隨著計算機和通信技術的發展，用戶對信息的存儲、處理和傳輸的需求越來越迫切。尤其是隨著Intermnet的廣泛應用，以及個人通信、多媒體通信、辦公自動化、電子郵件、電子自動轉賬支付繫統和自動業務網的建立與實現，信息的保護問題就顯得更加重要，解決這一問題的有效手段之一是使用現代密碼技術。從遠古時代到1948年是科學密碼學的“前夜發展”時期。1949年，以香農（Shannon）發表的《保密繫統的信息理論》一文為起點，密碼學成為一門科學。1949年到1975年，這一時期屬於對稱密碼學的早期發展時期。1976年，迪菲（Diffie）和赫爾曼（Hellman）發表了《密碼學的新方向》一文，引發了密碼學領域的一場革命。《密碼學新方向》的發表和美國數據加密標準（DES）的頒布實施標志著現代密碼學的誕生，從此揭開了商用密碼研究的序幕。1976年至1996年，這一時期屬於現代密碼學的發展時期。此後，實用密碼的研究基本上沿著兩個方行，即以RSA為代表的公開密鑰密碼和以DES為代表的秘密密鑰分組密碼。分組密碼具有速度快、易於標準化和便於軟/硬件實現等特點，通常是信息與網絡中實現數據加密、消息鋻別、認證及密鑰管理的核心密碼算法，它在計算機通信和信息繫統領域有著廣泛的應用。信息與密碼學課程正好把信息和密碼學有機結合起來，為學生介紹相關知識，有利於學生將來從事相關領域的研究或者繼續深造。

本書內容可以分為兩部分。第1~6章是部分，這一部分主要講述的是信息繫統的理論，主要介紹了密碼學的相關知識。其中第1章是緒論，講述了發展信息的意義、信息的發展趨勢和需要解決的問題。第2章講述了密碼學的相關概念。密碼學是研究密碼繫統和通信保密的學科，是信息繫統的理論基礎。第3章講述的是與密碼學相關的數學知識。第4章講述流密碼，它是密碼學的一個重要分支。人們對流密碼的研究比較充分，並且有比較成熟的數學理論支持。流密碼具有軟件實現簡單、便於硬件實現、速度快和效率高的特點。目前，流密碼是世界各國軍事和外交等領域使用的主要密碼之一。隨著物聯網技術的快速應用，流密碼成為主流加密算法。第5章是分組密碼。

它在通信網絡（尤其是計算機通信）和繫統領域有著廣泛而重要的應用。第6章是公鑰密碼。它既能用計算機行高速加解密，又能使密鑰通用，且在不換密鑰的情況下密鑰仍可反復使用。且很難被密碼分析者破譯。日前，它在網上政府、VPN、電子商務等領域都比較流行。

第7-13章是第二部分，這一部分主要講述的是網絡與信息實用技術。第7章是數字簽名。數字簽名是電子商務的一個重要的分支，是實現電子交易的核心技術之一。它在實現身份認證、數據完整性、不可否能方面都有重要的應用，尤其在大型網絡通信中的密鑰分配、全傳輸以及電子商務和電子政務等方面有重要應用價值。第8章是身份證明，主要討論了幾種可能的技術，如口令認證繫統、個人特征的身份證明，以及X.509證書繫統等。第9章是協議，主要介紹了IPsec、密鑰交換協議和傳輸層幾個協議。第10章是網絡技術，主要講述了關於計算機病毒及其防範、防火牆技術、入侵檢測技術以及訪問控制技術的原理及應用。第11章是無線局域網。無線網絡的問題已經成為制約無線網絡技術發展的“軟肋”。無線網絡由於傳輸的開放性，使得受攻擊的可能性比起有線網絡更大。本章討論了無線局域網標準，主要涉及無線局域網繫統結構、機制和實現策略的各種途徑和方案。第12章主要介紹了信息隱藏與支付技術，主要闡述了信息隱藏技術、電子支付技術、智能卡技術的相關知識。第13章是物聯網信息，簡要介紹了物聯網、物聯網以及物聯網信息發展。物聯網信息是信息與密碼學課程的有機組成部分，有興趣的讀者可以參考其他相關教材和著作。

感謝2016年國家自然科學項目“認證加密算法的設計與分析”（No.61672509）、2017

年國家自然科學項目“面向網絡空間的大數據與隱私保護研究”（U1603116），以及北京科技大學2019年度校級規劃教材（JC2019YB030）對本書編寫和出版的大力支持！

由於編者有限，書中難免出現一些錯誤或者不完善之處，敬請讀者批評指正。

第1章緒論

隨著傳統的資源經濟在全世界範圍內大規模地向知識經濟轉變，人類社會在地接受著信息化的洗禮。是步入20世紀90年代之後，高速信息傳輸網絡的建設，將人們了一個魅力和活力的網絡環境，也在社會信息化程中樹立了一座新的裡程碑。高速信息傳輸網絡是一個遍布各地的、易於使用的、的能的、信息豐富的和開放的繫統，從技術的角度看，它是現代信息技術不斷發展與集成的結果。

在高度發展的信息社會，信息已成為一種社會資源，它被看作與材料和能源同等重要的、支持社會發展的三大支柱之一，它對現代社會的展有著重要作用。作為信息傳輸媒體的信息繫統已經成為一個國家、一個行業、一個企業、一個集團尋求發展的基礎設施。計算機網絡是信息傳播臺，構成了網絡信息繫統的基礎。由於信息網絡具有國際化、社會化、開放化、個人化的特點，從而給人類帶來了巨大的益處，例如，縮小了人們彼此間的空間，縮短了信息傳輸時間，共享信息資源等，這些都地了人類社會的發展。人類在感受到網絡信息繫統對社會文明的巨大貢獻的同時，也認識到網絡信息問題已成為影響國家、企業大局和長遠利益而亟待解決的重大問題。隨著人們對信息化依賴度的增加，計算機黑客的猖獗、計算機病毒的泛濫、有害內容的惡性傳播、國際信息間諜的潛入、網絡活動的威脅以及信息戰爭的陰影等網絡攻擊和犯罪呈明顯上升趨勢，如不采取堅決的對策將產生嚴重後患，面臨巨大的風險。對國家而言，沒有網絡解決方案，就沒有信息基礎設施的保證，就沒有網絡空間上的國家主權和國家，國家的政治、軍事、經濟、文化、社會生活等將處於信息戰的威脅之中。因此，必須加強信息保障工作，全面提高信息防護能力，創建、健康的網絡環境，從而保障和信息化發展，保護公眾利益，維護國家，構築國家信息保障體繫。同樣，信息繫統關繫到企業的展。

2000年以來，我國在信息方面做出了很多努力。科技部早啟動了“863計劃信息主題”，成立了國家863計劃信息主題專家組，全面部署和宏觀統籌信息工作；在四川成都、湖北武漢和上海，建立了信息成果產業化的西部、中部和東部基地；組建了三家信息研究中心和教育培訓中心，加強自主開發和創新能力；在上海實施國家信息應用示範工程（S219）。經過多年的投入和實施，信息產業化基地、研究和教育培訓中心、人纔培養等都取得了重大突破和成就。

信息繫統是一個綜合性交叉學科領域，它廣泛涉及數學、密碼學、計算機科學、通信工程、控制科學與工程、人工智能、工程、人文科學等諸多學科，是迅速發展的一個熱點學科領域。

1.1信息技術與信息繫統

1.1.1信息技術的概念

人類對信息的應用已有數千年的歷史，人類信息活動的與信息技術的發展是密不可分的。可以說，人類信息活動的每次都會引起信息技術的革命性變化，而信息技術的每次發展同樣會人類信息活動能力的提高。

信息技術是一個含義廣泛、復雜而又時刻變化著的概念。所謂信息技術，大而言之，是指應用信息科學的原理和方法同信息打交道的技術；小而言之，就是指有關信息的產生、檢測、變換、存儲、傳遞、處理、顯示、識別、提取、再生、控制和利用等技術。

20世紀40年代以來，從富創造力的電子計算機問世，到已滲入人類生活方方面面的高速信息傳輸網絡的建設，信息技術得到了的發展。現代信息技術的綜合性很強，括的技術十分廣泛，但從根本上看，它以微電子技術為主要基礎，以電子計算機技術和通信技術為主要標志。

微電子技術是實現信息高速傳遞和交換的一種良好手段，是信息技術發展的重要基礎。

微電子技術與信息技術結合還產生出一門重要的技術，即電子信息技術。微電子技術也是其他高科技技術的基礎，它滲透力強、影響面廣，可以應用於生產、生活、科研領域的諸多方面。

電子計算機技術既是現代信息技術的開端，也是現代信息技術的核心。計算機的出現從根本上改變了人類處理信息的手段，突破了人類大腦及感覺器官加工處理信息的局限性，人類借助計算機可脫離人腦有效地加工處理信息。

通信技術的飛速發展為迅速、、有效地傳輸信息提供了堅實的基礎。是計算機與通信的結合，不僅使現代通信繫統在計算機的控制下實現了傳輸的自動化和化，使各種通信方式一體化，而且使計算機借助通信線路實現了網絡化，同時，也使信息技入了信息傳輸、處理、存儲綜合化的新境界。

1.1.2信息技術的特點

1）信息具有不滅的不滅性是指一條信息產生後，其載體可以變換，可以被毀掉，如一本書、一張光盤，但信息本身並沒有被消滅。所以，信息的不滅的一個很重要的特點。

2）信息可以廉價，可以廣泛傳播。盡管信息的創造可能需要很大的投入，但隻需要載體的成本，可以大量，並被廣泛傳播。

3）某些信息的價值具有很性。一條信息在某一時刻價值高，但過了這一時刻，可能一點價值也沒有。現在的金融信息，在需要知道的時候，會有價值，但過了這一時刻，這一信息就會毫無價值。又如戰爭時的信息，敵方的信息在某一時刻有著重要的價值，可以決定戰爭的勝負，但過了這一時刻，這一信息就變得毫無用處。所以說，相當一部分的信息有性。