严肃的密码学：实用现代加密术

第1章 加密

古典密码

凯撒密码

维吉尼亚密码

密码是如何工作的：置换|操作模式

完美的加密：一次一密体制

加密安全性

非对称加密

加密之外的密码学

认证加密|格式保持加密|全同态加密|可搜索加密|可调加密

意外如何发生：弱密码|错误模型

第2章 随机性

作为概率分布的随机性

熵：不确定性的度量指标

随机数发生器和伪随机数发生器

现实世界中的PRNG

在基于UNIX的系统中生成随机比特

Windows中的CryptGenRandom()函数

基于硬件的PRNG：英特尔微处理器中的RDRAND

意外如何发生：熵源不理想|启动时熵不足|非加密PRNG|对强随机性的采样漏洞

第3章 密码学中的安全性

理论上安全：信息安全性|实际安全：计算安全性

以比特度量安全性|全攻击成本|选择和评估安全强度

安全实现：可证明安全性|启发式安全性

生成对称密钥|生成非对称密钥|保护密钥

意外如何发生：不正确的安全性证明|支持遗留系统的短密钥

第4章 分组密码

安全目标|分组大小|码本攻击

如何构造分组密码：分组密码的轮数|滑动攻击和子密钥|替换-置换网络|Feistel结构

高级加密标准（AES）：AES内核|使用AES

实现AES：基于查询表实现|原生指令集

电码本模式（ECB）|密码分组链接（CBC）模式|如何在CBC模式中加密消息|计数（CTR）模式

意外如何发生：中间相遇攻击|Padding Oracle攻击

第5章 序列密码

基于状态转移的和基于计数器的序列密码

面向硬件的序列密码：反馈移位寄存器|Grain-128a算法|A5/1算法

面向软件的序列密码：RC4|Salsa20

意外如何发生：nonce的重复使用|破解RC4|硬件烧制时的弱密码

第6章 哈希函数

哈希函数的安全性：不可预测性|原像攻击抗性|抗碰撞性|查找碰撞

基于压缩的哈希函数：Merkle–Damgård结构

基于置换的哈希函数：海绵函数

哈希函数SHA系列：SHA-1|SHA-2|SHA-3竞赛|Keccak（SHA-3）

BLAKE2哈希函数

意外如何发生：长度扩展攻击|欺骗存储证明协议

第7章 带密钥的哈希

安全通信中的消息认证码|伪造和选择消息攻击|重放攻击

伪随机函数：PRF的安全性|为什么PRF比MAC更安全

加秘密前缀的构造方法|带秘密后缀的构造方法

HMAC的构造方法|针对基于哈希的MAC的一般攻击

由分组密码构造的带密钥哈希：CMAC：破解CBC-MAC|修改CBC-MAC

专用设计：Poly1305|SipHash

意外如何发生：针对MAC认证的计时攻击|当海绵结构泄露

第8章 认证加密

使用MAC的认证加密

使用关联数据的认证加密|使用nonce来避免可预测性

怎样才是一个好的认证加密算法

AES-GCM：认证加密算法标准

OCB: 比GCM更快的认证加密算法

SIV是最安全的认证算法吗

基于置换的AEAD

意外如何发生：AES-GCM和弱哈希密钥|AES-GCM和短标签

第9章 困难问题

计算困难性：测量运行时间|多项式时间vs超多项式时间

复杂度的分类：非确定多项式时间|NP完全问题|P问题vs NP问题

因数分解问题：实践中的分解大数算法|分解算法是NP完全的吗

离散对数问题

意外如何发生：小规模的困难问题并不困难

第10章 RSA

RSA背后的数学概念

RSA陷门置换

RSA的密钥生成和安全性

利用教科书式RSA加密的扩展性进行攻击|加强版RSA加密：OAEP

针对教科书式RSA签名的攻击|PSS签名标准|全域哈希签名

RSA的实现：快速求幂算法：平方乘|用于更快公钥操作的小指数|中国剩余定理

意外如何发生：针对RSA-CRT的Bellcore攻击|共享秘密指数或共享模数

第11章 Diffie-Hellman

Diffie-Hellman函数

Diffie-Hellman问题

非DH密钥协商协议示例|密钥协商协议的攻击模型

匿名Diffie-Hellman协议|含身份验证的Diffie-Hellman协议|Menezes–Qu–Vanstone（MQV）协议

意外如何发生：不哈希共享秘密|TLS中Diffie–Hellman的历史遗留问题|不安全的群参数

第12章 椭圆曲线

整数上的椭圆曲线|加法点和乘法点|椭圆曲线群

ECDLP问题

椭圆曲线上的Diffie–Hellman密钥协商

NIST曲线|曲线25519

意外如何发生：随机性差的ECDSA|用另一条曲线破解ECDH

第13章 TLS

TLS协议套件：TLS和SSL协议家族的简单历史

TLS握手协议|TLS 1.3的密码算法

TLS 1.3对TLS 1.2的改进：降级保护|单次往返握手|会话恢复

TLS安全性的优势：认证|前向保密性

意外如何发生：不安全的证书颁发机构|不安全的服务器|不安全的客户端|实现中的缺陷

第14章 量子和后量子时代的密码学

量子计算机的工作原理：量子比特|量子门

量子加速：指数加速和Simon问题|Shor算法的威胁

Shor算法解决因数分解问题|Shor算法和离散对数问题|Grover算法

为什么制造量子计算机如此困难

后量子密码算法：基于编码的密码|基于格的密码|基于多变量的密码|基于哈希的密码

意外如何发生：不明晰的安全水平|快进：如果太晚会发生什么|实现问题