应用数学基础

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出版者:航空工业出版社出版
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页数:0
译者:
出版时间:2001-10-01
价格:41.2
装帧:
isbn号码:9787801349309
丛书系列:
图书标签:
  • 应用数学
  • 数学基础
  • 高等教育
  • 理工科
  • 数学建模
  • 数值分析
  • 概率论
  • 线性代数
  • 微积分
  • 优化方法
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具体描述

专题报告:信息安全与密码学前沿技术进展 图书简介 本报告汇集了信息安全与密码学领域近年来最前沿的研究成果与实践应用,旨在为网络空间安全专业人士、高校师生以及对信息安全有深入研究兴趣的读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的技术视野。本书内容聚焦于当前技术挑战与未来发展趋势,结构严谨,内容翔实,涵盖了理论基础、新兴技术、实际应用及风险评估等多个维度。 --- 第一部分:现代密码学理论的深化与扩展 本部分详细探讨了密码学理论体系的最新发展,重点关注抗量子计算威胁下的密码学转型,以及在保障隐私计算环境中的新型密码工具。 第一章:后量子密码学(PQC)的标准化与实现 随着量子计算能力的飞速提升,传统公钥密码体系(如RSA和ECC)面临被破解的巨大风险。本章深入剖析了美国国家标准与技术研究院(NIST)主导的后量子密码学标准化进程。 格密码学(Lattice-based Cryptography)的深入解析: 详细阐述了基于最短向量问题(SVP)和最近向量问题(CVP)的困难性假设,重点介绍Kyber(密钥封装机制)和Dilithium(数字签名算法)的数学结构、安全证明框架及其实现效率的权衡分析。对Ring-LWE和Module-LWE等核心数学问题的代数结构进行了细致的数学建模。 基于编码的密码学(Code-based Cryptography): 聚焦于McEliece及其变种,分析其极高的安全性与密钥尺寸膨胀的矛盾,探讨改进方案如Classic McEliece在实际部署中的可行性。 基于哈希的签名方案(Hash-based Signatures): 深入分析XMSS和LMS的构造原理、状态管理机制,以及SPHINCS+作为更稳健、无状态方案的优势与限制。讨论了签名更新策略在长期安全存储中的重要性。 同源类密码学(Isogeny-based Cryptography): 探讨了基于椭圆曲线同源映射的方案,如SIKE(尽管Recent Attacks已对其构成威胁,但其理论基础仍有研究价值),分析其基于同源群结构构造的巧妙之处及其对特定攻击模型的抵抗能力。 第二章:全同态加密(FHE)的性能飞跃 全同态加密允许在密文上直接进行任意计算,是实现云计算隐私保护的核心技术。本章着重于推动FHE从理论走向实用化的关键进展。 FHE方案的分类与演进: 系统对比了基于BFV、BGV和CKKS等方案的优缺点,尤其关注CKKS方案在处理近似计算和实数域运算上的优势。 引导式重加密(Bootstrapping)技术的优化: 这是FHE效率瓶颈所在。详细介绍了如Compact TFHE和FHE-friendly circuits的设计,如何通过改进乘法电路的深度和结构,显著降低引导式重加密的计算开销。 硬件加速与并行化: 分析了针对FHE特定数学操作(如NTT/INTT)的专用硬件加速架构设计,以及如何利用GPU和FPGA平台实现大规模密文矩阵运算的并行化加速。 第三章:零知识证明(ZKP)的工程化与应用扩展 零知识证明技术在区块链、身份验证和数据合规性领域展现出巨大潜力。本章聚焦于高性能、可验证的ZKP系统构建。 非交互式零知识证明(NIZK)的构造: 深度剖析了zk-SNARKs(如Groth16、PLONK)和zk-STARKs(基于FRI测试)的内部机制。重点讨论了PLONK中的Lookup Arguments如何提高证明复杂性覆盖范围,以及STARKs如何实现透明设置(无需可信设置)。 递归证明与证明聚合: 探讨了如何利用递归证明(如Halo 2)来有效聚合先前证明的有效性,从而解决电路深度限制和提高验证效率的问题,为构建跨链或复杂协议验证奠定基础。 实践中的DeFi与身份场景应用: 分析了ZKP在构建隐私保护的代币交易、去中心化身份(DID)验证中的具体协议设计,关注如何平衡证明生成时间与证明大小。 --- 第二部分:网络安全与系统防御的新范式 本部分关注在复杂网络环境和新兴计算模型下,如何构建更具韧性的安全防御体系,尤其强调可信执行环境与攻击面缩小策略。 第四章:可信执行环境(TEE)的侧信道攻击与缓解 TEE(如Intel SGX、ARM TrustZone)为应用提供了硬件级隔离,但其安全性并非绝对。本章深入挖掘了TEE面临的硬件侧信道威胁。 时序与功耗分析攻击(Timing and Power Analysis): 详细分析了针对SGX中Enclave Page Cache (EPC)访问模式、微码更新操作的时序侧信道攻击案例,以及如何通过数据依赖性消除(Data Dependency Elimination)技术来混淆内存访问模式。 内存总线与缓存侧信道: 探讨了Flush+Reload、Prime+Probe等攻击技术如何跨越CPU安全边界,窃取密文信息。重点分析了硬件层面对缓存行为的细粒度控制机制(如Intel CAT)。 软件缓解策略的局限性: 评估了代码混淆、指令随机化以及专用的硬件内存加密(如MKTME)在对抗侧信道攻击中的有效性和性能开销。 第五章:软件供应链安全与漏洞管理 随着软件依赖性的加深,供应链攻击已成为最致命的威胁之一。本章侧重于主动防御和自动化检测技术。 依赖项漏洞的动态分析: 深入研究SARIF(Static Analysis Results Interchange Format)在集成静态分析结果中的应用,以及如何结合符号执行(Symbolic Execution)与污点分析(Taint Analysis)来检测依赖库中隐藏的深度漏洞。 二进制程序完整性验证: 讨论了基于区块链或可信哈希链的软件发布完整性验证机制。分析了二进制代码克隆检测算法在识别恶意代码注入和变体攻击中的作用。 模糊测试(Fuzzing)的智能化演进: 重点介绍覆盖率引导模糊测试(Coverage-guided Fuzzing),如AFL++和LibFuzzer的最新优化,特别是针对特定协议(如TLS/QUIC)的协议感知模糊测试框架的构建。 第六章:身份验证协议的演进与强韧性设计 传统的密码认证机制正逐步被更具弹性和隐私保护的协议取代。 无密码身份验证技术: 详述FIDO2标准的架构,包括WebAuthn和CTAP协议栈,重点分析基于公钥加密的成对密钥机制如何取代共享密钥的弱点。 基于属性的访问控制(ABAC)的高级模型: 对比传统的基于角色的访问控制(RBAC),深入分析ABAC如何通过上下文信息(时间、地理位置、设备健康状态)动态授权。讨论如何使用基于属性的加密(ABE)来保护策略本身不被泄露。 多方安全计算(MPC)在认证中的集成: 探讨MPC如何用于安全地联合验证多方拥有的秘密信息(例如,联合验证用户是否满足多个机构的准入条件),而无需暴露任何一方的原始数据。 --- 第三部分:新兴计算环境下的安全挑战 本部分面向未来计算模式,探讨在量子、分布式和异构计算环境中,如何设计和维护信息安全体系。 第七章:量子安全通信与网络层保护 量子技术不仅威胁密码学,也影响了网络通信的安全性。 量子密钥分发(QKD)的实际部署考量: 详细对比了BB84、SARG04等QKD协议的实现细节、安全距离限制和对噪声的容忍度。讨论了QKD与传统加密基础设施的混合部署策略。 量子安全网络协议栈的构建: 分析了如何在IP层和传输层(如TLS/IPsec)中集成PQC算法,特别是针对密钥交换和身份验证阶段的过渡方案。探讨了Hybrid Mode的设计原则,以确保在PQC算法未完全成熟前维持现有安全水平。 量子安全随机数生成器(QRNG): 探讨了基于量子噪声源的真随机数生成器的物理实现原理,以及如何确保其输出的统计独立性和不可预测性,满足高安全要求的加密应用。 第八章:区块链与分布式账本技术的安全审计 分布式系统固有的去中心化特性引入了新的安全攻击面,本章侧重于智能合约与共识机制的深度安全分析。 智能合约的静态与动态形式化验证: 介绍利用Coq或Isabelle/HOL等工具对Solidity代码进行形式化验证的方法,以确保合约逻辑满足预先设定的安全属性(如无重入、无溢出)。 共识机制的弹性与攻击: 分析了PoW(如51%攻击的成本分析)、PoS(如长程攻击、弱主观性问题)的最新漏洞研究。探讨了Byzantine Fault Tolerance (BFT) 协议在面对现实世界网络延迟和节点叛变时的鲁棒性增强措施。 跨链通信(IBC)的安全边界: 深入研究跨链通信协议中的信任锚定机制、数据一致性保证,以及如何防止信息中继过程中的数据篡改和重放攻击。 --- 总结与展望 本书的每一章节都致力于揭示当前信息安全领域最尖端、最复杂的理论挑战和工程实践,力求为读者提供一套连贯的、面向未来的安全知识体系,指导其在快速演进的技术浪潮中保持领先地位。内容覆盖了从数学基础到系统实现的完整技术栈,强调实证分析和前沿技术的融合应用。

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作为一名热衷于解决现实世界挑战的探索者,《应用数学基础》这本书为我提供了一个强大的视角和一套实用的工具集。这本书的独特之处在于,它没有将数学知识束之高阁,而是始终围绕着“应用”这个核心展开。我最喜欢的是书中关于“数据分析与可视化”的章节。在当今信息爆炸的时代,如何从海量数据中提取有价值的信息,并将其有效地呈现出来,是至关重要的。书中介绍了描述性统计的方法,如均值、中位数、方差等,以及如何利用图表,如直方图、散点图和箱线图,来直观地展示数据的分布和关系。这让我能够更好地理解数据,并从中发现规律。此外,书中关于时间序列分析的介绍,也让我对预测未来趋势有了更清晰的认识。无论是经济数据的预测,还是天气模式的分析,时间序列分析都是一种重要的数学工具。作者通过对ARIMA模型等经典方法的介绍,让我理解了如何捕捉数据中的趋势、季节性和随机性。这本书还让我对“模式识别”这一概念产生了浓厚的兴趣。在图像处理、语音识别以及生物信息学等领域,识别和分类数据中的模式是核心任务。书中涉及的一些基础的机器学习算法,如k-近邻和支持向量机,都为我理解模式识别提供了入门。这本书让我看到了数学在数据驱动的决策和问题解决中的重要作用,它不仅教会了我数学工具,更教会了我如何用数学的思维去观察和分析世界。

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我一直对科学研究的严谨性和逻辑性非常着迷,《应用数学基础》这本书,就像一位经验丰富的向导,带领我深入了解了科学研究的底层逻辑和方法。这本书的结构安排非常巧妙,它从最基础的逻辑推理和集合论开始,逐步引导读者理解更复杂的数学概念,并最终将其应用于科学问题的解决。我最欣赏的是书中关于证明的艺术的探讨。作者通过分析一些经典的数学证明,展示了数学家是如何通过严密的逻辑推理来建立定理的。这不仅仅是记忆公式,更是学习如何思考,如何构建一个无懈可击的论证过程。书中也让我对数学模型的重要性有了更深刻的认识。无论是物理学中的牛顿定律,还是化学中的反应速率方程,都离不开数学模型的构建。作者通过一个关于传染病传播的模型,展示了如何利用微分方程和统计学方法来预测疾病的传播趋势,并评估干预措施的效果。这让我看到了数学在公共卫生和流行病学研究中的巨大价值。此外,书中关于不确定性和误差分析的讨论,也让我意识到,科学研究并非总是精确无误的,理解和量化不确定性是科学严谨性的重要组成部分。这本书不仅仅是一本数学书,它更是一本关于科学思维和研究方法的启蒙读物,它让我对科学探索充满了敬畏和期待。

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我一直对数学在现实世界中的应用充满好奇,尤其是在解决复杂问题时,数学扮演着怎样的角色,这对我来说一直是一个充满吸引力的领域。《应用数学基础》这本书正好满足了我对这方面的渴望。我尤其欣赏书中对各种数学工具的介绍,它们不仅仅是抽象的公式和定理,而是被生动地描绘成解决实际问题的利器。例如,在第一章中,作者通过一个关于城市交通流量优化的案例,生动地展示了如何运用图论中的最短路径算法来缓解交通拥堵。书中对算法的推导过程清晰明了,从基本的定义到最终的应用,每一步都循序渐进,让人很容易理解。更重要的是,作者并没有止步于理论的讲解,而是提供了大量的代码示例,虽然我不是一个专业的程序员,但这些代码让我看到了理论转化为实际操作的可能性。我尝试着自己动手运行了一些简单的例子,那种将抽象概念具象化的感觉非常棒。这本书也让我对概率论有了更深入的认识,书中关于风险评估和决策分析的章节,通过生动的案例,揭示了概率论在金融、保险甚至体育预测等领域的广泛应用。我特别喜欢其中关于蒙特卡洛模拟的介绍,这种通过随机抽样来近似计算复杂概率的方法,在很多我之前认为只能靠经验来判断的领域,都展现出了强大的威力。这本书不仅仅是一本教科书,更像是一位经验丰富的导师,循循善诱地引导我一步步走进应用数学的奇妙世界。它让我意识到,数学并非高高在上,而是与我们的生活息息相关,并且拥有解决现实世界中许多棘手问题的能力。

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作为一个对工程领域,特别是机械和航空航天工程充满热情的人,《应用数学基础》这本书为我提供了至关重要的理论支持。我一直想弄清楚,那些复杂的工程设计和精密计算是如何实现的,而这本书正好解答了我的疑问。书中关于微分方程的讲解,是我认为最精彩的部分之一。无论是描述物体的运动轨迹,还是分析电路的动态特性,微分方程都是不可或缺的工具。作者通过分析弹簧振子的运动,以及如何通过求解微分方程来预测其未来的位置和速度,让我对动态系统的建模有了直观的理解。书中还涉及了傅里叶分析,这对于信号处理和系统分析至关重要。我了解到,任何复杂的信号都可以分解成一系列简单的正弦和余弦波的叠加,而傅里叶变换就是实现这一分解的数学工具。这对于理解振动分析、图像处理乃至音频压缩都有着深远的影响。此外,书中对向量微积分的介绍,也为我理解多变量函数、梯度和散度等概念打下了基础,这些概念在流体力学、电磁学等领域有着广泛的应用。我尤其对书中关于数值分析的章节印象深刻,它介绍了如何用近似方法来求解那些难以解析求解的方程,这对于计算机辅助设计(CAD)和有限元分析(FEA)等工程应用至关重要。这本书让我看到了数学在工程领域的无处不在,它不仅仅是计算的工具,更是理解和解决工程问题的语言。

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作为一个热爱阅读,并且对知识的广度有所追求的读者,《应用数学基础》这本书,为我打开了一个全新的认知维度。这本书并没有局限于某个单一学科的数学知识,而是以一种非常宏观的视角,展示了数学在各个领域的渗透力和影响力。我尤其喜欢书中关于“数学与艺术”的章节。作者通过对黄金比例、斐波那契数列以及分形几何的介绍,揭示了数学在绘画、建筑乃至音乐中的规律和美感。这让我对艺术创作有了更深层次的理解,也让我看到了数学与人类创造力之间的奇妙联系。书中也涉及了一些关于博弈论的内容,它让我理解了在合作与竞争的环境下,个体如何做出最优决策。这不仅适用于经济学,也适用于心理学、社会学乃至日常生活中的人际交往。我第一次了解到,许多看似复杂的社会现象,都可以用数学模型来解释和预测。此外,书中关于数学史的穿插介绍,也让我对数学这门古老而又充满活力的学科有了更深的敬意。从古希腊的几何学到现代的抽象代数,数学的发展历程充满了智慧和创新。这本书让我意识到,数学不仅仅是工具,它本身就是一门充满哲学思考的学科。它拓展了我的视野,也让我对未来的学习充满了更多的可能性。

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对于那些对数学充满敬畏,或者曾经被数学“劝退”的朋友们,《应用数学基础》这本书绝对是你们重新认识数学的一个绝佳契机。我之所以这么说,是因为这本书的作者在处理复杂的数学概念时,展现出了惊人的教学天赋。书中对微积分的讲解,是我见过最清晰、最有条理的。以往我学习微积分时,常常被那些看似晦涩的符号和证明弄得晕头转向,但在这本书里,作者巧妙地将微积分与物理学中的变化率、曲线下的面积等直观概念联系起来,让我仿佛看到了数学语言背后那生动的物理图像。比如,在介绍导数时,作者用了一个非常生动的例子,描述了一辆汽车的速度变化,将瞬时速度的概念解释得淋漓尽致。而对于积分,则通过计算不规则形状的面积,展示了其“累加”的本质。书中还穿插了许多关于不同科学领域如何应用微积分的案例,从天体运动的轨道预测到生物种群的增长模型,都让我看到了数学的强大生命力。我尤其对书中关于线性代数的章节印象深刻。矩阵和向量的概念,在作者的笔下不再是冷冰冰的数字组合,而是用来描述空间变换、数据分析乃至机器学习模型的重要工具。书中用图形化的方式解释了矩阵乘法如何代表旋转、缩放和平移等几何变换,这比枯燥的代数运算更容易理解和记忆。这本书让我重新拾起了对数学学习的信心,也让我开始思考,未来是否可以利用这些工具去解决一些我一直感兴趣的问题,比如如何更有效地分析大量数据,或者如何构建更精确的模型来预测某种现象的发生。

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我一直对人工智能和机器学习领域抱有极大的热情,《应用数学基础》这本书,为我提供了学习这些前沿技术所必需的数学武器。这本书的章节设计非常符合人工智能学习者的需求,它从基础的线性代数和微积分入手,逐步深入到概率论、统计学以及优化理论。我最受益的是书中关于矩阵和向量运算的详细讲解。在机器学习中,数据往往以矩阵的形式表示,而各种模型,如神经网络,其核心就是对这些矩阵进行复杂的运算。作者通过生动的例子,解释了矩阵的乘法、转置、求逆以及特征值分解等操作,让我能够清晰地理解这些运算在模型训练和数据处理中的作用。此外,书中关于概率论和统计学的章节,也为我理解机器学习中的各种算法提供了坚实的基础。比如,贝叶斯定理在概率图模型和分类算法中扮演着核心角色,而最大似然估计则是我理解许多参数估计方法的前提。这本书还让我对“优化”这个概念有了更深入的理解。在训练机器学习模型时,我们的目标就是找到一组最优的模型参数,使得损失函数最小化。梯度下降等优化算法,正是基于微积分的原理来工作的。我尤其喜欢书中关于凸优化和梯度下降的详细介绍,这让我能够理解如何有效地训练复杂的模型。这本书让我看到了数学在构建和理解人工智能背后的强大支撑,我将继续努力,将这些数学知识应用到我的人工智能学习和实践中。

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我一直对信息技术和计算机科学的世界充满好奇,而《应用数学基础》这本书,为我揭示了隐藏在代码和算法背后的数学奥秘。这本书的章节设置非常合理,它从基础的代数和逻辑推理入手,逐渐深入到更复杂的离散数学和概率论。我尤其欣赏书中对离散数学的讲解,这部分内容对于理解计算机科学中的许多核心概念至关重要。比如,书中关于集合论和图论的介绍,为我理解数据结构、算法设计以及网络拓扑等概念打下了坚实的基础。作者通过对二分图匹配问题的分析,清晰地展示了如何将现实问题抽象成数学模型,并利用图论的算法来解决。此外,书中关于逻辑学和组合数学的内容,也让我对算法的效率和复杂性有了更深入的认识。理解计数原理和排列组合,能够帮助我更好地分析算法的时间和空间复杂度,从而选择更优的解决方案。我特别喜欢书中关于“计算的本质”的讨论,它让我开始思考,计算机是如何通过一系列数学运算来模拟和解决各种问题的。这本书也让我对密码学和编码理论产生了浓厚的兴趣,它解释了许多安全通信和数据存储的底层数学原理。对于任何想要深入了解计算机科学背后原理的人来说,《应用数学基础》都是一本不可多得的宝藏,它让我看到了数学在构建我们数字世界中的关键作用。

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作为一名对数据科学领域充满浓厚兴趣的探索者,《应用数学基础》这本书为我提供了坚实且全面的数学基石。这本书的叙述方式非常贴合实际应用的需求,它并没有将数学概念孤立地呈现,而是始终围绕着“如何应用”这个核心展开。我最喜欢的是书中关于统计学的章节,作者对各种统计方法的介绍,从描述性统计到推断性统计,都非常细致和到位。书中对假设检验的讲解,尤其让我印象深刻。作者通过一个经典的“药物疗效检验”案例,生动地展示了如何利用统计学原理来判断一个新药物是否真的有效,而不是偶然的巧合。这让我理解了统计学在科学研究和商业决策中的重要作用。此外,书中对回归分析的介绍也让我受益匪浅。作者通过分析房屋价格与房屋面积、地理位置等因素之间的关系,清晰地说明了如何通过线性回归模型来预测变量之间的关联性,并量化这种关联。这对于我理解和构建预测模型至关重要。这本书还让我对“优化”这个概念有了更深刻的理解。在经济学和工程学中,如何找到最优的解决方案,往往是关键所在。书中关于线性规划的章节,通过一个生产计划的例子,展示了如何在满足一系列约束条件的前提下,最大化或最小化某个目标函数。这些方法不仅在理论上严谨,而且在实践中具有极强的可操作性。总而言之,《应用数学基础》为我打开了一扇通往数据科学世界的大门,让我对未来的学习和研究充满了期待。

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一直以来,我都在寻找能够帮助我理解金融市场运作的工具和理论,《应用数学基础》这本书为我提供了非常宝贵的启示。这本书的视角非常独特,它不仅仅是讲解数学理论,而是将这些理论与金融建模和风险管理等实际应用紧密结合。我最感兴趣的是书中关于随机过程的章节。金融市场的价格波动往往具有随机性,而随机过程的数学工具,如布朗运动和伊藤引理,能够帮助我们建立更精确的模型来描述和预测这些波动。作者通过对股票价格随机游走模型的介绍,让我理解了如何用数学语言来刻画市场的不确定性。此外,书中关于期权定价的章节,尤其是布莱克-斯科尔斯模型,让我第一次真正理解了金融衍生品定价背后的数学逻辑。虽然模型的推导过程涉及到一些偏微分方程,但作者的讲解非常细致,让我能够一步步跟上思路。这本书还让我对风险度量和管理有了更深刻的认识,例如VaR(风险价值)和CVaR(条件风险价值)等概念,都离不开统计学和概率论的支持。通过对这些数学工具的学习,我开始能够更客观地评估投资组合的风险,并做出更明智的决策。这本书为我打开了通往量化金融世界的大门,也让我看到了数学在金融领域能够发挥的巨大潜力,我将继续深入探索这些理论,并尝试将其应用到实际的投资分析中。

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