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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Moody, John

出品人:

页数:180

译者:

出版时间:

价格:$ 32.77

装帧:Pap

isbn号码:9789810221058

丛书系列:

图书标签:

• 数学
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《现代密码学导论：原理、算法与应用》 内容简介 本书旨在为信息安全领域的初学者提供一个全面、深入且易于理解的现代密码学基础知识体系。我们将从信息安全的基石——密码学的基本概念和历史演进入手，系统地阐述对称加密、非对称加密、哈希函数、数字签名以及更前沿的公钥基础设施（PKI）和后量子密码学等核心内容。本书的特点在于理论与实践相结合，不仅深入剖析了各项密码学原理由数学原理推导出的严密性，更侧重于这些技术在现代网络通信、数据存储和身份验证中的实际应用。 第一部分：密码学基础与对称加密 第一章：信息安全与密码学的基石 本章首先界定信息安全的CIA三元组（机密性、完整性、可用性），并探讨密码学在保障这些属性中的核心地位。我们将回顾密码学简史，从古代的凯撒密码、替换加密到现代的迭代式分组密码。本章将清晰界定密文、明文、密钥、加密算法和解密算法的概念，并介绍安全分析的基本框架，包括已知明文攻击、选择明文攻击和生日攻击等经典威胁模型。 第二章：古典密码与代数基础 虽然古典密码在现代应用中已不适用，但它们是理解现代密码学思维方式的绝佳起点。本章将详细解析维吉尼亚密码、置换密码和有限域上的代数运算。重点在于介绍伽罗瓦域（有限域 $mathbb{F}_p$ 和 $mathbb{F}_{2^m}$）的概念，这是理解分组密码和椭圆曲线密码学必不可少的基础。我们将展示如何利用模运算和逆元运算来构建可逆的加密变换。 第三章：分组密码的原理与结构 分组密码是实现数据机密性的核心工具。本章将聚焦于目前应用最广泛的分组密码——高级加密标准（AES）。我们将详尽剖析AES的结构，包括其轮函数的设计、字节替换（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）操作的数学意义和扩散特性。同时，也会简要介绍DES的结构，以便对比分析现代密码设计的优化。 第四章：分组密码的工作模式 一个加密算法本身只定义了如何加密一个固定长度的数据块。本章讨论如何将分组密码扩展到任意长度的数据加密，即工作模式。我们将深入探讨电子密码本模式（ECB）、密码块链接模式（CBC）、密码反馈模式（CFB）、输出反馈模式（OFB）以及最常用的计数器模式（CTR）。每种模式的安全性、并行处理能力以及对随机初始向量（IV）的需求都将进行细致的对比分析，并强调初始化向量的正确使用对安全性的决定性作用。 第二章：公钥密码学：非对称革命 第五章：数论基础与单向函数 公钥密码学的基石是难以逆转的数学难题。本章将系统回顾必要的数论知识，包括欧拉定理、费马小定理、模幂运算的性质。核心内容是介绍单向陷门函数（Trapdoor One-Way Functions）的概念，并详细阐述大数因子分解问题（Factoring Problem）和离散对数问题（Discrete Logarithm Problem, DLP）的计算难度，为后续的RSA和Diffie-Hellman算法打下坚实的理论基础。 第六章：RSA算法的原理与应用 RSA是应用最广泛的非对称加密算法之一。本章将从数学原理出发，详细推导RSA密钥的生成、加密和解密过程。我们会讨论实际应用中的填充方案（如PKCS1 v1.5和OAEP），并分析RSA在密钥交换和数字签名中的不同用法，同时指出其在面对大规模量子计算时的脆弱性。 第七章：迪菲-赫尔曼密钥交换与椭圆曲线密码学（ECC） Diffie-Hellman（DH）算法革新了密钥协商的方式。本章解释了DH协议如何通过共享一个公用密钥建立私密的会话密钥。在此基础上，我们将引入椭圆曲线密码学（ECC）。ECC基于椭圆曲线上的点乘运算（离散对数问题的变体）的难度，提供了比RSA更短的密钥长度和更高的安全性。本章将详细介绍素数域椭圆曲线上的点加法运算规则和相关的加密/密钥交换协议（ECDH, ECDSA）。 第三部分：完整性与认证机制 第八章：信息摘要与消息认证码（MAC） 本章关注数据完整性和身份认证。首先介绍哈希函数（散列函数）的特性，包括抗原像性、抗第二原像性和抗碰撞性。我们将剖析MD5和SHA-1的结构缺陷，重点分析SHA-2族（如SHA-256, SHA-512）的设计原理。随后，引入消息认证码（MAC），解释HMAC（基于哈希的消息认证码）如何利用密钥保证消息来源的真实性和完整性。 第九章：数字签名 数字签名是不可否认性的关键。本章系统地介绍数字签名的生成与验证流程，并详细讲解如何利用非对称加密算法实现签名。我们将深入分析基于RSA的签名方案（RSASSA-PKCS1-v1_5和PSS）以及基于椭圆曲线的数字签名算法（ECDSA）。本章还将讨论抗板擦攻击和密钥恢复攻击的安全性要求。 第四部分：系统安全与前沿领域 第十章：公钥基础设施（PKI）与证书 在实际应用中，如何安全地分发和信任公钥至关重要。本章全面介绍公钥基础设施（PKI）的构成要素：证书颁发机构（CA）、注册机构（RA）和数字证书本身（X.509标准）。我们将详细解析TLS/SSL握手协议中证书链验证和信任锚点的建立过程，这是现代互联网安全通信的保障。 第十一章：认证协议与密钥管理 本章探讨身份认证的实现机制，包括基于口令的认证（如PBKDF2, Argon2）以及挑战-响应机制。重点讨论会话密钥的管理、密钥的生命周期、密钥备份与销毁的最佳实践。 第十二章：后量子密码学概览 随着量子计算的快速发展，经典密码学面临着被Shor算法破解的潜在威胁。本章作为前沿探索，简要介绍当前国际标准化组织（NIST）正在评估的后量子密码学算法类别，包括基于格的密码学（如Lattice-based Cryptography）、基于编码的密码学和基于同源的密码学，为读者展望未来安全技术的发展方向。 本书特色： 严谨的数学推导： 确保读者理解算法背后的数学逻辑，而非仅仅停留在API调用层面。 实践驱动的案例： 结合OpenSSL、TLS/SSL协议等真实世界的应用场景，说明理论如何落地。 安全警示与攻击分析： 贯穿全书，警示常见的实现错误和已被发现的安全漏洞。 本书适合计算机科学、信息工程、网络安全等专业的本科高年级学生、研究生，以及希望系统学习密码学原理的专业技术人员。

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这本书的装帧设计简直是教科书级别的典范。封面采用了低饱和度的墨绿色，配上烫金的字体，透露出一种沉稳而不失学术气息的格调。纸张的选择非常考究，那种略带粗糙质感的米白色内页，不仅护眼，拿在手里也有一种踏实的重量感，让人立刻联想到那些需要反复研读的经典著作。排版更是精妙绝伦，左右页的留白处理得恰到好处，使得大段文字的阅读体验极其舒适，没有丝毫拥挤感。尤其是那些复杂的数学公式或者图表，被清晰地分隔在专门的版块中，清晰度和可读性都达到了顶级水准。装订工艺也相当扎实，即便是用力翻开到最中间的跨页，书脊也纹丝不动，可以平铺在桌面上，这对于需要长时间学习和查阅的读者来说，无疑是一个巨大的加分项。总的来说，从触感到视觉，这本书在物理形态上就为接下来的知识探索定下了一个高标准的基调，让人从翻开它的那一刻起，就对其中蕴含的内容充满了敬意与期待。这不仅仅是一本书，更像是一件精心制作的工艺品，放在书架上都显得别具一格。

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这本书的深度和广度令人敬佩，但更难得的是它在不同复杂性层次之间达成的微妙平衡。它似乎能同时服务于两个截然不同的群体：那些刚接触该领域的新手，以及那些寻求突破的资深人士。对于初学者而言，开篇的导论部分构建了一个非常坚实且易于理解的基础框架，大量的类比和图示（虽然我主要关注文字部分）能有效地降低入门的心理门槛。但当你深入到后半部分，内容会迅速转向更抽象、更前沿的研究课题，探讨的都是当前学术界尚未完全定论的议题。最巧妙的是，即便是这些高深的讨论，作者也总能巧妙地将它们追溯到开篇奠定的那些基本原理上。这种“万变不离其宗”的架构设计，保证了读者在攀登高峰的过程中，始终能清晰地看到来时的路，极大地增强了学习过程中的安全感和连贯性，避免了因知识点跳跃过大而产生的脱节感。

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初次接触这本书的文本风格，我感受到了一种近乎冷峻的逻辑严谨性。作者似乎完全摈弃了任何花哨的叙事或修辞手法，所有的论述都像是经过精密计算的几何证明，每一个句子都承载着明确且不容置疑的指向性。这种写作方式对于习惯了轻松阅读的读者来说，可能初期会有些挑战，因为它要求读者必须全神贯注，不能有丝毫的溜号。然而，一旦适应了这种节奏，你会发现其带来的回报是巨大的——信息的传递效率极高，知识的脉络清晰可见，几乎没有歧义产生的空间。比如在探讨某个核心概念时，作者会先给出定义，接着是定理的陈述，然后是层层递进的推导过程，每一步都如同搭积木般精确无误，让人能够毫无障碍地跟上思维的洪流。这种高度结构化的表达，极大地提升了学习的效率，它就像一个高效的知识提纯器，将所有冗余的‘水分’都蒸发掉了，只留下最精华、最本质的部分。

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我花了相当长的时间来消化这本书中关于方法论的部分，其中最让我印象深刻的是它对于“解决问题范式转换”的探讨。这本书并没有简单地罗列一系列已有的工具箱，而是深入剖析了在面对跨学科难题时，思维模型应该如何进行根本性的重塑。它用一系列富有启发性的案例，展示了当一个领域中的既有框架无法解释新现象时，一个优秀的学习者或研究者应当如何跳出原有的思维定势。这种超越具体知识点的指导意义，才是这本书价值的真正体现。它教导的不是“怎么做”，而是“如何思考才能找到那个‘怎么做’的方法”。这种哲学层面的引导，使得读者在阅读完特定章节后，会不由自主地停下来，审视自己过去处理类似问题的方式，并尝试用书中提出的新视角去重新审视那些曾经感到棘手的挑战。这种内省和反思的过程，是任何单纯的知识灌输都无法比拟的学习体验。

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从一个侧面来看，这本书的“社群构建潜力”是它无形中的一大亮点。虽然它是一本严肃的学术读物，但在阅读过程中，我经常会产生强烈的冲动，想要找人立刻讨论某个特别精妙的证明或者某个令人费解的术语定义。这种渴望交流的欲望，恰恰说明了作者在构建知识体系时，留下了足够的“思考空间”和“争议余地”，它并非一个封闭的真理宣言，而更像是一份邀请函，邀请读者加入到一场持续的智力对话中。这本书提供的不仅仅是知识，它提供了一套共同的语言和一套共同面临的难题清单，这无疑是任何一个希望在特定领域内建立学术共同体的学习者梦寐以求的“共同语言基础”。它鼓励读者从被动的接受者转变为主动的参与者，通过与其他读者交流和辩论，去共同深化对这些复杂概念的理解，其价值在集体讨论中会得到几何级的放大。

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