密码学导引

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出版者:清华大学
作者:何德全 编
出品人:
页数:310
译者:
出版时间:2007-10
价格:29.00元
装帧:
isbn号码:9787302160144
丛书系列:
图书标签:
  • 密码学
  • 信息安全
  • 计算机科学
  • 网络安全
  • 加密算法
  • 安全通信
  • 数学基础
  • 应用密码学
  • 密码分析
  • 现代密码学
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具体描述

本书主要从两个方面介绍密码学的知识:第一部分介绍了经典密码学中的对称密码体制、非对称密码体制及相关的密码协议,重点讨论了模代数学和以模代数学为基础的非对称密码。第二部分从Shannon经典的信息论工作出发,分析了概率算法和单向函数的安全性,并给出了基本的安全性定义。在此基础上,对公钥加密和签名方案的可证明安全性做了详细的分析。另外,在附录中,本书还完整地介绍了密码学中需要用到的代数数论和概率信息论的基础知识。

本书可作为信息安全领域的大学生与研究生的相关课程的教材,也可作为密码学和信息安全领域的研究人员的参考书。

深入浅出:数字世界的基石——《信息安全技术与实践》 面向对象: 计算机科学与技术、信息安全、网络工程等专业本科生及研究生,以及对信息安全领域有浓厚兴趣的业界工程师和技术人员。 书籍定位: 本书旨在构建一个全面、系统、深入的信息安全知识体系框架,涵盖从基础理论到前沿技术的广泛领域。它不仅仅是一本理论教科书,更是一本强调实践操作与工程应用的指导手册,旨在培养读者解决实际安全问题的能力。 本书特色: 1. 理论与实践的完美融合: 本书在讲解每一个核心安全概念(如对称加密、非对称加密、散列函数等)时,都会紧密结合实际的应用场景和对应的技术实现。每一章后都附有详细的实验指导,引导读者动手搭建安全环境、分析安全漏洞、实现安全协议。 2. 覆盖面广且深度适中: 内容覆盖了信息安全的核心支柱——保密性、完整性、可用性(CIA三元组),并扩展到身份认证、访问控制、安全协议设计与分析、恶意软件分析、安全审计等多个关键领域。深度把握了学术前沿,同时确保了对初学者友好的入门路径。 3. 以工程思维驱动教学: 强调“设计安全”而非“修补安全”。书中大量采用案例分析法,剖析近年来著名的安全事件(如大规模数据泄露、勒索软件攻击等),从攻击者的视角反推防御机制的设计原则。 4. 前沿技术追踪: 专门设立章节探讨当前信息安全领域的热点,包括后量子密码学的基本思路、零知识证明的应用前景、区块链技术的安全特性分析以及新兴物联网(IoT)环境下的安全挑战与对策。 --- 第一部分:信息安全基础与数学理论支撑 (奠定坚实地基) 本部分是理解所有高级安全机制的基石,侧重于必要的数学工具和信息论基础。 第一章:信息安全概论与历史演进 信息安全的基本要素: 深入探讨CIA三元组的哲学含义与工程实现挑战。 安全模型与威胁分析: 介绍经典的安全模型(如Bell-LaPadula模型、Biba模型)及其在现代系统中的局限性。 密码学的诞生与发展历程: 从凯撒密码到现代公钥体系的演进脉络。 第二章:离散数学与数论基础 模运算与群论基础: 详细讲解有限域、循环群、原根等在密码学中的作用。 费马小定理、欧拉定理与扩展欧几里得算法: 这是理解RSA算法和离散对数问题的核心数学工具。 计算复杂性入门: 初步介绍NP问题、P问题以及密码学中依赖的“困难问题”概念,为理解密码系统的安全性提供理论依据。 第三章:信息论与安全性度量 熵的概念及其在信息论中的意义: 解释随机性与不可预测性如何量化。 香农的混淆与扩散原则: 阐述优秀密码设计必须遵循的两个核心原则。 信息安全中的概率论应用: 如何使用概率方法评估密码攻击的成功率,例如暴力破解的时间估计。 --- 第二部分:对称密码体制与数据完整性 (速度与效率的保证) 本部分聚焦于保证数据机密性的主流算法和验证数据未被篡改的技术。 第四章:分组密码算法 DES/3DES 结构与缺陷: 深入解析Feistel结构,并讨论其在现代环境下的效率问题。 高级加密标准 (AES) 详解: 详细拆解轮函数、字节替代、行移位、轮密钥加的每一步操作,并通过实例演示加密过程。 工作模式 (Modes of Operation): ECB, CBC, CFB, OFB, CTR 模式的原理、区别、优缺点及安全陷阱(如IV的选择)。 第五章:流密码与真随机数生成 同步与自同步流密码: 介绍A5/1等经典流密码结构。 RC4 及其安全隐患: 重点分析RC4在实际应用中暴露的侧信道攻击和密钥流弱点。 伪随机数生成器 (PRNG) 与真随机数生成器 (TRNG): 讨论基于密码学安全性的PRNG(如CTR_DRBG)的设计原理,以及硬件随机数源的采集与后处理。 第六章:数据完整性与消息认证码 (MAC) 散列函数基础: 介绍MD5和SHA-1的结构,重点分析它们面临的碰撞攻击。 安全散列算法 (SHA-2/SHA-3): 深入解读SHA-2的Merkle-Damgård结构和SHA-3 (Keccak) 的海绵结构,强调其抗碰撞性。 消息认证码 (MAC) 的构造: 详细讲解基于散列的MAC (HMAC) 的设计原理,以及在消息认证中的重要性。 --- 第三部分:非对称密码学与数字签名 (信任的构建) 本部分探讨基于数学难题的公钥基础设施,这是现代网络通信和身份验证的核心。 第七章:公钥密码学基础 RSA 算法的数学原理: 详细推导大数因子分解问题的难度基础,并指导读者如何安全地生成和管理密钥对。 离散对数问题 (DLP) 与椭圆曲线离散对数问题 (ECDLP): 解释为什么椭圆曲线密码学 (ECC) 提供了更高的安全强度和更小的密钥长度。 Diffie-Hellman 密钥交换协议: 阐述其原理及抗中间人攻击的局限性。 第八章:数字签名与证书体系 数字签名的核心目标: 保证来源认证、数据完整性和不可否认性。 RSA 签名与 ECDSA (椭圆曲线数字签名算法): 深入分析它们的签名生成与验证流程,讨论签名填充方案(如PSS)的重要性。 公钥基础设施 (PKI): 详细介绍证书颁发机构 (CA)、证书吊销列表 (CRL) 和在线证书状态协议 (OCSP),构建信任链的工程实践。 --- 第四部分:网络通信安全协议 (应用层面的保障) 本部分将理论应用于实际的通信场景,关注数据在传输过程中如何被保护。 第九章:传输层安全 (TLS/SSL) TLS 握手过程深度剖析: 完整分析ClientHello到ChangeCipherSpec的每一步,包括密钥交换、身份验证和记录层加密。 密码套件 (Cipher Suites) 的选择与安全: 讨论PFS(前向保密性)的重要性以及现代TLS版本(TLS 1.3)的简化与增强。 证书在TLS中的作用: 服务器和客户端如何利用证书相互验证身份。 第十章:网络层与应用层安全协议 IPsec 架构: 介绍认证头 (AH) 和封装安全载荷 (ESP) 协议,以及IKEv2的密钥管理流程,用于构建安全虚拟专用网络 (VPN)。 安全邮件协议: PGP/S/MIME的工作原理,如何实现端到端的加密和签名。 SSH 协议: 密钥交换、会话管理与完整性保护机制。 --- 第五部分:访问控制、系统安全与前沿挑战 (防御与未来) 本部分转向更宏观的系统安全管理和面对未来的安全威胁。 第十一章:身份认证、授权与访问控制 认证机制的演进: 密码存储安全(加盐、慢哈希)、多因素认证 (MFA) 的实现。 访问控制模型: DAC (自主访问控制)、MAC (强制访问控制) 和 RBAC (基于角色的访问控制) 的设计与部署。 单点登录 (SSO) 与联邦身份: SAML、OAuth 2.0 和 OpenID Connect 的协议流程与安全考量。 第十二章:恶意软件分析与逆向工程基础 恶意软件的分类与生命周期: 介绍病毒、蠕虫、木马、勒索软件的特点。 静态分析技术: 文件结构分析、字符串提取、反汇编工具的使用入门。 动态行为分析: 虚拟机环境下的沙箱技术、API调用监控与内存取证基础。 第十三章:新兴安全领域与未来展望 后量子密码学 (PQC) 概述: 介绍格密码、基于哈希的签名等抗量子攻击的替代方案的基本思想。 零知识证明 (ZKP): 深入讲解ZK-SNARKs和ZK-STARKs在隐私保护和区块链中的应用潜力。 安全硬件与可信执行环境 (TEE): 如Intel SGX在保护敏感计算环境中的作用。 供应链安全与软件物料清单 (SBOM): 现代软件开发中的关键安全环节。 附录: 常用密码学工具箱(OpenSSL, Wireshark配置)、安全编程最佳实践清单。 --- 总结: 本书力求构建一个从数学、算法到系统、应用的完整信息安全知识闭环。它不仅教授读者“是什么”,更重要的是指导读者“如何做”以及“为什么这样做”。通过大量的工程案例和实践操作,读者将能够深刻理解数字世界中信任是如何被精确构造和维护的,为未来在信息安全领域进行创新和防御打下坚实的基础。

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读后感

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用户评价

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这本书的语言风格有一种独特的魅力,它既保持了科学的精确性,又充满了娓娓道来的叙述感,读起来完全没有一般技术书籍那种“冷冰冰”的感觉。作者似乎非常懂得如何与读者“对话”。比如,在解释一些容易混淆的概念时,他会采用比喻或者反问的方式来引导思考,让人感觉就像是一位经验丰富的导师在耳边细心指导。我特别欣赏它对密码学伦理和未来趋势的探讨,这部分内容常常被技术书籍忽略,但它却将这些社会层面的影响也纳入了考量范围。这使得整本书的视野更加开阔,不仅仅停留在“如何实现”的层面,更升华到了“为什么我们要这样设计,以及它将走向何方”的哲学思考。这让阅读过程充满了智力上的愉悦感和对未来技术的憧憬。

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不得不提的是,这本书在理论深度和实际应用之间的平衡把握得相当到位。很多书籍要么过于偏重理论,读起来晦涩难懂,要么就是泛泛而谈,只介绍应用而缺乏原理支撑。而这本书则巧妙地找到了一个黄金分割点。在讲解了如AES这样的对称加密算法的内部轮函数时,它没有回避细节,而是用流程图和伪代码的形式展示了其操作步骤,这对于希望了解底层机制的读者来说,无疑是极大的福音。同时,它又不会过度陷入纯数学的泥沼,总能在关键节点处将理论与当前业界主流的协议和标准联系起来,比如TLS握手过程中的密钥协商,这本书的阐述比很多官方文档都要直观易懂。这种“既要抬头看天,也要脚踏实地”的写作风格,让这本书既适合学术研究者参考,也适合工程实践者学习。

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我之前对信息安全领域多少有些涉猎,但总感觉自己掌握的知识点零散且缺乏系统性,尤其是在深入理解那些核心的加密机制时,总是在“知其然而不知其所以然”的泥潭里打转。然而,这本书给我的感觉完全不同。它采用了非常清晰的逻辑递进结构,从最基础的古典密码学原理出发,稳步过渡到现代密码学的基石,比如对称加密、哈希函数,再到更高级的数字签名和密钥交换协议。作者的笔触极其严谨,每一个定义、每一个定理的引入都像是在搭建一座坚固的数学大厦,地基扎实,结构清晰。读完中间章节后,我发现自己对于“为什么必须使用这样的数学结构”有了更深刻的体悟,而不是死记硬背公式。这种由浅入深、层层深入的讲解方式,真正帮助我构建了一个完整的知识框架,感觉思维都被梳理得井井有条了。

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这部书的排版真是让人眼前一亮,完全不像传统技术书籍那种枯燥乏味的教科书风格。从封面设计到内页布局,都透着一股现代感和亲和力。我尤其喜欢它在章节之间的过渡处理,经常会穿插一些历史小故事或者与现实生活的联系,让人在学习复杂概念时不会感到压力过大。比如讲到公钥加密原理时,作者没有直接抛出复杂的数学公式,而是先用一个关于信息安全的小场景来引入,这种“润物细无声”的教学方式,极大地激发了我继续往下阅读的兴趣。书中的插图质量也很高,那些概念图不仅绘制精美,而且准确地解释了抽象的算法流程,比单纯的文字描述有效得多。感觉作者在设计这本书时,真的花了很多心思去考虑读者的阅读体验,这在很多技术著作中是很难得的。可以说,光是翻阅这本书本身,就是一种享受,让人期待接下来的知识探索。

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对于初学者来说,学习密码学常常被其依赖的数论基础所劝退,总觉得那些高深的数学像是横亘在面前的一道高墙。然而,我发现这本书在这方面做了极大的“疏导”工作。它没有假设读者拥有深厚的数学背景,而是将必要的数论知识点,如模运算、有限域等,在需要引入相关密码学概念时,以一种“即时补充”的方式进行讲解。这些数学内容的介绍不是冗长地堆砌,而是高度聚焦于解决当前问题所必需的部分,解释得清晰明了,没有丝毫拖沓。这种“按需教学”的策略,极大地降低了入门的门槛,让我能够更专注于理解加密和解密的核心思想,而不是被复杂的预备知识绊倒。这种体贴入微的设计,使得不同知识背景的读者都能从中找到自己的节奏,顺利领略这门学科的精妙之处。

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