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出版者:科学出版社

作者:许文宪

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:2004-8

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787030137821

丛书系列:

图书标签:

• 数据结构
• 算法
• 计算机科学
• 编程
• 数据存储
• 数据组织
• 基础
• 教材
• 经典
• 考研

现代密码学原理与实践 作者： [此处可留空，或填写一个虚构的作者名，例如：李明 教授] 出版社： [此处可留空，或填写一个虚构的出版社名，例如：前沿科技出版社] --- 内容简介 本书深入浅出地探讨了现代密码学的核心理论、算法及其在信息安全领域中的实际应用。我们生活在一个日益数字化的世界，数据的机密性、完整性和真实性比以往任何时候都更为重要。密码学，作为保护这些关键属性的数学基石，是信息安全体系中不可或缺的一环。本书旨在为读者提供一个全面且坚实的密码学知识体系，涵盖从古典密码到最前沿的后量子密码学的演进历程与技术细节。 本书结构严谨，内容翔实，不仅注重理论的数学基础，更强调其实际工程中的部署和安全评估。我们避免陷入过于抽象的纯数学推导，而是着重于算法背后的直觉理解、安全性证明的关键思想，以及它们如何在现实世界的协议（如TLS/SSL、数字签名、安全多方计算）中协同工作。 第一部分：密码学基础与古典密码的教训 本部分为读者奠定理解现代密码学所需的数学基础，并回顾历史上的密码系统，从中汲取设计安全算法的经验与教训。 第一章：信息安全基本概念与数学预备 详细介绍了信息安全的三大要素（CIA三元组）：机密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）和可用性（Availability）。随后，我们深入探讨了进行密码学分析所必需的数论基础，包括模运算、欧几里得算法、扩展欧几里得算法、有限域（伽罗瓦域）的性质，以及离散对数问题的困难性。理解这些数学工具是掌握现代公钥密码学的先决条件。 第二章：古典密码的回顾与分析 探讨了凯撒密码、维吉尼亚密码、波利比乌斯方阵等替换与换位密码。重点分析了频率分析技术，揭示了信息冗余性对密码安全性的致命影响。通过对古典密码的破解过程，读者将建立起对“安全”这一概念的直观认识：任何可预测的模式都意味着潜在的漏洞。 第二部分：对称加密技术：从流式到分组 本部分聚焦于保证数据在事先共享密钥下的机密性的对称加密技术，这是所有安全通信的基础。 第三章：分组密码理论与DES/3DES 系统阐述了分组密码的工作模式，包括电子密码本（ECB）、密码分组链接（CBC）、密码反馈（CFB）和输出反馈（OFB）模式。深入分析了数据加密标准（DES）的设计原理，特别是其S盒（Substitution Box）的非线性设计，以及如何通过差分和线性分析来评估其安全性。随后讨论了3DES作为DES增强方案的过渡作用。 第四章：高级加密标准（AES）的深入剖析 AES作为当前应用最广泛的分组密码，本书将花费大量篇幅详细解析其结构。从字节替代（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）到轮密钥加（AddRoundKey），每一步的数学操作和它们对雪崩效应的贡献都将得到清晰的阐述。讨论了AES的不同密钥长度（128, 192, 256位）及其安全性等级。 第五章：密钥流生成与对称加密的演进 讨论了流密码（Stream Ciphers）的工作原理，包括同步流密码和自同步流密码。重点分析了RC4（尽管已不再推荐使用，但理解其历史很重要）以及现代的基于计数的模式，如GCM（伽罗瓦/计数器模式），该模式如何在提供机密性的同时，高效地保证消息的认证。 第三部分：公钥密码学：挑战与解决方案 本部分转向公钥密码学，探讨如何在没有预先共享秘密密钥的情况下，安全地进行密钥交换和身份验证。 第六章：非对称加密的核心：RSA算法 详细介绍了RSA算法的生成、加密和解密过程，重点讲解了欧拉定理和费马小定理在其中的作用。深入分析了RSA的安全性基础——大整数因子分解的困难性。同时，讨论了实际部署中必须考虑的填充方案，如PKCS1 v1.5和OAEP，以及如何防御定时攻击。 第七章：基于离散对数问题的密码系统：Diffie-Hellman与ElGamal 解释了原始离散对数问题（DLP）和椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）的数学难度。详细介绍Diffie-Hellman密钥交换协议，它是现代互联网安全通信（如TLS握手）的关键。随后，讲解了基于DLP的公钥加密方案ElGamal。 第八章：椭圆曲线密码学（ECC）：效率与未来的结合 ECC是现代移动和资源受限环境的首选。本书将用更直观的方式解释椭圆曲线群上的点乘运算。深入分析了ECDH（密钥交换）和ECDSA（数字签名算法）的机制，并对比了相同安全强度下ECC与RSA密钥长度的巨大差异，突显ECC的性能优势。 第四章：消息认证与完整性：哈希函数与数字签名 机密性固然重要，但数据不被篡改同样关键。本部分讲解了如何利用单向哈希函数来保证数据的完整性，并介绍数字签名的具体实现。 第九章：密码学哈希函数的设计与应用 阐述了哈希函数应具备的特性：抗原像性、抗第二原像性和抗碰撞性。详细分析了MD5和SHA-1的结构缺陷，并重点介绍了SHA-2系列（SHA-256, SHA-512）的设计原理。讨论了消息认证码（MAC），特别是HMAC的构建方式，用以在对称密钥环境下提供认证。 第十掌：数字签名方案详解 系统地介绍了数字签名的流程：使用私钥签名，公钥验证。详述了DSA（数字签名算法）和ECDSA的步骤。讨论了数字证书与公钥基础设施（PKI）的运作机制，这是信任链建立的必要条件。 第五章：前沿安全实践与新兴领域 本部分关注密码学在应对未来挑战中的发展方向，以及超越传统加密范畴的新技术。 第十一章：安全多方计算与同态加密概述 介绍了在不泄露各自隐私数据的前提下，多方合作计算出一个共同函数结果的技术（MPC）。随后，概述了同态加密（Homomorphic Encryption）的基本思想，即在密文上直接进行运算的可能性，并讨论了其在云计算和隐私保护数据分析中的巨大潜力。 第十二章：后量子密码学：应对量子计算机的威胁 随着Shor算法的理论突破，基于大数分解和离散对数的现有公钥密码体系面临被量子计算机破解的风险。本章将介绍几种主要的抗量子密码学候选方案，包括基于格（Lattice-based）的方案（如Kyber和Dilithium）、基于编码（Code-based）的方案以及基于哈希的签名方案（如Lamport签名），分析其当前的安全性评估与标准化进程。 --- 目标读者 本书面向计算机科学、信息安全、应用数学及相关工程领域的本科高年级学生、研究生，以及希望系统性学习密码学知识的软件工程师、安全架构师和研究人员。 学习本书需要具备的前提知识 读者应具备扎实的微积分和线性代数基础，熟悉基本的离散数学概念（集合论、群论初步），并具备中级水平的编程能力，以便理解算法的实现细节。本书致力于将复杂的数学概念转化为可操作的、具有工程价值的知识。通过深入研习本书内容，读者将有能力设计、评估和实现当今世界最先进的安全系统。

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