密码学实验教程

本书共14章：第1章和第2章为密码学数学基础的相关实验；第3章为古典密码算法相关实验；第4章和第5章为对称密码算法相关实验；第6章为伪随机数算法相关实验，其内容服务于第7章和第8章的公钥密码算法实验；第9章为Diffie-Hellman密钥交换协议相关实验；第10章为椭圆曲线密码算法相关实验；第11章为SHA-1算法相关实验；第12章为数字签名算法相关实验；第13章和第14章为国产密码算法相关实验。本书不但可以作为网络空间安全、密码学、信息安全、信息对抗等专业的本科生、硕士生和博士生专业课程的配套实验教材，而且可以作为信息安全工程师的培训教材，为密码学算法的实际部署提供一定指导。

第1章 数论基础算法
1.1 算法原理
1.1.1 厄拉多塞筛算法
1.1.2 欧几里得算法
1.1.3 快速幂取模算法
1.1.4 中国剩余定理
1.1.5 Miller-Rabin素性检测算法
1.2 算法实现
1.2.1 厄拉多塞筛算法实现
1.2.2 欧几里得算法实现
1.2.3 快速幂取模算法实现
1.2.4 中国剩余定理实现
1.2.5 Miller-Rabin素性检测算法实现
1.3 算法测试
1.3.1 厄拉多塞筛算法测试
1.3.2 欧几里得算法测试
1.3.3 快速幂取模算法测试
1.3.4 中国剩余定理测试
1.3.5 Miller-Rabin素性检测算法测试
1.4 思考题
第2章 有限域算法
2.1 算法原理
2.1.1 有限域四则运算算法
2.1.2 有限域欧几里得算法
2.1.3 有限域求乘法逆元算法
2.2 算法实现
2.2.1 有限域四则运算算法实现
2.2.2 有限域欧几里得算法实现
2.2.3 有限域求乘法逆元算法实现
2.3 算法测试
2.3.1 有限域四则运算算法测试
2.3.2 有限域欧几里得算法测试
2.3.3 有限域求乘法逆元算法测试
2.4 思考题
第3章 古典密码算法
3.1 算法原理
3.1.1 置换密码
3.1.2 代替密码
3.2 算法实现
3.2.1 栅栏密码实现
3.2.2 矩阵密码实现
3.2.3 单表代替密码实现
3.2.4 仿射密码实现
3.2.5 维吉尼亚密码实现
3.2.6 弗纳姆密码实现
3.2.7 Hill密码实现
3.3 算法测试
3.3.1 栅栏密码测试
3.3.2 矩阵密码测试
3.3.3 单表代替密码测试
3.3.4 仿射密码测试
3.3.5 维吉尼亚密码测试
3.3.6 弗纳姆密码测试
3.3.7 Hill密码测试
3.4 思考题
第4章 DES算法
4.1 算法原理
4.1.1 DES算法整体结构
4.1.2 DES算法详细结构
4.1.3 密钥选择
4.2 算法实现
4.2.1 密钥生成函数
4.2.2 加密函数
4.2.3 解密函数
4.2.4 基本变换函数
4.3 算法测试
4.3.1 输入和输出
4.3.2 中间数据
4.4 思考题
第5章 AES算法
5.1 算法原理
5.1.1 AES算法整体结构
5.1.2 AES算法详细结构
5.1.3 AES-192与AES-256
5.2 算法实现
5.2.1 密钥生成函数
5.2.2 加密函数
5.2.3 解密函数
5.2.4 基本变换函数
5.3 算法测试
5.3.1 输入和输出
5.3.2 中间数据
5.4 思考题
第6章 伪随机数算法
6.1 算法原理
6.1.1 BBS伪随机数算法
6.1.2 梅森旋转算法
6.2 算法实现
6.2.1 BBS伪随机数算法实现
6.2.2 梅森旋转算法实现
6.3 算法测试
6.3.1 BBS伪随机数算法测试
6.3.2 梅森旋转算法测试
6.4 思考题
第7章 RC4算法
7.1 算法原理
7.1.1 流密码
7.1.2 RC4算法详细结构
7.2 算法实现
7.3 算法测试
7.3.1 输入和输出
7.3.2 中间数据
7.3.3 无效置换和弱密钥问题
7.4 思考题
第8章 RSA算法
8.1 算法原理
8.1.1 RSA算法整体结构
8.1.2 RSA-OAEP算法
8.2 算法实现
8.2.1 RSA算法实现
8.2.2 RSA-OAEP算法实现
8.3 算法测试
8.3.1 RSA算法测试
8.3.2 RSA-OAEP算法测试
8.4 思考题
第9章 Diffie-Hellman密钥交换协议
9.1 算法原理
9.1.1 DH密钥交换协议
9.1.2 基于ECC的DH密钥交换协议
9.2 算法实现
9.3 算法测试
9.3.1 DH密钥交换协议测试
9.3.2 基于ECC的DH密钥交换协议测试
9.4 思考题
第10章 椭圆曲线密码算法
10.1 算法原理
10.1.1 基于ECC的加密算法
10.1.2 基于ECC的数字签名算法
10.2 算法实现
10.2.1 密钥生成算法实现
10.2.2 基于ECC的加密算法实现
10.2.3 基于ECC的数字签名算法实现
10.3 算法测试
10.3.1 基于ECC的加密算法测试
10.3.2 基于ECC的数字签名算法测试
10.4 思考题
第11章 SHA-1算法
11.1 算法原理
11.1.1 SHA-1算法整体结构
11.1.2 SHA-1算法详细结构
11.2 算法实现
11.3 算法测试
11.4 思考题
第12章 数字签名算法
12.1 算法原理
12.1.1 不带消息恢复的RSA数字签名算法
12.1.2 RSA-PSS数字签名算法
12.1.3 ElGamal数字签名算法
12.2 算法实现
12.2.1 不带消息恢复的RSA数字签名算法实现
12.2.2 RSA-PSS数字签名算法实现
12.2.3 ElGamal数字签名算法实现
12.3 算法测试
12.3.1 不带消息恢复的RSA数字签名算法测试
12.3.2 RSA-PSS数字签名算法测试
12.3.3 ElGamal数字签名算法测试
12.4 思考题
第13章 SM2算法
13.1 算法原理
13.2 算法实现
13.3 算法测试
13.3.1 输入和输出
13.3.2 中间数据
13.4 思考题
第14章 SM4算法
14.1 算法原理
14.1.1 SM4算法整体结构
14.1.2 SM4算法详细结构
14.2 算法实现
14.3 算法测试
14.4 思考题