具体描述
本书以Shannon信息理论为依据，分基础篇、信道编码篇、信源编码篇、网络篇共12章讲述了信息与编码理论的基本概念、基本原理和在通信及信息工程等领域的应用。内容包括：信息的定义及度量、信源及其信息量、信道及其容量、分组码、卷积码、TCM与Turbo码、离散信源无失真编码、限失真信源编码理论、信源编码实践、网络信息论初步和信息安全中的密码技术等。
本书可作为通信、计算机、信息工程等专业的教材或参考书，也可供信息领域科技工作者、工程技术人员参考。
现代密码学导论：从古典到量子的安全基石 书籍信息： 书名： 现代密码学导论：从古典到量子的安全基石 作者： [此处留空，或填写虚拟作者名] 页数： 约 650 页 开本： 16 开 定价： ¥128.00 --- 内容概述 《现代密码学导论：从古典到量子的安全基石》是一本全面而深入探讨信息安全核心——密码学原理、算法与实践的专著。本书旨在为计算机科学、信息安全工程、数学以及相关领域的学生、研究人员和专业工程师提供一个坚实的理论框架和前沿的技术视角。本书不仅细致讲解了支撑现代数字通信与计算安全的基础密码学分支，更将目光投向了新兴的量子计算对现有安全体系带来的革命性挑战与应对之策。 本书的结构设计遵循循序渐进的原则，从历史背景和基本数学工具的梳理开始，逐步深入到对称密码、非对称密码、数字签名、密钥管理等核心应用，最终汇聚于后量子密码学的前沿阵地。我们力求在保持学术严谨性的同时，确保内容的直观性和可理解性，通过大量的实例、图示和编程练习，帮助读者真正掌握密码学思维。 --- 第一部分：密码学的数学基础与历史回溯 本部分是构建后续复杂概念的基石。我们首先回顾了密码学从古代密写术到现代信息安全理论的演进历程，强调了香农信息论在信息安全领域奠定的基础地位（注意：此处不涉及具体的信息论编码理论，仅讨论其对保密性的数学定义）。 1.1 基础数学工具箱： 详细介绍了群论、环论、域论在密码学中的应用，特别是有限域（伽罗瓦域）上的运算。深入探讨了模运算的性质、欧拉定理、费马小定理以及平方根问题的复杂性。着重讲解了离散对数问题 (DLP) 和因子分解问题 (IFP) 的数学结构及其计算难度，这是构建公钥密码系统的理论基础。 1.2 密码分析的理论框架： 引入了基本的密码分析技术，包括频率分析、已知明文攻击（CPA）、选择明文攻击（CCA）等概念，并对它们进行严格的数学定义，为评估密码算法的安全性提供了量化标准。 --- 第二部分：对称密码体制的深度剖析 本部分聚焦于只依赖于共享密钥的加密方案。我们不仅详细介绍了当前主流的块密码和流密码，更深入探究了其内部结构与优化。 2.1 块密码设计与分析： 核心内容聚焦于 高级加密标准 (AES)。我们将完整解构 AES 的轮函数、S-盒（替代）和 P-盒（置换）的设计哲学，阐述其抗线性攻击和差分攻击的原理。此外，本书还涵盖了早期的 DES 结构，并探讨了如何通过多轮迭代和结构变换来增强安全性。 2.2 流密码： 讨论了同步流密码和自同步流密码的工作原理。重点分析了基于线性反馈移位寄存器 (LFSR) 的序列生成器，以及如何通过非线性反馈函数来抵御相关攻击。此外，对当前广泛使用的 A5/1 等算法的安全性弱点进行了探讨。 2.3 密码工作模式： 详尽讲解了如何安全地将块密码应用于不同长度的消息。详细对比了电子密码本模式 (ECB)、密文分组链接模式 (CBC)、输出反馈模式 (OFB)、计数器模式 (CTR) 和密码分组链接模式 (CFB) 的优缺点、安全性差异以及在不同场景下的适用性。重点突出了 认证加密 (AE) 模式如 GCM 的重要性。 --- 第三部分：公钥密码学与数字身份认证 本部分是现代网络安全的核心。我们将理论化地构建和分析基于数学难题的非对称加密体系，并延伸至身份认证机制。 3.1 RSA 算法的数学实现： 完整推导 RSA 算法的密钥生成、加密和解密过程，并基于大数因子分解的困难性来论证其安全性。深入分析了填充方案的重要性，特别是 PKCS1 v1.5 和 Optimal Asymmetric Encryption Padding (OAEP) 的安全性对比。 3.2 基于离散对数的公钥方案： 详述了 Diffie-Hellman (DH) 密钥交换协议的工作原理，这是建立安全通信通道的关键。随后，对 椭圆曲线密码学 (ECC) 进行了详尽的阐述，包括椭圆曲线群的代数结构、点加法的几何解释，以及 椭圆曲线离散对数问题 (ECDLP) 的难度。本书将详细对比 ECC 与标准离散对数方案（如 ElGamal）在密钥长度与计算效率上的优势。 3.3 数字签名与证书体系： 讲解了数字签名的基本要求（不可否认性、抗伪造性）。重点分析了 DSA (Digital Signature Algorithm) 和 ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) 的生成与验证过程。最后，系统性地介绍了 公钥基础设施 (PKI) 的架构，包括证书颁发机构 (CA)、证书吊销列表 (CRL) 和 OCSP 等机制，以及它们在信任链建立中的作用。 --- 第四部分：杂凑函数与消息认证码 本部分关注数据的完整性和身份验证，这是所有高级安全协议的基础构建块。 4.1 密码学哈希函数： 详细分析了哈希函数应具备的特性：抗原像攻击、第二原像攻击和碰撞抵抗性。深入剖析了 SHA-2 系列（SHA-256, SHA-512）的内部结构，包括 Merkle-Damgård 结构及其在面对长度扩展攻击时的潜在风险。 4.2 消息认证码 (MAC)： 区分了基于哈希的消息认证码 (HMAC) 和基于分组密码的消息认证码 (CMAC)。重点讲解了 HMAC 的构造原理，并证明其安全性依赖于底层哈希函数的抗碰撞性。 --- 第五部分：前沿挑战与后量子密码学（PQC） 随着量子计算技术的快速发展，传统依赖于大数分解和离散对数难题的公钥系统面临崩溃的风险。本部分是本书的亮点，全面介绍了应对量子威胁的新兴密码学领域。 5.1 量子计算对密码学的冲击： 阐述了 Shor 算法 如何有效破解 RSA 和 ECC，以及 Grover 算法 对对称密码（如 AES）和哈希函数的加速效果。 5.2 格基密码学导论： 作为当前 PQC 研究中最有希望的候选者之一，本书深入讲解了格理论的基础知识，包括最近向量问题 (SVP) 和最短向量问题 (CVP) 的复杂性。详细分析了基于格的方案，如 Learning With Errors (LWE) 和 Ring-LWE 的数学原理、密钥生成和加密过程，它们为未来安全通信提供了新的数学难题基础。 5.3 其他 PQC 候选者简述： 简要介绍基于 编码理论（如 McEliece 密码系统）和 多变量二次方程 的公钥加密方案，分析其安全假设和面临的挑战。 --- 适用对象 密码学、信息安全、应用数学专业本科高年级及研究生。 从事网络安全产品研发、系统架构设计、安全协议实现的工程师。 希望系统性掌握现代安全算法底层原理的研究人员。 本书特色： 理论与实践并重： 理论推导严谨，辅以大量安全分析实例。 前瞻性视角： 覆盖了从经典加密到后量子时代的完整技术栈。 清晰的数学脉络： 确保读者能够理解算法背后的数论和代数逻辑，而非仅仅停留在 API 调用层面。
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