密码学原理与Java实现

第1章 加解密和Java概述 1

1.1 密码学基础知识 1

1.1.1 密码学概述 1

1.1.2 对称密钥加密技术 2

1.1.3 公开密钥加密技术 2

1.1.4 单向散列函数算法 3

1.1.5 数字签名基础知识 3

1.2 身份认证基础知识 5

1.2.1 身份认证概述 5

1.2.2 身份认证的方式 5

1.3 Java语言概述 6

1.3.1 Java简介 6

1.3.2 Java主要特性 7

1.3.3 Java的发展史 8

第2章 搭建Java密码开发环境 10

2.1 搭建Java开发环境 10

2.1.1 下载JDK 10

2.1.2 安装JDK 11

2.1.3 配置JDK环境变量 12

2.1.4 在命令行下编译Java程序 13

2.1.5 在Eclipse中开发Java程序 14

2.1.6 下载Eclipse 14

2.1.7 启动Eclipse 14

2.1.8 **个Eclipse下的Java工程 15

2.1.9 在工作区中打开工程 18

2.2 搭建Java Web开发环境 18

2.2.1 下载Tomcat 18

2.2.2 安装Tomcat 19

2.2.3 在Eclipse中配置Tomcat 20

2.2.4 **个Eclipse下的JSP工程 21

2.2.5 **个JavaBean工程 25

2.3 使用JNI 30

2.4 Java密码开发的两个主流国际库 35

2.5 准备密码库OpenSSL 36

2.5.1 OpenSSL源代码模块结构 36

2.5.2 OpenSSL加密库调用方式 37

2.5.3 OpenSSL支持的对称加密算法 38

2.5.4 OpenSSL支持的非对称加密算法 38

2.5.5 OpenSSL支持的信息摘要算法 38

2.5.6 OpenSSL密钥和证书管理 38

2.5.7 面向对象与OpenSSL 39

2.5.8 BIO接口 40

2.5.9 EVP接口 41

2.5.10 关于版本和操作系统 42

2.5.11 在Windows下编译OpenSSL1.1.1 42

2.5.12 在Windows下编译OpenSSL1.0.2m 54

2.5.13 测试使用OpenSSL命令 62

2.6 在Java下使用OpenSSL 64

2.6.1 以命令方式使用OpenSSL 64

2.6.2 以函数库方式调用OpenSSL 67

2.7 纯Java密码开发库 72

2.7.1 JCA的基本概念 73

2.7.2 JCA的设计原则 74

2.7.3 JCA中的密码服务提供者 74

2.7.4 JCA编程的两大安全包 76

2.7.5 包java.security中的接口和类 77

2.7.6 包javax.crypto中的接口和类 83

2.7.7 **个JCA例子 84

第3章 对称密码算法原理 89

3.1 基本概念 89

3.2 对称加解密算法的分类 90

3.3 流加密算法 90

3.3.1 基本概念 90

3.3.2 流密码和分组密码的比较 91

3.3.3 RC4算法 91

3.4 分组加密算法 95

3.4.1 工作模式 95

3.4.2 短块加密 99

3.4.3 DES和3DES算法 100

3.4.4 SM4算法 118

第4章 利用JCA/JCE对称加解密 139

4.1 包java.security 140

4.1.1 密钥接口 140

4.1.2 安全随机数 141

4.2 包javax.crypto 150

4.2.1 安全密钥接口SecretKey 151

4.2.2 密钥生成类KeyGenerator 151

4.2.3 密钥规范类SecretKeySpec 155

4.2.4 初始向量类IvParameterSpec 156

4.2.5 加解密类Cipher 157

4.2.6 利用JCA实现DES加密 160

第5章 杂凑函数和HMAC 181

5.1 杂凑函数概述 181

5.1.1 什么是杂凑函数 181

5.1.2 密码学和杂凑函数概述 182

5.1.3 杂凑函数的发展 182

5.1.4 杂凑函数的设计 183

5.1.5 杂凑函数的分类 183

5.1.6 杂凑函数的碰撞 183

5.2 SM3杂凑算法 184

5.2.1 SM3算法概述 184

5.2.2 SM3算法的特点 184

5.2.3 常量和函数 184

5.2.4 填充 185

5.2.5 迭代压缩 185

5.2.6 杂凑值 186

5.2.7 一段式SM3算法的实现 187

5.2.8 三段式SM3杂凑的实现 194

5.2.9 Java和OpenSSL1.1.1b联合实现SM3算法 198

5.3 MD5消息摘要算法 201

5.3.1 MD5算法概述 202

5.3.2 MD5算法的特点 202

5.3.3 MD5是否属于加密算法 202

5.3.4 MD5用途 202

5.3.5 MD5算法原理 203

5.3.6 手工实现MD5算法 204

5.3.7 基于Java消息摘要类实现MD5算法 211

5.4 HMAC 213

5.4.1 什么是HMAC 213

5.4.2 HMAC产生的背景 214

5.4.3 HMAC在身份认证中的应用 214

5.4.4 设计目标 215

5.4.5 算法描述 215

5.4.6 手工实现HMAC-MD5 216

5.4.7 基于Java Mac类实现HMAC-MD5 219

5.4.8 实现HMAC-SM3 222

5.5 更通用的基于OpensSSL的哈希运算 226

5.6 SHA系列杂凑算法 232

5.6.1 SHA算法概述 232

5.6.2 SHA系列算法核心思想和特点 233

5.6.3 SHA256算法原理解析 233

5.6.4 SHA256算法核心思想 235

5.6.5 SHA256算法的实现 240

第6章 密码学中常见的编码格式 249

6.1 Base64编码 249

6.1.1 概述 249

6.1.2 Base64编码的由来 249

6.1.3 Base64的索引表 249

6.1.4 Base64的转化原理 250

6.1.5 使用OpenSSL的base64命令 252

6.1.6 Java编程实现Base64编解码 253

6.2 PEM文件 258

6.2.1 什么是PEM文件 258

6.2.2 生成一个PEM文件 260

6.3 ASN.1及其编解码 261

6.3.1 ASN.1的基本概念 261

6.3.2 ASN.1的编码格式 262

6.3.3 ASN的优点 262

6.3.4 基本语法规则 263

6.3.5 ASN.1数据类型 263

6.3.6 ASN.1实例 266

第7章 非对称算法RSA的加解密 274

7.1 非对称密码体制概述 274

7.2 RSA概述 276

7.3 RSA的数学基础 276

7.4 RSA算法描述 292

7.5 RSA算法实例 293

7.6 RSA加密长度限制问题 302

7.7 熟悉PKCS#1 303

7.8 在OpenSSL命令中使用RSA 309

7.9 基于OpenSSL库的Java RSA实现 314

7.10 随机大素数的生成 332

7.11 Java中的大数表示 333

7.12 基于大素数的RSA算法Java实现 334

7.13 基于JCA的RSA算法实现 339

7.14 RSA算法的攻击及分析 348

第8章 数字签名技术 350

8.1 概述 350

8.2 什么是数字签名技术 351

8.3 RSA 公钥算法在数字签名中的应用 356

8.4 利用OpenSSL命令进行签名验签 357