本书介绍了基于认知逻辑的密码协议分析。从密码协议的逻辑分析讲起，介绍密码学的基础知识、认知逻辑基础理论，到用认知中的行为、行为模型以及时态认知逻辑分析具体的密码协议，以具体实例阐述了用动态认知逻辑的理论来分析密码协议的安全性。本书内容的编排由浅入深层层展开，适合各层次的读者参阅，可为密码协议分析和网络安全提供一定的理论与技术支撑。
本书可供相关专业的教师、科研人员或工程技术人员参考，也可供高等院校计算机科学与技术、网络空间安全、通信工程以及逻辑学等专业高年级本科生和研究生学习使用。

第一部分 基础知识
第1章 密码协议的逻辑分析概述
1.1 引言
1.2 逻辑分析方法概览
1.3 本书的结构
第2章 密码与密码协议
2.1 密码学发展史
2.2 对称加密
2.2.1 对称加密概念
2.2.2 DES算法
2.2.3 DES的安全性
2.3 非对称加密
2.3.1 公钥加密概念
2.3.2 RSA公钥密码
2.3.3 ElGamal公钥密码
2.4 加密方案与密码协议
2.5 密码协议的分类
2.6 对密码协议常见的几种攻击
2.7 本章小结
第3章 认知逻辑理论
3.1 命题逻辑
3.2 模态逻辑
3.3 动态认知逻辑
3.3.1 认知逻辑概述
3.3.2 群体知识
3.3.3 公开宣告逻辑
3.3.4 认知行为
3.3.5 行为模型
3.3.6 非单调逻辑
3.4 时态认知逻辑
3.4.1 时态逻辑
3.4.2 时态认知逻辑概述
3.5 本章小结
第二部分 认知逻辑在密码协议分析中的具体应用
第4章 基于认知行为的密码协议分析
4.1 密码协议实例描述
4.2 协议中的消息表示
4.3 协议的逻辑语言
4.4 更新函数
4.5 协议分析
4.6 本章小结
第5章 基于行为模型的密码协议验证
5.1 协议的语言A,BCryp
5.1.1 协议语言 A,BCryp的语法
5.1.2 协议语言 A,BCryp的语义
5.2 协议形式化
5.2.1 形式化密码协议中的基本问题
5.2.2 形式化行为模型
5.3 协议分析
5.4 协议验证
5.4.1 协议的目标模型
5.4.2 协议的验证
5.5 本章小结
第6章 基于时态认知逻辑的密码协议验证
6.1 NeedhamSchroeder协议
6.2 协议语言
6.2.1 语法
6.2.2 语义
6.3 基于KL（n）的协议形式化
6.4 时态认知逻辑的推导规则
6.5 NeedhamSchroeder协议的属性验证
6.6 本章小结
第7章 基于动态认知逻辑的非单调密码协议分析
7.1 寄存器模型
7.2 非单调性密码协议语言
7.3 非单调性密码协议的实例
7.4 非单调性密码协议的分析
7.5 本章小结
参考文献

随着5G通信技术的发展
，信息已经成为一种重要的
战略性资源，信息的获取能
力、处理能力、安全保障机
制已经成为一个组织或国家
综合实力的重要组成部分。
信息安全是一个国家、组织
、企业、个人都关注的核心
问题。没有信息安全，就没
有真正意义的政治、经济、
军事的安全。从计算机安全
、通信安全到网络安全都已
成为人们关注的问题。信息
安全包括3个层面：信息自
身的安全、信息系统的安全
，以及由信息系统安全引发
的生命财产安全、物质安全
、社会安全等其他安全。信
息自身的安全包括信息存储
安全和传输安全。信息系统
的安全包括信息行为安全、
内容安全、数据安全、设备
安全，其中数据安全既是传
统的信息安全又是信息自身
的安全。信息安全是计算机
科学中一个重要的研究领域
，作为安全保障机制的可信
计算、密码学、网络安全和
信息隐藏等方面的研究与发
展近年来如火如荼。对信息
进行加密是保障信息安全的
重要手段。所以密码学在信
息安全中十分重要。
为了保障信息安全，在
网络通信协议中使用了密码
技术，使用密码机制的协议
称为密码协议。所谓网络协
议，是指为在计算机网络通
信中进行数据交换而建立的
规则、标准或约定的集合。
如今的网络通信日益发达，
密码协议的使用越来越重要
，它可为网络系统提供各种
安全服务，保障计算机网络
信息系统中秘密信息的安全
传输、处理与存储，确保网
络用户能够安全、方便、透
明地使用系统中的信息资源
。密码协议在金融系统、商
务系统、政务系统、军事系
统和社会生活中的应用日益
普遍。
密码协议的设计和安全
性分析一直是信息安全中的
难点。协议设计完成之后，
需要一个有效的工具来分析
其安全性，以避免由于设计
缺陷而导致的危害。因为密
码协议的安全性不仅依赖于
所用密码算法的安全强度，
还与协议程序的逻辑结构有
着密切的关系。如果协议逻
辑自身有缺陷，就相当于在
坚实的城墙中留下了一个无
人看守的后门，为未授权者
获得信息和伪造或假冒提供
帮助。因此，对密码协议安
全性的逻辑分析就显得尤为
重要。认知逻辑是模态逻辑
的一个重要分支。认知逻辑
与动态逻辑融合，可形成动
态认知逻辑，旨在描述主体
的知识由于公开宣告或认知
行为引起的变化以及为变化
的信息提供一套形式化的处
理办法。从模态逻辑的角度
看，模态可以用来刻画一个
行动。作为一种多模态逻辑
，动态逻辑可以描述计算机
程序的调用与执行。一个调
用或执行可被看作一个行动
，动作的执行可导致参与主
体的知识发生变化，这些变
化用动态认知逻辑进行刻画
。从知识的角度看，模态又
可被看作知识的处理和知识
变化的处理，即从初始状态
到最终状态的变化情况。这
与计算机程序运行中，由信
息的发送和主体的某些操作
带来的知识变化刚好吻合。
这使它在计算机科学、博弈
论、人工智能和信息安全中
得到广泛应用。在密码协议
的执行过程中，各个主体拥
有的知识和协议会因信息的
发送和主体的某些操作而带
来知识的变化，这些变化可
由动态认知逻辑提供的一套
形式化理论进行处理。认知
逻辑与时态逻辑的融合形成
了时态认知逻辑，可以用于
刻画不同时刻主体的知识及
其变化，描述与时间相关的
密码协议。由此采用了认知
逻辑分析密码协议，从逻辑
上对协议的安全性进行分析
和验证。
本书结合作者在本领域
所做的工作，介绍了基于认
知逻辑的密码协议分析，从
密码协议的逻辑分析讲起，
介绍密码学的基础知识、认
知逻辑基础理论，到用认知
中的行为、行为模型以及时
态认知逻辑分析具体的密码
协议，以具体实例阐述了用
动态认知逻辑的理论来分析
密码协议的安全性。本书内
容的编排由浅入深层层展开
，适合各层次的读者参阅，
希望对其他研究者有一定的
参考价值，为密码协议分析
和网络安全提供一定的理论
与技术支撑。本书可供相关
专业的教师、科研人员或工
程技术人员参考，也可供高
等院校计算机科学与技术、
网络空间安全、通信工程以
及逻辑学等专业高年级本科
生和研究生学习使用。
在本书的写作过程中，
得到了国家社会科学基金重
点项目（21AZX013）、重
庆市社会科学规划项目
（2022BS016）资助，以及
项目组各成员的帮助，在此
深表感谢！
由于作者水平有限，书
中难免有疏漏之处，敬请读
者指正。
作者2023年10月