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出版者:高等教育出版社

作者:耿国华 编

出品人:

页数:369

译者:

出版时间:2005-7

价格:28.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787040164572

丛书系列:

图书标签:

• 数据结构
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《现代密码学原理与应用》 本书聚焦于数字时代信息安全的基石——密码学的核心理论、算法设计及其在实际系统中的部署与防御策略。 第一部分：基础理论与数论基石 本书伊始，我们将奠定坚实的数学基础，这是理解复杂密码系统的必要前提。我们不会停留在初级的代数运算层面，而是深入探讨数论在密码学中的关键作用。 1.1 模运算与有限域：详细阐述模$n$算术的性质、扩展欧几里得算法在计算乘法逆元中的应用。在此基础上，我们将构建伽罗瓦有限域（Galois Fields, $ ext{GF}(2^m)$ 和 $ ext{GF}(p)$）的数学结构，这是许多现代公钥密码算法（如椭圆曲线密码）的运算基础。 1.2 离散对数问题（DLP）的复杂性：深入分析DLP在有限域和椭圆曲线上的困难性。介绍经典的指数演算算法（Index Calculus）及其变种，并对比Pohlig-Hellman算法在特定群结构下的效率，为选择安全的密钥长度提供理论依据。 1.3 椭圆曲线基础：系统介绍代数曲线的几何特性，重点讲解短 Weierstrass 形式的椭圆曲线方程，以及其上点的加法运算的几何定义和代数推导。我们将详细分析椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）的计算难度，这是ECC安全性的核心。 第二部分：对称密码体制的深度剖析 对称密码体制以其高效性和高吞吐量，在海量数据的加密中扮演核心角色。本书对现有主流和新兴的对称算法进行细致的内部结构解析。 2.1 现代分组密码（Block Ciphers）： AES（Rijndael）的结构解析：彻底分解AES的轮函数（Round Function）。详细分析字节替代（SubBytes，基于S-Box的非线性变换）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns，基于线性代数和有限域乘法）和轮密钥加（AddRoundKey）的数学意义，以及这些操作如何共同抵抗差分攻击和线性攻击。 其他分组密码比较：简要介绍如Twofish、Serpent等结构，并对比Feistel网络与SPN（Substitution-Permutation Network）结构在设计哲学上的差异。 2.2 密码分析技术： 差分密码分析（Differential Cryptanalysis）：阐述如何通过构造最优的差分对（Differential Pairs）来追踪密文的概率分布，并展示如何利用活跃S-Box的数量来评估算法的抗差分能力。 线性密码分析（Linear Cryptanalysis）：解释如何利用线性逼近（Linear Approximations）来构建线性方程，并通过统计方法求解密钥。我们将深入探讨S-Box的非线性度（Non-linearity）与算法安全性的关系。 2.3 流密码（Stream Ciphers）：分析基于反馈移位寄存器（LFSR）的生成器及其安全性挑战。重点研究A5/1、ChaCha20等现代流密码的非线性反馈机制和设计思想，强调其对密钥流周期和相关性攻击的抵抗力。 第三部分：非对称密码体制与数字签名 非对称密码学是解决密钥分发和身份认证问题的核心技术。本书对RSA、Diffie-Hellman及其后继者进行了详尽的原理阐述。 3.1 RSA算法的数学基础与优化： 欧拉定理与大整数分解：回顾大整数因子分解问题的难度，以及RSA密钥生成过程中的模幂运算优化（如使用中国剩余定理CRT加速解密）。 安全性漏洞分析：讨论常见的攻击向量，如小指数攻击（Low Exponent Attack）、广播攻击（Hastad's Broadcast Attack）以及侧信道攻击（Side-Channel Attacks）对RSA实现的影响。 3.2 椭圆曲线密码学（ECC）的实现细节： 密钥生成与交换（ECDH）：详细推导基于椭圆曲线的密钥协商协议，并说明其相对于经典Diffie-Hellman在相同安全强度下密钥长度的优势。 数字签名算法（ECDSA/EdDSA）：深入剖析椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）的签名和验证过程，并介绍更现代、抗侧信道攻击的基于Edwards曲线的签名方案（如Ed25519）。 第四部分：密码协议与信息认证 密码学并非孤立的算法集合，而是构建安全协议的工具箱。本章侧重于如何利用这些工具构建可信的通信环境。 4.1 消息认证码（MAC）与散列函数： 哈希函数的安全性：分析SHA-2/SHA-3（Keccak）的内部结构，重点探讨抗原像攻击（Preimage Resistance）、第二原像攻击和碰撞攻击的难度。 HMAC的构造：解释如何利用哈希函数和密钥构造出高效且安全的HMAC，确保消息的完整性和认证性。 4.2 密钥管理与安全协议： TLS/SSL握手协议的密码学视角：分解现代TLS 1.3握手过程，分析其如何结合公钥加密、数字签名和密钥协商算法来建立安全的会话密钥。 零知识证明基础（Zero-Knowledge Proofs）：介绍交互式和非交互式零知识证明的基本概念，阐述其在隐私保护身份验证中的潜在应用。 4.3 后量子密码学前瞻：鉴于量子计算的威胁，本书最后展望了基于格（Lattice-based）、编码（Code-based）和多元（Multi-variate public-key cryptography）的抗量子密码学方案，并评估其在工程实现上面临的挑战。 本书特色： 强调数学严谨性：所有算法介绍均附带详细的数学推导和群论背景。 注重工程实践：不仅讲解“是什么”，更深入分析“如何实现”以及“如何被攻击”，配有大量伪代码示例。 覆盖前沿研究：内容更新至当前密码学研究的热点，如安全多方计算（MPC）和基于格的密码系统。 目标读者： 计算机科学、信息安全、通信工程等专业的高年级本科生、研究生，以及希望深入理解信息安全底层机制的软件工程师和密码系统开发者。掌握微积分、线性代数和基础离散数学是阅读本书的先决条件。

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这本书，咳，说实话，拿到手里的时候，我本来是充满期待的，毕竟“数据结构”这个名字本身就带着一种理工科的严谨和对底层逻辑的探索欲。然而，翻开第一页，那种预期的感觉就有点像气球漏气了。它似乎完全绕开了我对算法和数据组织方式的深入理解。我期待的是图、树、堆栈这些核心概念如何被巧妙地用代码实现，以及它们在不同场景下的性能权衡。但这书里，我找到的更多是关于……嗯，图书馆管理系统的一个极其基础的概述，讲的都是如何登记新书、如何处理借阅记录，而且这些操作的实现细节也极其粗糙，根本没有涉及到任何复杂的数据结构优化。比如，它只是简单地提了一下“我们用一个列表来存放所有书目”，然后就草草带过了，完全没有讨论当书目数量达到十万甚至百万级别时，这种列表查找效率的灾难性后果，更别提平衡二叉树或者哈希表的应用了。这就像一个厨师食谱，只教你把食材放进锅里，却没告诉你火候和调味。对于一个真正想在编程领域有所建树的人来说，这种层面的内容简直是挠不到痒处，更像是一本面向完全零基础的行政人员手册，而非一本技术书籍。

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说实话，这本书的排版和设计风格，也让我产生了深深的疑惑。它充斥着大量与主题毫不相关的插图——什么夕阳下的剪影，什么抽象的几何图案，占据了大量的宝贵页面空间，但真正用来解释复杂概念的图示却少得可怜，或者说，那些仅有的图示也画得像是出自一个刚学了CAD的小学生之手，线条粗糙，标注模糊不清。例如，在介绍“链表”这一基础结构时，它没有提供清晰的节点指向图，而是用了一段冗长的文字来描述“一个盒子指向另一个盒子，直到末尾的盒子指向一个空的心形符号”。读者需要自行在脑海中构建模型，这极大地增加了理解的难度。对于我们这些需要通过视觉辅助来快速捕捉结构关系的人来说，这简直是折磨。这本书与其叫数据结构，不如改名叫《如何用最不直观的方式描述一些简单的连接关系》。我更倾向于在纸上自己画出结构图，效率都比阅读这本书来得高。

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从作者的语气和选择的例子来看，我强烈怀疑作者本人是否真正接触过现代软件开发中的实际问题。全书贯穿的案例都是围绕着一个名为“社区花卉交换小组”的虚拟组织展开的。这个小组的全部数据需求似乎仅限于记录“谁拥有什么花，以及他希望交换什么”。这使得所有的“结构选择”都变得毫无意义。因为数据量永远保持在一个极小的范围内，所以任何排序、任何查找，即便是最原始的线性搜索，都能瞬间完成，根本无法体现出不同数据结构之间的性能差异。我需要的是面对海量用户数据的挑战，是分布式存储下的数据一致性问题，是内存受限环境下的优化策略。这本书里只有阳光、友谊和简单的交换记录，缺乏任何能够体现“结构之美”的冲突和挑战。它完美地避开了所有真正有价值的讨论，只停留在“我们如何记录信息”的表层，而没有触及“我们如何高效、健壮地管理信息”的灵魂。

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最让我感到恼火的是，这本书的“参考资料”部分，简直是一场文字游戏。它列出了一些看起来很学术的术语，比如“拓扑排序”、“B+树”等等，但当你翻到正文寻找相关解释时，你会发现这些词汇仅仅以脚注的形式出现过一两次，没有任何实质性的展开。它就像一个餐馆的菜单，把所有高档菜品都列出来吸引顾客，但当你点单时，服务员会告诉你：“抱歉，这些今天都没有。”这种挂羊头卖狗肉的行为，对于购买技术书籍的读者来说，是非常不尊重的。我购买的是一本关于数据结构的教科书，而不是一本关于如何优雅地列出你未曾讲解过的技术名词的指南。我期望的是对这些高级概念的深入剖析，而不是用一些模糊不清的比喻来搪塞过去，最终让读者不得不去购买另一本真正涵盖这些内容的专业书籍来填补留下的知识空白。

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我花了整整一个下午试图从中找到一些值得称道的洞见，结果感觉就像在沙漠里找水，最终只挖到了一把沙子。这本书的叙事方式极其散漫，逻辑链条断裂得让人抓狂。我本以为会读到关于时间复杂度和空间复杂度的严谨分析，这是衡量任何数据结构优劣的基石啊！但这本书里，对“快”和“慢”的描述，全是用一些非常主观的词汇来概括，比如“操作起来感觉非常顺畅”或者“处理起来有点费劲”。这种模糊不清的描述，对于工程实践来说，简直是灾难性的误导。更让我匪夷所思的是，它用了大量的篇幅去描述一个假设的“文件归档系统”，这个系统的核心功能居然是按照字母顺序排列文件名，并且要求读者手工进行冒泡排序。冒泡排序！在这个时代，提到数据结构而不首先讨论快速排序或者归并排序，就如同谈论汽车却不提内燃机一样可笑。这哪里是介绍数据结构，这分明是在复习上个世纪的入门教学大纲，而且还是最保守、最保守的那一版。

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学校的课本，数据结构后面真的很难啊

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