Public Key Cryptography - PKC 2008 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Cramer, Ronald (EDT)

出品人:

页数:397

译者:

出版时间:

价格:79.95

装帧:

isbn号码:9783540784395

丛书系列:

图书标签:

Cryptography
Public Key Cryptography
PKC
Security
Information Security
Computer Science
Algorithms
Mathematics
Coding Theory
Networks

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具体描述

现代密码学基础与实践：超越公钥加密的深度探索本书聚焦于密码学领域中除公钥加密（PKC）之外的核心理论、算法及其在现代信息安全架构中的具体应用。旨在为读者提供一个全面而深入的视角，理解信息安全体系的基石，从对称加密的演进到消息认证、数字签名以外的更广阔的密码学疆域。 --- 第一部分：对称密码学的坚实基石与高级应用 (Foundations of Symmetric Cryptography and Advanced Applications) 第一章：分组密码的数学结构与安全分析本章详细剖析了现代对称加密算法，特别是分组密码（Block Ciphers）的设计原理，并着重探讨了那些不依赖于公钥基础设施的加密机制。我们将深入研究费斯透尔结构（Feistel Structure）与替代-置换网络（SP-Network）的数学基础，并以高级加密标准（AES）的内部轮函数（Round Function）为核心案例进行深度解析。差分与线性密码分析：阐述了密码分析学的两大基石——差分分析（Differential Cryptanalysis）和线性分析（Linear Cryptanalysis）的理论框架、攻击模型及其对新算法设计的影响。密钥调度与扩散/混淆：讨论如何设计有效的密钥扩展算法以确保密钥的充分扩散性，以及S盒（Substitution Box）的构造原则，强调非线性强度在抵御统计攻击中的关键作用。模式的演变：对比传统的ECB、CBC模式的局限性，重点介绍CTR（计数器模式）和GCM（伽罗瓦/计数器模式）的结构，特别强调GCM如何将认证和加密完美结合，实现高效的认证加密（Authenticated Encryption, AE）。第二章：流密码的性能与安全性权衡本章将目光投向那些以位或字节为单位进行操作的流密码（Stream Ciphers）。与分组密码的固定块大小不同，流密码提供更高的灵活性和潜在的吞吐量优势。同步与自同步流密码：区分同步流密码（如ChaCha20的内部状态更新机制）与自同步流密码（Self-Synchronizing Stream Ciphers）的工作原理和各自的安全保证。熵源与伪随机数生成器（PRNGs）：详细探讨基于线性反馈移位寄存器（LFSR）的构造，分析其周期长度和反馈多项式的选择对安全性的决定性影响。同时，探讨现代流密码如何结合非线性函数来增强输出的不可预测性。应用场景：分析流密码在资源受限设备（如IoT设备）和需要高实时性通信中的优势，并讨论其在信道噪声下的恢复能力。 --- 第二部分：哈希函数、消息完整性与认证机制 (Hash Functions, Integrity, and Authentication) 第三章：密码学哈希函数的内部构造与抗碰撞性哈希函数是所有数字签名、完整性校验和密钥派生的核心组件。本章将系统地研究现代密码学哈希函数的结构，重点关注其抗攻击的能力。 Merkle-Damgård 结构：深入分析该经典结构的构造原理，包括填充方案（Padding Schemes）的设计，以及该结构在面对长度扩展攻击（Length Extension Attacks）时的固有弱点。海绵函数（Sponge Functions）：详细介绍如SHA-3（Keccak）所采用的海绵结构，包括其“吸收（Absorbing）”和“挤压（Squeezing）”阶段，及其在抵抗第二原像攻击和碰撞攻击方面的理论优势。安全评估标准：阐述抵抗原像攻击（Preimage Resistance）、第二原像攻击和碰撞攻击的数学定义和安全界限。第四章：消息认证码（MAC）与基于密钥的完整性保护消息认证码是确保数据在传输过程中未被篡改的关键技术，它与哈希函数的主要区别在于引入了密钥。 HMAC 的标准与优化：深入解析 HMAC（基于哈希的消息认证码）的构造，说明其如何通过嵌套哈希来抵御密钥泄漏的风险，并探讨其在性能优化上的实现细节。基于分组密码的 MAC (CMAC)：阐述 CMAC 的工作原理，特别是在当仅拥有强大的分组密码算法（如AES）时，如何安全地构建一个高效的认证机制。通用性认证机制：探讨如何将认证与加密结合，不局限于AEAD模式，分析分离式认证（如数字签名后加MAC）在特定协议设计中的可行性。 --- 第三部分：高级密码学原语与新兴领域 (Advanced Primitives and Emerging Fields) 第五章：密钥管理、派生与随机性生成强大的加密依赖于高质量的密钥和随机数。本章探讨密钥生命周期管理中的关键技术。密钥派生函数（KDFs）：详细研究 PBKDF2、bcrypt 和 Argon2 的设计，重点分析它们如何通过引入工作因子（如迭代次数、内存消耗）来有效对抗暴力破解，并探讨其在密码存储中的应用。安全随机数的获取：区分伪随机数生成器（PRNG）和真随机数生成器（TRNG），探讨操作系统级别的熵池管理机制（如 `/dev/random` 和 `/dev/urandom` 的差异）。密钥封装机制（KEMs）的非公钥视角：在不涉及传统PKC的情况下，探讨如何使用对称或基于哈希的技术来安全地分发和封装会话密钥。第六章：零知识证明与隐私增强技术概览本章介绍了超越传统加密和签名的前沿领域，它们在数据可用性与隐私保护之间寻求平衡。零知识证明（ZKP）的基础：介绍交互式证明系统的概念，以及如何构建非交互式零知识证明（NIZK）的核心数学原理，特别是涉及多项式承诺的构造。同态加密的非公钥分支：概述全同态加密（FHE）和分层同态加密（LHE）的基本数学结构（如环LWE问题），重点讨论如何执行加法和乘法运算而不解密数据，尤其是在云计算环境下的应用场景。混淆电路（Obfuscated Circuits）：探讨如何将函数转化为一种“黑盒”形式，使得计算方可以执行函数而不泄露输入数据，这在数据授权使用方面具有重要价值。 --- 第七章：后量子密码学的对称视角（Symmetric Post-Quantum Cryptography）尽管公钥算法是后量子密码学（PQC）关注的焦点，但对称算法也面临量子计算的挑战。 Grover 算法的影响：分析格罗弗搜索算法如何影响对称密钥的有效长度（即密钥空间被平方根加速），并推导出在量子威胁下所需增加的密钥大小。抗量子安全的标准：讨论 NIST 标准化过程中对分组密码和哈希函数的抗量子安全评估标准，以及如何调整现有算法的参数以确保其在量子计算机面前的长期安全性。量子安全随机性：探讨在量子时代，如何设计更健壮的熵源和真随机数生成器，以应对理论上可能由量子设备带来的更精密的统计攻击。 --- 本书旨在成为密码学从业者、安全架构师和高级研究人员的实用参考，它将理论深度与对实际安全部署的关注相结合，提供一套完整的、以对称性和完整性为核心的安全工具箱。