具体描述
This book is for engineers and researchers working in the embedded hardware industry. This book addresses the design aspects of cryptographic hardware and embedded software. The authors provide tutorial-type material for professional engineers and computer information specialists.
穿越时空的密码学：从古代的秘密信函到未来的量子安全 想象一下，在那个信息尚未数字化、通信方式古老而充满神秘的时代，一个统治者如何才能将重要的军事命令安全地传达给远方的将领？或者，一个身处囹圄的革命者，如何才能在严密的监视下，传递只有特定成员才能解读的秘密信息？这些，便是密码学最原始的魅力所在——在信息不对称的环境下，构建一道坚实的沟通屏障。 本书将带您踏上一段引人入胜的旅程，探索密码学这门古老而又至关重要的学科。我们不会仅仅停留在理论的纸上谈兵，而是力求将密码学的奥秘，以一种生动、深入且易于理解的方式呈现给您。我们将从历史的深处挖掘，追溯密码学从古代的凯撒密码、斯巴达信卷，到中世纪的维吉尼亚密码、恩尼格玛密码机的演变历程。您将了解到，每一次技术的革新，都伴随着密码学原理的巧妙运用，以及破解者与加密者之间智慧的较量。我们会详细解析这些经典密码系统的运作机制，它们的优点与局限，以及它们如何在各自的时代扮演着至关重要的角色。 然而，历史只是密码学宏大叙事的一个开端。在信息爆炸、网络无处不在的今天，密码学早已不再是少数军事和外交领域的专属技术，它已经深深地渗透到我们日常生活的方方面面。从您每次安全地访问网站时输入的密码，到网上银行进行转账时的加密通信，再到智能手机解锁屏幕的生物识别技术，背后都离不开密码学的强大支撑。本书将深入探讨现代密码学的核心概念，包括对称加密、非对称加密、哈希函数、数字签名等。我们将详细讲解这些技术是如何工作的，它们各自的应用场景，以及它们如何协同工作，共同构建起我们赖以信任的数字世界。 您将了解到，对称加密，如AES（高级加密标准），如何通过共享密钥实现高效的数据加密，适用于大数据量传输的场景。同时，您也会探索非对称加密，如RSA算法，如何利用公钥和私钥的配对，解决密钥分发的问题，并为数字签名提供了可能。我们会深入剖析这些算法的数学原理，但请放心，我们将以一种清晰、直观的方式进行阐述，即使没有深厚的数学背景，也能领略其中的精妙。 更进一步，本书将为您揭示“公钥基础设施”（PKI）的强大作用。PKI是如何通过证书颁发机构（CA）来验证数字身份，并建立起一个可信的信任链，从而保证数字通信的真实性和完整性。您将明白，为什么在使用HTTPS加密连接时，浏览器会显示一个绿色的锁头，以及这个锁头背后所代表的安全保障。 此外，我们还将深入研究哈希函数，理解它们如何将任意长度的数据映射成固定长度的“指纹”，以及它们在数据完整性校验、密码存储等方面的关键作用。您将了解MD5、SHA-256等算法的特性，并明白为什么MD5已经被认为不安全，而SHA-256则更为可靠。 数字签名，作为现代密码学的一项革命性技术，也将是本书的重点。我们将阐释数字签名如何通过非对称加密技术，为数字信息提供不可否认性、完整性和身份验证。您将明白，为何数字签名能够替代传统签名，并在法律和商业领域发挥越来越重要的作用。 然而，密码学的世界并非一成不变。技术的进步和理论的发展，不断地挑战着现有的安全边界。本书将为您展望密码学的未来，探讨当前面临的挑战以及未来的发展方向。 随着计算能力的飞速提升，传统的加密算法，尤其是那些基于大数分解或离散对数问题的算法，正面临着量子计算带来的潜在威胁。本书将带您了解量子计算的基本原理，以及它对当前密码学体系可能带来的颠覆性影响。您将了解到“后量子密码学”的研究进展，以及那些有望抵御量子攻击的新型加密算法，如格密码、编码密码、多变量二次方程密码等。我们将深入探讨这些算法的设计理念和安全性基础，为未来的数字安全做好准备。 除了理论上的挑战，密码学在实际应用中也面临着诸多工程上的考量。本书将从工程学的角度，审视密码学在实际系统中的部署和实现。您将了解到，一个看似安全的密码算法，在实际应用中可能因为实现上的漏洞而变得脆弱。我们将探讨侧信道攻击（side-channel attacks），如功耗分析（power analysis）和时间分析（timing analysis），以及它们如何利用硬件实现中的微小信息泄露来破解加密。您也会学习到如何通过各种技术手段，例如掩码（masking）和常数时间执行（constant-time execution），来防御这些攻击。 此外，我们还会关注密码学在特定领域的应用，例如如何在区块链技术中利用加密学实现去中心化和不可篡改的账本；如何在物联网（IoT）设备中，在资源受限的环境下实现安全通信；以及如何在保护用户隐私的前提下，进行数据分析和机器学习（例如差分隐私和同态加密）。 本书的内容将力求全面而深入，但绝不枯燥。我们将通过大量的案例分析，将抽象的加密原理与真实的场景相结合。您将看到，密码学并非仅仅是冷冰冰的数学公式，而是充满智慧和创造力的结晶，它默默地守护着我们的数字生活，为信息时代的繁荣发展提供了坚实的基础。 无论您是计算机科学的学生、信息安全从业者，还是对信息安全充满好奇的普通读者，本书都将为您提供一份宝贵的知识财富。它将帮助您理解密码学的核心原理，洞悉现代数字安全面临的挑战，并展望密码学的未来发展。让我们一同开启这段精彩纷呈的密码学探索之旅，揭开数字世界的神秘面纱，掌握守护信息的终极力量。
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