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密碼并不神秘 版權信息
- ISBN：9787030315342
- 條形碼：9787030315342 ; 978-7-03-031534-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
密碼并不神秘 內容簡介
本書是為中學生編寫的科普讀物，主要講什么是密碼和信息安全，目的是使大家了解密碼并不神秘。全書共分7章。章介紹密碼學的基本專業術語，包括密碼、密鑰、密碼體制、數字簽名、身份識別等。第2章是關于古典密碼體制，第3章和第4章分別講述對稱密碼體制和公鑰密碼體制，第5章的數字簽名是互聯網環境下信息安全的重要內容。第6章的密鑰共享屬于信息安全中密鑰管理部分。很后一章的電子商務是希望讀者了解怎樣才能使得參與電子商務活動的買家和賣家的權益得到保障。本書除了可使讀者走近密碼和信息安全之外，一個“副產品”是使瀆者看到，在中學學過的整數運算、帶余除法、輾轉相除法求優選公因子等這些初等數學知識是多么有用。
密碼并不神秘 目錄
目錄
《美妙數學花園》叢書序
前言
第1章 密碼學術語和基本概念 1
1.1 保密通信 1
1.2 密碼 4
1.3 密鑰 7
1.4 密碼體制 11
1.5 信息數字化 15
1.6 數字簽名 17
第2章 古典密碼體制 20
2.1 文字替換密碼體制 20
2.2 機械密碼體制 27
2.3 統計密碼分析 42
第3章 對稱密碼體制 53
3.1 流密碼的加密和解密算法 55
3.2 周期序列和偽隨機性質 58
3.3 線性反饋移位寄存器序列 64
第4章 公鑰密碼體制 71
4.1 公鑰密碼體制 73
4.2 單向函數 75
4.3 RSA公鑰密碼算法 78
第5章 數字簽名、身份識別和密鑰交換 85
5.1 數字簽名方案 85
5.2 離散對數問題 86
5.3 ElGamal數字簽名算法 87
5.4 身份識別 90
5.5 棣菲-赫爾曼密鑰交換算法 92
第6章 密鑰共享 95
6.1 拉格朗日插值多項式 96
6.2 門限密鑰共享體制 100
第7章 電子商務 106
7.1 電子商務系統的組成 108
7.2 電子商務的業務流程 110
參考文獻 114
附錄 輾轉相除法、同余和原根 115
A.1 整數 115
A.2 輾轉相除法 119
A.3 算術基本定理 126
A.4 同余式 129
A.5 歐拉函數 134
A.6 原根和指數 139
《美妙數學花園》叢書序
前言
第1章 密碼學術語和基本概念 1
1.1 保密通信 1
1.2 密碼 4
1.3 密鑰 7
1.4 密碼體制 11
1.5 信息數字化 15
1.6 數字簽名 17
第2章 古典密碼體制 20
2.1 文字替換密碼體制 20
2.2 機械密碼體制 27
2.3 統計密碼分析 42
第3章 對稱密碼體制 53
3.1 流密碼的加密和解密算法 55
3.2 周期序列和偽隨機性質 58
3.3 線性反饋移位寄存器序列 64
第4章 公鑰密碼體制 71
4.1 公鑰密碼體制 73
4.2 單向函數 75
4.3 RSA公鑰密碼算法 78
第5章 數字簽名、身份識別和密鑰交換 85
5.1 數字簽名方案 85
5.2 離散對數問題 86
5.3 ElGamal數字簽名算法 87
5.4 身份識別 90
5.5 棣菲-赫爾曼密鑰交換算法 92
第6章 密鑰共享 95
6.1 拉格朗日插值多項式 96
6.2 門限密鑰共享體制 100
第7章 電子商務 106
7.1 電子商務系統的組成 108
7.2 電子商務的業務流程 110
參考文獻 114
附錄 輾轉相除法、同余和原根 115
A.1 整數 115
A.2 輾轉相除法 119
A.3 算術基本定理 126
A.4 同余式 129
A.5 歐拉函數 134
A.6 原根和指數 139
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密碼并不神秘 節選
第1章 密碼學術語和基本概念 要了解密碼學，*先要與它有共同語言。為此，先講密碼學的基本術語，同時介紹相關的基本概念。 1.1 保密通信 密碼學的產生和發展是由于保密通信的需要，因此，先了解什么是保密通信。 保密通信，簡單地說，就是通信雙方（稱為發送方（或發方、發送者）和接收方（或收方、接受者））在進行通信時，將其通信的真實內容（稱為原始信息）隱蔽起來，使得第三方（也稱為竊聽方或敵方）不能從竊聽和截取的信息中得到原始信息及篡改后重發，合法的接收方可從收到的信息中得到原始信息。篡改是指竊聽方不但有辦法得到原始信息，他還能將通信內容篡改后冒充原始信息，應用同樣的隱蔽方法，發送給接收方，以至使接收方收到錯誤的信息。例如，發方將原始信息“2010年4月5日發貨”隱蔽為“2010年5月6日發貨”后發給收方。收方知道隱蔽辦法，故而可得到原始信息。但是，竊聽方將隱蔽信息篡改為“2010年6月5日發貨”發送給收方，于是收方*后恢復的信息是“2010年5月4日發貨”的錯誤信息，這可能造成很大的經濟損失。 為解決在通信中被竊聽和截取及被篡改的問題，通信雙方需要將原始的通信內容通過適當的變化隱蔽起來，使得變化后的通信內容只有合法的接收方才有辦法得到變化前的原始信息，而竊聽方即使得到通信內容也沒有辦法得到原始信息，變化的方法有許多種，如用暗語或代碼作替換、打亂讀寫順序、進行隨機化處理等，變化的確切描述是數學中使用的變換。變換可用公式、圖表或其他方式給出。要求變換具有如下性質：逆變換存在、利用逆變換可恢復出原始信息，合法的接收方知道逆變換，因此，可以恢復出原始信息。同時，要求其他人都很難恢復出原始信息，剛才的例子中給出的變換，即隱蔽方法，是將月數和日數都加1，非常簡單，當通信數量較多時，容易被竊聽者識別和篡改，因此，在保密通信中尋找滿足條件的變換是關鍵。 在密碼學中，將原始信息稱為明文或消息；將隱蔽明文的變換方法稱為加密；明文加密后得到的信息稱為密文；收方由密文恢復出明文的方法稱為解密或脫密；竊聽方從通信的信道得到密文，他雖然不知道解密的方法，但他千方百計地尋找明文，這個過程稱為進行破譯；竊聽方*終由密文得到了明文，稱為破譯成功，這時常說“破了”；攻擊是指找加密方法的漏洞，如果能從他掌握的信息中得到部分關鍵的、有用的原始信息，則說攻擊成功。破譯成功比攻擊成功要難得多。*完美的攻擊就是破譯成功，好的加密方法即使被攻擊成功也非常困難。 例1.1 A要將他的賬號，即明文，10110 01001，通過互聯網發給B。為了保密，A在互聯網上不直接發送出他的賬號，而是先將其加密。加密的方法是0用1替換，1用0替換。明文1011001001加密后的密文為0100110110。A將密文0100110110通過互聯網發送給B。B收到密文后，將其解密，解密的方法是1用0替換，0用1替換。用此法，由密文恢復出原始賬號1011001001。 顯見，這個加密方法并不好。這里只是用此例說明加密的含義，如何評價一個加密方法的好壞是密碼學中一個核心的研究課題。 1.2 密碼 “密碼”這一名詞，似乎大家都很熟悉。人們日常使用的各種卡大都設置密碼。但從專業角度看，它只是一個認證口令。密碼是英文cryptography的譯名：英文cryptography來自于希臘文的kryptos和graphein，前者的意思是隱寫，后者的意思是圖示。在密碼學中，密碼是指密碼算法，它由加密算法和解密算法組成，這里使用加密算法和解密算法，而不使用加密方法和解密方法，原因是方法都是通過算法實現的，用算法比較確切，例如，密碼本就是一個替換算法，它是將需要的具體替換一一列出。它的解密算法和加密算法相同，由同一個密碼本給出。算法可以理解為函數或變換。常用m表示消息，即明文，E表示加密算法，D表示解密算法，E（m）表示用加密算法E作用到明文m上，即用E對m作變換，得到密文c=E（m）。D（c）表示解密算法D作用到密文c上，應有D（c）=0（E（m））=m，即恢復出明文m。 例1.2 單表替換密碼算法，是針對26個英文字母的一種替換算法。 加密方法：先將英文字母按照字母順序排序，然后將每個英文字母用它后面的第3個字母代替，用E=T3表示，T3（a）=d，T3（b）=e， 。 解密方法：將每個字母用它前面的第3個字母代替，用D=T_3表示，D_3（a）=x，D_3（b）=y，D_3（C）=z，D_3（d）=a， 。 該方法用明密文替換表1.1表示。 表1.1 例如，明文students按表1.1進行替換，得到密文vwxghqwv。要想恢復明文，即解密，將密文用表1.1中對應的明文進行替換，就得到明文students。早在古羅馬帝國時期，凱撒就使用單表替換密碼算法進行保密通信了。單表替換密碼算法的本質就是移位替換。表1.1是移了3位替換，當然還可設計移5位替換、移8位替換等。 注意：并不是加密就能保證安全，安全與否取決于算法的好壞，專業用語是算法的安全強度，不難看出，例1.2所采用的加密算法就不太好，因為當密文量足夠多時，就容易找出加密的規律，后面將給出一個例子來說明，一般來說，加密的方法越簡單，所得到的密文越有規律，或者說，由密文泄露出明文的信息越多，就越容易破譯。但是，加密的方法復雜也并不能保證破譯就困難，密碼學家一直在研究如何評價密碼算法的好壞，密文具有什么性質可能使得破譯困難，密碼一旦被破譯就表明該密碼算法失敗，這就迫使加密者去尋求更好的、有效的加密算法（這里要注意：加密算法與解密算法是要同時給出的）。一個更好的加密算法當然給破譯者帶來更多的麻煩與困難。于是密碼學在加密與破譯的斗爭中成長與發展起來，至今仍是如此。 保密通信的過程可用圖1.1表示。 圖1.1 保密通信過程 保密通信中有兩個方面，一方面是提供通信的保密方法，即加密算法和解密算法，使得竊聽方很難破譯，同時要求算法高速、高效和低成本：另一方面是竊聽方對截取的密文信息千方百計地進行破譯或攻擊，以得到有用的明文信息，同時降低破譯成本。前者稱為密碼編碼
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