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出版者:

作者:Apostolico, A.; Apostolico, Alberto; Crochemore, Maxime

出品人:

页数:444

译者:

出版时间:2001-6

价格:678.00元

装帧:

isbn号码:9783540262015

丛书系列:

图书标签:

• 组合数学
• 模式匹配
• 算法
• 字符串算法
• 生物信息学
• 数据挖掘
• 形式语言
• 计算复杂度
• 离散数学
• 计算机科学

图书名称：《密码学基础与应用》 内容简介 第一部分：密码学基本原理与历史溯源 本书系统性地探讨了密码学的核心概念、发展历程及其在现代信息安全体系中的关键作用。我们将从信息论的基础出发，深入剖析信息熵、安全信道、完美保密等理论基石，为理解后续的加密机制奠定坚实的数学基础。 历史回顾部分，我们将追溯密码学的演进，从古代的替换密码（如凯撒密码、维吉尼亚密码）和置换密码，到第一次世界大战期间的机械密码机（如恩尼格玛），再到计算机时代的诞生。重点剖析了二战中对密码破译的突破性进展，以及密码学如何从一门军事机密技术逐步发展成为一门独立的、公开的学术领域。我们将详细阐述香农（Shannon）在信息论和密码学方面的奠基性工作，包括“混淆”（Confusion）和“扩散”（Diffusion）两大设计原则，这些原则至今仍是设计安全加密算法的核心指导思想。 第二部分：对称密码体制的深度解析 本部分聚焦于对称密钥算法，即加密方和解密方使用同一密钥的加密系统。我们将对目前主流的块密码（Block Ciphers）和流密码（Stream Ciphers）进行详尽的介绍和比较。 2.1 块密码 重点分析DES（数据加密标准）的结构，包括其Feistel网络结构、S-盒（Substitution Box）和P-盒（Permutation Box）的设计原理，并探讨其安全性局限性，例如对生日攻击的脆弱性。随后，我们将深入研究当前工业标准——AES（分组密码标准，即Rijndael）。AES作为最广泛使用的对称加密算法，其密钥调度、轮函数的设计、以及逆运算的实现将被逐一拆解。分析将涵盖密钥长度（128位、192位、256位）对安全性的影响，并讨论针对AES的差分攻击（Differential Cryptanalysis）和线性密码分析（Linear Cryptanalysis）的理论基础和实际操作意义。 2.2 流密码 流密码以其高效性在特定应用场景中占据重要地位。本书将区分同步流密码和自同步流密码。对于同步流密码，我们将详细分析线性反馈移位寄存器（LFSR）的构造、反馈多项式的选择标准，以及如何通过它们生成伪随机序列。更重要的是，我们将探讨LFSR的缺点，特别是其容易受到代数攻击的风险。随后，介绍非线性反馈移位寄存器（NLFSR）和混合生成器（如RC4），分析如何通过引入非线性函数来增强序列的不可预测性，并讨论针对流密码的BBS（Blum-Blum-Shub）生成器等基于复杂数学问题的安全流密码模型。 第三部分：非对称密码学（公钥密码系统） 公钥密码是现代互联网安全通信的基石。本部分将深入讲解公钥密码系统的数学基础、算法构造和应用场景。 3.1 基础数学理论 公钥密码的安全性严重依赖于某些数学难题的计算复杂度。我们将耗费大量篇幅讲解数论中的核心概念，包括：模幂运算、欧拉定理、费马小定理、中国剩余定理。核心在于对离散对数问题（DLP）和整数因子分解问题（IFP）的深入理解，这是RSA和Diffie-Hellman协议的理论基础。 3.2 关键算法剖析 RSA算法： 详细介绍密钥生成过程（基于大素数选取）、加密和解密流程。重点分析RSA的安全性与大整数因子分解难度的关系，并探讨如选择明文攻击（CPA）、广播攻击等常见威胁。 Diffie-Hellman密钥交换协议（DH）： 解释其如何在不安全的信道上建立共享秘密密钥的过程，并分析其对中间人攻击（Man-in-the-Middle Attack）的固有脆弱性。 椭圆曲线密码学（ECC）： 介绍椭圆曲线在有限域上的运算，包括点加法和点乘法。阐述ECC如何通过椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）在更短的密钥长度下实现与RSA相当甚至更高的安全性，是移动和物联网设备的首选方案。我们将分析ECDH（密钥交换）和ECDSA（数字签名算法）的具体实现细节。 第四部分：数字签名与证书体系 数字签名提供了消息的真实性、完整性和不可否认性。本部分将系统阐述签名机制的设计与验证。 4.1 签名算法 除了基于公钥系统的数字签名（如RSA签名），还将详细介绍Schnorr签名和EdDSA（Edwards-curve Digital Signature Algorithm）等现代高效签名方案。对于每种签名算法，都将讨论其安全模型、签名生成与验证的效率，以及抗碰撞性。 4.2 公钥基础设施（PKI） 解释PKI是如何在大型网络环境中管理和验证身份的。核心内容包括：数字证书的结构（X.509标准）、证书颁发机构（CA）的角色与职责、证书吊销列表（CRL）和在线证书状态协议（OCSP）的工作原理。 第五部分：密码学应用与前沿课题 本部分将视角转向密码学的实际应用，并探讨当前研究的前沿热点。 5.1 密码学在协议中的应用 我们将分析密码学原语如何被组合构建出完整的安全协议。内容涵盖：SSL/TLS握手协议的流程、如何利用密码学原语实现安全的电子邮件传输（如PGP/S/MIME）、以及在IPSec中的应用。特别关注如何利用哈希函数和消息认证码（MAC）来确保通信数据的完整性和真实性。 5.2 零知识证明（ZKP） 零知识证明是当代密码学中极具颠覆性的概念。本书将用清晰的图示和数学推导解释ZKP的核心思想——如何在不泄露任何信息的情况下，证明某个陈述的真实性。我们将对比交互式与非交互式零知识证明（如zk-SNARKs和zk-STARKs）的构造原理、优缺点及其在区块链和隐私保护计算中的革命性潜力。 5.3 隐私增强技术 探讨在不牺牲数据效用的前提下保护数据隐私的技术。深入研究同态加密（Homomorphic Encryption），特别是全同态加密（FHE）的原理，它允许在密文上直接进行计算，无需解密。此外，还将介绍安全多方计算（Secure Multi-Party Computation, MPC）的基本模型（如混淆电路），以实现多个参与者在不公开各自输入的情况下共同完成一个函数计算。 结论 《密码学基础与应用》旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的密码学知识体系，不仅教授“如何使用”这些工具，更侧重于理解其背后的“为何如此安全”，从而培养读者在设计、评估和实施现代信息安全解决方案时的批判性思维。

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最近一次参加的一个学术研讨会，其中一位教授的演讲内容让我印象深刻，他谈到了在大规模社交网络数据中挖掘用户兴趣和行为模式的挑战。当时我就在想，这种挖掘背后一定涉及到某种形式的“模式识别”，而且这些模式的形成往往是多个因素“组合”的结果。例如，一个用户关注某个话题，点赞了相关内容，并与其他有相似兴趣的用户互动，这些行为的组合就构成了一个“兴趣模式”。《组合模式匹配》这个书名，立刻让我联想到这些社交网络分析中的应用。我非常好奇这本书是否会探讨如何在非结构化或半结构化的数据中定义和检测这些复杂的组合模式。它可能会介绍一些关于图算法、聚类分析，甚至是机器学习中的一些方法，来揭示隐藏在数据背后的关联。我期待书中能有关于如何处理数据噪声、如何定义模式的“鲁棒性”以及如何处理模式随时间演变等问题的讨论。如果这本书能够为我提供一些在社交数据分析中，寻找和利用这些组合模式的理论框架和实用技巧，那我将受益匪浅。

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作为一名对计算语言学有着浓厚兴趣的从业者，我一直在寻找能够提升文本分析效率和深度的工具和方法。《组合模式匹配》这个书名，让我感觉它可能正是解决文本领域诸多难题的关键。文本数据的本质就是符号的组合，而我们人类语言的意义就蕴藏在这些符号的特定组合模式中。从简单的关键词搜索，到更复杂的语法结构分析，再到语义关系的识别，都离不开对文本中“模式”的匹配和理解。我猜测这本书会从基础的字符串匹配算法开始，逐步深入到更复杂的模式，例如正则表达式、有限状态自动机，甚至是更高级的句法模式匹配。我期待它能够提供关于如何构建高效的模式匹配器，以及如何处理语言的歧义性和多义性等实际问题。如果书中能够包含一些关于自然语言处理（NLP）中常用到的模式匹配技术的介绍，并给出一些实际应用的例子，那将是非常宝贵的。我渴望通过这本书，能够更深入地理解文本数据的内在结构，并掌握更强大的文本分析能力。

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在学习数据挖掘和机器学习的过程中，我常常遇到一个共同的主题：如何从庞杂的数据集中发现有意义的“模式”。这些模式可能代表着某种关联规则，也可能是异常检测中的“非模式”行为。当我在浏览图书列表时，《组合模式匹配》这个书名瞬间吸引了我，因为“组合”和“模式匹配”这两个词似乎概括了数据挖掘的核心任务之一。我设想这本书会涵盖多种模式的定义和检测技术，包括但不限于频繁项集挖掘、关联规则发现、序列模式挖掘以及聚类分析中的模式识别。我特别关注它是否会讲解如何在不同维度的数据中寻找这些模式，以及如何评估这些模式的有效性和重要性。这本书可能会探讨一些在实践中遇到的挑战，比如如何处理高维数据、如何应对数据稀疏性，以及如何可视化和解释发现的模式。如果它能为我提供一些关于如何设计和实现高效的数据挖掘算法的理论基础和实践指导，让我能够更好地从数据中提取知识，我将感到非常满足。

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这本书的名字就足够吸引人——《组合模式匹配》。作为一个长期在算法和数据结构领域探索的爱好者，这个标题直接击中了我的好奇心。我总是被那些看似杂乱无章的数据中隐藏的规律和结构所着迷，而“组合”和“模式匹配”这两个词仿佛就是解开这一切的钥匙。我脑海中浮现出无数的场景：从文本搜索、生物信息学中的基因序列比对，到计算机视觉中识别图像的特定元素，再到网络安全中检测恶意代码的痕迹，似乎都离不开对某种“组合”产生的“模式”的精准捕捉。这本书的名字给我一种预感，它不会是那种停留在理论层面的枯燥讲解，而是会深入探讨如何将抽象的数学概念转化为解决实际问题的强大工具。我期待它能够提供清晰的算法框架，引导我理解不同类型模式匹配问题的本质，并掌握应对这些挑战的各种技术。想象一下，能够优雅地从海量数据中提取出有价值的信息，这本身就是一种智力上的享受。这本书的名字，就是这份期待的起点。

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我最近在研究一些关于图像识别的算法，特别是涉及到物体检测的部分。在处理大量图像数据时，识别出其中特定物体的出现及其位置，无疑是一个核心难题。我常常思考，是否存在一种系统性的方法，能够高效地在图像的像素矩阵中寻找预设的“模式”，就像在文本中搜索特定的单词一样？《组合模式匹配》这个书名，恰好点燃了我对这个问题的深入探索欲望。我猜测这本书会深入剖析不同模式的定义，以及如何在复杂的空间数据结构中进行高效匹配。它可能会涉及到一些图论、离散数学甚至是概率论的知识，将这些抽象的数学工具应用于具体的图像处理任务。我期望书中能够提供一些经典的算法案例，比如滑动窗口搜索、特征匹配等，并详细讲解它们的原理、优缺点以及适用场景。如果这本书能够提供关于如何设计和优化匹配算法的指导，帮助我理解不同算法在时间和空间复杂度上的权衡，那将是极大的收获。我希望它能让我摆脱对现有算法的零散认知，形成一个更系统、更全面的认识。

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