Kryptografia i bezpieczeństwo sieci komputerowych. Matematyka szyfrów i techniki kryptologii

• Opanuj klasyczne techniki szyfrowania i wstęp do teorii liczb
• Poznaj skuteczne algorytmy ochrony integralności danych
• Stosuj kody uwierzytelniające komunikaty i podpisy cyfrowe

Wirusy, hakerzy, szpiegostwo gospodarcze, elektroniczne podsłuchy i kradzieże - era Internetu ma także swoją ciemną stronę, która stawia przed nami coraz większe wyzwania w zakresie bezpieczeństwa informacji. Dla większości przedsiębiorstw i organizacji kwestia ochrony dostępu do danych przechowywanych w systemach komputerowych i wymienianych między nimi, a także zachowania tajności wiadomości oraz skuteczne odpieranie ataków sieciowych, stała się zagadnieniem krytycznym, mogącym przesądzać o ich istnieniu. Bezpieczeństwo sieci ma także ogromne znaczenie także zwykłych użytkowników Internetu, często przetrzymujących na dyskach ważne, poufne dokumenty i dokonujących za pomocą Sieci rozmaitych finansowych transakcji. Na szczęście po ponad 20 latach od upowszechnienia się Internetu mamy już przetestowane w boju, dojrzałe technologie i narzędzia związane z bezpieczeństwem sieci komputerowych i kryptografią, które dają dziś naprawdę ogromne możliwości w tym zakresie. Jedyne czego Ci zatem potrzeba to uzbroić się w wiedzę jak je skutecznie wykorzystać.

Oto pierwszy z dwóch tomów kompletnego przewodnika po praktycznych zastosowaniach kryptografii i innych mechanizmów bezpieczeństwa w celu ochrony informacji i sieci. Ten adresowany zarówno do studentów, jak i zawodowców podręcznik podzielono na trzy naszpikowane wiedzą i ciekawymi przykładami części, wprowadzające kolejno w szyfry symetryczne, szyfry asymetryczne i kryptograficzne algorytmy ochrony integralności danych. Znajdziesz tu omówienia rozmaitych technologii związanych z bezpieczeństwem sieciowym, oraz poznasz metody ich implementacji i zastosowania. Przeczytasz m.in na temat trybów operacyjnych szyfrów blokowych, przyjrzysz się także standardowi AES i generowaniu liczb pseudolosowych. Otrzymasz obszerną, porównawczą prezentację algorytmów kryptograficznych i doskonały przewodnik po metodach uwierzytelniania i tematyce cyfrowego podpisu. Ponadto nauczysz się efektywnie wykorzystywać system Sage - wieloplatformowe, darmowe narzędzie implementujące użyteczny, elastyczny i łatwy do opanowania system obliczeń algebraicznych związanych z kryptografią. Znajdziesz także gotowe dla tego systemu przykłady, ilustrujące praktyczne zastosowania teorii liczb i algorytmów kryptograficznych.

Zagadnienia jakie znajdziesz w I tomie tego podręcznika:

• Ogólny zarys bezpieczeństwa komputerowego
• Szyfrowanie symetryczne
• Klasyczne techniki szyfrowania
• Szyfry blokowe i standard DES
• Podstawy teorii liczb i ciał skończonych
• Standard AES
• Tryby operacyjne szyfrów blokowych
• Generatory liczb pseudolosowych i szyfry strumieniowe
• Szyfrowanie asymetryczne
• Wstęp do teorii liczb
• Kryptografia z kluczami publicznymi i szyfr RSA
• Inne systemy kryptografii z kluczami publicznymi
• Kryptograficzne algorytmy ochrony integralności danych
• Kryptograficzne funkcje haszujące
• Uwierzytelnianie komunikatów
• Podpisy cyfrowe

William Stallings - jest autorem 17 książek na zakresu technicznych aspektów bezpieczeństwa informacji i sieci komputerowych. Jest 11-krotnym laureatem nagrody za najlepszą książkę informatyczną roku, przyznawanej przez Text and Academic Authors Association. W trakcie ponad trzydziestoletniej kariery zawodowej zaprojektował i zaimplementował wiele pakietów związanych z protokołami TCP/IP i OSI dla różnych platform. Jako konsultant doradzał m.in. agencjom rządowym, oraz dostawcom sprzętu i oprogramowania.

• 0.1. Układ książki (26)
• 0.2. Wskazówki dla czytelników i instruktorów (27)
• 0.3. Zasoby internetowe (29)
• 0.4. Standardy (31)

• 1.1. Koncepcje bezpieczeństwa komputerowego (36)
• 1.2. Architektura bezpieczeństwa OSI (42)
• 1.3. Ataki na bezpieczeństwo (43)
• 1.4. Usługi bezpieczeństwa (45)
• 1.5. Mechanizmy bezpieczeństwa (51)
• 1.6. Model bezpieczeństwa sieci (51)
• 1.7. Zalecane materiały uzupełniające (55)
• 1.8. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (57)

• 2.1. Model szyfrowania symetrycznego (63)
• 2.2. Techniki podstawieniowe (70)
• 2.3. Techniki przestawieniowe (88)
• 2.4. Maszyny wirnikowe (89)
• 2.5. Steganografia (91)
• 2.6. Zalecane materiały uzupełniające (94)
• 2.7. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (95)

• 3.1. Podstawowe cechy szyfru blokowego (105)
• 3.2. Standard DES (115)
• 3.3. Przykład (124)
• 3.4. Siła szyfru DES (127)
• 3.5. Kryptoanaliza różnicowa i kryptoanaliza liniowa (129)
• 3.6. Zasady projektowania szyfrów blokowych (133)
• 3.7. Zalecane materiały uzupełniające (138)
• 3.8. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (139)

• 4.1. Podzielność i algorytm dzielenia (147)
• 4.2. Algorytm Euklidesa (149)
• 4.3. Arytmetyka modularna (152)
• 4.4. Grupy, pierścienie i ciała (162)
• 4.5. Ciała skończone postaci GF(p) (166)
• 4.6. Arytmetyka wielomianowa (170)
• 4.7. Ciała skończone postaci GF(2n) (177)
• 4.8. Zalecane materiały uzupełniające (189)
• 4.9. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (190)
• Dodatek 4A. Znaczenie operatora mod (194)

• 5.1. Arytmetyka ciał skończonych (198)
• 5.2. Struktura AES (200)
• 5.3. Funkcje transformacyjne AES (206)
• 5.4. Rozwijanie klucza (218)
• 5.5. Przykład zastosowania AES (220)
• 5.6. Implementacja AES (224)
• 5.7. Zalecane materiały uzupełniające (231)
• 5.8. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (231)
• Dodatek 5A. Wielomiany o współczynnikach z GF(28) (233)
• Dodatek 5B. Uproszczony szyfr AES (S-AES) (236)

• 6.1. Wielokrotne szyfrowanie i potrójny DES (248)
• 6.2. Tryb elektronicznej książki kodowej (254)
• 6.3. Łańcuchowanie bloków szyfrogramu (257)
• 6.4. Sprzężenie zwrotne szyfrogramu (259)
• 6.5. Sprzężenie wyjściowe (261)
• 6.6. Tryb licznikowy (263)
• 6.7. Tryb XTS-AES dla urządzeń blokowych o orientacji sektorowej (266)
• 6.8. Polecana strona WWW (271)
• 6.9. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (272)

• 7.1. Zasady generowania liczb pseudolosowych (278)
• 7.2. Generatory liczb pseudolosowych (286)
• 7.3. Generowanie liczb pseudolosowych na bazie szyfrów blokowych (289)
• 7.4. Szyfry strumieniowe (293)
• 7.5. RC4 (295)
• 7.6. Generatory liczb prawdziwie losowych (297)
• 7.7. Zalecane materiały uzupełniające (300)
• 7.8. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (302)

• 8.1. Liczby pierwsze (309)
• 8.2. Twierdzenia Fermata i Eulera (312)
• 8.3. Testowanie, czy liczba jest pierwsza (316)
• 8.4. Chińskie twierdzenie o resztach (320)
• 8.5. Logarytmy dyskretne (322)
• 8.6. Zalecane materiały uzupełniające (328)
• 8.7. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (329)

• 9.1. Zasady funkcjonowania kryptosystemów z kluczami publicznymi (336)
• 9.2. Algorytm RSA (346)
• 9.3. Zalecane materiały uzupełniające (361)
• 9.4. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (363)
• Dodatek 9A. Dowód poprawności algorytmu RSA (368)
• Dodatek 9B. Złożoność algorytmów (370)

• 10.1. Algorytm Diffiego-Hellmana wymiany kluczy (377)
• 10.2. System kryptograficzny ElGamal (381)
• 10.3. Arytmetyka krzywych eliptycznych (384)
• 10.4. Kryptografia krzywych eliptycznych (394)
• 10.5. Generatory liczb pseudolosowych bazujące na szyfrach asymetrycznych (397)
• 10.6. Zalecane materiały uzupełniające (400)
• 10.7. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (401)

• 11.1. Zastosowania kryptograficznych funkcji haszujących (407)
• 11.2. Dwie proste funkcje haszujące (411)
• 11.3. Wymagania stawiane funkcjom haszującym (414)
• 11.4. Funkcje haszujące bazujące na łańcuchowaniu szyfrogramów (422)
• 11.5. Algorytmy rodziny SHA (423)
• 11.6. SHA-3 (433)
• 11.7. Zalecane materiały uzupełniające (434)
• 11.8. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (435)
• Dodatek 11A. Matematyczne podstawy paradoksu urodzin (439)

• 12.1. Wymagania stawiane uwierzytelnianiu komunikatów (449)
• 12.2. Funkcje wykorzystywane do uwierzytelniania komunikatów (450)
• 12.3. Wymagania stawiane kodom uwierzytelniania komunikatów (458)
• 12.4. Bezpieczeństwo kodów uwierzytelniania komunikatów (461)
• 12.5. Uwierzytelnianie komunikatów oparte na haszowaniu (463)
• 12.6. Uwierzytelnianie komunikatów bazujące na szyfrach blokowych: DAA i CMAC (468)
• 12.7. Uwierzytelniane szyfrowanie: CCM i GCM (472)
• 12.8. Generowanie liczb pseudolosowych za pomocą haszowania i kodów MAC (479)
• 12.9. Zalecane materiały uzupełniające (482)
• 12.10. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (483)

• 13.1. Podpisy cyfrowe (489)
• 13.2. Podpisy cyfrowe ElGamal (493)
• 13.3. Schemat Schnorra podpisu cyfrowego (495)
• 13.4. Standard DSS (496)
• 13.5. Zalecane materiały uzupełniające (499)
• 13.6. Kluczowe terminy, pytania przeglądowe i problemy (500)

• A.1. System algebry komputerowej Sage (506)
• A.2. Projekt hackingu (507)
• A.3. Projekty związane z szyframi blokowymi (508)
• A.4. Ćwiczenia laboratoryjne (508)
• A.5. Projekty poszukiwawcze (509)
• A.6. Zadania programistyczne (509)
• A.7. Praktyczna ocena bezpieczeństwa (510)
• A.8. Wypracowania pisemne (510)
• A.9. Lektura tematu (511)

• B.1. Algebra liniowa i operacje na macierzach (514)
• B.2. Rozdział 2. - klasyczne techniki szyfrowania (515)
• B.3. Rozdział 3. - szyfry blokowe i standard DES (518)
• B.4. Rozdział 4. - podstawy teorii liczb i ciał skończonych (521)
• B.5. Rozdział 5. - standard AES (526)
• B.6. Rozdział 7. - generatory liczb pseudolosowych i szyfry strumieniowe (530)
• B.7. Rozdział 8. - teoria liczb (532)
• B.8. Rozdział 9. - kryptografia z kluczami publicznymi i szyfr RSA (536)
• B.9. Rozdział 10. - inne systemy kryptografii z kluczami publicznymi (539)
• B.10. Rozdział 11. - kryptograficzne funkcje haszujące (544)
• B.11. Rozdział 13. - podpisy cyfrowe (545)

• C.1. Sage - pierwszy kontakt (550)
• C.2. Programowanie w Sage (552)
• C.3. Rozdział 2. - klasyczne techniki szyfrowania (558)
• C.4. Rozdział 3. - szyfry blokowe i standard DES (559)
• C.5. Rozdział 4. - podstawy teorii liczb i ciał skończonych (560)
• C.6. Rozdział 5. - standard AES (562)
• C.7. Rozdział 7. - generatory liczb pseudolosowych i szyfry strumieniowe (565)
• C.8. Rozdział 8. - teoria liczb (566)
• C.9. Rozdział 9. - kryptografia z kluczami publicznymi i szyfr RSA (570)
• C.10. Rozdział 10. - inne systemy kryptografii z kluczami publicznymi (571)
• C.11. Rozdział 11. - kryptograficzne funkcje haszujące (574)
• C.12. Rozdział 13. - podpisy cyfrowe (575)

• D.1. Znaczenie standardów (578)
• D.2. Standardy internetowe i społeczność internetu (579)
• D.3. Narodowy Instytut Standaryzacji i Technologii (NIST) (583)

• E.1. Operacje na wektorach i macierzach (586)
• E.2. Operacje algebry liniowej w arytmetyce zbioru Zn (590)

• F.1. Poufność doskonała (592)
• F.2. Informacja i entropia (597)
• F.3. Entropia a poufność (603)

• G.1. Ogólny schemat (606)
• G.2. Generowanie kluczy (608)
• G.3. Szyfrowanie (609)
• G.4. Analiza S-DES (612)
• G.5. Związek z DES (613)

• H.1. Geneza standardu AES (616)
• H.2. Ewaluacja AES (617)

• I.1. Arytmetyka w ciele GF(24) (624)
• I.2. Funkcja MixColumns (624)

• J.1. Problem plecakowy (628)
• J.2. Kryptosystem plecakowy (628)
• J.3. Przykład (632)

• L.1. Protokoły i architektury protokołów (638)
• L.2. Architektura protokołu TCP/IP (640)
• L.3. Rola protokołu IP (647)
• L.4. Protokół IP w wersji 4 (IPv4) (650)
• L.5. Protokół IP w wersji 6 (IPv6) (651)
• L.6. Architektura protokołów OSI (656)

• M.1. Architektura JCA i JCE (660)
• M.2. Klasy JCA (662)
• M.3. Klasy JCE (664)
• M.4. Podsumowanie (665)
• M.5. Publikacje cytowane (665)
• Dodatek M.A Przykładowa aplikacja kryptograficzna (666)
• Dodatek M.B Kod źródłowy aplikacji - ilustracja zastosowania JCA/JCE (670)

• N.1. Struktura funkcji Whirlpool (703)
• N.2. Szyfr blokowy W (706)
• Literatura cytowana (713)

• O.1. Algorytm kompresji (717)
• O.2. Algorytm dekompresji (718)

• P.1. Generowanie liczb prawdziwie losowych (722)
• P.2. Generowanie liczb pseudolosowych (722)