自然科学总论
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277千字
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2022-12-01
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主编推荐语
本书由资深的密码学大咖David Wong编写，由专业研究密码学的博士和硕士团队翻译完成。
内容简介
密码学是信息安全的基础，本书教读者应用加密技术来解决现实世界中的一系列难题，并畅谈了密码学的未来，涉及“加密货币”、密码验证、密钥交换和后量子密码学等话题。
全书分为两个部分，第一部分介绍密码原语，涉及密码学基础概念、哈希函数、消息认证码、认证加密、密钥交换、非对称加密和混合加密、数字签名与零知识证明、随机性和秘密性等内容；第二部分涉及安全传输、端到端加密、用户认证、“加密货币”、硬件密码学、后量子密码、新一代密码技术等内容。
目录
- 版权信息
- 内容提要
- 作者简介
- 译者简介
- 关于封面插图
- 序言
- 前言
- 资源与支持
- 第一部分 密码原语：密码学的重要组成部分
- 第1章 引言
- 1.1 密码学使协议安全
- 1.2 对称密码：对称加密概述
- 1.3 Kerckhoff原则：只有密钥保密
- 1.4 非对称加密：两个密钥优于一个密钥
- 1.4.1 密钥交换
- 1.4.2 非对称加密
- 1.4.3 数字签名：与手写签名作用一样
- 1.5 密码算法分类和抽象化
- 1.6 理论密码学vs.实用密码学
- 1.7 从理论到实践：选择独特冒险
- 1.8 警示之言
- 1.9 本章小结
- 第2章 哈希函数
- 2.1 什么是哈希函数
- 2.2 哈希函数的安全属性
- 2.3 哈希函数的安全性考量
- 2.4 哈希函数的实际应用
- 2.4.1 承诺
- 2.4.2 子资源完整性
- 2.4.3 比特流
- 2.4.4 洋葱路由
- 2.5 标准化的哈希函数
- 2.5.1 SHA-2哈希函数
- 2.5.2 SHA-3哈希函数
- 2.5.3 SHAKE和cSHAKE：两个可扩展输出的函数
- 2.5.4 使用元组哈希避免模糊哈希
- 2.6 口令哈希
- 2.7 本章小结
- 第3章 消息认证码
- 3.1 无状态cookie——一个引入MAC的范例
- 3.2 一个代码示例
- 3.3 MAC的安全属性
- 3.3.1 伪造认证标签
- 3.3.2 认证标签的长度
- 3.3.3 重放攻击
- 3.3.4 在固定时间内验证认证标签
- 3.4 现实世界中的MAC
- 3.4.1 消息认证码
- 3.4.2 密钥派生
- 3.4.3 cookie的完整性
- 3.4.4 哈希表
- 3.5 实际应用中的消息认证码
- 3.5.1 HMAC——一个基于哈希函数的消息认证码算法
- 3.5.2 KMAC——基于cSHAKE的消息认证码算法
- 3.6 SHA-2和长度扩展攻击
- 3.7 本章小结
- 第4章 认证加密
- 4.1 密码的定义
- 4.2 高级加密标准
- 4.2.1 AES算法的安全级别
- 4.2.2 AES算法的接口
- 4.2.3 AES内部构造
- 4.3 加密企鹅图片和CBC操作模式
- 4.4 选用具有认证机制的AES-CBC-HMAC算法
- 4.5 认证加密算法的一体式构造
- 4.5.1 有附加数据的认证加密
- 4.5.2 AEAD型算法AES-GCM
- 4.5.3 ChaCha20-Poly1305算法
- 4.6 其他类型的对称加密
- 4.6.1 密钥包装
- 4.6.2 抗Nonce误用的认证加密算法
- 4.6.3 磁盘加密
- 4.6.4 数据库加密
- 4.7 本章小结
- 第5章 密钥交换
- 5.1 密钥交换的定义
- 5.2 Diffie-Hellman（DH）密钥交换
- 5.2.1 群论
- 5.2.2 离散对数问题：DH算法的基础
- 5.2.3 DH密钥交换标准
- 5.3 基于椭圆曲线的DH密钥交换算法
- 5.3.1 椭圆曲线的定义
- 5.3.2 ECDH密钥交换算法的实现
- 5.3.3 ECDH算法的标准
- 5.4 小子群攻击以及其他安全注意事项
- 5.5 本章小结
- 第6章 非对称加密和混合加密
- 6.1 非对称加密简介
- 6.2 实践中的非对称加密和混合加密
- 6.2.1 密钥交换和密钥封装
- 6.2.2 混合加密
- 6.3 RSA非对称加密的优缺点
- 6.3.1 教科书式RSA算法
- 6.3.2 切勿使用PKCS#1 v1.5标准中的RSA算法
- 6.3.3 非对称加密RSA-OAEP
- 6.4 混合加密ECIES
- 6.5 本章小结
- 第7章 数字签名与零知识证明
- 7.1 数字签名的定义
- 7.1.1 现实应用中计算和验证签名的方法
- 7.1.2 数字签名应用案例：认证密钥交换
- 7.1.3 数字签名的实际用法：公钥基础设施
- 7.2 零知识证明：数字签名的起源
- 7.2.1 Schnorr身份识别协议：一种交互式零知识证明
- 7.2.2 数字签名作为非交互式零知识证明
- 7.3 签名算法的标准
- 7.3.1 RSA PKCS#1 v1.5：一个有漏洞的标准
- 7.3.2 RSA-PSS：更优的标准
- 7.3.3 椭圆曲线数字签名算法
- 7.3.4 Edwards曲线数字签名算法
- 7.4 签名方案特殊性质
- 7.4.1 对签名的替换攻击
- 7.4.2 签名的可延展性
- 7.5 本章小结
- 第8章 随机性和秘密性
- 8.1 随机性的定义
- 8.2 伪随机数发生器
- 8.3 获取随机性的方法
- 8.4 生成随机数和安全性考虑
- 8.5 公开的随机性
- 8.6 用HKDF算法派生密钥
- 8.7 管理密钥和秘密信息
- 8.8 分布式门限密码技术
- 8.9 本章小结
- 第二部分 协议：密码学的核心作用
- 第9章 安全传输
- 9.1 SSL和TLS协议
- 9.1.1 从SSL到TLS的转化
- 9.1.2 TLS的实际应用
- 9.2 TLS协议的工作原理
- 9.2.1 TLS协议的握手阶段
- 9.2.2 TLS 1.3中加密应用程序数据的方法
- 9.3 Web加密技术发展现状
- 9.4 其他安全传输协议
- 9.5 Noise协议框架：TLS新的替代方案
- 9.5.1 Noise协议框架中不同的握手模式
- 9.5.2 Noise协议的握手过程
- 9.6 本章小结
- 第10章 端到端加密
- 10.1 为什么使用端到端加密
- 10.2 信任源缺失
- 10.3 邮件加密的失败案例
- 10.3.1 PGP或GPG协议的工作原理
- 10.3.2 将Web系统信任机制扩展到用户之间
- 10.3.3 寻找PGP公钥是个难题
- 10.3.4 PGP的替代品
- 10.4 安全消息传递：现代端到端加密协议Signal
- 10.4.1 比Web信任机制更友好：信任可验证
- 10.4.2 X3DH：Signal协议的握手过程
- 10.4.3 双棘轮协议：Signal握手结束之后的协议
- 10.5 端到端加密最新进展
- 10.6 本章小结
- 第11章 用户认证
- 11.1 认证性的定义
- 11.2 用户身份认证
- 11.2.1 用一个口令来控制所有口令：单点登录以及口令管理器
- 11.2.2 避免口令的明文传输：使用非对称的口令认证密钥交换协议
- 11.2.3 一次性口令并不是真正的口令：使用对称密钥进行无口令操作
- 11.2.4 用非对称密钥替换口令
- 11.3 用户辅助身份认证：人工辅助设备配对
- 11.3.1 预共享密钥
- 11.3.2 CPace对称口令认证密钥交换
- 11.3.3 用短认证字符串避免密钥交换遭受MIMT攻击
- 11.4 本章小结
- 第12章 “加密货币”
- 12.1 拜占庭共识算法介绍
- 12.1.1 数据恢复问题：分布式数据可恢复协议
- 12.1.2 信任问题：利用去中心化解决信任问题
- 12.1.3 规模问题：无许可和不受审查的网络
- 12.2 Bitcoin的工作原理
- 12.2.1 Bitcoin处理用户余额和交易的方式
- 12.2.2 挖掘数字黄金BTC
- 12.2.3 解决挖矿中的冲突
- 12.2.4 使用Merkle树减小区块的大小
- 12.3 “加密货币”之旅
- 12.3.1 波动性
- 12.3.2 延迟性
- 12.3.3 区块链规模
- 12.3.4 机密性
- 12.3.5 电能消耗
- 12.4 DiemBFT：一种拜占庭容错共识协议
- 12.4.1 安全性和活跃性：BFT共识协议的两大属性
- 12.4.2 一轮DiemBFT协议
- 12.4.3 协议对不诚实行为的容忍度
- 12.4.4 DiemBFT协议的投票规则
- 12.4.5 交易最终得到确认
- 12.4.6 DiemBFT协议安全性的直观解释
- 12.5 本章小结
- 第13章 硬件密码学
- 13.1 现代密码学中常见的攻击模型
- 13.2 不可信环境：让硬件提供帮助
- 13.2.1 白盒密码学不可取
- 13.2.2 智能卡和安全元件
- 13.2.3 硬件安全模块——银行业的宠儿
- 13.2.4 可信平台模块：安全元件的有效标准化
- 13.2.5 在可信执行环境中进行保密计算
- 13.3 何为最优解决方案
- 13.4 防泄露密码
- 13.4.1 恒定时间编程
- 13.4.2 隐藏与盲化
- 13.4.3 故障攻击
- 13.5 本章小结
- 第14章 后量子密码
- 14.1 震动密码学界的量子计算机
- 14.1.1 研究小物体的量子力学
- 14.1.2 量子计算机从诞生到实现量子霸权
- 14.1.3 Shor和Grover算法对密码学的影响
- 14.1.4 可抵抗量子算法的后量子密码
- 14.2 基于哈希函数的一次性签名
- 14.2.1 Lamport一次性签名
- 14.2.2 具有较小密钥长度的Winternitz一次性签名方案
- 14.2.3 XMSS和SPHINCS+多次签名
- 14.3 基于格密码的短密钥和签名方案
- 14.3.1 格的定义
- 14.3.2 格密码的基础：LWE问题
- 14.3.3 基于格的密钥交换算法Kyber
- 14.3.4 基于格的数字签名算法Dilithium
- 14.4 有必要恐慌吗
- 14.5 本章小结
- 第15章 新一代密码技术
- 15.1 安全多方计算
- 15.1.1 隐私集合求交
- 15.1.2 通用MPC协议
- 15.1.3 MPC发展现状
- 15.2 全同态加密及其在云技术中的应用
- 15.2.1 基于RSA加密方案的同态加密方案示例
- 15.2.2 不同类型的同态加密
- 15.2.3 Bootstrapping：全同态加密的关键
- 15.2.4 一种基于LWE问题的FHE方案
- 15.2.5 FHE的用武之地
- 15.3 通用零知识证明
- 15.3.1 zk-SNARK的工作原理
- 15.3.2 同态承诺隐藏部分证据
- 15.3.3 利用双线性对改进同态承诺方案
- 15.3.4 简洁性的来源
- 15.3.5 程序转换为多项式
- 15.3.6 程序转换为算术电路
- 15.3.7 R1CS运算电路
- 15.3.8 将R1CS转换为多项式
- 15.3.9 隐藏在指数中的多项式
- 15.4 本章小结
- 第16章 密码技术并非万能
- 16.1 寻找到正确的密码原语或协议
- 16.2 如何使用加密原语或协议——文雅标准与形式验证
- 16.3 哪里能找到出色的密码库
- 16.4 滥用密码技术：开发者是密码学家的敌手
- 16.5 可用安全性
- 16.6 密码学并非一座孤岛
- 16.7 不要轻易亲自实现密码算法
- 16.8 本章小结
- 附录 习题答案
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出版方
人民邮电出版社
人民邮电出版社是工业和信息化部主管的大型专业出版社，成立于1953年10月1日。人民邮电出版社坚持“立足信息产业、面向现代社会、传播科学知识、服务科教兴国”，致力于通信、计算机、电子技术、教材、少儿、经管、摄影、集邮、旅游、心理学等领域的专业图书出版。
