信息论与编码

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出版者:
作者:陈新
出品人:
页数:260
译者:
出版时间:2002-8-1
价格:22.00元
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787505378056
丛书系列:
图书标签:
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  • 通信原理
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具体描述

信息论与编码,ISBN:9787505378056,作者:陈运,周亮,陈新编著

现代密码学与信息安全:从理论基石到前沿应用 图书简介 本书旨在为读者构建一个全面而深入的现代密码学与信息安全知识体系。在当今数字化浪潮席卷一切的时代,信息安全不再是一个边缘议题,而是关乎国家安全、企业运营乃至个人隐私的核心命脉。本书以严谨的数学基础为起点,系统阐述了信息安全领域的核心理论、关键技术及其在实际工程中的应用。 第一部分:密码学的数学基石 信息安全建立在坚实的数学理论之上。本部分将深入探讨支撑现代密码系统的数论和代数基础。 第一章:基础代数与数论回顾 本章首先回顾了群、环、域等抽象代数结构的基本概念,这些结构是设计公钥密码体制的理论框架。随后,重点讲解了整数模运算、欧拉定理、费马小定理在密码学中的关键作用。特别地,我们将详细分析素数生成、大素数测试(如米勒-拉宾检验)的算法细节和计算复杂性,为后续的RSA算法奠定基础。 第二章:有限域与椭圆曲线 这是现代密码学,尤其是公钥密码学效率提升的关键。本章深入研究伽罗瓦域(有限域 $mathbb{F}_p$ 和 $mathbb{F}_{2^m}$)的构造与运算,这是对称密码(如AES)和离散对数问题(DLP)的数学环境。随后,本书将详细剖析椭圆曲线密码学(ECC)的数学原理,包括点群的构造、标量乘法的实现(如加窗法、滑窗法),并对比其在密钥长度和计算效率上相对于传统方法的显著优势。 第二部分:对称密码体制与分组密码学 对称密码以其高速和高安全性,在海量数据的加密传输中占据核心地位。 第三章:分组密码设计原理 本章聚焦于分组密码的设计哲学。我们将以著名的SPN(代换-置换网络)结构为例,解析雪崩效应、扩散和混淆的实现机制。重点分析了S盒(Substitution Box)的设计原则,包括其非线性度和线性逼近概率的量化分析,这直接决定了密码的安全性。 第四章:高级加密标准(AES)深度解析 AES(Rijndael)作为当前应用最广泛的分组密码,本章将对其内部结构进行逐层剖析。从字节替换(SubBytes)到行移位(ShiftRows)、列混淆(MixColumns)以及轮密钥加(AddRoundKey),详细解释每一步操作的数学意义和安全性贡献。同时,我们还将讨论密钥扩展算法(Key Schedule)的机制,确保密钥在每一轮中的充分混用。 第五章:流密码与真随机数生成 流密码因其在线加密的特性,在实时通信中不可或缺。本章介绍基于线性反馈移位寄存器(LFSR)的伪随机序列生成器及其安全性分析,探讨如何通过非线性组合来抵抗已知明文攻击。此外,本书还将区分伪随机数生成器(PRNG)和密码学安全伪随机数生成器(CSPRNG),并详细介绍硬件与软件实现高质量真随机数的方法。 第三部分:公钥密码学与非对称算法 公钥密码学解决了密钥分发难题,是安全通信和数字签名的基石。 第六章:RSA算法的数学与安全 RSA作为最经典的公钥算法,本章将详细阐述其基于大数因子分解难题的原理。重点讨论参数选择、公私钥生成过程。安全分析部分,我们将探讨定时攻击、广播攻击等侧信道攻击,并介绍如中国剩余定理(CRT)加速解密的方法及其安全隐患。 第七章:离散对数难题与Diffie-Hellman密钥交换 本章介绍基于离散对数难题(DLP)的密码系统。详细讲解Diffie-Hellman(DH)协议的原理及其在密钥协商中的应用。我们将分析其抗中间人攻击的局限性,并过渡到更安全的基于椭圆曲线的密钥交换协议(ECDH)。 第八章:数字签名算法与证书体系 数字签名提供身份认证和数据完整性验证。本章深入研究DSA(数字签名算法)和ECDSA(椭圆曲线数字签名算法)的签名与验证过程。同时,本书将详细介绍公钥基础设施(PKI)的结构,包括数字证书的格式(X.509标准)、信任链的建立与验证过程。 第四部分:信息安全协议与前沿应用 本部分将理论知识应用于实际的安全协议和新兴技术中。 第九章:安全传输层协议(TLS/SSL) TLS是互联网安全通信的基石。本章将从协议握手的角度,系统解析TLS 1.2和1.3的演进。详细分析握手中的密钥交换机制(如RSA/ECDHE)、证书验证、以及数据加密(使用AEAD模式,如AES-GCM)和完整性校验的完整流程,揭示其抵御重放攻击和中间人攻击的机制。 第十章:消息认证码与数据完整性 消息认证码(MAC)用于数据在传输或存储过程中的完整性验证。本章对比HMAC(基于哈希的消息认证码)与基于对称密码的MAC(如CMAC),分析其在不同应用场景下的适用性。特别探讨了如何利用Merkle树结构实现高效、可验证的数据结构完整性保护。 第十一章:后量子密码学导论 面对未来量子计算机对现有公钥密码系统的威胁,本章将展望后量子密码学的研究方向。我们将初步介绍基于格(Lattice-based)、基于编码(Code-based)以及基于哈希(Hash-based)的抗量子密码体制的基本思想和挑战,例如格上的最短向量问题(SVP)和最近向量问题(CVP)。 第十二章:密码分析与侧信道攻击 安全性的真正衡量在于抵御攻击的能力。本章从攻击者的角度审视密码系统。详细分析差分攻击、线性攻击在分组密码中的应用。更重要的是,本书将深入探讨侧信道攻击(Side-Channel Attacks),包括功耗分析(DPA/SPA)和电磁辐射分析,展示如何通过分析硬件执行时的物理信息来恢复密钥,并介绍相应的对策技术(如掩码化)。 本书内容覆盖了现代密码学从基础代数到前沿抗量子密码学的完整链条,理论深度与工程实践相结合,旨在培养读者扎实的理论素养和独立分析、设计安全系统的能力。

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读后感

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用户评价

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这本书的内容,光看目录就感觉相当扎实。我一直认为,要理解信息论,不能仅仅停留在概念的层面,而必须深入到其数学基础和实际应用。从目录的章节安排来看,它似乎是从最基本的熵的概念开始,逐步深入到信源编码、信道编码,乃至更高级的纠错码和信息论的最新发展。我特别关注那些关于“编码”的部分,因为我一直觉得,编码是信息传输和存储的灵魂。如何有效地压缩信息,如何在有噪声的环境下可靠地传输信息,这些都是非常实际的问题。我希望这本书能详细地讲解各种编码方法的原理、优缺点以及适用场景,而不是简单地罗列公式。如果它还能涉及一些实际的案例分析,比如在通信、存储、甚至生物信息学等领域的应用,那无疑会大大增加它的实用价值。我期待这本书能为我打开一扇通往信息科学更深层次世界的大门。

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这本书的封面设计相当别致,采用了一种深邃的蓝色背景,上面点缀着一些像是二进制代码的闪烁光点,给人一种既神秘又充满智慧的感觉。书脊上的烫金字体清晰地印着书名,虽然没有翻开,但光是看着就有一种想要深入探索的冲动。我一直对信息传输和数据压缩的底层原理非常好奇,但又担心过于理论化的书籍会让人望而却步。这本书的装帧传递出的信息,似乎是在说:“即便内容深奥,也能以一种引人入胜的方式呈现。” 我尤其喜欢它那种“小而精”的感觉,不像那些大部头,让人一眼望去就心生畏惧,它更像是一本可以随时放在手边,在工作间隙或者睡前,随手翻阅,都能有所收获的良师益友。我猜想,作者在选择封面设计时,一定也考虑到了要吸引那些对信息科学怀有热情,但又希望获得一种直观、艺术化体验的读者。这种设计语言,无疑是成功的,它在众多科技书籍中脱颖而出,成功地激起了我想要进一步了解其内容的兴趣。

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拿到这本书的第一感觉,就是它的纸张质量出奇地好,触感温润,翻页的声音也很悦耳,不像一些廉价印刷的书籍那样生硬。我特别在意书籍的排版,很多技术类书籍因为追求内容的堆砌,往往忽略了阅读的舒适度。但这本书的字号适中,行距舒展,章节之间的分隔也做得恰到好处,即使长时间阅读,眼睛也不会感到疲劳。我喜欢那些在关键概念旁,通过巧妙的插图或者加粗的字体进行强调的设计,这能帮助读者快速抓住重点。而且,我发现书中有些公式或者图表的处理方式,非常简洁明了,没有那种“为了炫技”而过度设计的痕迹。这让我觉得,作者在编写这本书时,是真的站在读者的角度去思考,如何才能让复杂的知识更容易被理解和吸收。这种体贴入微的设计,真的是让我对这本书的内容充满了期待,感觉它不会是一本“硬啃”的书,而是一本可以享受阅读过程的知识宝藏。

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这本书的作者,我之前也略有耳闻,据说在信息论领域有很深的造诣。我特别欣赏那些能够将复杂理论以清晰易懂的方式解释清楚的学者。一本好的技术书籍,不仅仅是知识的堆砌,更重要的是作者的教学方法和思维方式的传递。我希望这本书能够帮助我建立起对信息论的系统性认知,而不是碎片化的了解。我期待在阅读过程中,能够感受到作者的逻辑严谨性,以及他对这个领域的热情。如果书中能够穿插一些历史性的视角,介绍信息论的发展历程,以及那些奠基性的工作,我想这会极大地丰富我的阅读体验,让我更深刻地理解这些概念的由来和重要性。我也希望作者能够提供一些思考题或者小练习,让我能够在理解理论的同时,也能动手去实践,加深印象,从而真正掌握信息论的精髓。

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总的来说,这本书给我的第一印象非常深刻。它不是那种看了封面就能猜到一切内容的“快餐式”读物,而是一本充满了探索潜力的“宝藏”。从装帧的精致,到纸张的触感,再到初步翻阅时感受到的排版和内容组织上的用心,都让我觉得这是一本值得投入时间和精力去认真研读的书。我期待它能给我带来一场关于信息和编码的深度思维旅行,让我能够理解那些隐藏在数字世界背后的基本规律。这本书,在我看来,不仅仅是一本教材,更像是一扇窗户,透过它,我可以看到信息科学宏伟的全景,并有机会一窥其精妙的细节。它散发出的那种严谨又不失趣味的气息,让我相信,这将是一次非常有价值的学习经历。

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