Selected Areas in Cryptography pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Douglas R. Stinson

出品人:

页数:338

译者:

出版时间:2001-05-18

价格:USD 69.95

装帧:Paperback

isbn号码:9783540420699

丛书系列:

图书标签:

• 密码学
• 信息安全
• 加密算法
• 网络安全
• 计算数学
• 理论计算机科学
• 安全通信
• 密码分析
• 公钥密码学
• 数字签名

《密码学的精深领域》 本书深入探讨了现代密码学中那些至关重要、但又常常被忽视的核心领域。它并非一本包罗万象的入门教材，而是致力于为那些已经具备一定密码学基础的读者提供一个更广阔的视角，揭示那些推动学科发展、解决实际难题的“关键点”和“前沿地带”。本书的宗旨在于引导读者超越基础概念，理解密码学理论的深层逻辑，以及这些理论如何在安全实践中落地生根，应对日益复杂的挑战。 第一部分：安全协议的基石——更深层的分析与实践 本部分我们将聚焦于那些构成现代安全通信与计算基石的协议，但不同于表面介绍，我们将深入剖析其内在机制、安全假设以及潜在的脆弱性。 零知识证明（Zero-Knowledge Proofs）的进化与应用： 零知识证明允许一方（证明者）向另一方（验证者）证明某个陈述的真实性，而无需泄露除了该陈述真实性之外的任何信息。本书将从其数学渊源出发，探讨交互式零知识证明到非交互式零知识证明（NIZK）的演进，重点关注其在高扩展性区块链（如 ZK-Rollups）、隐私保护计算（如隐私投票、匿名身份认证）以及安全多方计算（MPC）等领域的最新突破和实际应用案例。我们将深入研究不同零知识证明方案（如 SNARKs, STARKs, Bulletproofs）的优劣，以及如何根据具体场景选择最合适的方案。此外，还会讨论其在证明复杂计算和存储时的效率问题，以及如何通过电路设计和优化来提升性能。 安全多方计算（Secure Multi-Party Computation, MPC）的挑战与前沿： MPC 允许多个参与方共同计算一个函数，而无需将他们的私有输入暴露给任何其他参与者。本部分将详细介绍 MPC 的核心模型，如半诚实模型（semi-honest model）和恶意模型（malicious model），并深入分析实现 MPC 的关键技术，如秘密共享（secret sharing）、混淆电路（obfuscated circuits）和同态加密（homomorphic encryption）。我们将探讨 MPC 在加密货币交易（如多签钱包、隐私交易）、联邦学习（federated learning）、私有数据库查询以及安全选举等领域的最新进展。特别地，我们会关注提升 MPC 效率和可扩展性的最新研究，例如如何降低通信开销和计算复杂度，以及如何处理更复杂的计算任务。 后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）的安全性论证与迁移策略： 随着量子计算机的不断发展，现有公钥密码体系（如 RSA, ECC）面临被破解的风险。本书将深入探讨后量子密码学的不同方向，包括格基密码学（lattice-based cryptography）、编码基密码学（code-based cryptography）、多变量多项式密码学（multivariate polynomial cryptography）和基于哈希的签名（hash-based signatures）。我们将详细分析这些方案的安全性证明，以及它们在不同场景下的性能权衡。重点将放在 NIST PQC 标准化过程中的核心算法，如 CRYSTALS-Kyber, CRYSTALS-Dilithium, Falcon 等，并探讨如何将现有系统迁移到后量子安全算法，包括算法选型、协议设计和实现细节。 第二部分：密码学理论的深度探索与实际挑战 在掌握了关键协议的精髓后，本部分将带领读者深入到密码学理论的“前沿阵地”，理解其内在的挑战以及解决之道。 格的数学基础及其在密码学中的应用： 格（Lattice）是现代密码学研究中极其重要的数学结构。本书将从格的基本定义、性质（如最短向量问题 SVP, 最近向量问题 CVP）出发，深入阐述格基密码学（LWE, NTRU 等）的构建原理和安全性。我们将详细分析格基密码学在公钥加密、密钥封装机制（KEMs）和数字签名等方面的优势，并探讨其在后量子密码学中的核心地位。此外，还会讨论格的复杂性理论以及其在机器学习和优化问题中的潜在应用。 差分隐私（Differential Privacy）的精细化设计与隐私边界控制： 差分隐私是一种严格的隐私保护模型，它保证在数据集中添加或删除一条记录不会显著改变查询结果的概率分布。本书将深入探讨差分隐私的定义（如 $(epsilon, delta)$-差分隐私），以及各种差分隐私机制的设计，如拉普拉斯机制（Laplace mechanism）和指数机制（Exponential mechanism）。我们将重点关注差分隐私在数据发布、机器学习模型训练（如差分隐私 SGD）以及位置隐私等领域的应用，并深入分析隐私预算（privacy budget）的管理和分配策略。同时，会探讨如何构建更具实用性和效率的差分隐私算法，以及在保护隐私的同时最大化数据效用。 形式化验证（Formal Verification）在密码学中的作用与方法： 形式化验证是使用数学方法严格证明一个系统（包括协议和算法）的正确性。本书将介绍形式化验证在密码学中的重要性，尤其是在复杂协议和关键算法的安全性证明方面。我们将探讨常用的形式化验证工具和方法，如模型检查（model checking）、定理证明（theorem proving）以及抽象解释（abstract interpretation）。本书将通过具体案例，例如对 TLS 协议、Diffie-Hellman 密钥交换协议或特定加密算法进行形式化验证的流程和挑战，展示如何使用这些工具来发现潜在的逻辑错误或安全漏洞，从而提高密码系统的可靠性。 第三部分：密码学的新兴领域与未来展望 随着技术的发展，密码学也在不断拓展其边界，涌现出许多令人兴奋的新兴领域。 同态加密（Homomorphic Encryption, HE）的类型、性能与实际部署： 同态加密允许在加密数据上进行计算，而无需先解密。本书将详细介绍不同类型的同态加密方案，如部分同态加密（PHE）、稍许同态加密（SHE）和全同态加密（FHE），并深入分析它们的数学原理和性能特点。我们将重点关注 FHE 的最新进展，包括其在安全数据分析、云计算中的隐私保护以及机器学习等领域的应用。同时，也会讨论当前 FHE 性能的瓶颈，以及如何通过硬件加速、优化算法和特定应用场景来克服这些挑战，实现更广泛的实际部署。 区块链中的密码学创新： 区块链技术本身就建立在密码学之上，但其内部还存在着大量的密码学创新。本书将探讨智能合约中的密码学应用（如链上隐私保护、去中心化身份认证），以及 Layer 2 扩展方案（如 Rollups）中对零知识证明和可信执行环境（TEE）的依赖。我们还将关注去中心化金融（DeFi）中的密码学挑战，例如如何实现安全高效的去中心化交易所（DEX）、借贷协议和衍生品。此外，还会讨论区块链共识机制背后的密码学原理，以及如何利用密码学技术提升区块链的安全性和可扩展性。 可信执行环境（Trusted Execution Environments, TEEs）的密码学意义与安全边界： TEEs，如 Intel SGX 和 ARM TrustZone，提供了一个隔离的安全区域，用于执行敏感计算。本书将深入探讨 TEEs 的设计原理、安全性模型以及它们在密码学应用中的作用。我们将分析 TEEs 如何用于保护加密密钥、执行敏感算法和实现安全协议，例如在数据加密、身份验证和区块链节点运行中的应用。同时，也会讨论 TEEs 面临的攻击模型和安全边界，以及如何通过密码学方法来增强 TEEs 的安全性。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，去理解和探索这些在现代安全领域扮演着关键角色的密码学“精深领域”。通过对这些领域的深入剖析，读者将能够更好地理解密码学的强大能力，以及它在构建安全、可信的数字世界中所起的决定性作用。

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