Progress in Cryptology - AFRICACRYPT 2008 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Vaudenay, Serge (EDT)

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:2008-7-7

价格:USD 119.00

装帧:Paperback

isbn号码:9783540681595

丛书系列:

图书标签:

• Cryptography
• Information Security
• Computer Science
• Network Security
• Data Encryption
• Security Protocols
• Algorithms
• Africa
• Conference Proceedings

现代密码学：从理论基石到前沿应用 本书导论： 在信息爆炸的数字时代，数据安全与隐私保护已成为社会运转的基石。从个人通信到国家安全，加密技术的身影无处不在。本书旨在系统梳理现代密码学从其理论起源到当前面临的挑战与新兴应用的全景图景。我们不聚焦于单一会议的特定研究成果，而是致力于构建一个全面、深入且富有洞察力的知识体系，引导读者理解密码学原理的严谨性，并把握其在现实世界中转化的复杂性。本书的受众面向对底层安全机制有深入探究意愿的计算机科学专业人士、信息安全研究人员，以及对复杂数学模型和逻辑推理抱有浓厚兴趣的专业技术人员。 第一部分：密码学的数学与信息论基础 任何坚固的堡垒都建立在坚实的地基之上。本部分将详述密码学赖以生存的数学工具和信息论视角。 第一章：数论的基石 我们将从初等数论出发，逐步深入到抽象代数在密码学中的应用。重点内容包括： 模运算与同余理论： 深入探讨模逆、欧拉定理、中国剩余定理在密钥生成与公钥加密中的关键作用。 有限域与椭圆曲线： 详尽阐述有限域（Galois Fields）的构造及其在对称密码算法和高效离散对数问题求解中的基础地位。对椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）的数学复杂性进行深入分析，这是现代公钥基础设施（PKI）效率的保证。 素性测试与因子分解难题： 阐释概率性素性测试（如Miller-Rabin）的原理与局限性，并讨论大整数因子分解（Integer Factorization）问题作为RSA算法安全性的核心假设。 第二章：信息论与安全性度量 密码学安全并非绝对，而是基于概率与信息熵的概念。 熵与随机性： 探讨香农熵（Shannon Entropy）在衡量密钥空间大小和信息不确定性中的作用。分析伪随机数生成器（PRNG）与真随机数生成器（TRNG）的区别与安全性评估标准。 互信息与攻击模型： 引入互信息（Mutual Information）的概念来量化已知信息对密钥恢复的影响。详细分类并描述各种密码分析攻击模型，包括：唯密文攻击（COA）、已知明文攻击（KPA）、选择明文攻击（CPA）和选择密文攻击（CCA）。安全性分析将严格依照这些模型进行。 第二部分：对称加密算法的演进与深入 对称加密因其运算效率高，仍是主流数据加密的首选方案。本部分将剖析主流分组密码和流密码的设计原理与安全分析。 第三章：现代分组密码结构 Feistel网络与SPN结构： 深入解析Feistel结构（如DES的基础）的混淆与扩散特性。重点分析代替-求和网络（SPN，如AES的基础）的设计哲学，比较两者在并行化和安全性上的优劣。 高级加密标准（AES）的深度剖析： 不仅描述其字节替代、行移位、列混合和轮密钥加的流程，更侧重于分析轮函数的设计如何有效地抵抗差分和线性密码分析。探讨密钥扩展算法的安全性和效率优化。 分组密码的工作模式： 详细对比电子密码本（ECB）、密文分组链接（CBC）、计数器模式（CTR）和密码分组链接（CFB/OFB）的适用场景、安全性差异及对初始化向量（IV）的依赖性。特别关注上下文无关模式（如CTR）在现代并行计算环境下的优势。 第四章：流密码与新兴对称算法 同步与自同步流密码： 探讨基于线性反馈移位寄存器（LFSR）的生成器原理，以及其易受代数攻击的弱点。介绍更复杂的非线性反馈机制以增强安全性。 认证加密（AEAD）： 鉴于仅加密不足以保证完整性，本章将详述认证加密的概念。重点分析基于CTR模式的计数器与散列码（如CTR-DRBG）和基于伽罗瓦域乘法的认证加密（如GCM）的设计原理、性能优势及其在TLS/IPsec协议栈中的地位。 第三部分：公钥密码学的理论与实践 公钥密码学革新了密钥交换与数字签名的范式。本部分聚焦于非对称算法的设计原理和应用挑战。 第五章：基于数学难题的公钥系统 RSA算法的安全性与优化： 回顾RSA的密钥生成、加密与签名过程。深入分析其安全性对大整数因子分解难题的依赖。讨论中国剩余定理（CRT）在RSA解密加速中的应用，以及对低指数攻击和广播攻击的防御措施。 Diffie-Hellman与离散对数问题： 详述标准Diffie-Hellman（DH）密钥交换协议的数学基础。引入ElGamal公钥加密方案，并阐述其安全性与求解有限域上离散对数问题的难度之间的关系。 第六章：椭圆曲线密码学（ECC）的革命 ECC因其更高的安全强度和更短的密钥长度，已成为移动与物联网环境下的主流选择。 椭圆曲线的代数结构： 详细介绍在有限域上椭圆曲线点的群结构，包括点的加法运算（“钟形法则”）。 ECC安全基石： 深入探讨椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）的求解难度，并对比其相对于标准离散对数问题的优势。 关键应用： 阐述椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）的签名和验证过程，以及椭圆曲线Diffie-Hellman（ECDH）密钥协商协议在现代TLS 1.3中的核心作用。 第四部分：密码学协议与应用安全 理论必须落地才能发挥作用。本部分关注如何利用基础算法构建可信赖的信息交互系统。 第七章：数字签名与身份验证 数字签名的必要性： 区分签名与消息认证码（MAC）。讨论数字签名方案的不可否认性、真实性与抗篡改性。 主流签名方案的对比： 深入分析RSA签名（RSASSA-PKCS1 v1.5和PSS）、ECDSA，并介绍基于哈希的签名方案（如Lamport或Merkle签名）在后量子密码学中的潜在价值。 第八章：密钥管理与证书体系 公钥基础设施（PKI）： 详述证书颁发机构（CA）、注册机构（RA）的角色，以及X.509证书的标准结构。探讨信任链的建立与验证过程。 密钥生命周期管理： 从密钥生成、分发、存储到最终销毁的全过程安全策略，包括硬件安全模块（HSM）在保护私钥中的关键作用。 第九章：密码协议的安全分析与设计范式 安全通道的构建： 深入剖析TLS/SSL协议的握手过程，重点分析密钥交换机制（如基于RSA的旧方案与基于ECDHE的现代方案的差异），以及记录层的数据加密与完整性保护。 零知识证明（ZKP）简介： 介绍ZKP的基本概念——完备性、可靠性和零知识性。探讨其在隐私保护应用（如身份验证和区块链）中的新兴潜力，区分交互式与非交互式零知识证明。 第五部分：面向未来的挑战：后量子密码学与新兴领域 信息时代的下一个重大安全威胁来源于量子计算。本部分展望了密码学的未来方向。 第十章：量子计算对密码学的冲击 Shor算法的威胁： 详细解释Shor算法如何高效地破解基于大数因子分解（RSA）和离散对数（ECC, DH）的公钥密码系统，从而使当前广泛使用的非对称加密体系面临过时风险。 Grover算法的影响： 分析Grover算法对对称加密（如AES）和哈希函数碰撞发现的加速作用，及其对密钥长度安全裕度的影响。 第十一章：后量子密码学（PQC）的候选方案 本章将全面介绍当前NIST后量子标准化竞赛中的主要密码学家族，重点是其基于的数学难题： 格基密码（Lattice-based Cryptography）： 介绍最短向量问题（SVP）和最近向量问题（CVP）的难度。重点分析Kyber（密钥封装）和Dilithium（数字签名）的工作原理及其效率优势。 编码理论密码（Code-based Cryptography）： 概述基于纠错码（如McEliece密码系统）的设计思想，分析其公钥膨胀问题。 多变量二次方程与基于哈希的签名： 简要介绍其他重要类别，并强调基于哈希的签名方案作为确定性安全选项的地位。 结论： 现代密码学是一个动态演进的领域。本书通过对基础理论的扎实讲解，对现有主流算法的深入剖析，以及对未来量子威胁的积极应对，为读者提供了一个理解信息安全核心机制的全面框架。安全实践的成功不仅依赖于对现有标准的熟练应用，更依赖于对底层数学原理的深刻理解，以及对未来技术变革的预判能力。

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