【正版新书】网络安全：公众世界中的秘密通信+9787302678823+清华大学出版社+[美]查理·考夫曼拉迪亚·珀尔曼迈克·斯派西纳雷·珀尔纳著高志强刘志骋周迪陈明媚 译

本书内容包括网络安全协议和密码学基础知识、密钥和哈希算法(AES、DES、SHA-1、SHA-2、SHA-3)的设计考虑因素和技术、第一代公钥算法(RSA, Diffie-Hellman, ECC)、量子计算机是如何工作的以及为什么它们会威胁第一代公钥算法、量子安全公钥算法的构造，以及如何优化使它们实用、人的多因素认证、实时通信(SSL/TLS, SSH, IPsec)、网络安全领域新的应用(电子货币，区块链)、新的密码技术(同态加密，安全多方计算)。本书的读者群体广泛，包括从那些设计和评估安全系统的人，到系统管理员和程序员谁想更好地理解这一重要领域。它也可以用作研究生或高等本科水平的教科书。

第1章引言1

1.1观点和产品声明2

1.2本书路线图2

1.3术语说明3

1.4符号标记5

1.5受密码保护的会话5

1.6主动攻击和被动攻击5

1.7法律问题6

1.7.1专利6

1.7.2政府法规7

1.8网络基础知识7

1.8.1网络层7

1.8.2TCP和UDP端口8

1.8.3域名系统9

1.8.4HTTP和URL9

1.8.5网络cookie10

1.9人类的名称标识10

1.10认证和授权11

1.10.1访问控制列表

(ACL)11

1.10.2集中式管理/能力11

1.10.3组11

1.10.4跨组织的组和嵌

套的组12

1.10.5角色13

1.11恶意软件: 病毒、蠕虫、

木马14

1.11.1恶意软件从何

而来15

1.11.2病毒检测器16

1.12安全网关16

1.12.1防火墙17

1.12.2应用级网关/代理18

1.12.3安全隧道19

1.12.4为什么防火墙不起

作用19

1.13拒绝服务(DoS)攻击20

1.14网络地址转换(NAT)21

1.15总结22第2章密码学导论23

2.1引言23

2.1.1密码学的基本原则23

2.1.2密钥23

2.1.3计算复杂性24

2.1.4公布，还是不公布25

2.1.5早期的加密25

2.1.6一次性密码本26

2.2私钥密码27

2.2.1基于不安全信道的

传输27

2.2.2不安全介质上的

安全存储27

2.2.3认证27

2.2.4完整性检验28

2.3公钥密码29

2.3.1基于不安全信道的

传输30

2.3.2不安全介质上的

安全存储30

2.3.3认证31

2.3.4数字签名31

2.4哈希算法32

2.4.1口令哈希32

2.4.2消息完整性32

2.4.3消息指纹33

2.4.4高效数字签名33

2.5破解加密方案33

2.5.1仅密文攻击33

2.5.2已知明文攻击34

2.5.3选择明文攻击35

2.5.4选择密文攻击35

2.5.5侧信道攻击36

2.6随机数36

2.6.1收集熵37

2.6.2生成随机种子37

2.6.3根据种子计算伪随

机数流37

2.6.4定期重新生成种子38

2.6.5随机数的类型38

2.6.6值得注意的错误39

2.7数论39

2.7.1有限域40

2.7.2幂41

2.7.3避免侧信道攻击41

2.7.4密码学所使用元素

的类型42

2.7.5欧几里得算法42

2.7.6中国剩余定理43

2.8作业题44第3章私钥密码46

3.1引言46

3.2分组密码的一般问题46

3.2.1分组大小、密钥大小46

3.2.2完全通用映射46

3.2.3看似随机47

3.3构建实用的分组密码48

3.3.1每轮的密钥48

3.3.2S盒和比特置换48

3.3.3Feistel加密49

3.4选择常量50

3.5数据加密标准(DES)50

3.5.1DES概述51

3.5.2mangler函数51

3.5.3不想要的对称性52

3.5.4DES的特别之处53

3.6多重加密DES53

3.6.1进行加密的次数54

3.6.2为什么是EDE而不

是EEE56

3.7高级加密标准(AES)56

3.7.1高级加密标准的

起源56

3.7.2总览57

3.7.3AES概述58

3.7.4密钥扩展60

3.7.5反向轮次60

3.7.6AES的软件实现60

3.8RC461

3.9作业题62第4章操作模式63

4.1引言63

4.2加密大消息63

4.2.1电子密码本64

4.2.2密码分组链接65

4.2.3计数器模式67

4.2.4XOR加密XOR68

4.2.5带有密文窃取的

XEX70

4.3生成MAC71

4.3.1CBCMAC71

4.3.2CMAC72

4.3.3GMAC73

4.4共同确保隐私性和完整性74

4.4.1带CBCMAC的计

数器74

4.4.2Galois/计数器模式75

4.5性能问题76

4.6作业题76第5章加密哈希78

5.1引言78

5.2生日问题80

5.3哈希函数简史80

5.4哈希表的妙用82

5.4.1数字签名82

5.4.2口令数据库82

5.4.3较大数据块的安全

摘要83

5.4.4哈希链83

5.4.5区块链83

5.4.6难题83

5.4.7比特承诺84

5.4.8哈希树84

5.4.9认证84

5.4.10用哈希计算MAC85

5.4.11HMAC86

5.4.12用密钥和哈希算法

加密88

5.5用分组密码创建哈希88

5.6哈希函数的构造89

5.6.1MD4、MD5、SHA1

和SHA2的构造89

5.6.2SHA3的构造91

5.7填充92

5.7.1MD4、MD5、SHA1和

SHA2256消息填充92

5.7.2SHA3填充规则94

5.8内部的加密算法94

5.8.1SHA1内部的加密

算法94

5.8.2SHA2内部的加密

算法95

5.9SHA3的f函数96

5.10作业题98第6章第一代公钥算法100

6.1引言100

6.2模运算100

6.2.1模加法100

6.2.2模乘法101

6.2.3模幂运算102

6.2.4费马定理和欧拉

定理103

6.3RSA103

6.3.1RSA算法103

6.3.2为什么RSA有效104

6.3.3为什么RSA安全104

6.3.4RSA操作的效率105

6.3.5神秘的RSA威胁110

6.3.6公钥密码标准112

6.4DiffieHellman114

6.4.1MITM(中间人)

攻击115

6.4.2防御MITM攻击115

6.4.3安全素数和小亚群

攻击116

6.4.4ElGamal签名118

6.5数字签名算法DSA119

6.5.1DSA算法119

6.5.2这样为什么安全120

6.5.3每个消息的秘密数120

6.6RSA和DiffieHellman的

安全性121

6.7椭圆曲线密码122

6.7.1椭圆曲线Diffie

Hellman123

6.7.2椭圆曲线数字签名

算法124

6.8作业题124第7章量子计算126

7.1什么是量子计算机126

7.1.1结论预览126

7.1.2什么是经典计算机127

7.1.3量子比特和叠加态128

7.1.4作为向量和矩阵的

量子态和门130

7.1.5叠加和纠缠131

7.1.6线性132

7.1.7纠缠量子比特的

操作133

7.1.8幺正性133

7.1.9通过测量进行不可

逆操作134

7.1.10让不可逆经典操作

可逆134

7.1.11通用门集合134

7.2Grover算法136

7.2.1几何描述137

7.2.2如何翻转状态|k〉的

概率幅138

7.2.3如何以均值为轴翻转

所有状态的概率幅139

7.2.4并行化Grover

算法140

7.3Shor算法141

7.3.1为什么指数模n是

周期函数141

7.3.2如何找到ax mod n的周

期以便分解整数n141

7.3.3Shor算法概述142

7.3.4引言——转换为频

率图144

7.3.5转换为频率图的

机制144

7.3.6计算周期146

7.3.7量子傅里叶变换147

7.4量子密钥分发148

7.4.1为什么有时称为量

子加密149

7.4.2量子密钥分发是否

重要149

7.5建造量子计算机有多难150

7.6量子纠错151

7.7作业题153第8章后量子密码155

8.1签名和/或加密方案156

8.1.1NIST安全等级

标准156

8.1.2身份验证156

8.1.3不诚实密文的防御157

8.2基于哈希的签名158

8.2.1最简单的方案——单

比特签名158

8.2.2任意大小消息的

签名158

8.2.3大量消息的签名159

8.2.4确定性树生成161

8.2.5短哈希161

8.2.6哈希链162

8.2.7标准化方案163

8.3基于格的密码165

8.3.1格问题165

8.3.2优化: 具有结构的

矩阵166

8.3.3格加密方案的NTRU

加密系列167

8.3.4基于格的签名170

8.3.5带误差学习171

8.4基于编码的方案174

8.4.1非加密纠错码175

8.4.2奇偶校验矩阵178

8.4.3基于编码的加密公钥

方案178

8.5多变量密码182

8.5.1求解线性方程组182

8.5.2二次多项式183

8.5.3多项式系统183

8.5.4多变量签名系统183

8.6作业题185第9章人类身份认证188

9.1基于口令的身份认证189

9.1.1基于口令的挑战

响应190

9.1.2验证口令190

9.2基于地址的身份认证191

9.3生物特征识别192

9.4加密身份认证协议192

9.5谁正在被认证193

9.6用口令作为密钥193

9.7在线口令猜测193

9.8离线口令猜测196

9.9在多个地方使用相同口令196

9.10需要频繁更改口令197

9.11诱骗用户泄露口令197

9.12Lamport哈希198

9.13口令管理器199

9.14网络cookie200

9.15身份提供商201

9.16身份认证令牌201

9.16.1断开连接的令牌202

9.16.2公钥令牌203

9.17强口令协议205

9.17.1精妙的细节206

9.17.2增强型强口令

协议207

9.17.3安全远程口令

协议207

9.18凭证下载协议208

9.19作业题209第10章可信中间人211

10.1引言211

10.2功能比较211

10.3Kerberos212

10.3.1KDC向Bob介

绍Alice212

10.3.2Alice联系Bob213

10.3.3票证授权票证214

10.3.4域间认证215

10.3.5使口令猜测攻击

变得困难216

10.3.6双TGT协议216

10.3.7授权信息217

10.3.8授权217

10.4PKI217

10.4.1一些术语218

10.4.2证书中的名称218

10.5网站获得域名和证书219

10.6PKI信任模型220

10.6.1垄断模型220

10.6.2垄断加注册机构220

10.6.3授权CA221

10.6.4寡头221

10.6.5无政府状态模型222

10.6.6名称约束222

10.6.7自上而下的名称约

束模型223

10.6.8任意命名空间节点

的多个CA223

10.6.9自下而上的名称

约束223

10.6.10PKIX证书中的

名称约束225

10.7构建证书链226

10.8证书撤销226

10.8.1证书撤销列表227

10.8.2在线证书状态

协议227

10.8.3好列表与坏列表228

10.9PKIX证书中的其他信息229

10.10过期证书问题229

10.11DNS安全扩展230

10.12作业题231第11章通信会话建立233

11.1Alice的单向身份认证233

11.1.1时间戳与挑战235

11.1.2用公钥的Alice

单向认证236

11.2相互认证238

11.2.1反射攻击238

11.2.2相互认证的时

间戳239

11.3数据的完整性/加密240

11.3.1基于共享秘密凭证的

会话密钥240

11.3.2基于公钥凭证的

会话密钥241

11.3.3基于一方公钥的

会话密钥242

11.4nonce类型242

11.5蓄意的MITM244

11.6检测MITM244

11.7层是什么245

11.8完美正向保密247

11.9防止伪造源地址248

11.9.1使Bob在TCP中

是无状态的249

11.9.2使Bob在IPSec中

是无状态的249

11.10端点标识符隐藏250

11.11现场伙伴保证251

11.12并行计算的安排252

11.13会话恢复/多重会话252

11.14可否认性254

11.15协商加密参数254

11.15.1套件与单点254

11.15.2降级攻击255

11.16作业题255第12章IPSec协议258

12.1IPSec安全关联258

12.1.1安全关联数据库259

12.1.2安全策略数据库259

12.1.3IKESA和

子SA259

12.2互联网密钥交换协议260

12.3创建子SA262

12.4AH和ESP262

12.4.1ESP完整性保护263

12.4.2为什么要保护IP

报头263

12.4.3隧道、传输方式264

12.4.4IPv4报头265

12.4.5IPv6报头266

12.5AH267

12.6ESP267

12.7编码的比较269

12.8作业题269第13章SSL/TLS和SSH协议270

13.1使用TCP270

13.2StartTLS270

13.3TLS握手的功能271

13.4TLS 1.2及更早的基本

协议271

13.5TLS 1.3273

13.6会话恢复273

13.7TLS部署的PKI274

13.8安全Shell(SSH)275

13.8.1SSH认证276

13.8.2SSH端口转发277

13.9作业题277第14章电子邮件安全278

14.1分发列表279

14.2存储和转发280

14.3将二进制文件伪装成

文本281

14.4HTML格式的电子邮件282

14.5附件282

14.6垃圾邮件防御283

14.7邮件中的恶意链接284

14.8数据丢失防护284

14.9知道Bob的邮件地址285

14.10自毁，不转发，…285

14.11防止FROM字段的

欺骗285

14.12传输中加密286

14.13端到端签名和加密邮件286

14.14服务器加密287

14.15消息完整性288

14.16不可否认性289

14.17合理否认289

14.18消息流机密性290

14.19匿名291

14.20作业题292第15章电子货币293

15.1eCash293

15.2离线eCash294

15.3比特币296

15.3.1交易297

15.3.2比特币地址297

15.3.3区块链298

15.3.4账本298

15.3.5挖矿299

15.3.6区块链分叉300

15.3.7为什么比特币如

此耗能301

15.3.8完整性检查: 工作量

证明与数字签名301

15.3.9一些问题301

15.4电子货币钱包302

15.5作业题302第16章密码学技巧304

16.1秘密共享304

16.2盲签名305

16.3盲解密305

16.4零知识证明306

16.4.1图同构ZKP306

16.4.2平方根知识的

证明307

16.4.3非交互式ZKP308

16.5群签名309

16.5.1一些不太重要的

群签名方案309

16.5.2环签名310

16.5.3直接匿名证明312

16.5.4增强隐私ID312

16.6电路模型313

16.7安全多方计算313

16.8全同态加密314

16.8.1自举315

16.8.2易于理解的方案316

16.9作业题317第17章约定俗成318

17.1错误理解318

17.2完美正向保密性319

17.3定期更改加密密钥319

17.4没有完整性保护就不要

进行加密320

17.5在一个安全会话上多路复

用流320

17.5.1拼接攻击321

17.5.2服务类别321

17.5.3不同的密码算法322

17.6使用不同的密钥322

17.6.1握手的发起方和响

应方322

17.6.2加密和完整性322

17.6.3在安全会话的每个

方向323

17.7使用不同的公钥323

17.7.1不同目的用不同

密钥323

17.7.2用不同的密钥进

行签名和加密323

17.8建立会话密钥324

17.8.1让双方贡献主

密钥324

17.8.2不要只让一方决

定密钥324

17.9在进行口令哈希时常量

中的哈希325

17.10使用HMAC而不是简单

的密钥哈希325

17.11密钥推导326

17.12在协议中使用nonce326

17.13产生不可预测的随机数327

17.14压缩327

17.15最小设计与冗余设计327

17.16过高估计密钥尺寸328

17.17硬件随机数生成器328

17.18在数据末尾加上校验和329

17.19前向兼容性329

17.19.1选项329

17.19.2版本号330词汇表332