具体描述
本书遵从最新教学大纲的要求，在第1版的基础上课程根据读者的反馈意见进行了一次修订，增加了大量具有代表性的习题和近年研究生入学考试试题，以帮助读者深化集合论、代数系统、图论和数理逻辑等内容的理解，达到提高分析和解决问题能力的目的。
全书共分9章，每章包含以下内容：基本知识点，对每章的知识点进行详细的归纳总结，并注重各章节前后的融会贯通；习题与解析，精选并解答了大量的相关知识点的习题，包括选择题、填空题、简答题3种题型，难度由浅入深，既有对基本知识点的考核，也有各大高等院校的考研题，并对典型习题从不同角度、用多种解法进行讲解，注重对基本概念的理解和综合解题能力的培养。
本书适合高等院校计算机及相关专业的学生作为学习辅导书，对备考计算机专业的研究生也是必备的复习资料，还适用于自学考试和计算机等级（三级或四级）考试的应试者研习。
图书简介：现代密码学原理与实践 书籍定位： 本书旨在为密码学初学者、计算机科学专业学生以及希望深入了解现代信息安全底层机制的工程师提供一套系统、全面且兼具理论深度与工程实践指导的教程。它不仅涵盖了密码学的核心理论框架，更侧重于当代密码系统在实际应用中所面临的挑战与解决方案。 第一部分：密码学的基石与历史演进 本书开篇将带领读者回顾密码学的历史脉络，从早期的古典密码（如凯撒密码、维吉尼亚密码）入手，分析其局限性，为理解现代密码学的必要性奠下基础。随后，重点转向信息论基础，特别是香农的完美保密性概念（一次性密码本），以此建立衡量密码系统安全性的理论标尺。我们将深入探讨混淆（Confusion）与扩散（Diffusion）两大核心设计原则，这些原则是现代分组密码和序列密码设计的理论支柱。 第二部分：对称加密算法的深入剖析 在对称密码部分，我们将详细解析当前工业界和国家标准中的主流算法。 2.1 分组密码（Block Ciphers）： 篇幅将集中于高级加密标准（AES）。我们将不仅展示其结构（轮函数、密钥扩展、S盒设计），更重要的是，会深入剖析其安全性分析方法，包括差分分析（Differential Cryptanalysis）和线性分析（Linear Cryptanalysis）的基本思想，让读者理解为何一个精心设计的密码系统能够抵御已知的攻击手段。此外，也会简要介绍如DES/3DES的演变及其在现代应用中的局限性。 2.2 密码工作模式（Modes of Operation）： 纯粹的分组密码无法直接用于加密任意长度的数据。本书将详尽阐述ECB、CBC、CFB、OFB以及最具代表性的GCM（Galois/Counter Mode）。对于GCM，我们将重点解释其如何同时提供认证加密（Authenticated Encryption）功能，这是现代安全通信协议（如TLS）中不可或缺的一环，并探讨其性能优化考量。 2.3 序列密码（Stream Ciphers）： 虽然分组密码占据主导地位，但序列密码因其低延迟特性在特定场景（如无线通信）仍有应用。我们将分析基于线性反馈移位寄存器（LFSR）的理论，并介绍如ChaCha20这类被广泛采用的高性能序列密码的设计哲学。 第三部分：非对称加密与密钥交换机制 非对称密码学是现代公钥基础设施（PKI）的基石。本部分将聚焦于数学难题的有效性： 3.1 整数分解问题（RSA）： 深入探讨RSA算法的生成过程、加密与解密流程。重点分析其安全性依赖的数学基础——大数因子分解的难度。同时，我们将覆盖RSA签名方案及其安全变体，如PSS（Probabilistic Signature Scheme）。 3.2 离散对数问题（DLP）与椭圆曲线密码学（ECC）： 椭圆曲线密码学被视为下一代公钥技术，因为它能以更短的密钥长度提供同等级别的安全性。本书将用详实的代数几何背景介绍有限域上的椭圆曲线运算（点加法、点乘）。随后，我们将详细介绍ECDH（Elliptic Curve Diffie-Hellman）密钥交换协议，以及ECDSA（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm），对比其与基于RSA的方案在效率和安全性上的优劣。 3.3 密钥交换协议： 阐述Diffie-Hellman协议的基本原理，并分析其在实际应用中的漏洞（如中间人攻击），引出需要数字证书来验证身份的必要性，为下一部分做铺垫。 第四部分：数字签名、认证与基础设施 4.1 数字签名： 数字签名的核心在于提供数据完整性和不可否认性。除了RSA和ECDSA，本书还会介绍Schnorr签名的紧凑性和前向安全性，以及其在区块链技术中的应用潜力。 4.2 散列函数与消息认证码（MAC）： 详细分析SHA-2系列算法的内部结构，并探讨SHA-3（Keccak）的设计思路——海绵结构（Sponge Construction）。重点讲解如何使用HMAC（基于散列的消息认证码）来确保数据在传输过程中不被篡改。 4.3 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）的信任模型、证书吊销列表（CRL）和OCSP，构建起完整的公钥信任链条。 第五部分：前沿密码学主题与安全工程 为使读者紧跟技术前沿，本书将用专门章节介绍新兴领域： 5.1 零知识证明（Zero-Knowledge Proofs）： 介绍ZK-SNARKs和ZK-STARKs的基本概念，解释如何在不透露原始信息的情况下证明某一陈述的真实性，这对隐私保护计算至关重要。 5.2 后量子密码学（PQC）： 随着量子计算威胁的日益增加，本书将概述基于格（Lattice-based）、基于编码（Code-based）和基于哈希（Hash-based）的抗量子密码学方案，特别是NIST PQC标准化进程中领先的算法，如KYBER和Dilithium。 5.3 侧信道攻击与对策： 理论安全不等于工程安全。本章将分析功耗分析、电磁辐射分析、定时攻击等侧信道攻击的原理，并探讨硬件和软件层面如何通过掩码（Masking）和随机化等技术进行防御。 总结与展望： 本书不仅是知识的传递，更是思维的训练。通过对数学基础的严谨推导和对实际协议的细致剖析，读者将获得在信息安全领域设计、评估和实现密码系统的专业能力。它将成为理解TLS/SSL、VPN、区块链、安全存储等一切依赖于现代密码学技术的应用系统的坚实基础。
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