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现代密码学与信息安全实践 作者： [此处可填写一个虚构的专家或团队名称] 页数： 约 850 页 开本： 大 16 开 定价： 188.00 元 --- 简介：数字世界的终极盾牌 在信息爆炸与数字化生存成为主流的今天，数据安全已不再是技术人员的专属议题，而是渗透到国家安全、商业运营乃至个人生活的基石。本书《现代密码学与信息安全实践》，并非聚焦于底层硬件的调试与操作系统层面的故障排除，而是深入探讨构建数字信任体系的核心技术——密码学，以及如何将这些理论应用于构建全面、健壮的信息安全防护体系。 本书旨在为从事网络安全、软件开发、系统架构设计以及对信息安全有深入研究需求的读者，提供一个从基础数学原理到前沿应用实践的完整路线图。我们摒弃了对具体某一代微机硬件架构的详尽描述，转而关注数据在传输、存储和处理过程中如何抵御一切形式的窃听、篡改与伪造。 第一部分：密码学原理的坚实地基（第 1 章至第 10 章） 本部分奠定了全书的理论基础，着重于从数学和信息论的角度解析密码学的核心机制。 第 1 章：信息论基础与安全度量 本章首先回顾了香农的信息论，为理解密钥空间、熵和信息冗余提供了必要的数学工具。重点讨论了信息熵在衡量密码强度中的作用，并引入了计算复杂性理论，解释了什么是“计算上安全”。我们详细分析了攻击者的能力模型，包括计算能力、时间限制和预算约束，从而建立起对现代密码系统安全性的客观评价标准。 第 2 章：古典密码学的回顾与局限 虽然并非本书的核心，但通过对比分析移位密码、维吉尼亚密码等古典方法，本章旨在突出对称密码学从机械运算向数学结构的飞跃。重点在于识别和量化古典密码的弱点，如频率分析的有效性，为理解现代密码学的随机性需求做铺垫。 第 3 章：对称加密算法的精髓——分组密码 本章是理解数据加密的核心。我们深入剖析了现代分组密码的设计哲学，特别是替换-置换网络（SPN）和Feistel 结构。详细讲解了DES/3DES的历史地位，并花费大量篇幅阐述当前主流的高级加密标准（AES），包括其轮函数、S盒的设计原理及其经过严格的安全分析。内容覆盖了差分分析、线性分析等经典密码分析技术，以及如何通过结构设计来抵抗它们。 第 4 章：流密码学原理与应用 与分组密码相对，流密码以其高速度和低延迟特性在特定场景（如实时通信）中不可或缺。本章聚焦于伪随机数生成器（PRNGs）的设计，特别是基于线性反馈移位寄存器（LFSR）的机制，并探讨了现代的同步和自同步流密码，如 Salsa20 及其在 TLS/SSL 协议中的集成方式。 第 5 章：非对称加密——公钥基础设施的基石 本章是理解现代互联网安全的关键。我们首先从数论角度解释了离散对数问题（DLP）和因子分解问题（IFP）的数学难度。随后，详细推导了 RSA 算法的生成、加密和解密过程，并分析了其安全性依赖的数学难题。 第 6 章：椭圆曲线密码学（ECC）的革命 ECC 被认为是比 RSA 更高效、更安全的非对称方案。本章专注于椭圆曲线上的点乘运算及其在有限域上的代数结构。深入解析了 ECC 算法（如 ECDSA）的实现细节、密钥生成效率，以及在移动设备和资源受限环境中的优势。 第 7 章：数字签名算法与身份认证 数字签名的核心在于提供数据的完整性和不可否认性。本章详细对比了基于 RSA 的签名（RSASSA-PSS）和基于 ECC 的签名（ECDSA）。我们阐述了签名过程中的随机数选取对安全性的极端重要性，并讨论了盲签名等高级签名技术。 第 8 章：哈希函数与数据完整性 哈希函数是所有安全协议的“指纹”工具。本章深入探讨了安全哈希算法（SHA-2/SHA-3）的设计原则，重点分析了Merkle-Damgård 结构的优缺点，以及 SHA-3 (Keccak) 如何通过海绵结构提供更强大的抗碰撞性。本章还涉及消息认证码（MAC）的构造，如 HMAC。 第 9 章：密钥管理与分发难题 强大的算法必须辅以可靠的密钥管理。本章讨论了对称密钥和非对称密钥的生命周期管理，包括密钥生成、存储、销毁策略。重点介绍了Diffie-Hellman 密钥交换协议的数学基础及其在安全信道建立中的核心地位。 第 10 章：高级密码学原语 本章涵盖了确保更高层级安全性的前沿概念，包括同态加密（在密文上直接计算）、零知识证明（ZKP）（在不泄露信息的前提下证明陈述的真实性），以及后量子密码学的初步探索，如格密码和基于哈希的签名方案。 --- 第二部分：信息安全实践与系统集成（第 11 章至第 20 章） 本部分将理论知识转化为实际应用，聚焦于如何在网络协议、操作系统接口和企业环境中部署安全措施。 第 11 章：传输层安全协议（TLS/SSL）深度解析 本章详细剖析了 TLS 1.3 握手过程的每一步。我们不仅关注“如何配置”，更深入到“为什么这样设计”——包括密钥交换阶段的安全性增强、记录层协议的加密和认证机制，以及对前向保密性的实现原理。 第 12 章：PKI 体系结构与证书管理 证书颁发机构（CA）是信任链的源头。本章系统介绍了公钥基础设施（PKI）的组织结构、证书的格式（X.509 v3）及其扩展字段。重点分析了证书吊销列表（CRL）和在线证书状态协议（OCSP）在维护证书有效性中的作用。 第 13 章：网络安全边界防护机制 本章探讨了如何利用密码学保护网络通信。内容涵盖VPN 协议（IPsec/WireGuard）中的加密模式（ESP/AH）和认证机制。同时，分析了入侵检测系统（IDS）和入侵防御系统（IPS）如何通过深度包检测（DPI）来识别和阻止基于加密隧道发起的恶意负载。 第 14 章：安全存储与数据库加密 数据在静态状态下的保护至关重要。本章对比了全磁盘加密（FDE）与透明数据加密（TDE）的优缺点。深入探讨了列级加密的设计挑战，以及安全多方计算（MPC）在分布式数据库环境下保护敏感查询的应用前景。 第 15 章：应用层安全：Web 漏洞与防御 聚焦于现代 Web 应用的安全威胁。我们详细分析了 OWASP Top 10 中的核心安全缺陷（如 SQL 注入、XSS），并着重说明密码学是如何从根本上缓解这些问题的，例如使用安全的会话管理和输入验证的哈希检查。 第 16 章：身份验证与访问控制模型 本章超越了传统的用户名/密码，探讨了更强大的身份验证方法。详细讲解了多因素身份验证（MFA）的实现，包括基于时间的一次性密码（TOTP）的生成算法，以及基于角色的访问控制（RBAC）和基于属性的访问控制（ABAC）在细粒度权限管理中的应用。 第 17 章：安全协议设计与形式化验证 对于构建新的安全协议而言，形式化验证是不可或缺的步骤。本章引入了过程演算（如 B 方法、Z 语言）和自动化工具，用以精确地描述协议的预期行为，并通过逻辑推理来证明协议不存在死锁、竞态条件或被动攻击者利用的漏洞。 第 18 章：安全软件工程实践 本书强调，安全不是事后的补丁，而是贯穿整个开发生命周期的要求。本章涵盖了安全编码规范、加密原语的安全实现最佳实践，以及如何利用静态应用安全测试（SAST）和动态应用安全测试（DAST）工具来发现和修复代码中的安全缺陷。 第 19 章：云计算环境下的安全挑战与对策 在云服务（IaaS, PaaS, SaaS）中，数据所有权和控制权变得模糊。本章专门分析了云数据安全模型，讨论了安全域隔离、机密计算（Trusted Execution Environments, TEE）如 Intel SGX 的工作原理，以及如何在使用第三方服务时维护数据的可审计性。 第 20 章：密码分析与渗透测试方法论 本书最后一部分指导读者如何成为一个“白帽攻击者”。本章不涉及硬件破解或系统越权，而是聚焦于协议层面的侧信道攻击（如定时攻击）、协议逻辑缺陷的挖掘，以及社会工程学在获取初始凭证中的作用，强调从攻击者的视角来加固防御体系。 --- 适用人群 本书内容深度和广度兼备，是信息安全专业人士、高级软件工程师、网络架构师、以及希望系统学习现代密码学理论与实践的研究生及博士生的理想参考书。它完全专注于信息安全的核心技术栈，与微机硬件维护、操作系统底层机制或特定硬件故障排除等领域无任何关联。本书致力于构建坚固的数字防御体系，确保数据在任何操作环境下都受到最高标准的保护。
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