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出版者:电子工业出版社

作者:李志球

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2005-1-1

价格:29.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787121005572

丛书系列:

图书标签:

• 计算机网络
• 网络基础
• 数据通信
• TCP/IP
• 网络协议
• 网络原理
• 计算机科学
• 信息技术
• 网络工程
• 自考

《现代密码学与信息安全实践》 内容概要 本书深入探讨了现代密码学理论的基石、核心算法的原理及其在信息安全实践中的应用。全书结构严谨，内容覆盖了从古典密码到最新量子密码学前沿的广阔领域，旨在为读者构建一个全面、深入且具有实践指导意义的密码学知识体系。 第一部分：密码学基础与数学原理 本部分着重于构建理解现代密码学的数学基础。首先，详细介绍了数论在密码学中的关键作用，包括模运算、有限域、欧拉定理、费马小定理等概念的严格推导和应用。随后，深入探讨了代数结构，特别是群论在公钥密码系统设计中的重要性，包括椭圆曲线群的构造和性质。我们还专门开辟章节讲解了信息论在密码学中的量化衡量，如熵、互信息在衡量加密强度和随机性方面的作用。此外，为了应对实际应用中的挑战，书中详细阐述了伪随机数生成器（PRNG）和真随机数生成器（TRNG）的设计标准、安全评估方法以及它们在密钥生成中的核心地位。对“不可区分性”和“计算安全性”等核心安全概念进行了详尽的数学化定义和证明。 第二部分：对称加密技术 对称加密作为信息加密的基石，在本部分得到详尽的剖析。我们首先回顾了分组密码的设计原理，重点分析了目前主流的加密标准——高级加密标准（AES）。书中不仅展示了AES的轮函数、密钥扩展过程、S盒的构建，还从代数角度分析了其抗差分攻击和线性攻击的有效性。对于早期但仍有参考价值的DES算法，也进行了结构分析，以便读者理解密码体制的演进。此外，非对称加密的应用场景中，密钥管理和工作模式至关重要。本部分详细介绍了密码分组的多种操作模式，包括ECB、CBC、CFB、OFB以及CTR模式，对比了它们在抗窃听、抗篡改方面的优缺点，并强调了初始化向量（IV）的随机性和保密性要求。流密码方面，我们深入讲解了RC4的结构，并探讨了更现代、更安全的基于状态反馈的流密码设计思路。 第三部分：非对称加密与数字签名 非对称密码系统（公钥密码）是现代安全通信的支柱。本部分首先聚焦于RSA算法的原理、密钥生成过程、加密与解密操作，并详细分析了如何通过优化运算效率来应对大数模幂运算的挑战。接着，我们转向基于离散对数问题（DLP）的密码系统，重点阐述了Diffie-Hellman密钥交换协议的机制及其在构建安全信道中的作用。随后，全书的核心章节之一是对椭圆曲线密码学（ECC）的全面介绍。我们详细解释了椭圆曲线在有限域上的加法运算、标量乘法，以及基于这些操作构建的椭圆曲线加密算法（ECIES）和椭圆曲线数字签名算法（ECDSA），强调了ECC在保持相同安全强度下显著降低密钥长度的优势。数字签名方面，本书系统性地介绍了签名过程、验证过程、抗伪造性的要求，并对比了DSA、RSA签名和ECDSA的性能与安全性特征。 第四部分：消息认证与完整性保护 保证数据在传输过程中不被篡改是信息安全的核心需求。本部分专注于消息认证码（MAC）和哈希函数。消息摘要方面，我们深入剖析了SHA-2系列（SHA-256/512）的内部结构和压缩函数设计，并简要介绍了SHA-3（Keccak）算法的全新设计理念和优势。随后，详细讲解了基于哈希的消息认证码（HMAC）的构造方法，说明了它如何有效防止哈希函数自身的碰撞风险。针对更高级别的完整性需求，本部分还探讨了基于分组密码的MAC（如CMAC），并阐明了它们在特定应用场景下的适用性。 第五部分：安全协议与应用实践 本部分将理论知识应用于构建实际的安全通信层。我们详细分析了传输层安全协议（TLS/SSL）的握手过程，从证书交换、密钥协商（如DHE/ECDHE）到数据加密传输的完整流程。书中会使用实际的协议消息序列图来直观展示协商步骤中的安全机制。此外，我们还探讨了安全邮件协议（PGP/S/MIME）的端到端加密和签名实现，重点关注证书信任链的建立。在网络安全实践层面，书中专门有一章讲解了密钥管理体系（KMS）的设计原则、密钥的生命周期管理（生成、存储、分发、销毁）以及硬件安全模块（HSM）在密钥保护中的关键作用。 第六部分：前沿与挑战 最后，本书展望了密码学领域的最新发展和潜在威胁。深入讨论了后量子密码学（PQC）的必要性，重点介绍了格密码（Lattice-based Cryptography）、基于编码的密码等主流PQC候选算法的数学基础和安全假设。同时，本书也涵盖了零知识证明（ZKP）的基础概念及其在隐私保护计算中的革命性应用，特别是zk-SNARKs的结构概述。对于当前实际应用中常见的侧信道攻击（如功耗分析、电磁辐射分析）及其防御策略，也进行了专门的案例分析和技术讨论，强调了安全实现的细节重要性。 读者对象 本书适合于计算机科学、信息安全、电子工程等专业的本科高年级学生、研究生，以及希望系统掌握密码学原理并将其应用于安全系统设计的软件工程师、网络架构师和信息安全专业人员。读者需具备离散数学和一定的抽象代数基础。

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