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