和技能。本書語言通俗易懂，內(nèi)容豐富翔實(shí)，實(shí)用特點(diǎn)突出。黨的十六大以來，舉國上下都在貫徹人才強(qiáng)國戰(zhàn)略。特別是在我國加入WTO、面臨經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌的形勢(shì)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(jìn)入迅猛發(fā)展的時(shí)期。21世紀(jì)是信息技術(shù)高度發(fā)展的信息時(shí)代，要求大學(xué)生具有更加豐富的信息技術(shù)知識(shí)和更強(qiáng)的應(yīng)用信息技術(shù)的能力。選好一本教材，對(duì)提高計(jì)算機(jī)類專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。在確定課程體系以后，最重要的工作就是根據(jù)教學(xué)要求編寫出高質(zhì)量的教材。在教材建設(shè)中，我們提倡百花齊放、推陳出新，經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)，形成公眾認(rèn)可的精品，從而以推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量的提高。受出版社委托，我們邀請(qǐng)了一些相關(guān)高校的教師，召開了一次別具風(fēng)格的"新形勢(shì)下高等院校系列教材建設(shè)研討會(huì)"，共同研究了國內(nèi)外高等教育的教學(xué)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，介紹了當(dāng)前國內(nèi)高等院校計(jì)算機(jī)類專業(yè)的教學(xué)狀況與教材建設(shè)情況，探討了新形勢(shì)下高等院校的教材建設(shè)問題，強(qiáng)調(diào)了教材要"體現(xiàn)實(shí)用性，突出院校自身教學(xué)特點(diǎn)，老師易教，學(xué)生易學(xué)"的編寫原則。在有關(guān)專家、教授的親切指導(dǎo)和熱心支持下，在相關(guān)高校計(jì)算機(jī)學(xué)院（系）院長（主任）與骨干教師的熱情參與下，教材編委會(huì)和眾多作者在總結(jié)了教材建設(shè)上多年探索和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，廣泛汲取了各類成功教材的有益經(jīng)驗(yàn)，分析了廣大學(xué)生的承受能力和學(xué)習(xí)心得，并聽取了計(jì)算機(jī)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(xué)生的應(yīng)用能力為目的，突出實(shí)用性，突破了傳統(tǒng)教材中理論與實(shí)踐脫節(jié)、偏深、偏難的現(xiàn)象，易于實(shí)施教學(xué)，發(fā)掘?qū)W生的潛在學(xué)習(xí)積極性，能讓學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)，全面系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)技能。本套教材作為"新形勢(shì)下高等院校系列教材"，突出體現(xiàn)了以下特色：（1）各高校領(lǐng)導(dǎo)十分重視，熱心于本套教材的建設(shè)，并鼓勵(lì)教師積極參與，熱切希望本套教材真實(shí)地反映各高校教學(xué)水平、教學(xué)特點(diǎn)和最新教研成果；（2）教材的整個(gè)編寫過程，自始至終得到有關(guān)專家和教授熱心、真誠的指導(dǎo)與關(guān)懷；（3）根據(jù)各高校與老師的實(shí)際需要，與出版社共同規(guī)劃，共同建設(shè)、共同完善教材體系與內(nèi)容，體現(xiàn)開放與互動(dòng)交流的宗旨。這套教材在寫法上體現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合，相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)講解清晰、透徹，注重教學(xué)實(shí)際，力求科學(xué)實(shí)用，符合教學(xué)習(xí)慣，語言通俗易懂，內(nèi)容豐富翔實(shí)，既注重基本理論及使用方法的深入剖析，又注重實(shí)例與技巧的融會(huì)貫通。各章后附有課后理論與上機(jī)練習(xí)，滿足學(xué)生需要，亦為教師的課堂教學(xué)及上機(jī)指導(dǎo)提供了有益的參考與幫助。這套教材是"新形勢(shì)下高等院校系列教材"，是一種新的嘗試。"新"，就會(huì)有許多值得修改的地方。本套教材面向各高校，對(duì)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(xué)?？梢愿鶕?jù)自己的特點(diǎn)和教師的特長加以修訂和補(bǔ)充。我們熱烈歡迎更廣泛的學(xué)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(shì)下高等院校系列教材"。信息在社會(huì)中的地位和作用越來越重要，信息已成為社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，社會(huì)的信息化已經(jīng)成為當(dāng)今世界發(fā)展的潮流和核心。同時(shí)，信息的安全問題也成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。信息的安全問題是與密碼學(xué)緊密聯(lián)系在一起的，從二戰(zhàn)以后公開的密碼學(xué)研究爆炸性地增長，特別是密碼學(xué)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用已經(jīng)深入到越來越多的行業(yè)領(lǐng)域，并發(fā)揮著越來越重要的作用。在此背景下，應(yīng)用密碼學(xué)逐漸成為高等院校各專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程或選修課程，針對(duì)高等院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)、信息安全及其相關(guān)專業(yè)學(xué)生，我們經(jīng)過認(rèn)真收集和整理素材，精心編寫了這本與最新密碼學(xué)理論研究成果和應(yīng)用同步的《應(yīng)用密碼學(xué)》一書。本書以注重密碼學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，注重實(shí)際操作，注重密碼學(xué)應(yīng)用為中心，主要講授密碼學(xué)的基本概念及分類，介紹目前應(yīng)用較多的密碼學(xué)技術(shù)及應(yīng)用。主要目的是讓計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)、信息安全及其相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，掌握和了解密碼學(xué)的概念、基本原理及應(yīng)用技術(shù)，能夠利用密碼學(xué)作為本學(xué)科的學(xué)習(xí)與研究工具，適應(yīng)信息化社會(huì)的發(fā)展，更好地在信息化社會(huì)生活、工作和學(xué)習(xí)。主要內(nèi)容本書共分為10章。第1章主要介紹了密碼學(xué)的發(fā)展；第2章主要介紹了古典密碼學(xué)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(yùn)算、典型的古典密碼體制，以及對(duì)古典密碼體制的破譯方法；第3章主要介紹了密碼學(xué)的相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)；第4-6章主要介紹了現(xiàn)代密碼學(xué)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(xué)的應(yīng)用，包括密鑰管理、數(shù)字簽名、身份識(shí)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(shí)點(diǎn)，為了方便讀者在學(xué)完本章后，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果和加深對(duì)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(yīng)的實(shí)踐檢驗(yàn)題。特點(diǎn)本書用模塊化方式深入淺出地講解了密碼學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，以及密碼學(xué)應(yīng)用的重點(diǎn)與難點(diǎn)。全書重點(diǎn)突出、主次分明、結(jié)構(gòu)清晰、邏輯性強(qiáng)，每章都有知識(shí)點(diǎn)、概述、實(shí)踐檢驗(yàn)等配套內(nèi)容。使讀者能夠在充分掌握密碼學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，掌握密碼學(xué)應(yīng)用技術(shù)，將其盡快運(yùn)用到實(shí)際工作中，從而實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的結(jié)合、統(tǒng)一。適應(yīng)對(duì)象本書語言通俗易懂，內(nèi)容豐富翔實(shí)，突出了以實(shí)例為中心的特點(diǎn)，既可作為大學(xué)本科院校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)、信息安全及其相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書，也可作為廣大密碼學(xué)愛好者自學(xué)應(yīng)用密碼學(xué)技術(shù)時(shí)的參考用書。編寫分工本書由蔡樂才負(fù)責(zé)統(tǒng)稿和審校工作。由蔡樂才、張仕斌、陳超、趙攀擔(dān)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(fù)責(zé)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(shí)，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(wù)為充分展現(xiàn)本書編寫特點(diǎn)，幫助讀者深刻理解本書編寫意圖與內(nèi)涵，進(jìn)一步提高對(duì)本書教學(xué)的使用效率，我們建立了本書使用指導(dǎo)聯(lián)絡(luò)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(wù)，聯(lián)系方式E-mail：bojia@bojia．net。同時(shí)，為了便于多媒體教學(xué)，我們?yōu)樽x者提供了本書配套的電子教案，為老師教學(xué)提供有益的參考和幫助。請(qǐng)登錄網(wǎng)址：http：／／www．bojia．net，在網(wǎng)站下載專區(qū)免費(fèi)下載。作者2005年1月 第1章 密碼學(xué)概述 11.1 密碼學(xué)的基本概念 11.2 密碼體制的分類 51.3 密碼學(xué)的發(fā)展歷史 61.4 實(shí)踐檢驗(yàn) 9第2章 古典密碼學(xué) 102.1 古典密碼學(xué)中的基本運(yùn)算 102.2 幾種典型的古典密碼體制 122.3 古典密碼的統(tǒng)計(jì)分析 172.4 實(shí)踐檢驗(yàn) 24第3章 密碼學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 253.1 信息論 253.2 復(fù)雜性理論 283.3 數(shù)論 323.4 素?cái)?shù)的產(chǎn)生 383.5 有限域上的離散對(duì)數(shù) 413.6 實(shí)踐檢驗(yàn) 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(biāo)準(zhǔn)：DES 454.3 美國最新的加密標(biāo)準(zhǔn)AES 624.4 其他典型的分組密碼簡介 814.5 實(shí)踐檢驗(yàn) 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(shí)踐檢驗(yàn) 127第6章 流密碼 1306.1 基本概念 1306.2 有限狀態(tài)機(jī) 1336.3 流密碼系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1366.4 使用LFSR的流密碼算法 1436.5 其他的流密碼算法 1486.6 實(shí)踐檢驗(yàn) 154第7章　密鑰管理 1567.1 密鑰的組織結(jié)構(gòu)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(shí)踐檢驗(yàn) 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(biāo)準(zhǔn) 1768.3 其他簽名方案 1798.4 實(shí)踐檢驗(yàn) 183第9章 身份識(shí)別 1849.1 什么是身份識(shí)別 1849.2 弱身份識(shí)別 1859.3 強(qiáng)身份識(shí)別 1879.4 身份識(shí)別協(xié)議 1949.5 對(duì)身份識(shí)別協(xié)議的攻擊 1989.6 實(shí)踐檢驗(yàn) 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(gè)電子現(xiàn)金方案 20610.4 有監(jiān)視器的錢包 20810.5 實(shí)踐檢驗(yàn) 210參考文獻(xiàn) 211

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