前言

序章1



第1章　密碼學的基礎15

1-1　密碼學相關用語16

密碼學的基本用語20

加密金鑰　　和解密金鑰　　的關係21

1-2　古典加密系統24

凱撒密碼24

替代密碼? 25

多字母密碼26

置換密碼? 27

1-3　密碼的安全性?? 28

替代密碼的金鑰數?? 31

多字母密碼的金鑰數?? 32

置換密碼的金鑰數?? 32

可解讀的條件?? 35

絕對安全的密碼?? 35

安全密碼?? 37



第2章　共通金鑰（對稱金鑰）加密系統45

2-1　二進位數和XOR運算46

2-2　共通金鑰密碼是什麼？57

共通金鑰密碼的特徵?? 62

2-3　串流密碼的構造?? 63

2-4　區塊密碼的構造?? 66

CBC模式?? 69

2-5　　　　DES密碼的構造? 70

Feistel密碼的基本構造?? 71

對合72

DES的加密金鑰之生成?? 75

DES的非線性函數f的構造?? 76

使用DES加密及解密的基本構造?? 77

2-6　DES密碼和AES密碼?? 78

AES密碼的概要?? 83

簡易版DES加密及解密實例?? 87

轉換為二進位資料?? 87

DES密碼的生成?? 87

DES密碼的解密?? 95

DES加密金鑰的生成?? 100

DES解密金鑰的生成?? 104



第3章　公開金鑰加密系統107

3-1　公開金鑰密碼的基礎?? 108

公開金鑰加密方式的主要種類?? 117

單向函數? 118

RSA密碼的誕生?? 121

3-2　質數和質因數分解?? 122

質數判定?? 131

3-3　模數（餘數）運算136

模數運算的加法和減法?? 139

模數運算的乘法和除法?? 148

3-4　費馬小定理和歐拉定理154

數論之父　　費馬?? 155

費馬檢驗和假質數157

歐拉定理?? 158

數學家歐拉?? 159

兩個質數的乘積之歐拉函數?? 160

3-5　RSA密碼的構造?? 163

RSA密碼的加密及解密?? 165

RSA密碼的金鑰生成法?? 167

公開金鑰和秘密金鑰的做法?? 169

RSA密碼的生成?? 171

RSA密碼的解密?? 173

3-6　公開金鑰和離散對數問題?? 175

離散對數問題?? 176

ElGamal密碼的加密及解密?? 178

專欄　擴張版輾轉相除法?? 183



第4章　實際的密碼應用?? 187

4-1　混合密碼? 188

4-2　雜湊函數和訊息認證碼192

竄改?? 192

防止竄改的對策?? 194

雜湊函數?? 195

盜用個人資料?? 196

防止盜用的對策?? 197

訊息認證碼的構造?? 198

否認（repudiation）是什麼？?? 199

訊息認證碼的兩個缺點?? 201

4-3　數位簽章202

否認的對策?? 202

數位簽章的構造?? 203

中間人攻擊205

防止中間人攻擊的對策?? 206

憑證和認證中心? 206

4-4　公開金鑰密碼基礎建設208

專欄　零知識互動式證明219

補充說明?? 225

參考文獻?? 227

索引?? 228

序



　　目前以網際網路為中心且被網絡化的資訊社會中，除了活用網路上的公開資訊及電子郵件的往來外，也多虧網路商店及網路銀行的普及，使我們的生活變得更便利。



　　然而，在享受網路時代的恩惠之外，



　　「安心安全、資訊安全、保護個人資料……，以及密碼」



　　這類令人感到些許不安的詞彙，每天都在生活中不斷出現。這到底是怎麼一回事呢？為什麼呢？



　　利用網際網路處理許多資訊時，其中總包含讓別人知道就糟糕的事，不希望別人知道、想要保密的資訊。例如，信用卡號、銀行帳號、病歷、貸款金額、電子郵件地址等，為了不輕易洩露給他人知道，保護資訊是不可或缺的。若資訊被他人惡意運用，很可能會引發犯罪案件。因此，保護資訊無疑是網絡化的資訊社會中最重要的課題。由於存在著許多這類的不安要因，因此為了得以安心且安全地使用網路服務，而構築出的基本技術即為「密碼」。



　　近年來，密碼系統大幅進步。這不僅是資訊安全相關的專家之領域，對於將便利的網際網路視為理所當然，並使用頻繁的我們而言，密碼也是必備的知識。



　　那麼，密碼系統是以何種構造達成資訊安全維護及個人資料的保護呢？



　　本書以漫畫為基礎，解說密碼系統的結構和功能。至於為了理解密碼系統所不可或缺的複雜數學，則以能讓任何人都可以理解的方式解說。期望讀者在沈浸於故事情節的同時，也能輕易地學習。當然，故事中也隱藏了密碼，希望您在閱讀本書的同時也能解開它。相信您在讀完本書後，勢必能習得密碼系統及資訊安全的基礎知識！



　　最後，衷心感謝非常照顧我的OHM社開發局的各位，以及負責作畫的HINOKI IDEROU大師。

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