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出版者:高等教育出版社

作者:何声武

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1900-01-01

价格:13.5

装帧:

isbn号码:9787040068047

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现代密码学基础与应用 本书概述 本书深入浅出地介绍了现代密码学的核心概念、理论基础及其在信息安全领域的广泛应用。它旨在为读者提供一个全面而扎实的密码学知识体系，覆盖从古典密码到现代公钥密码体系的演变历程，重点讲解了对称加密、非对称加密、数字签名、哈希函数以及密钥管理等关键技术。本书不仅注重理论的严谨性，更强调其实际操作和工程实现，辅以大量的实例和案例分析，帮助读者理解密码学在构建安全通信、数据保护和身份验证中的核心作用。 第一部分：密码学的基石与历史沿革 第一章：引言：信息安全的基石 本章首先界定信息安全的范畴，阐述保密性、完整性、可用性（CIA三元组）在现代社会中的重要性。随后，追溯密码学的历史脉络，从凯撒密码、维吉尼亚密码等古典密码学的基本原理入手，分析其局限性。本章着重引入信息论在密码分析中的作用，特别是香农的信息论对密码学现代化的奠定。最后，概述现代密码学的核心目标——抵抗计算复杂度理论下的攻击。 第二章：数论基础 密码学的安全性高度依赖于特定的数学难题。本章系统回顾了初等数论的必要概念，包括整除性、素数定理、最大公约数与最小公倍数。核心部分详细讲解了模运算（Modular Arithmetic）的性质，这是所有现代密码系统算法的基础。重点阐述了欧拉定理和费马小定理，并介绍如何高效地计算模幂运算（如使用平方-乘法算法），为后续的RSA和Diffie-Hellman密钥交换算法做必要的数学铺垫。 第三章：有限域与代数结构 密码学算法，特别是椭圆曲线密码，需要在更广阔的代数结构上运行。本章介绍了群（Group）、环（Ring）和域（Field）的基本概念。特别关注伽罗瓦域（Galois Field，有限域）的构造与性质，包括 $GF(2^m)$ 和 $GF(p)$。这部分内容为理解分组密码（如AES）的内部结构以及椭圆曲线离散对数问题提供了代数基础。 第二部分：对称密码系统 第四章：分组密码与结构设计 本章聚焦于对称加密技术，即发送方和接收方使用同一密钥进行加密和解密的算法。详细分析了分组密码的设计原理，特别是混淆（Confusion）和扩散（Diffusion）的概念。深入剖析了Feistel网络结构，并以此为基础，详细解读了DES（数据加密标准）的迭代过程、轮函数设计和密钥扩展机制。 第五章：高级加密标准（AES） AES作为当前应用最广泛的分组密码，是本章的重点。本书将按照NIST标准，详细解析AES的四个核心步骤：字节替代（SubBytes，S-Box的作用）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns，基于伽罗瓦域的线性变换）和轮密钥加（AddRoundKey）。此外，还将讨论AES的逆向操作，确保加密和解密过程的可逆性。 第六章：工作模式与安全性考量 单个分组密码操作不足以保证实际应用的安全，必须依赖于工作模式。本章详细介绍了五种主要的密码工作模式：电子密码本（ECB）、密码分组链接（CBC）、密码反馈（CFB）、输出反馈（OFB）和计数器模式（CTR）。针对每种模式，分析其安全性缺陷（如ECB的模式暴露）和适用场景，并引入认证加密（Authenticated Encryption）的概念，如GCM模式。 第七章：流密码 与分组密码相对，流密码按位或按字节生成密钥流与明文异或。本章讲解了线性反馈移位寄存器（LFSR）的原理，这是许多同步流密码（如A5/1）的基础。同时，深入分析了非线性反馈移位寄存器（NLFSR）在增强密钥流复杂性中的重要性，并对比了同步流密码和异步流密码（如ChaCha20）的优劣势。 第三部分：非对称密码系统与公钥基础设施 第八章：公钥密码学的核心难题 本章介绍了公钥密码学的基本原理，即分离的公钥和私钥。核心在于引入了三个主要的数学难题作为安全基础：大数因子分解问题（RSA基础）、离散对数问题（DLP）以及椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）。本章着重解释为什么后两者在提供同等安全强度下，密钥长度更短，计算效率更高。 第九章：RSA算法的实现与分析 RSA是第一个也是最著名的公钥算法。本书详细推导了RSA的密钥生成过程（基于欧拉定理），包括模数的选择、公钥和私钥的计算。重点讨论了加密和签名的具体数学步骤。同时，分析了针对RSA的常见攻击，如小指数攻击、广播攻击和中间相遇攻击，并介绍了提高RSA安全性的措施（如填充方案OAEP）。 第十章：椭圆曲线密码学（ECC） ECC是现代密码学的关键技术。本章从代数几何的角度引入椭圆曲线的群结构，解释点加法和点乘法的几何意义。详细介绍基于有限域 $GF(p)$ 上的椭圆曲线密码（如SEC P-256R1曲线）。对比分析了ECC在密钥交换（ECDH）和数字签名（ECDSA）中的效率和安全性优势。 第四部分：完整性、认证与应用 第十一章：消息认证码与数字签名 本章关注数据完整性和实体认证。首先介绍消息认证码（MAC），特别是基于Hash的MAC（HMAC）的工作原理，以及其抵抗长度扩展攻击的能力。随后，详细讲解数字签名的流程，包括预签名数据处理、私钥签名和公钥验证的步骤。深入分析了DSA和ECDSA的签名生成和验证过程，强调其在不可否认性中的作用。 第十二章：加密哈希函数 哈希函数是构建其他密码原语的底层构件。本章深入探讨了哈希函数应具备的性质：原像不可逆性、第二原像不可逆性和抗碰撞性。详细分析了MD5和SHA-1的结构缺陷，并重点介绍SHA-2家族和SHA-3（Keccak）的设计思想，特别是海绵结构（Sponge Construction）。 第十三章：密钥管理与协议安全 密码学的实际应用受限于密钥的生命周期管理。本章讨论了对称密钥和公钥证书的生成、分发、存储和销毁。核心内容集中在密钥交换协议上，详细分析Diffie-Hellman（DH）和基于ECC的ECDH协议，确保会话密钥的建立是安全的。最后，结合TLS/SSL协议的握手过程，展示这些密码学原语是如何协同工作，构建一个端到端安全通道的。 附录：密码学安全工程实践 附录部分提供了在实际工程中部署密码学模块时的注意事项，包括安全随机数的生成（RNG/PRNG的选择）、侧信道攻击（如时序攻击、功耗分析）的原理和防御方法，以及密码学库（如OpenSSL, Libsodium）的正确使用指南。

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这本书的叙述风格，坦白说，是那种典型的“教科书式”的冷峻与克制。作者的语言极其精确，每一个词语都仿佛经过了千锤百炼，力求在数学的精确性上不留一丝歧义。但是，这种极致的精确性，也带来了阅读体验上的乏味和疏离感。书中几乎没有生活化的例子，或者哪怕是稍微生动一点的物理模型来辅助理解。例如，当讲解到布朗运动的路径性质时，我脑海中浮现的依然是教科书上那个静止的公式，而非一粒尘埃在光束中无序飘舞的画面。我一直在寻找一种“钩子”，能够将这些抽象的理论与现实世界的随机现象联系起来，但这本书提供的连接点少得可怜。它更像是一份冰冷的数学证明集合，而不是一本引导思考的读物。我不得不承认，有些证明的优雅性是无可挑剔的，尤其是在处理泊松过程的复合特性时，其逻辑的简洁令人赞叹。然而，这种赞叹往往是转瞬即逝的，因为它很快就被下一个晦涩难懂的定义和冗长的推导所取代。总而言之，它在技术上无可指摘，但在“教学”的艺术上，我认为存在着巨大的欠缺，它要求读者主动去构建起桥梁，而不是被动地接受信息。

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我最欣赏这本书的一点，是它对“收敛性”这一主题的执着与深入。作者似乎认为，理解随机过程的稳定性与极限行为，是掌握该领域的唯一途径。在介绍各种过程的收敛性时，作者花费了大量的篇幅来区分依概率收敛、依分布收敛以及几乎必然收敛之间的微妙差别。他没有满足于给出标准定义，而是通过构造性反例或巧妙的例子来展示这些收敛类型在实际意义上的差异。例如，关于强大数定律的证明，展示了作者严密的逻辑链条，每一步的论证都非常扎实，毫不含糊。这种对数学严谨性的坚守，使得读者在合上书本后，对“随机性如何最终趋于稳定”这个问题，能有一个远超常人理解的深度认知。虽然这个过程是痛苦的，充满了对各种不等式和极限操作的考验，但当最终豁然开朗的那一刻，那种智力上的满足感是其他轻松读物无法比拟的。这本书成功地培养了一种对数学证明的敬畏感，它让你知道，没有捷径可走，每一步的逻辑推导都必须被完全、彻底地理解和消化。

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这本书的排版和印刷质量，说实话，有些令人失望。以其市场定位和定价来看，我期望的是一种更加精致的阅读体验。字体选择偏小，行距也较为局促，长时间阅读下来，眼睛非常容易疲劳。尤其是在处理那些包含上下标、希腊字母和积分符号的复杂公式时，由于页边距的压缩，整个版面显得非常拥挤，常常需要眯着眼睛才能分辨出细微的符号差异。更糟的是，我在阅读到第十章关于维纳过程的二次变差的讨论时，发现有一个关键的上下标似乎印得有些模糊不清，差点让我误解了一个重要参数的定义。对于一本严肃的数学著作而言，清晰的排版是保障信息准确传递的基础，而这方面，这本书的处理显然未能达到预期标准。它需要读者付出额外的精力和注意力去克服物理阅读上的障碍，这无疑分散了对核心概念的理解。我更倾向于使用电子版进行辅助阅读，但即便是电子版，那种拥挤感也挥之不去，这严重影响了阅读的舒适度和效率。

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这本书的封面设计，那种深沉的墨蓝色调，配上烫金的字体，初看之下就给人一种厚重而专业的印象，仿佛预示着一场严谨的学术之旅。我特地选了一个周末的午后，泡了一壶浓茶，准备沉浸其中。然而，当我翻开扉页，尝试去理解那些密密麻麻的数学符号和抽象的概念时，一股强烈的挫败感油然而生。作者似乎默认读者已经对概率论的基础有着近乎完美的掌握，每一个定理的推导都像是从空中楼阁直接搭建起来的，中间的逻辑跳跃让人措手不及。我花了近一个小时试图梳理清楚一个看似简单的马尔可夫链的稳态分布是如何从微分方程转化而来的，结果发现，我需要回头去翻阅我大学时期的概率论教材，甚至还得去图书馆借阅更专业的随机分析书籍来填补背景知识的空白。这绝不是一本适合初学者的“引论”，它更像是一份面向研究生阶段的、高度提炼的参考手册。那种感觉，就像是想学开车，结果直接被扔进了一辆F1赛车里，让你自己去摸索离合器和涡轮增压的配合。阅读过程中，我不得不频繁地使用便利贴标记出那些我需要后续查证的术语，书页边缘变得越来越拥挤，这使得阅读的连贯性受到了极大的破坏。尽管如此，对于那些已经有扎实基础，并渴望深入理解随机模型背后深层结构的人来说，这本书的深度或许是值得称赞的，但对于广大的入门群体而言，它无疑设置了一道难以逾越的门槛。

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我是在一个工作项目的需求驱动下接触这本书的。我们需要对一个复杂的排队系统进行建模，而这本书被团队里的老前辈推荐为“经典”。我带着极高的期望打开了它，希望找到一套清晰的工具箱。前几章关于随机变量和矩的介绍尚算平稳，但一旦进入到时间序列和鞅的章节，我立刻感到了迷失。作者对鞅的定义和停时定理的阐述，虽然在数学上是严密的，但对于一个应用导向的读者来说，它们显得过于形而上学了。我真正需要的是，如何利用这些工具去计算服务台的平均等待时间，或者预测未来五分钟内系统崩溃的概率，但书中几乎所有的篇幅都聚焦于证明“存在性”和“一致性”，而对于“如何应用”的探讨则一带而过，或者需要通过极其复杂的背景知识才能自行推导出来。这种“重理论、轻应用”的倾向，使得这本书在实用层面上显得力不从心。我最终不得不结合其他几本侧重于金融工程和运筹学的书籍，才勉强将书中的理论碎片化地拼凑到我的实际问题中去。它更像是纯数学领域的一块基石，而非一座现成的桥梁。

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