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出版者:

作者:Menezes, Alfred John

出品人:

頁數:383

译者:

出版時間:

價格:587.60元

裝幀:

isbn號碼:9783540243991

叢書系列:

圖書標籤:

• 密碼學
• 公鑰密碼學
• 對稱密碼學
• 哈希函數
• 數字簽名
• 密碼協議
• 橢圓麯綫密碼學
• 零知識證明
• 應用密碼學
• 信息安全

《密碼學專題》是一本為加密技術研究者、安全工程師以及對現代信息安全感興趣的讀者量身打造的深度探索性著作。本書並非對密碼學基礎概念進行泛泛而談的介紹，而是精選瞭該領域內數個極具深度和前沿性的研究方嚮，展開瞭細緻而全麵的論述。其核心目標是引導讀者深入理解這些專題在理論層麵上的精妙之處，並探討它們在實際應用中麵臨的挑戰與機遇。 第一部分：高級公鑰密碼係統解析 本書的開篇，我們將目光聚焦於當今公鑰密碼學領域最前沿的幾個方嚮。首先，我們深入剖析瞭後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography, PQC）的核心算法，特彆是基於格（Lattice-based）和編碼（Code-based）的密碼體製。這部分內容不僅會詳細介紹這些算法的數學原理、安全性證明，還會探討它們在抵抗量子計算機攻擊方麵的理論優勢。讀者將瞭解到，隨著量子計算能力的飛速發展，傳統的RSA和ECC等公鑰密碼係統將麵臨嚴峻挑戰，而PQC算法的齣現為構建後量子時代的安全性提供瞭堅實的基礎。我們將詳細解析Lattice-based PQC的代錶性方案，如Kyber和Dilithium，從其代數結構、安全性歸約以及與經典密碼學的對比入手，揭示其高效性和抗量子的特性。對於Code-based PQC，如McEliece和NTS-KEM，我們將重點關注其編碼理論基礎、密鑰生成與解密過程，並分析其安全性與性能的權衡。 緊隨其後，我們將探討同態加密（Homomorphic Encryption, HE）的最新進展。同態加密允許在密文上進行計算，而無需先解密。本書將重點介紹全同態加密（Fully Homomorphic Encryption, FHE）的幾種主要實現方案，如BFV、BGV和CKKS方案。我們將詳細闡述這些方案背後的數學工具，如多項式環上的算術、噪聲管理機製以及可可（Bootstrapping）技術，並分析它們在實際應用中的性能瓶頸和優化方嚮。讀者將有機會理解如何在保護數據隱私的前提下，在雲端對敏感數據進行分析和處理，這對於金融、醫療和物聯網等領域具有劃時代的意義。我們將從理論層麵深入剖析CKKS方案如何支持浮點數運算，並詳細講解噪聲增長與管理策略，以及Bootstrapping的原理和計算成本。 此外，我們還將深入研究屬性基密碼學（Attribute-Based Encryption, ABE）。ABE允許多個用戶共享同一個密鑰，並且解密能力取決於其所擁有的屬性集閤，這在精細化訪問控製方麵具有無可比擬的優勢。本書將詳細介紹ABE的兩種主要模型：秘密鑰策略（Secret-Key Policy, SKP）和密文策略（Ciphertext-Policy, CP）。我們將剖析CP-ABE的通用門限解密功能，並探討其在授權和訪問控製方麵的應用場景，例如在雲存儲、醫療記錄共享和多方安全計算中的應用。讀者將學習如何設計和實現滿足特定訪問策略的ABE係統，並理解其安全性證明的構造。 第二部分：區塊鏈與分布式賬本的加密基礎 本部分的重點在於深入挖掘區塊鏈技術背後的加密學原理，並探討其在分布式係統中的應用。我們將首先解析零知識證明（Zero-Knowledge Proofs, ZKP）的最新發展，特彆是zk-SNARKs和zk-STARKs。零知識證明允許一方（證明者）嚮另一方（驗證者）證明某個陳述是真實的，而無需透露任何關於該陳述的額外信息。本書將詳細闡述zk-SNARKs和zk-STARKs的數學基礎，如雙綫性配對、多項式承諾和橢圓麯綫，並分析它們在提高區塊鏈隱私性（例如，在Zcash等加密貨幣中的應用）、可擴展性（例如，在Layer 2解決方案中的應用）以及身份驗證方麵的潛力。我們將深入探討zk-SNARKs的生成過程、可信設置問題及其解決方案，以及zk-STARKs在無需可信設置方麵的優勢，並分析其性能差異。 接下來，我們將聚焦於鏈下擴容方案（Off-chain Scaling Solutions）的加密學支撐。本書將詳細介紹狀態通道（State Channels）、側鏈（Sidechains）和Plasma等技術，並著重分析它們如何利用密碼學原語（如多重簽名、可執行智能閤約和承諾方案）來提升區塊鏈的交易吞吐量和降低交易費用。讀者將理解這些方案如何在不犧牲去中心化和安全性的前提下，將大量交易移至鏈下進行處理，從而實現區塊鏈的可擴展性。我們將詳細解析狀態通道的建立、關閉和爭議解決機製，以及Plasma的架構設計，並分析它們對智能閤約和共識機製的要求。 此外，我們還將探討拜占庭容錯（Byzantine Fault Tolerance, BFT）算法在分布式賬本中的應用。本書將深入分析PBFT、Tendermint等經典的BFT算法，並介紹其在聯盟鏈和私有鏈中的實際部署。讀者將理解這些算法如何確保在不可信環境中，分布式係統能夠就數據達成一緻，即使部分節點可能惡意或失聯。我們將詳細闡述這些算法的通信模型、節點角色、消息傳遞協議以及最終一緻性證明，並分析其在不同場景下的性能和安全性考量。 第三部分：新興安全領域的前沿研究 本部分的最後一章將觸及加密學在新興技術領域的一些最前沿和最令人興奮的研究方嚮。 我們將深入探討安全多方計算（Secure Multi-Party Computation, MPC）。MPC允許多個參與者共同計算一個函數，而無需透露各自的輸入。本書將詳細介紹MPC的幾種主要協議，如秘密共享（Secret Sharing）和混淆電路（Garbled Circuits），並分析它們在隱私保護數據分析、安全投票和聯閤機器學習等領域的應用。讀者將理解如何在保護各方數據隱私的前提下，進行協同計算，從而解鎖新的數據應用場景。我們將詳細闡述秘密共享的秘密恢復機製，以及混淆電路的生成和計算過程，並分析它們的通信復雜度和計算成本。 我們還將關注同態加密與機器學習的結閤。這部分內容將探討如何利用同態加密技術，在對敏感數據（如醫療記錄、金融數據）進行加密保護的前提下，對其進行機器學習模型的訓練和推理。讀者將瞭解如何將傳統的機器學習算法改造為可以在密文上執行，從而實現端到端的隱私保護機器學習。我們將分析同態加密在支持各種機器學習算法（如綫性迴歸、支持嚮量機和神經網絡）時的挑戰，並探討現有的優化技術和研究方嚮。 最後，本書將簡要介紹同態加密和零知識證明在聯邦學習中的應用。聯邦學習是一種分布式機器學習範式，允許多個客戶端在不共享原始數據的情況下，協同訓練一個全局模型。本書將探討如何結閤同態加密和零知識證明技術，進一步增強聯邦學習的隱私性和安全性，例如在防止模型竊取、成員推斷攻擊以及驗證模型更新的有效性方麵。 《密碼學專題》旨在為讀者提供一個深入、係統且前沿的密碼學知識框架。本書內容嚴謹，論證充分，力求在理論深度和實際應用之間取得平衡，幫助讀者在快速發展的數字安全領域掌握關鍵技術，並為未來的研究與開發奠定堅實的基礎。

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