通信复杂性和并行计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:世界图书出版公司

作者:Juraj Hromkovic

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-06-01

价格:49.0

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isbn号码:9787506247368

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• 通信复杂性
• 并行计算
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• 数据通信

现代密码学原理与应用 第一部分：密码学的基石与历史脉络 本书旨在全面、深入地阐述现代密码学的理论基础、核心算法及其在信息安全领域中的广泛应用。密码学作为一门古老而又与时俱进的学科，其重要性在数字化时代愈发凸显，它构筑了网络通信、数据存储以及身份验证的信任基石。 第一章 密码学的历史演进与基本概念 本章将追溯密码学从古代的简单替换、换位密码，到经典密码体制（如维吉尼亚密码、恩尼格玛机）的发展历程。我们将详细解析密码学的基本术语，包括明文、密文、密钥、加密算法和解密算法。随后，重点介绍信息论中香农对密码安全性的奠基性工作，特别是“完美保密性”的理论界限——一次性密码本（OTP）的原理和其在实践中的局限性。本章还将讨论密码分析学的基本范式，如已知明文攻击、选择明文攻击和生日攻击等，为后续章节的安全评估奠定理论基础。 第二章 经典密码体制的深入剖析 深入探讨经典密码体制的数学结构和破解方法。对于替换密码，我们将分析有限域上的线性变换，并探讨如何利用频率分析法在实践中攻破这些体制。对于移位密码和乘积密码，将结合群论和代数结构进行描述。特别地，本章会详述DES（数据加密标准）的Feistel结构，剖析其轮函数的设计思想，并讨论其在现代计算能力下的安全性问题。同时，也会简要介绍Hill密码等矩阵代数在密码学中的应用案例。 第二部分：公钥密码学的革命与数学基础 公钥密码体制的出现是密码学史上的一次飞跃，它解决了对称密钥分发这一核心难题。本部分将聚焦于支撑现代公钥系统的数论基础。 第三章 数论在密码学中的核心应用 本章是理解公钥密码学的关键。我们将系统回顾必要的数论知识，包括：模运算的性质、扩展欧几里得算法（用于计算模逆元）、素性测试（如米勒-拉宾检验），以及欧拉定理和费马小定理。重点将放在离散对数问题（DLP）和大数因子分解问题（SFP）的计算复杂性上，阐述为什么这些问题的难度支撑了现代公钥系统的安全性。 第四章 RSA算法的原理与实践 RSA算法是应用最广泛的公钥加密和数字签名算法之一。本章将详细推导RSA的密钥生成、加密和解密过程。我们将分析其安全性基于大数因子分解的难度。此外，本章还将探讨RSA在实际应用中必须注意的安全陷阱，例如：广播攻击、小指数攻击等，并介绍优化和增强的实践方法，如使用安全随机数生成器和合适的填充方案（如OAEP）。 第五章 基于离散对数问题的密码系统 本章集中讨论基于离散对数问题（DLP）和椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）的公钥系统。 Diffie-Hellman密钥交换协议： 详细解释该协议如何实现在不安全的信道上建立共享秘密密钥，并探讨其遭受中间人攻击的脆弱性，以及如何通过数字签名机制来防御此类攻击。 ElGamal加密与数字签名： 阐述ElGamal系统的结构，并分析其与RSA在效率和安全模型上的区别。 椭圆曲线密码学（ECC）： 介绍在有限域上定义椭圆曲线的数学基础。重点分析ECDLP相对于传统DLP的优势（即在较短密钥长度下提供同等安全性），并详细讲解ECC的密钥生成、加密（如ECIES）和签名（如ECDSA）的流程。 第三部分：对称加密的深化与高级应用 虽然公钥密码学解决了密钥分发问题，但由于其计算成本较高，对称加密仍是实现高速数据加密的主流选择。 第六章 高级分组密码体制与安全强度 本章聚焦于当代最先进的对称加密标准。 AES（Rijndael）算法： 深入解析AES的结构，包括其字节替代（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）操作。通过分析这些操作的代数特性，展示其如何实现雪崩效应和高扩散性。 分组模式的应用： 讨论如何安全地使用分组密码来加密多块数据。详细对比ECB、CBC、CFB、OFB和CTR模式的优缺点，特别是它们对初始化向量（IV）的需求和对重放攻击的抵抗能力。 第七章 消息认证码与哈希函数 信息安全不仅要求机密性，还要求数据的完整性和真实性。 加密哈希函数： 介绍SHA-2系列（如SHA-256）和SHA-3（Keccak）的设计原理和抗碰撞性要求。讨论原像攻击、第二原像攻击的理论依据。 消息认证码（MAC）： 阐述MAC的作用，重点讲解基于哈希的消息认证码（HMAC）的构造原理及其在保证数据完整性方面的优势。 数字签名（回溯）： 结合公钥系统，详细描述数字签名的流程，并对比RSA签名和ECDSA签名的性能差异与安全特性。 第四部分：前沿密码学主题与未来趋势 本部分将探讨密码学领域中一些极具挑战性和前瞻性的技术。 第八章 身份验证与密钥管理协议 本章关注密钥生命周期的管理和实际应用中的身份验证协议。 公钥基础设施（PKI）： 介绍证书的结构（X.509标准）、证书颁发机构（CA）的角色、信任链的建立以及CRL和OCSP等证书吊销机制。 安全套接层/传输层安全（SSL/TLS）： 剖析TLS握手协议的步骤，解释如何利用数字签名和密钥交换算法（如ECDHE）在客户端和服务器之间安全地协商会话密钥，确保HTTPS通信的安全。 第九章 后量子密码学简介 随着量子计算的快速发展，传统基于SFP和DLP的密码系统面临被Shor算法破解的风险。 量子计算对密码学的威胁： 简要介绍量子比特和Shor算法的基本原理。 后量子密码学（PQC）的挑战： 介绍当前被NIST标准化的PQC候选方案的数学基础，包括格基密码（如Kyber和Dilithium）、基于编码的密码以及基于哈希的签名等，分析它们的安全假设和密钥尺寸权衡。 第十章 零知识证明与同态加密 探索密码学在隐私保护计算中的创新应用。 零知识证明（ZKP）： 阐述ZKP的三个核心特性（完备性、可靠性和零知识性）。介绍如zk-SNARKs等现代交互式证明系统的基本思想，及其在区块链和隐私保护身份验证中的潜力。 同态加密（HE）： 解释同态加密允许在密文上直接进行计算而无需解密的能力。讨论全同态加密（FHE）的理论突破和当前实践中面临的性能瓶颈，及其在安全云计算中的关键作用。 本书适合于计算机科学、电子工程、信息安全专业的本科生、研究生，以及希望系统性掌握现代密码学理论与应用的安全工程师和研究人员阅读。通过对数学基础的严谨论述和对实际算法的深入剖析，读者将建立起坚实的密码学知识体系。

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从侧面了解到的信息来看，这本书的编写过程想必是极为艰辛的，因为它试图在一个极易混淆的领域中建立清晰的脉络。它似乎致力于澄清一些长期以来被泛泛而谈的概念，通过引入一套统一的数学语言来描述通信的代价和计算的并行效率。我期待书中能够提供一个清晰的“复杂度地图”，帮助读者理解在不同约束条件下，哪些算法是真正具有前瞻性的。例如，当网络带宽成为主要瓶颈时，与计算能力过剩时，最优的策略会发生怎样的根本性转变。这本书如果能提供一套标准化的评估体系或基准测试方法，让读者可以量化地比较不同解决方案的优劣，那它的实用价值将得到质的飞跃。这种对量化分析的执着，是现代工程科学的基石，也是我最看重这本书的地方。

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这本书的封面设计得非常吸引人，色彩搭配和谐，字体选择既现代又不失稳重，给人一种专业且内容扎实的初步印象。尽管我尚未深入阅读，仅凭封面和封底的简要介绍，就能感受到作者在选择主题上的独到眼光。它似乎在尝试搭建一座连接理论与实践的桥梁，不仅仅停留在对基础概念的罗列，更强调在实际工程应用中如何运用这些前沿知识。我期待书中能有对经典算法的深入剖析，尤其是那些在处理大规模数据流或复杂网络拓扑结构时，能展现出卓越性能的优化策略。如果能结合一些近几年的实际案例，比如在5G/6G通信系统或者大规模分布式计算平台中的应用，那就更完美了。这种对理论深度和应用广度的平衡追求，是判断一本技术书籍是否真正具有价值的关键所在。封面上的那句宣传语，虽然简洁，却透露出一种挑战复杂性的雄心，让人不禁想一探究竟，看看作者是如何驾驭如此宏大而精微的课题的。

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这本书的叙述风格相当凝练且富有深度，读起来需要一定的专注度，绝非那种可以轻松翻阅的休闲读物。作者在阐述每一个核心概念时，都仿佛在进行一场严密的逻辑推导，每一个论证步骤都环环相扣，不留冗余。我尤其欣赏作者在处理那些跨学科交叉领域时的精准把握，比如如何将信息论中的熵增原理巧妙地融入到并行计算的任务分解策略中。这需要作者本人具备极强的跨领域知识整合能力。唯一略感遗憾的是，在某些基础概念的引入部分，或许可以增加一些更形象的比喻或历史背景的介绍，以帮助那些刚接触该领域的读者更快地建立直观理解。不过，对于有一定基础的专业人士而言，这种直击核心的论述方式无疑是一种高效的学习途径。整体而言，这本书展现出一种追求学术严谨性的高标准。

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拿到这本书时，首先映入眼帘的是其精良的装帧和清晰的排版，这对于阅读技术类书籍来说至关重要。纸张的质感也令人满意，长时间阅读下来，眼睛不易疲劳。从目录结构来看，该书的逻辑组织非常严谨，似乎是从构建基础的数学模型开始，逐步深入到算法设计与复杂度分析，最终过渡到并行化实现的技术细节。我特别关注了其中关于“信息瓶颈”和“资源调度”的部分，这两个概念在当前处理海量并发请求时显得尤为关键。我希望作者能够提供一些可供读者自行实践的代码片段或伪代码示例，最好能用主流的编程语言实现，这样理论知识才能真正“活”起来，转化为解决实际问题的能力。一本好的教科书不应该只是知识的搬运工，它应该是一个启发思维的工具，引导读者建立起一套分析和解决问题的完整思维框架。从目前的初步感受来看，这本书的潜力巨大，足以成为案头常备的参考手册。

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我试着快速浏览了其中关于“非确定性时间复杂度”的章节，发现作者在阐释NP完全性问题时，引用了非常多近期的研究成果，这表明作者对该领域的最新进展保持着高度的敏感性。这种与时俱进的内容是技术书籍保持生命力的关键。我特别留意到其中对特定并行模型（例如，GPU架构下的内存访问模式优化）的讨论，如果能更细致地对比不同硬件平台对算法效率的实际影响，比如在特定并行度下的性能增益曲线分析，那将极大地提升其作为实践指南的价值。这本书的深度，显然超越了一般的入门教程，它更像是为研究生或资深工程师准备的进阶读物。它不满足于告诉我们“是什么”，更着力于解释“为什么会是这样”，以及“如何才能做得更好”，这种探究底层机制的态度令人敬佩。

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