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出版者:Springer Verlag

作者:Mordeson, John N./ Malik, D. S./ Kuroki, Nobuaki

出品人:

页数:319

译者:

出版时间:

价格:149

装帧:HRD

isbn号码:9783540032434

丛书系列:

图书标签:

Fuzzy sets
Semigroups
Algebraic structures
Fuzzy algebra
Mathematical logic
Order theory
Lattice theory
Universal algebra
Abstract algebra
Non-associative algebras

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具体描述

现代密码学原理与实践作者： [此处可填入一个虚构的资深密码学家的名字，例如：艾萨克·维特曼] 出版社： [此处可填入一个专业的学术出版社名称，例如：环球计算科学出版社] ISBN： [此处可填入一个虚构的ISBN，例如：978-1-934567-89-0] --- 内容简介《现代密码学原理与实践》是一部旨在为计算机科学、信息安全、应用数学以及相关工程领域的专业人士和高阶学生提供全面、深入且与时俱进的密码学知识体系的权威著作。本书超越了传统教科书对基础概念的简单罗列，而是聚焦于现代密码系统在复杂、对抗性环境下的设计、分析、安全证明和实际部署所涉及的全部核心议题。本书结构严谨，逻辑清晰，将理论深度与工程实践紧密结合，力求在保证数学严谨性的同时，为读者提供可操作的实施指南和对前沿挑战的深刻洞察。第一部分：数学基础与信息论安全模型本部分奠定了理解现代密码学的坚实数学基石，并明确了安全性的量化标准。第一章：离散对数与有限域深入探讨了有限域（特别是伽罗瓦域 $ ext{GF}(p)$ 和 $ ext{GF}(2^m)$）上的代数结构，这是公钥密码学，特别是椭圆曲线密码学（ECC）的基石。详细分析了离散对数问题（DLP）的计算复杂度，以及其在Diffie-Hellman密钥交换和ElGamal加密体系中的核心作用。第二章：格理论与后量子密码学基础随着量子计算的逼近，格基密码学成为应对Shor算法威胁的关键方向。本章系统介绍了欧几里得格、最短向量问题（SVP）和最近向量问题（CVP）的定义，以及Lattice Reduction算法（如LLL算法）的原理和局限性。重点阐述了基于格的困难问题（如Ring-LWE和Module-LWE）的数学构造，为后续的格基公钥加密和签名方案做铺垫。第三章：信息论安全与熵本章从信息论角度阐述了密码学的极限。详细讨论了香农的完美保密性概念（一次性密码本），并区分了信息论安全（如One-Time Pad）与计算安全（如AES）。引入了伪随机性、熵源的质量评估，以及如何量化密钥泄露风险，为理解不可区分性（Indistinguishability）打下理论基础。第二部分：对称密码系统的高级分析本部分聚焦于当前广泛使用的对称加密算法，侧重于它们在现实世界中的攻击面和抵抗力。第四章：分组密码的结构与迭代分析详细剖析了Feistel结构和SPN（Substitution-Permutation Network）结构的内在机制。以AES（Rijndael）为例，深入解析了轮函数的设计哲学，包括S盒（S-box）的设计原则（非线性、雪崩效应）和密钥扩展机制。第五章：差分和线性密码分析这是对对称密码进行安全性评估的经典工具。本章不仅复述了经典的差分攻击和线性攻击的步骤，更侧重于现代算法（如对DES和AES的改进攻击）如何利用高阶差分和活跃S盒计数来构建更有效的概率模型。探讨了如何通过提高轮数和优化S盒结构来抵御这些经典攻击。第六章：流密码与同步性系统介绍了基于反馈移位寄存器（LFSR）和非线性反馈函数构造的同步流密码。重点讨论了A5/1等经典算法的安全性漏洞，并详细阐述了新型的、基于计数器或复杂状态机的抗侧信道攻击的流密码（如ChaCha20）的设计原理和性能优势。第三部分：公钥基础设施与数字签名本部分构建了现代网络通信安全的支柱——非对称加密和认证机制。第七章：RSA与模逆运算的深度探究除了RSA的公钥生成和加密流程，本章着重分析了其安全依赖的数学难题——大数因式分解（Factoring Problem）。重点剖析了如何实现高效的CRT（中国剩余定理）优化以加速解密过程，并详细探讨了已知的攻击向量，如Small Public Exponent攻击、广播攻击和Timing攻击，以及使用Optimal Asymmetric Encryption Padding (OAEP) 的必要性。第八章：椭圆曲线密码学（ECC）的几何与代数实现全面覆盖了Weierstrass方程在有限域上的定义，包括点的加法运算的几何意义。详细对比了素数域曲线（$P-256$）和二元域曲线（$K-256$）的性能与安全性差异。重点讲解了基于ECC的Diffie-Hellman（ECDH）和数字签名算法（ECDSA）的标准实现细节。第九章：数字签名的高级方案超越基础的DSA/ECDSA，本章探讨了更具前瞻性和效率的签名方案。深入分析了基于Hash的签名（如XMSS/LMS）在长期安全存储中的应用，以及如BLS签名（Boneh-Lynn-Shacham）如何利用双线性对（Bilinear Pairings）实现高效的多重签名和基于身份的加密（IBE）架构。第四部分：新兴领域与实践部署本部分关注密码学在当前计算环境中的挑战和前沿发展。第十章：密码学中的零知识证明（ZKP）零知识证明是构建隐私保护系统的核心技术。本章清晰地定义了Completeness、Soundness和Zero-Knowledge这三个核心性质。详细介绍了SNARKs（Succinct Non-Interactive Argument of Knowledge）和STARKs的底层构造（如PINOKS和Interactive Oracle Proofs），以及它们在区块链和身份验证中的新兴应用。第十一章：同态加密（HE）同态加密允许在密文上直接进行计算而无需解密。本章区分了加性同态、乘性同态和全同态加密（FHE）。深入讲解了基于Rampart和Gentry的FHE方案的核心思想，特别是“引导”（Bootstrapping）过程的复杂性，以及如何在实际中选择合适的近似乘法和模切换策略。第十二章：侧信道攻击与防护机制在实际部署中，算法的理论安全性往往被硬件实现所破坏。本章详细分类了常见的侧信道攻击，包括功耗分析（SPA/DPA）、电磁辐射分析和时序攻击。随后，系统地介绍了对抗这些攻击的软件和硬件防御技术，如随机化、掩码技术（Masking）以及通过流水线和缓存规避攻击的方法。附录：密码协议设计模式提供了构建安全协议的实用模板，包括安全信道建立（如TLS/SSL的握手协议演进）、密钥协商的最佳实践、以及如何正确地使用随机数生成器（CSPRNGs）来避免可预测性。 --- 目标读者：本书适合研究生及以上层次的密码学、网络安全、计算机工程专业的学生，以及希望深入理解和实现先进加密技术的安全工程师、软件架构师和研究人员。阅读本书要求读者具备扎实的离散数学、线性代数和初等抽象代数基础。