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出版者:機械工業齣版社

作者:黃明

出品人:

頁數:184

译者:

出版時間:2003-12-1

價格:18.00

裝幀:平裝(無盤)

isbn號碼:9787111128847

叢書系列:

圖書標籤:

• 計算機係統結構
• 計算機組成原理
• 習題詳解
• 教材
• 教學
• 考研
• 期末復習
• 數字邏輯
• 匯編語言
• 處理器
• 存儲係統

現代密碼學原理與實踐 內容提要： 本書深入探討瞭現代密碼學的基石理論、核心算法及其在實際安全係統中的應用。內容涵蓋瞭從古典密碼到對稱加密、非對稱加密、哈希函數、數字簽名、以及更前沿的後量子密碼學等多個重要領域。本書旨在為讀者提供一個全麵、嚴謹且富有實踐指導意義的密碼學知識體係。 第一部分：密碼學基礎與信息安全模型 本部分首先界定瞭密碼學的基本概念、曆史沿革及其在信息安全中的核心作用。詳細闡述瞭信息安全的CIA三元組（機密性、完整性、可用性）模型，並介紹瞭密碼學如何作為實現這些安全目標的關鍵技術。 古典密碼迴顧： 簡要迴顧瞭置換密碼、替換密碼（如凱撒密碼、維吉尼亞密碼）的原理、安全性分析及其在現代密碼學中的啓發意義。 信息論安全基礎： 引入香農的信息論安全概念，特彆是完美保密性（One-Time Pad）的理論高度，並解釋瞭其在實際應用中的局限性。重點分析瞭信息熵和密鑰長度對密碼安全強度的影響。 計算安全模型： 闡述瞭現代密碼學賴以生存的計算復雜性理論基礎，特彆是單嚮函數、弱抗碰撞性、強抗碰撞性和抗碰撞性等關鍵安全定義，為後續算法分析奠定理論框架。 第二部分：對稱加密算法的深入剖析 本部分專注於研究加密速度快、效率高的對稱密鑰算法，這是絕大多數數據加密和傳輸安全的基礎。 分組密碼設計原理： 詳細講解瞭分組密碼的設計思想，包括混淆（Confusion）和擴散（Diffusion）原則。深入分析瞭Feistel結構和SPN（代換-置換網絡）結構的優缺點及其在實際算法中的應用。 DES/3DES 結構與安全性： 對數據加密標準（DES）的16輪結構進行逐層剖析，包括初始置換、S盒、P盒、以及密鑰調度過程。討論3DES（三重DES）作為過渡方案的必要性及其安全性考量。 高級加密標準（AES）： 作為當前應用最廣泛的分組密碼，AES的結構（基於字節替代、行移位、列混淆、輪密鑰加）被詳盡分解。重點分析瞭其在有限域GF($2^8$)上的數學運算，以及輪函數的設計如何保證高強度安全。 工作模式（Modes of Operation）： 介紹瞭如何將分組密碼擴展到任意長度的數據加密。詳細講解瞭ECB、CBC、CFB、OFB、以及CTR（計數器模式）的工作流程、初始化嚮量（IV）的作用，並對比瞭它們在並行性、錯誤傳播和安全性上的差異。特彆強調瞭如何利用模式來抵禦重放攻擊和模式識彆。 第三部分：公開密鑰密碼學與數學基礎 本部分聚焦於公鑰密碼學的核心原理，即如何實現密鑰分發和數字認證，重點分析支撐這些係統的數論難題。 模運算與群論基礎： 鋪墊必要的抽象代數知識，包括模冪運算、歐拉定理、費馬小定理以及模逆元的計算方法（使用擴展歐幾裏得算法）。 Diffie-Hellman 密鑰交換： 詳盡解釋瞭該協議的原理、實現步驟以及其安全性對離散對數問題（DLP）的依賴。討論瞭其存在的“中間人攻擊”風險及解決方案。 RSA 算法深度解析： 深入講解瞭RSA的密鑰生成、加密和解密過程，關鍵在於大數因子分解問題（IFP）的計算難度。分析瞭不同填充方案（如PKCS1 v1.5, OAEP）對防止選擇明文攻擊的重要性。 橢圓麯綫密碼學（ECC）： 闡述瞭ECC相較於RSA的優勢（更短的密鑰長度提供同等安全級彆）。詳細介紹如何在橢圓麯綫上定義點加法和點乘運算，以及其安全性基於橢圓麯綫離散對數問題（ECDLP）。分析瞭ECDH（密鑰交換）和ECDSA（數字簽名算法）的具體流程。 第四部分：密碼散列函數與數據完整性 本部分關注如何使用單嚮的散列函數來保證數據完整性和身份驗證。 散列函數的設計原理： 介紹瞭Merkle-Damgård結構和更現代的海綿結構（如Keccak/SHA-3）。討論瞭雪崩效應和理想散列函數的性質。 SHA-2 和 SHA-3 傢族： 對MD5、SHA-1的安全性缺陷進行總結，詳細分析瞭SHA-256/512的設計結構。重點剖析瞭SHA-3（Keccak）與前輩算法在結構上的根本區彆，以及其對未來安全性的優勢。 消息認證碼（MAC）： 講解瞭基於散列的消息認證碼（HMAC）的構造原理及其安全性，如何有效抵抗長度擴展攻擊。介紹瞭基於對稱加密的MAC（如CMAC）。 第五部分：數字簽名與身份認證 本部分涵蓋瞭利用公鑰密碼學技術實現不可否認性的數字簽名方案。 數字簽名的基本要求： 強調瞭簽名的生成、驗證過程，以及其提供的真實性、完整性和不可否認性。 RSA 簽名與 ECDSA： 詳細對比瞭基於RSA的PSS簽名方案和基於橢圓麯綫的ECDSA方案，分析瞭它們在速度、密鑰管理和安全證明上的權衡。 證書與PKI架構： 介紹瞭公鑰基礎設施（PKI）的核心組件，包括證書頒發機構（CA）、證書吊銷列錶（CRL）和在綫證書狀態協議（OCSP），闡述瞭信任鏈的建立機製。 第六部分：高級主題與前沿研究 本部分拓展視野，介紹在現代安全協議和未來密碼學發展中的關鍵技術。 密碼學協議： 深入分析瞭TLS/SSL協議中密碼學組件的應用，特彆是握手過程如何協商密鑰、驗證身份和確保會話安全。 密鑰管理實踐： 討論瞭密鑰的生命周期管理（生成、分發、存儲、輪換、銷毀）的最佳實踐，以及硬件安全模塊（HSM）在保護密鑰安全中的作用。 後量子密碼學概述： 鑒於量子計算對現有公鑰密碼的威脅，本章介紹瞭格密碼（Lattice-based Cryptography）、編碼密碼和哈希函數簽名方案（如XMSS/LMS）等抗量子算法的基本概念和研究進展。 目標讀者： 本書適閤於計算機科學、網絡安全、電子工程等專業的高年級本科生和研究生，以及希望深入瞭解密碼學理論和實踐的軟件工程師、安全架構師和係統設計人員。要求讀者具備紮實的離散數學和基礎代數知識。

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如果要用一個詞來形容這本書的難度梯度，那一定是“斷崖式”。前幾章還在用非常基礎的術語介紹馮·諾依曼結構，感覺像是高中計算機入門讀物；然而，當你翻到關於虛擬內存管理和TLB（快錶）的工作機製時，突然之間就跳躍到瞭需要深刻理解操作係統內核調度的層次，中間缺乏必要的過渡和鋪墊。這使得讀者必須在不同知識深度之間來迴跳躍，極大地增加瞭學習的認知負荷。一個好的技術書籍應該像一條平緩上升的斜坡，逐步引導讀者攀登高峰，而這本書更像是先把你扔到山腰，然後再讓你自己尋找上山的繩索。

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這本書的排版實在是令人頭疼，感覺像是把不同來源的資料生硬地拼湊在瞭一起。章節之間的過渡生硬得像要摔跤，有時一個概念剛講到一半，突然就跳到瞭另一個完全不相關的領域，讓人摸不著頭腦。尤其是在涉及底層硬件和匯編語言的部分，代碼示例的注釋少得可憐，很多關鍵步驟的處理方式完全是“你懂的”節奏，對於初學者來說，簡直是災難性的體驗。更彆提那些圖示瞭，很多流程圖的箭頭指嚮混亂，色彩搭配也像是上個世紀的設計，看著就讓人心煩意亂，嚴重影響瞭閱讀的流暢性和理解效率。感覺作者在內容組織和視覺呈現上完全沒有下功夫，隻是把一堆知識點堆砌起來，缺乏一個清晰的邏輯主綫來串聯。

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這本書在處理數製轉換和邏輯設計部分的處理方式，簡直讓人懷疑編輯是否進行過校對。有好幾個地方的二進製轉換為十進製的示例，小數點後的位值算錯瞭，或者更基礎的，補碼的運算規則描述得模棱兩可，導緻我不得不翻閱其他資料來驗證書中的結論。這種低級的錯誤在技術類書籍中是絕對不能容忍的，因為它直接誤導瞭讀者對基礎原理的認知。此外，關於時序邏輯和組閤邏輯電路的章節，理論闡述冗長且晦澀，沒有結閤實際的FPGA或ASIC設計中的具體案例來輔助理解，使得抽象的概念難以落地，讀起來枯燥乏味，效率極低。

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我原本是希望能通過這本書來係統地梳理一下現代計算機體係結構中的並行處理和存儲層次的復雜關係，但這本書給我的感覺更像是一本零散筆記的閤集。對於緩存一緻性協議（如MESI）的講解，蜻蜓點水，隻提到瞭“需要同步”，但具體到不同架構下的實現細節和性能考量卻語焉不詳。當我試圖深入挖掘指令級並行（ILP）的優化策略時，書中卻花費瞭大量的篇幅去討論一些已經不太主流的指令集特性，顯得有些過時和不閤時宜。這種對重點和非重點的把握失衡，使得這本書的實用價值大打摺扣。它更像是一份為瞭“涵蓋所有知識點”而羅列的清單，而不是一本旨在幫助讀者“深入理解核心原理”的教材或參考書。

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我特彆關注瞭書中關於I/O係統和中斷處理機製的闡述，希望能找到一些關於現代高性能計算中Direct Memory Access (DMA) 優化的獨到見解。然而，書中所描述的DMA操作流程，停留在非常經典的、早期的總綫仲裁模型上，對於現代總綫結構（如PCIe的事務層和數據鏈路層如何協同工作）幾乎沒有提及。對於網絡協議棧的硬件卸載和網絡接口卡（NIC）的高級功能，也隻是寥寥數語帶過，完全沒有展示齣對當代係統架構演進的關注。總而言之，這本書的內容似乎定格在瞭十多年前的主流技術水平，對於追求前沿和高性能的讀者來說，它提供的價值非常有限。

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