量子通信原理与技术

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页数:311
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出版时间:2013-1
价格:88.00元
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isbn号码:9787121189012
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图书标签:
  • 量子通信
  • 量子计算
  • 计算机科学
  • 2013
  • 简体中文
  • 中国
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  • 信息安全
  • 物理学
  • 通信工程
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具体描述

《信息科学与工程系列专著:量子通信原理与技术》是关于量子通信原理与技术的专著,对国内外近年来该领域的研究成果和作者自身研究成果进行了总结。全书由12章组成,遵循“量子力学基础—量子信息论—量子通信协议—实现量子通信所涉及的关键技术—典型量子通信系统举例—量子通信技术发展展望”的主线,详细介绍量子通信的基本原理和关键实现技术。主要内容有:绪论,量子力学基础,量子信息的基本概念,量子信息论简介,量子通信协议,量子信号产生技术,量子信号调制技术,量子信号探测技术,量子中继技术,量子网络技术,典型量子通信系统和量子通信发展展望。

现代密码学与信息安全:从基础理论到前沿应用 作者: [此处留空,或填写其他作者名] 出版社: [此处留空,或填写其他出版社名] --- 内容简介: 本书全面深入地探讨了现代密码学的基石、核心技术及其在信息安全领域的前沿应用。面对日益复杂的网络环境和对数据保密性、完整性、可用性的迫切需求,本书旨在为读者构建一个坚实而系统的理论框架,并辅以丰富的实例和工程实践指导。 本书的编写遵循理论的严谨性与实践的可操作性相结合的原则,内容覆盖了密码学历史发展脉络、数学基础、经典密码体制的分析与改进,直至当前最先进的后量子密码学和新兴安全协议。我们力求在保证学术深度的同时,用清晰直观的语言阐述复杂的数学概念,使之既能满足密码学专业研究人员的需求,也适合计算机科学、通信工程、信息安全等相关专业的高年级本科生和研究生作为核心教材或参考资料。 --- 第一部分:密码学与信息安全的基础理论 本部分为后续高级主题奠定必要的理论基础,重点在于理解信息安全的本质需求和密码学分析的数学工具。 第一章:信息安全概论与密码学的历史演进 本章首先界定信息安全的CIA三元组(保密性、完整性、可用性)以及扩展的安全属性。随后,系统回顾了密码学从古典密码(如凯撒密码、维吉尼亚密码)到现代密码学的关键转折点,重点分析了Shannon的信息论在密码分析中的奠基作用,特别是完美保密性的概念及其局限性。本章强调了密码学在现代社会基础设施中的不可替代性。 第二章:密码学中的数论与代数基础 现代密码学的安全强度几乎完全依赖于特定数学难题的计算复杂性。本章详细介绍了支撑公钥密码体系的数论基础,包括: 1. 模运算与欧拉定理: 深入探讨模逆元、最大公约数(GCD)的计算方法(如扩展欧几里得算法)。 2. 有限域与有限域上的运算: 详细阐述伽罗瓦域(Galois Field, GF($p$) 和 GF($2^m$))的构造、多项式运算及其在椭圆曲线密码(ECC)中的核心作用。 3. 离散对数问题(DLP)与因子分解问题(SFP): 阐述这些问题的数学定义、计算难度,以及它们如何构成RSA和Diffie-Hellman(DH)协议的安全性基础。 第三章:对称密码体制:分组与流密码 本章聚焦于密钥共享的加密技术。 1. 分组密码分析: 详细介绍DES、3DES的设计原理,并着重分析现代分组密码AES(Rijndael)的轮函数、S盒(Substitution Box)的设计原则、密钥扩展过程。本章将深入探讨差分分析(Differential Cryptanalysis)和线性分析(Linear Cryptanalysis)等代数攻击方法,并讲解如何通过设计优化S盒来抵抗这些攻击。 2. 流密码原理: 区分同步和自同步流密码。重点分析基于线性反馈移位寄存器(LFSR)的生成器,讨论如何利用反馈多项式的代数特性来评估序列的周期和伪随机性,并介绍更安全的非线性反馈函数设计。 --- 第二部分:公钥密码系统与数字签名 本部分的核心在于解析非对称密码技术的构建原理、安全模型和实际应用。 第四章:基于数论的公钥密码系统 本章是公钥密码学的核心。 1. RSA算法的构造与优化: 详细讲解模幂运算、密钥生成过程。特别关注RSA的安全性分析,包括如何利用Willard's Factoring Attack和Chinese Remainder Theorem (CRT)加速解密过程,以及Side-Channel攻击(如功耗分析)的防御策略。 2. Diffie-Hellman密钥交换协议: 阐述其在不安全信道上建立共享秘密的机制,并分析其对Man-in-the-Middle (MITM)攻击的脆弱性,引出认证机制的必要性。 第五章:椭圆曲线密码学(ECC) ECC因其更短的密钥长度和更高的安全性而被广泛采纳。 1. 椭圆曲线的代数结构: 详细定义Weierstrass方程、点的加法规则、点乘的快速算法(如Double-and-Add算法)。 2. ECC的安全基础: 深入探讨椭圆曲线离散对数问题(ECDLP)的难度。分析如ECDH(密钥交换)和ECDSA(数字签名算法)的标准流程,并对比其相对于传统DH和DSA的性能优势。 第六章:数字签名与证书体系 数字签名是身份认证和数据完整性的关键。 1. 签名算法的原理: 详细解析RSA签名(RSASSA-PKCS1 v1.5和PSSR)和ECDSA的生成与验证过程。讨论签名的不可否认性和抗伪造性。 2. 公钥基础设施(PKI): 介绍证书的结构(X.509标准)、证书颁发机构(CA)的角色、证书吊销列表(CRL)和在线证书状态协议(OCSP)。分析PKI在大型网络中的信任模型和潜在的单点故障问题。 --- 第三部分:密码协议与应用安全 本部分将理论转化为实际应用,关注通信协议的设计、散列函数的特性以及新兴领域的安全挑战。 第七章:消息认证码与加密哈希函数 散列函数是数据完整性校验和密码学原语的基石。 1. 哈希函数的性质: 深入探讨抗原像性(One-way)、抗第二原像性、抗碰撞性(Collision Resistance)的定义和重要性。 2. 标准算法分析: 详细分析MD5和SHA-1的结构缺陷,重点剖析SHA-2(如SHA-256)的设计原理和安全强度。讨论安全哈希算法(SHA-3/Keccak)的替代方案及其海绵结构。 3. 消息认证码(MAC): 介绍HMAC(基于Hash的消息认证码)的构建,以及它与通用加密模式(如GMAC)的区别与联系。 第八章:安全传输层协议(TLS/SSL) TLS协议是互联网安全通信的支柱。 1. TLS握手过程详解: 详细分解TLS 1.2和TLS 1.3的握手流程,包括密钥协商、证书验证和记录层加密的转换过程。 2. 前向保密性(Forward Secrecy): 阐述为什么使用DHE或ECDHE进行密钥交换是必要的,以及它如何防止长期私钥泄露导致历史通信被解密。 3. 协议的侧信道与实现漏洞: 讨论Heartbleed等著名漏洞的成因,强调实现安全协议时需注意的细微差别。 第九章:后量子密码学(PQC)的挑战与研究 随着量子计算的威胁日益临近,本章探讨如何构建抗量子攻击的密码系统。 1. 量子计算基础与Shor/Grover算法: 简要介绍量子比特、量子门,并着重分析Shor算法对RSA/ECC的颠覆性威胁,以及Grover算法对对称密码强度的影响。 2. 格基密码学(Lattice-based Cryptography): 介绍基于格(Lattice)难题(如SVP, CVP)的安全性基础,重点解析如LWE (Learning With Errors)问题及其在Kyber(密钥封装)和Dilithium(签名)中的应用。 3. 其他PQC方案概述: 简要介绍基于编码(如McEliece)、基于哈希(如SPHINCS+)和基于同源(Isogeny-based)密码学的研究进展与权衡。 --- 结语:密码工程与未来展望 本书最后总结了从理论到实际部署的挑战,强调了密码选择的合适性、密钥管理的复杂性以及合规性要求。我们鼓励读者将所学知识应用于构建健壮、前瞻性的信息安全系统,迎接不断演进的安全威胁。 本书特色: 深度覆盖: 涵盖了从古典密码到PQC的完整密码学体系。 数学支撑: 为关键算法提供严格的数学推导和安全性论证。 实践导向: 结合标准协议(如TLS、X.509)进行讲解,便于工程实现。 前沿追踪: 详尽阐述了当前密码学界最热门的研究方向——后量子密码学。

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这本书的外观设计给我一种严谨而又不失前沿的专业感,这让我对接下来的阅读内容充满了期待。我一直对信息安全领域有着浓厚的兴趣,而量子通信,无疑是这个领域最令人瞩目的技术之一。在当前信息泄露频发的时代,如何保障信息的绝对安全,是一个至关重要的问题。我了解到,传统的加密技术虽然已经非常强大,但理论上仍然存在被破解的风险。而量子通信,则宣称能够提供一种基于物理学原理的、不可破解的通信方式。我希望这本书能够详细阐述量子通信的科学原理,让我能够理解其“不可破解”的根源。我期待书中能够深入剖析量子密钥分发(QKD)的运作机制,解释量子叠加和量子纠缠等概念如何在通信过程中被利用,以及为何任何试图窃听的行为都会被立即察觉。同时,我也非常关注书中关于量子通信技术发展和应用的讨论。我希望能够了解到,目前有哪些关键技术正在被研发和完善,例如量子光源、量子探测器、量子网络等,以及这些技术在现实世界中的应用前景,例如在金融、军事、政府等领域的潜在影响。

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这本书的排版和字体选择给我一种非常舒适的阅读体验,即使里面可能包含大量的专业知识,我也相信作者的努力会让我更容易地消化它们。我一直对物理学,尤其是与信息传输相关的领域,有着特殊的偏爱。量子通信这个概念,对我来说,既熟悉又陌生。熟悉,是因为经常在科幻电影或者科普文章中听到它的名字,它被描绘成一种“绝对安全”的通信方式;陌生,是因为它背后的原理,往往涉及到一些非常深奥的量子力学概念,比如叠加、纠缠、测量等等,这些概念对于非物理学专业的我来说,一直有些难以捉摸。我希望这本书能够像一位经验丰富的向导,带领我深入探索量子通信的奥秘。我期待书中能够用浅显易懂的语言,解释那些复杂的物理原理,并且用生动的例子来 ilustrate 它们。我希望能够了解到,量子通信究竟是如何实现其“不可窃听”的特性,它与我们目前使用的加密技术在本质上有什么区别?同时,我也对“技术”部分充满了好奇,我希望能够了解到,当前量子通信技术的发展现状,以及它在未来可能面临的挑战和机遇。

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拿到这本书的时候,我其实是抱着一种“试试看”的心态。我对量子领域一直存在着一种莫名的敬畏,觉得它充满了晦涩难懂的理论和复杂的数学公式,很容易望而却步。然而,这本书的语言风格,至少从第一眼给我的感觉,并不是那种高高在上、拒人千里的学术著作。我注意到书中大量运用了类比和图示,试图将那些抽象的概念具象化,这让我觉得非常亲切。比如,我猜想书中可能会用一些日常生活中的例子来解释量子叠加态,或者用一个简单的比喻来描绘量子纠缠的“心有灵犀”。这一点非常重要,因为对于我这样的非专业读者来说,能否理解理论的核心,往往取决于作者能否找到一个恰当的切入点,将深奥的知识“翻译”成我们能够理解的语言。我非常期待书中能够详细阐述量子通信的独特优势,比如它的绝对安全性,以及这种安全性是如何建立在物理学基本原理之上的,而不是仅仅依赖于算法的复杂性。我希望这本书能够解答我心中长久以来的疑惑:量子通信究竟是如何做到“不可窃听”的?它与我们现在使用的加密技术有何本质区别?这些问题一直困扰着我,而这本书的名字,似乎正是为我解开这些谜团而准备的。

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拿到这本书的时候,我首先被它的封面设计所吸引,一种深邃的蓝色背景,点缀着抽象的粒子轨迹和光线,仿佛将我带入了一个未知的量子世界。我一直以来都对那些能够挑战我们现有认知,并且有望改变未来的科技充满着好奇。量子通信,这个词本身就充满了神秘感和前沿性,它被誉为“绝对安全的通信方式”,这足以点燃我强烈的探索欲望。我希望这本书能够像一位经验丰富的向导,带领我深入了解量子通信的“前世今生”和“未来展望”。我期待书中能够从最基础的量子力学原理开始,比如叠加态、纠缠态,解释这些奇特的量子现象是如何被应用于通信领域。我特别想知道,量子通信究竟是如何实现其“不可窃听”的特性的,这与我们目前依赖的数学加密方式有何本质区别?同时,我也对书中可能涉及的“技术”部分抱有极大的兴趣。我希望能够了解到,目前量子通信技术的发展现状,包括量子光源、量子探测器、量子中继等关键技术的进展,以及它们在实际应用中所面临的挑战和突破。

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这本书的装帧设计非常讲究,封面呈现出一种沉稳而又不失科技感的风格,给人一种值得信赖的感觉。我之所以会被这本书吸引,是因为我对信息安全领域一直有着浓厚的兴趣。在当今这个信息爆炸的时代,如何保护我们的数据不被窃取和篡改,已经成为一个极其重要的问题。我一直了解到,传统的加密技术虽然已经发展得非常成熟,但理论上仍然存在被破解的风险,尤其是随着计算能力的不断提升。而量子通信,作为一种基于物理学原理的通信方式,其安全性似乎是“天然”的。我非常期待书中能够详细阐述量子通信在信息安全方面所带来的革命性变革。我希望能够了解到,量子密钥分发(QKD)是如何工作的,它如何利用量子的不确定性来确保密钥的安全性,以及一旦有第三方试图窃听,这种窃听行为本身就会被探测到。这听起来简直就像是“无懈可击”的防护盾。我希望书中能够通过实际的案例和场景分析,让我更深刻地理解量子通信在金融、军事、政务等关键领域的潜在应用价值,以及它将如何构建一个更加安全可靠的信息时代。

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这本书的书名,精准地概括了它所要探讨的主题,让我一眼就明白这是一本关于量子通信的专业读物。我一直对信息技术的未来发展趋势保持着高度关注,而量子通信,无疑是其中最令人兴奋和具有颠覆性的领域之一。我希望这本书能够为我提供一个系统性的视角,去理解量子通信的理论基础和工程实现。我猜测,书中会从量子力学的基本原理讲起,比如量子比特的概念,以及如何利用量子态的叠加和纠缠来实现信息的编码和传输。我尤其期待书中能够详细阐述量子密钥分发(QKD)的原理,这是量子通信最核心的应用之一。我希望能够了解到,QKD是如何利用量子力学的基本定律来生成和分发密钥,并且如何确保密钥的绝对安全性。此外,我也对书中关于量子通信网络建设和技术挑战的探讨充满了兴趣。我希望能够了解到,构建一个全球性的量子通信网络需要克服哪些技术难题,以及目前有哪些前沿的研究正在进行。总而言之,我希望这本书能够成为我深入了解量子通信领域的一本权威指南。

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这本书的封面设计就给我一种很强的未来感,深邃的蓝色背景上,跃动着抽象的光束,隐约能看到一些复杂的数学公式和粒子轨迹的轮廓,瞬间就勾起了我对神秘量子世界的想象。我一直对物理学,尤其是现代物理学领域的故事和概念非常着迷,虽然我不是专业的量子物理学家,但凭借着对科学的浓厚兴趣,我常常会去图书馆或者书店翻阅一些科普读物,希望能触碰到那些前沿的理论。我记得第一次见到“量子通信”这个词,是在一个关于未来科技的纪录片里,当时它被描绘成一种几乎不可能被窃听的通信方式,这立刻就点燃了我强烈的好奇心。我当时就想,如果真的有这样一种通信方式,那将如何改变我们的世界?信息的安全将得到何种程度的保障?它的出现又会对现有的通信技术带来怎样的颠覆?这本书的名字,直观地传达了它将要探讨的主题,我猜测它可能会从最基础的量子力学概念讲起,比如叠加态、纠缠态,以及这些基本概念如何在通信领域得到应用,甚至可能还会涉及一些更深层次的理论,比如量子密钥分发(QKD)的原理,以及它在现实世界中的实现方案和面临的挑战。我对书中可能出现的那些奇妙的物理现象和精妙的数学推导充满了期待,希望能够借此书,一窥量子通信那令人神往的神秘面纱。

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我对这本书的期待,很大程度上源于我对未来科技发展的强烈好奇心。当我第一次在书店看到这本书的时候,它的名字就吸引了我——“量子通信原理与技术”。这个名字本身就充满了神秘感和前沿性。我一直对那些能够彻底改变我们生活方式的技术充满向往,而量子通信,在我看来,就是这样一种具有颠覆性潜力的技术。我猜测,这本书不仅仅会介绍量子通信的“是什么”,更会深入探讨“为什么”和“如何”。我希望能够了解到,量子通信之所以能够实现如此高的安全性,其背后的物理学原理究竟是什么?比如,书中会不会详细解释量子态的不可克隆定理,以及这个定理如何保证了量子密钥的唯一性和不可窃听性。同时,我也对“技术”部分充满了期待,我希望能了解到,目前在量子通信领域,有哪些关键的技术瓶颈正在被攻克,以及有哪些新的技术正在涌现。比如,量子光源和量子探测器的发展,量子存储器的研究进展,以及如何实现远距离的量子通信网络。我希望通过阅读这本书,能够对量子通信有一个全面而深入的了解,看到它从实验室走向现实应用的清晰路径。

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我一直对那些能够改变世界,甚至重塑我们认知的事物充满好奇,而量子通信无疑就是其中之一。这本书的书名,就像一个引人入胜的标题,直接点明了其核心内容。我猜想,在阅读这本书的过程中,我将会踏上一段探索量子世界奥秘的旅程。从最基础的量子力学概念,比如“测量”这个行为本身如何影响被测量对象的量子态,到量子态的制备和操控,再到如何利用这些独特的量子现象来实现信息的传递。我特别期待书中能够深入探讨“量子纠缠”这一奇妙的现象,因为它被认为是量子通信的基石。我希望作者能够用清晰易懂的语言,解释纠缠态的特性,以及它是如何使得两个粒子之间产生一种超越时空的关联。这对我来说,就像是在理解一种全新的“物理语言”。同时,我也非常好奇,如何将这些微观世界的奇特现象,转化为宏观世界可用的通信方式?书中是否会介绍一些实验装置的细节,让我们能够更直观地看到这些量子过程是如何被实现的?总而言之,我希望这本书能够为我打开一扇通往量子通信世界的大门,让我看到其中的无限可能。

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这本书的篇幅比我想象的要厚重一些,这意味着它很可能在内容上有着相当的深度和广度。我对其中可能包含的“技术”部分尤其感兴趣。我理解量子通信不仅仅是理论上的构想,更是一门正在快速发展的工程技术。因此,我推测书中会详细介绍实现量子通信所需要的一系列关键技术,比如量子光源、量子探测器、量子存储器等等。我希望能够了解到这些技术是如何被设计和制造出来的,它们在性能上有什么特点,以及在实际应用中会遇到哪些工程上的难题。我尤其对书中可能提到的量子中继技术感到好奇,因为我知道,量子纠缠的传播距离是有限制的,而量子中继技术正是为了克服这一限制,实现远距离的量子通信。这就像是为量子通信搭建一条“高速公路”,让信息能够跨越更遥远的距离。此外,我还会关注书中是否会涉及到一些具体的量子通信协议,比如BB84协议,以及这些协议是如何在物理层面保证信息安全性的。我希望书中能够有清晰的原理讲解和可能的应用场景分析,让我能够更直观地理解量子通信的实际价值。

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