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页数:143

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出版时间:2009-7

价格:22.80元

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isbn号码:9787122061003

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图书简介：数字时代的密码学与安全实践 书名：数字时代的密码学与安全实践 作者：[此处可填入一个虚构的，听起来专业且有经验的作者名，例如：张伟, 李芳] 页数：约 650 页 装帧：精装/平装 (可根据实际情况选择) --- 导言：信息洪流中的信任基石 在二十一世纪的今天，我们生活在一个由数据驱动的世界。从移动支付到云计算，从物联网到国家安全，数字信息的流动构成了现代社会的血液。然而，伴随着信息化的爆炸式增长，如何确保这些信息的机密性、完整性和真实性，成为了横亘在我们面前最严峻的挑战。密码学，这门古老而又日新月异的学科，正是保障数字世界信任的基石。 《数字时代的密码学与安全实践》并非仅仅是一本晦涩的数学理论汇编，它是一部面向工程实践者、安全研究人员、以及对信息安全怀有深刻兴趣的读者的全面指南。本书旨在深入浅出地剖析现代密码学的核心原理，并着重于如何将这些理论有效地应用于实际的软件开发、系统架构和网络防御之中。我们摒弃了过分冗余的纯数学推导，转而聚焦于算法的直觉理解、安全模型的构建以及常见漏洞的防御策略。 第一部分：密码学基础与经典原语（第 1-3 章） 本部分为读者建立起坚实的理论基础，为后续的高级主题做铺垫。 第 1 章：信息安全的三元悖论与数学基础 本章首先确立了信息安全的CIA三要素（机密性、完整性、可用性）在数字环境中的新内涵。随后，我们回顾了必要的数论基础，重点讲解了模运算、有限域、群论等在密码学中的应用，特别是对费马小定理和欧拉定理的直观解释，而非深奥的证明过程。理解这些数学工具是理解公钥密码学的前提。 第 2 章：对称密码学的演进与实践 对称加密以其高效性，至今仍是大量数据加密的首选。本章详尽分析了DES、3DES的历史地位与局限性，并将主要篇幅集中于AES (Rijndael 算法)。我们不仅会介绍AES的轮函数结构（S盒、列混淆等），更会深入探讨分组模式（如 ECB, CBC, CTR, GCM）的选择及其对安全性的影响。特别是对认证加密模式 GCM 的高效实现和安全性分析，将是本章的重点。 第 3 章：散列函数与消息认证码（MAC） 散列函数是数据完整性校验的灵魂。本章详细剖析了MD5、SHA-1的结构缺陷及其被弃用的原因。核心内容将围绕 SHA-256/SHA-512 的 Merkle-Damgård 结构，并引入更先进的抗碰撞结构，如 SHA-3 (Keccak)。此外，本章将清晰区分基于散列的消息认证码 (HMAC) 与基于分组密码的 MAC (CMAC) 的应用场景，强调 HMAC 在密钥管理和协议设计中的关键作用。 第二部分：非对称密码学与公钥基础设施（第 4-6 章） 非对称密码学解决了密钥分发和数字签名的核心难题，是现代网络通信的支柱。 第 4 章：RSA 算法的深度解析与优化 RSA 算法作为最成熟的公钥系统，本章对其基于大数因子分解难题的安全性进行了详尽分析。我们不仅讲解了标准的加密/解密流程，还重点探讨了填充方案 (PKCS1 v1.5 vs OAEP) 的安全差异，以及如何通过大数运算库（如 OpenSSL 或 GMP）优化签名和验证的性能。关于侧信道攻击（Timing Attacks）对 RSA 实现的威胁及防御措施，也将作为实践章节进行介绍。 第 5 章：椭圆曲线密码学（ECC）的崛起 相较于 RSA，ECC 在提供同等安全强度时，密钥长度更短，计算效率更高。本章将聚焦于 ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）和 ECDH（椭圆曲线迪菲-赫尔曼密钥交换）。我们将以直观的方式解释有限域上的点乘运算，并对比不同曲线（如 NIST P 系列、Curve25519）的特性和工程选择。如何安全地选择和使用预定义曲线，是本章实践部分的落脚点。 第 6 章：数字证书与公钥基础设施（PKI） PKI 是构建信任链的必要结构。本章系统介绍了 X.509 证书的结构、证书的生命周期管理（签发、吊销、续期），以及 PKI 体系中的信任模型。TLS/SSL 协议层面的证书验证过程将通过实例进行剖析，帮助读者理解浏览器地址栏中“绿色锁”背后的复杂机制。 第三部分：协议安全与前沿应用（第 7-9 章） 本部分将理论知识应用于实际的通信协议和新兴的安全领域。 第 7 章：现代安全协议：TLS/SSL 的深入剖析 TLS 协议是保护互联网流量的核心。本章将拆解 TLS 1.2 和 1.3 握手过程的每一步，重点分析密钥协商（如 DHE/ECDHE）如何抵抗后向保密性威胁。我们将对比不同套件（Cipher Suites）的安全性，并讲解会话恢复机制对性能和安全的影响。此外，TLS 1.3 移除的弱特性以及前向保密性的实现将是深入探讨的重点。 第 8 章：零知识证明与后量子密码学概述 密码学的前沿领域不断突破着“已知”的边界。本章首先介绍了零知识证明 (ZKP) 的基本概念，特别是 zk-SNARKs 和 zk-STARKs 的应用前景，它们在区块链和隐私保护计算中的巨大潜力。随后，本章将概述后量子密码学 (PQC) 的紧迫性，简要介绍基于格（Lattice-based）、编码（Code-based）和哈希（Hash-based）的抗量子算法，为读者指明未来研究方向。 第 9 章：密码学在系统安全中的工程实践 本章将理论与工程实践紧密结合。内容涵盖： 1. 安全随机数生成器 (RNG/CSPRNG) 的选择与测试，避免熵源不足导致的密钥泄露。 2. 密码学在硬件安全模块 (HSM) 中的应用，以及密钥的生命周期管理策略。 3. 安全编程实践：防止缓冲区溢出与整数溢出对密码操作的破坏性影响，以及如何正确处理密码材料。 4. 密码学审计与漏洞分析：如何识别应用中常见的密码学错误，例如 IV 重用、密钥硬编码等。 结语：持续学习与安全的心态 本书旨在提供一个全面、务实且与时俱进的密码学知识体系。信息安全领域没有一劳永逸的解决方案，新的攻击向量和更强的理论工具层出不穷。掌握本书内容，意味着读者不仅理解了“如何加密”，更重要的是理解了“为什么这样加密是安全的”，以及“在哪里可能出错”。我们鼓励读者将书中所学应用于实际的代码审查和系统设计中，培养一种时刻警惕的“安全心态”。 目标读者： 软件工程师、系统架构师、网络安全分析师、信息安全专业的本科高年级学生及研究生。 学习本书后，您将能够： 独立设计和评估应用中的加密方案，理解并调试复杂的 TLS 连接，并为未来的密码学迁移（如后量子加密）做好理论准备。

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