量子密码学

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出版者:科学出版社
作者:曾贵华
出品人:
页数:280
译者:
出版时间:2006-6
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030172761
丛书系列:
图书标签:
  • 密码
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具体描述

《量子密码学》是《信息安全国家重点实验室信息安全丛书》之一。书中深入系统地论述了量子密码的基本概念、实现原理、物理基础和信息论基础、协议与算法、密码系统的实现技术以及与经典密码的关系,并探讨了量子密码的可能应用。《量子密码学》共九章,构建了量子密码的整体框架体系。主要内容包括密码学及量子密码的概况、量子比特的数学性质和物理性质、量子密钥、量子密码体制、量子认证、量子秘密共享、量子安全协议、量子密码分析、量子密码系统的实现技术及典型量子密码系统的介绍。

《量子密码学》可作为密码学、物理学、量子光学、计算机科学、通信和数学等学科的科研和工程技术人员的参考书,也可供相关专业的高校师生参考。

《量子密码学》:重塑信息安全的新篇章 在数字时代的浪潮中,信息安全如同生命线般支撑着全球经济、政治和社会运作。然而,随着计算能力的飞跃式发展,尤其是量子计算的潜在突破,我们赖以生存的传统加密体系正面临前所未有的严峻挑战。那些曾被认为是坚不可摧的加密算法,如RSA和ECC,一旦遭遇强大的量子计算机,将可能瞬间瓦解,暴露出海量敏感数据。 《量子密码学》一书,深入剖析了这场即将到来的信息安全革命。它并非仅仅是对现有加密技术失效的预警,更是一次对未来信息安全基石的深刻探索与重塑。本书旨在为读者构建一个清晰、全面且深入的量子密码学知识体系,帮助我们理解量子计算对密码学的影响,并积极应对这一变革。 核心内容概览: 第一部分:量子计算的黎明与密码学的危机 量子计算原理入门: 本部分将以通俗易懂的方式介绍量子计算的核心概念,如叠加态(superposition)、纠缠(entanglement)和量子比特(qubit)。我们将探讨这些奇特的量子现象如何赋予量子计算机超越经典计算机的计算能力,特别是在解决特定数学问题上的指数级优势。 量子算法对现有密码学的影响: 详细阐述Shor算法和Grover算法等关键量子算法。Shor算法对大数分解和离散对数问题的破解能力,直接威胁到目前广泛使用的公钥密码学体系。Grover算法则可能加速数据库搜索,对对称加密算法的安全性也构成了一定程度的挑战。我们将深入分析这些算法如何工作,以及它们对RSA、ECC、AES等标准加密算法的潜在冲击。 后量子密码学(Post-Quantum Cryptography, PQC)的必要性: 在明确了量子计算机对现有密码学体系的威胁之后,本书强调了发展和部署“后量子密码学”的紧迫性。PQC是指那些能够在量子计算机出现后仍然保持安全的加密算法。这一部分的论述将激发读者对主动防御的认知,而非被动等待威胁的到来。 第二部分:后量子密码学(PQC)的基石:新的数学难题 基于格(Lattice-based)的密码学: 格密码学是目前PQC领域最受关注的研究方向之一。本书将详细介绍其数学基础,如格(lattice)的定义、最短向量问题(Shortest Vector Problem, SVP)和最近向量问题(Closest Vector Problem, CVP)的计算难度。我们将深入探讨基于格的密码学方案,例如Learning With Errors (LWE) 和 Ring-LWE,以及它们在公钥加密和数字签名方面的应用,并分析其安全性证明。 基于编码(Code-based)的密码学: 这一分支利用了纠错码的数学难题。我们将介绍线性码、纠错码(如Goppa码)及其相关的NP-hard问题,例如syndrome decoding问题。本书将解析基于编码的公钥加密方案(如McEliece方案)的工作原理、优点和缺点,以及它们在安全性方面的考量。 基于多变量(Multivariate)的密码学: 多变量密码学基于求解多项式方程组的困难性。我们将探讨这些方案的数学结构,分析其在数字签名方面的优势,如签名速度快、签名长度短,并讨论其面临的攻击(如中心对称攻击)。 基于哈希(Hash-based)的签名: 哈希签名方案是一种特殊的PQC方案,其安全性仅依赖于哈希函数的安全性。我们将详细介绍基于Merkle树的签名方案(如XMSS、LMS),分析它们的安全性、效率以及状态管理的需求,特别是在一次性签名和状态化签名方面的应用。 其他PQC方向: 除了上述主流方向,本书还将简要介绍其他有潜力的PQC研究方向,例如基于同源(Isogeny-based)的密码学,探讨其数学原理和潜在的应用。 第三部分:量子密码学的实践与未来 量子密钥分发(Quantum Key Distribution, QKD): QKD是一种利用量子力学原理实现安全密钥分发的通信协议。本书将详细介绍BB84、E91等经典的QKD协议,阐述其安全性基于量子力学基本定律(如测不准原理和不可克隆定理)。我们将探讨QKD的实际部署挑战,如传输距离、衰减和现有基础设施的兼容性。 量子安全的混合加密方案: 在向完全的PQC迁移过程中,混合加密方案将扮演重要角色。本书将探讨如何将传统的加密算法与PQC算法相结合,以实现渐进式过渡和风险规避。 PQC算法的标准化与部署: 本部分将关注当前全球PQC标准化进程,特别是NIST(美国国家标准与技术研究院)的PQC标准化项目。我们将分析各候选算法的优势、劣势和安全性评估,并讨论在实际应用中部署PQC需要考虑的因素,如性能、兼容性和密钥管理。 量子密码学的未来展望: 展望量子信息科学的未来发展,探讨量子通信、量子互联网对信息安全的新机遇和新挑战。我们将思考如何构建一个真正“量子安全”的信息时代,以及个人、组织和政府应如何为迎接这一未来做好准备。 《量子密码学》不仅仅是一本技术手册,它更是对未来信息安全格局的一次前瞻性思考。通过深入浅出的讲解和对关键技术的细致分析,本书旨在赋能读者,使其能够理解并驾驭这场即将到来的数字安全革命,确保我们的信息在量子时代的浪潮中依然安全可靠。无论您是信息安全领域的专业人士,还是对前沿科技充满好奇的探索者,《量子密码学》都将为您开启一扇通往更安全未来之门。

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读后感

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用户评价

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一本厚重的著作,封面设计沉静而富有哲思,仅仅是拿起它,就仿佛能感受到其中蕴含的深邃智慧。虽然我目前对量子密码学这一领域的知识储备尚不深厚,但本书的引言部分便以一种引人入胜的方式,勾勒出了这个学科的宏伟蓝图。作者并非一开始就抛出晦涩难懂的数学公式,而是从信息安全面临的经典挑战出发,娓娓道来,让我这个门外汉也渐渐理解了为何我们需要超越传统密码学的束缚。书中反复强调的“安全性”概念,在量子时代似乎被赋予了全新的维度,从信息被窃听的风险,到信息被篡改的可能性,再到信息在未来量子计算威胁下的脆弱性,每一个层面的阐述都让我心生警惕,也激发了我探究更深层原因的渴望。书中提到的“纠缠”和“叠加”等基本概念,虽然在物理学层面我仍需进一步学习,但作者巧妙地将它们与信息安全联系起来,让我初步领略了量子力学原理在构建安全通信中的独特作用。我尤其对书中关于“量子密钥分发”(QKD)的初步介绍留下了深刻印象,虽然具体的技术细节尚未完全消化,但其“一次一密”的绝对安全性原则,以及对测量行为会扰乱量子态的巧妙利用,都让我惊叹于大自然规律的精妙。我期待着在后续的章节中,能够更深入地理解这些原理是如何转化为实际应用,并最终守护我们的数字世界。这本书不仅是理论的探索,更仿佛是一扇通往未来安全世界的大门,它让我意识到,随着科技的飞速发展,我们所依赖的数字安全体系,正面临着前所未有的变革,而理解量子密码学,或许是适应这场变革的关键一步。

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这本书的内容,与其说是提供现成的答案,不如说是引领读者进行一场深刻的思维实验。作者的叙事风格并非那种“一本正经”的学术论文,而是更倾向于一种启发式的引导,让我能够主动去思考和探索。在阅读关于量子叠加态和量子纠缠如何影响信息处理的章节时,我虽然无法立刻在脑海中构建出精确的物理模型,但作者通过形象的比喻和类比,让我得以窥探其核心思想。例如,将叠加态比作一枚同时处于正面和反面两种状态的硬币,直到被观测的那一刻才确定其最终状态,这种类比极大地降低了理解门槛。而纠缠态则被描绘成一对“心有灵犀”的粒子,无论相隔多远,一个粒子的状态变化都会瞬间影响到另一个,这种“超距作用”的神秘感,在信息安全领域却被赋予了构建安全通信的可能。书中对量子算法,特别是Shor算法和Grover算法的简要介绍,虽然我无法深入理解其数学推导,但其揭示出的量子计算在破解现有公钥加密算法方面的巨大威力,足以让我产生强烈的危机感。这促使我思考,在量子计算能力日益增强的当下,我们现有的数字资产是否还能保持安全?这本书让我对“安全”这个词有了更深层次的理解,它不再仅仅是一个技术指标,而是一种对未来信息世界安宁的保障。

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老实说,我购买这本书的初衷,很大程度上是被其“量子”二字所吸引,它自带一种神秘感和未来感,让人联想到科幻小说中的场景。然而,当我翻开第一页,便被作者严谨的逻辑和清晰的表述所折服。即便我并非计算机科学或物理学领域的专业人士,也能感受到其中蕴含的严密思考。书中对传统加密算法的分析,虽然是回顾性质的,但其角度十分独特,不是简单地罗列算法,而是深入剖析了它们的数学基础和潜在的脆弱性,特别是当面对日益强大的计算能力时,这些脆弱性是如何被放大的。作者巧妙地借用历史的视角,展现了密码学发展的脉络,从凯撒密码到现代公钥加密,每一步的革新都伴随着新的挑战和对更安全解决方案的渴求。而“量子密码学”的出现,仿佛是这场军备竞赛的下一站,它并非是简单地升级现有技术,而是从根本上改变了游戏规则。书中对“量子霸权”的讨论,以及它对现有加密体系的潜在威胁,让我第一次真正感受到量子计算可能带来的颠覆性影响。我对于书中提到的“后量子密码学”(PQC)的介绍感到尤为好奇,它似乎是量子时代来临之前,人类试图构建的一道“防火墙”。虽然PQC的具体算法和数学难度让我望而却步,但作者对这些算法的安全性目标和设计理念的阐述,让我能够把握其核心思想。这本书让我意识到,信息安全是一个永无止境的探索过程,每一次技术的飞跃,都会伴随着新的安全挑战,而量子密码学,正是应对未来挑战的必然选择。

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这本书让我对“安全”这个概念有了全新的认知。作者以一种沉静而有力的笔触,描绘了量子密码学所带来的颠覆性力量。在阅读关于量子密钥分发(QKD)的章节时,我被那种“一次一密”的绝对安全性所折服。作者通过生动的比喻,解释了量子态在测量过程中会发生不可逆转的变化,以及这种特性如何被用来检测窃听者。这让我意识到,量子密码学并非仅仅是数学上的游戏,而是与物理世界的底层规律息息相关。书中对不同QKD协议的简单介绍,虽然没有深入探讨细节,但其核心思想——利用量子力学的不确定性和不可克隆性来确保密钥的安全性——都让我得以领略其独特的魅力。我也被书中对于“信息论安全”的强调所打动,它与计算复杂性安全的概念形成了鲜明的对比,让我对安全有了更深刻的认识。我期待着在后续章节中,能够更深入地了解这些理论是如何转化为实际应用,以及它们在现实世界中面临的挑战和机遇。这本书让我看到了信息安全领域一个充满希望的新方向,它让我相信,通过对量子世界的探索,我们可以构建更加坚不可摧的数字防线。

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这本书给我的感觉,与其说是一本技术指南,不如说是一本关于未来信息安全的“预言书”。作者在开篇部分,并没有直接跳入量子世界的深奥理论,而是先为我构建了一个宏观的背景:信息安全所面临的挑战,以及传统密码学的发展瓶颈。这种“铺垫”非常有必要,它让我能够更好地理解量子密码学出现的历史必然性。当我阅读到书中关于量子计算对现有加密体系威胁的部分时,我被书中描绘的“量子末日”景象深深震撼。作者并非简单地断言量子计算的强大,而是通过对 Shor 算法等量子算法的浅显介绍,让我得以窥见其破解 RSA 等经典加密算法的巨大潜力。这让我第一次如此直观地感受到,我们现有的数字资产,在不久的将来可能会面临何等严峻的挑战。书中对“后量子密码学”的探讨,则为我带来了一丝希望。它并非是“亡羊补牢”,而是一种积极的、面向未来的安全解决方案。虽然具体算法的数学难度让我望而却步,但作者对这些算法在安全性上的目标和设计理念的阐述,都让我得以把握其核心思想。这本书让我意识到,信息安全是一个动态的、不断演进的领域,而量子密码学,正是这场演进中至关重要的一环。

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这本书以一种非常宏观的视角,为我打开了量子密码学的大门。开篇部分对于信息安全发展历程的回顾,堪称精妙。作者并没有生硬地列举历史事件,而是将每一次技术革新,比如公钥加密的诞生,都放置在当时的时代背景下,分析其出现的必然性和解决的问题。这种叙事方式,让我能够理解为什么我们需要量子密码学,而不是简单地接受它的存在。当我读到书中关于量子计算对现有加密体系构成威胁的部分时,我被书中描绘的“后量子时代”的景象深深吸引。作者并非危言耸听,而是通过对 Shor 算法等量子算法原理的浅显介绍,揭示了其破解 RSA 等经典加密算法的巨大潜力。这种潜在的威胁,让我对现有信息安全体系的脆弱性有了切身的体会。书中对“后量子密码学”的探讨,给我带来了希望。它并非是“末日论”,而是积极的应对策略。虽然具体算法的细节我尚无法完全掌握,但作者对这些算法在数学基础上的不同,以及它们旨在抵御量子攻击的安全性保证,都给我留下了深刻的印象。这本书让我意识到,信息安全并非一成不变,而是一个不断进化的过程,而量子密码学,正是这场进化中不可或缺的一环。

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这本书给我最直观的感受是,作者对于知识的传递有着极高的热情,并且善于将复杂抽象的概念,以一种相对易于理解的方式呈现出来。当我阅读到书中关于量子密钥分发(QKD)的原理介绍时,我被那种“物理规律即安全”的思想所震撼。作者通过生动的比喻,解释了量子态在测量过程中会发生不可逆转的变化,以及这种特性如何被用来检测窃听者。这让我意识到,量子密码学并非仅仅是数学上的游戏,而是与物理世界的底层规律息息相关。书中对不同QKD协议的简单介绍,虽然没有深入探讨细节,但其核心思想——利用量子力学的不确定性和不可克隆性来确保密钥的安全性——都让我得以领略其独特的魅力。我也被书中对于“信息论安全”的强调所打动,它与计算复杂性安全的概念形成了鲜明的对比,让我对安全有了更深刻的认识。我期待着在后续章节中,能够更深入地了解这些理论是如何转化为实际应用,以及它们在现实世界中面临的挑战和机遇。这本书让我看到了信息安全领域一个充满希望的新方向,它让我相信,通过对量子世界的探索,我们可以构建更加坚不可摧的数字防线。

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这本书的价值,在于它以一种非常前沿的视角,揭示了信息安全领域正在发生的深刻变革。作者并非用晦涩的专业术语堆砌,而是以一种循序渐进的方式,引导读者逐步深入。开篇部分对于信息安全发展历程的回顾,让我理解了传统密码学是如何一步步发展壮大,以及它在面对日益强大的计算能力时所暴露出的脆弱性。当故事转向量子时代,书中对量子叠加态和量子纠缠的阐述,虽然在物理概念上仍需消化,但作者通过精巧的比喻,成功地将这些抽象的概念与信息安全联系起来,让我得以窥见其潜在的应用价值。我尤其对书中关于“量子比特”和“量子门”的介绍感到新奇,它们仿佛是构建未来量子计算和量子通信的基石,虽然我无法深入理解其数学原理,但这种“与众不同”的计算单元,预示着一种全新的可能性。书中对量子算法的简要介绍,让我对量子计算的强大能力有了初步的认识,特别是其在破解现有加密体系方面的巨大威胁,让我开始审视我们当前的数字安全体系是否足够健壮。这本书并非提供简单的“答案”,而是提出了一系列引人深思的问题,促使我主动去探索。

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这本书以一种极为前瞻的视角,为我打开了通往未来信息安全世界的大门。作者在开篇部分,并没有直接跳入量子世界的深奥理论,而是先为我构建了一个宏观的背景:信息安全所面临的挑战,以及传统密码学的发展瓶颈。这种“铺垫”非常有必要,它让我能够更好地理解量子密码学出现的历史必然性。当我阅读到书中关于量子计算对现有加密体系威胁的部分时,我被书中描绘的“量子末日”景象深深震撼。作者并非简单地断言量子计算的强大,而是通过对 Shor 算法等量子算法的浅显介绍,让我得以窥见其破解 RSA 等经典加密算法的巨大潜力。这让我第一次如此直观地感受到,我们现有的数字资产,在不久的将来可能会面临何等严峻的挑战。书中对“后量子密码学”的探讨,则为我带来了一丝希望。它并非是“亡羊补牢”,而是一种积极的、面向未来的安全解决方案。虽然具体算法的数学难度让我望而却步,但作者对这些算法在安全性上的目标和设计理念的阐述,都让我得以把握其核心思想。这本书让我意识到,信息安全是一个动态的、不断演进的领域,而量子密码学,正是这场演进中至关重要的一环。

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阅读这本书的过程,更像是一次思维的拓展和视野的开阔。作者以一种循序渐进的方式,将我从对信息安全的日常认知,引向了量子世界的奇妙图景。开篇部分对于密码学发展史的回顾,并非是枯燥的梳理,而是巧妙地串联起历史的脉络,让我理解了每一次技术突破是如何应对当时的安全挑战。而当故事走向量子时代,书中对量子叠加态和量子纠缠的阐述,虽然在物理概念上仍需消化,但作者通过精巧的比喻,成功地将这些抽象的概念与信息安全联系起来,让我得以窥见其潜在的应用价值。我尤其对书中关于“量子比特”和“量子门”的介绍感到新奇,它们仿佛是构建未来量子计算和量子通信的基石,虽然我无法深入理解其数学原理,但这种“与众不同”的计算单元,预示着一种全新的可能性。书中对量子算法的简要介绍,让我对量子计算的强大能力有了初步的认识,特别是其在破解现有加密体系方面的巨大威胁,让我开始审视我们当前的数字安全体系是否足够健壮。这本书并非提供简单的“答案”,而是提出了一系列引人深思的问题,促使我主动去探索。

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