An Introduction to Cryptography

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出版者:CRC Pr I Llc
作者:Mollin, Richard A.
出品人:
页数:413
译者:
出版时间:
价格:664.00 元
装帧:HRD
isbn号码:9781584886181
丛书系列:
图书标签:
  • Cryptography
  • Cryptography
  • Information Security
  • Computer Science
  • Mathematics
  • Algorithms
  • Network Security
  • Data Encryption
  • Coding Theory
  • Applied Cryptography
  • Security Engineering
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具体描述

密碼學導論:安全通訊的基石與未來 (An Introduction to Cryptography: Foundations and Frontiers of Secure Communication) 書籍概述 本書旨在為讀者提供一個全面且深入的密碼學領域的導覽,涵蓋從古典密碼系統的歷史演變,到現代公鑰密碼學的數學原理與安全實踐。我們期望讀者在閱讀完本書後,不僅能掌握當前主流密碼演算法的運作細節,更能理解支撐這些系統的理論基礎,並具備批判性評估新興安全威脅的能力。本書的結構設計兼顧了理論的嚴謹性與應用的實用性,力求在學術深度與可讀性之間找到最佳平衡點。 第一部分:密碼學的基礎與歷史回顧 本部分奠定讀者對密碼學核心概念的理解,並追溯其發展歷程。 第一章:密碼學概論與安全模型 本章首先界定密碼學(Cryptography)與密碼分析學(Cryptanalysis)的範疇與重要性。我們將探討資訊安全的CIA三元組(機密性、完整性、可用性),並將其作為設計所有密碼系統的指導原則。核心內容包括:資訊理論中的熵(Entropy)概念,如何量化隨機性與密碼強度;敵手模型(Adversary Models)的建立,例如唯讀攻擊、已知明文攻擊(CPA)和選定密碼文攻擊(CCA),這些模型是評估演算法安全性的標準框架。最後,本章簡要介紹資訊在靜態儲存和動態傳輸中的安全需求差異。 第二章:古典密碼系統的原理與局限 雖然古典密碼在現代已不安全,但它們是理解密碼學思維的絕佳起點。本章詳細分析替換密碼(Substitution Ciphers)和移位密碼(Transposition Ciphers)。重點介紹: 凱撒密碼 (Caesar Cipher):作為最基礎的單表替換的範例。 維吉尼亞密碼 (Vigenère Cipher):探討多表替換如何抵禦頻率分析。 頻率分析的原理:解釋如何利用語言學特性破解古典密碼,這為後續理解現代密碼系統對抗已知明文攻擊的設計提供了歷史背景。 一次性密碼本 (One-Time Pad, OTP):作為唯一已知的理論上不可破譯的密碼系統,我們將深入探討其「完美保密性」的條件(金鑰的隨機性、長度與實際使用次數的限制)。 第二部分:傳統密碼學與區塊密碼 本部分聚焦於共享金鑰(對稱)密碼學的數學結構與工程實現。 第三章:有限域與模數算術 密碼學的現代性很大程度上依賴於精確的數學工具。本章專注於構建這些工具: 整數的模數算術:包括模逆元、擴展歐幾里得演算法(Extended Euclidean Algorithm)在求解模線性方程中的應用。 費馬小定理與歐拉定理:這些定理是理解公鑰密碼學中指數運算和離散對數問題的基礎。 伽羅瓦域 (Galois Fields, $ ext{GF}(p)$ 和 $ ext{GF}(2^m)$):詳細介紹有限域的結構,特別是二元域 $ ext{GF}(2^8)$ 在區塊密碼(如AES)中的多項式乘法運算。 第四章:區塊密碼的結構與標準 區塊密碼是現代加密系統的核心。本章將剖析如何將數學操作轉化為安全、高效的加密機: 塞菲爾結構 (Feistel Structure):詳細分析該結構的通用性,並以DES(資料加密標準)為例進行剖析,理解其輪函數(Round Function)的設計哲學。 替換-置換網路 (Substitution-Permutation Networks, SPN):深入探討其核心元件:S盒(S-Box)的非線性替換特性和P盒(P-Box)的擴散特性。 高級加密標準 (AES):作為當今最主要的區塊密碼,本書將完整拆解AES的四個主要步驟:SubBytes、ShiftRows、MixColumns和AddRoundKey,並討論其抵抗差分攻擊和線性攻擊的設計理念。 第五章:密碼操作模式 (Modes of Operation) 區塊密碼只能加密固定長度的資料塊,本章探討如何將其擴展到任意長度的訊息: 電子密碼本模式 (ECB):討論其缺陷,特別是模式重複性導致的機密性洩露。 密碼區塊鏈結模式 (CBC):詳述初始化向量(IV)的作用,以及數據完整性在CBC中的缺失。 密碼回饋模式 (CFB) 與輸出回饋模式 (OFB):作為流密碼的實現方式,探討它們如何利用區塊密碼實現自同步特性或同步流特性。 計數器模式 (CTR):分析CTR模式如何實現高效的並行化操作,以及它與其他模式在安全性上的權衡。 認證加密 (Authenticated Encryption):介紹GCM(Galois/Counter Mode)等模式,強調現代加密不僅需要機密性,還需要訊息認證碼(MAC)來提供完整性與真實性。 第六章:雜湊函數與訊息完整性 雜湊函數是數位簽名、密碼協議和數據驗證的基石。本章探討其特性與構造: 雜湊函數的基本特性:抗原像攻擊(Preimage Resistance)、第二原像攻擊(Second Preimage Resistance)和碰撞抵抗性(Collision Resistance)。 梅克爾-達姆加德結構 (Merkle-Damgård Construction):分析MD5和SHA-1如何利用此結構。 現代安全雜湊標準:深入剖析SHA-2(如SHA-256)的內部結構。 抗碰撞性分析:討論生日攻擊(Birthday Attack)如何影響雜湊輸出的安全性,以及SHA-3(Keccak)與前代標準在設計哲學上的根本差異。 第三部分:非對稱密碼學與金鑰交換 本部分轉向公鑰密碼學,探討如何實現安全金鑰分發和數位簽名。 第七章:公鑰密碼學的數學基礎:大數數論 公鑰系統依賴於某些單向數學問題的困難性。本章詳細介紹這些核心難題: 整數分解問題 (Integer Factorization Problem, IFP):RSA演算法的理論支柱。 離散對數問題 (Discrete Logarithm Problem, DLP):包括有限域和橢圓曲線上的DLP。 擴散與陷門單向函數 (Trapdoor One-Way Functions)。 第八章:RSA演算法詳解 RSA是歷史最悠久且應用最廣泛的公鑰系統。 金鑰生成、加密與解密過程:嚴謹闡述基於歐拉定理的數學實現。 填充方案 (Padding Schemes):重點分析PKCS1 v1.5和OAEP(Optimal Asymmetric Encryption Padding)的必要性,說明為何不加填充的RSA是極度危險的。 安全考量:討論模數的選擇、指數的安全性,以及潛在的定點攻擊(Fault Attacks)防禦。 第九章:基於離散對數的公鑰系統 本章介紹Diffie-Hellman金鑰交換和ElGamal加密系統。 Diffie-Hellman金鑰交換:詳細展示雙方如何無需預先共享秘密即可建立共享密鑰,並分析中間人攻擊(Man-in-the-Middle Attack)的防禦機制。 ElGamal加密:闡述其基於DLP的加密方式,及其在數字簽名標準(DSA)中的變體應用。 第十章:橢圓曲線密碼學 (ECC) ECC是當代高效能加密的首選技術,它在提供同等安全性的前提下,顯著減少了金鑰長度和計算開銷。 橢圓曲線的代數結構:定義域、點的加法運算(幾何解釋與代數公式)。 短維爾斯特拉斯方程 (Short Weierstrass Equation):討論素數域和二元域上的橢圓曲線。 橢圓曲線離散對數問題 (ECDLP):分析其難度遠高於傳統DLP的數學原因。 核心演算法:ECC加密(ECIES)和橢圓曲線數位簽章演算法(ECDSA)的運作細節。 第四部分:密碼學的進階主題與未來挑戰 本部分探討當前研究熱點和影響未來安全的關鍵技術。 第十一章:數位簽章與憑證體系 本章探討如何確保訊息的發件人身份與數據的不可否認性。 數位簽章的定義與要求:不可轉讓性、單向驗證性。 標準簽章演算法:RSA簽章(RSASSA-PSS)與ECDSA的比較。 公開金鑰基礎設施 (PKI):深入探討憑證授權機構(CA)、憑證簽發、撤銷機制(CRL與OCSP)以及信任鏈的建立。 第十二章:後量子密碼學 (Post-Quantum Cryptography, PQC) 隨著量子計算機理論的成熟,對現有公鑰系統的威脅日益增加。本章介紹抵抗Shor演算法的替代方案。 量子計算的威脅:簡述Shor演算法對RSA/ECC的破壞力。 基於格的密碼學 (Lattice-Based Cryptography):介紹Shortest Vector Problem (SVP) 和Closest Vector Problem (CVP) 的難度,以及LWE問題(Learning With Errors),這是NIST標準化候選方案(如Kyber和Dilithium)的基礎。 基於雜湊的簽章 (Hash-Based Signatures):如Lamport簽章和XMSS/LMS,探討它們的優勢與狀態管理挑戰。 其他PQC方向:簡要概述基於編碼理論(如McEliece)和基於多變數方程的方案。 第十三章:零知識證明與進階隱私技術 本章討論如何在不洩露原始資訊的情況下證明陳述的真實性。 零知識證明的核心特性:完備性、可靠性與零知識性。 交互式證明系統:如Schnorr協議。 非交互式零知識證明 (NIZK):如何利用Fiat-Shamir變換從交互式證明轉化而來。 SNARKs/STARKs簡介:討論它們在區塊鏈隱私保護(如Zcash)中的實際應用,以及證明生成與驗證的效率。 第十四章:密碼分析實務與安全評估 本章著重於實際的攻擊手段與防禦策略,強調「實踐中的密碼學」。 側信道攻擊 (Side-Channel Attacks):功耗分析(SPA/DPA)、電磁洩漏分析、時序攻擊的原理與防禦(如掩碼技術)。 緩衝區溢位與密碼實現中的漏洞:探討C語言等環境中記憶體操作不當如何導致密碼金鑰洩露。 隨機數生成器的安全:區分真隨機數生成器(TRNG)和偽隨機數生成器(PRNG),並分析弱種子(Weak Seeding)的後果。 本書結尾將總結當前密碼學面臨的挑戰——包括後量子過渡、物聯網安全、以及對更強大的隱私保護工具的需求,引導讀者進入更專業的研究領域。

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读后感

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《An Introduction to Cryptography》这本书给我的感觉是它为我提供了一个“系统性的学习路径”。我一直在寻找一本能够全面而深入地介绍密码学基础的书籍,而这本书似乎恰好符合我的需求。我希望书中能够从最基础的概念讲起,比如信息的加密、解密、密钥等,然后逐步深入到更复杂的算法和协议。我对书中关于初等数论的介绍抱有很大的期望,因为我知道许多现代密码学的基础都建立在数论之上。如果书中能够清晰地解释诸如模运算、欧几里得算法、素数检测等基本数论概念,并将其与具体的加密算法相结合,将极大地帮助我理解这些算法的原理。我特别期待书中关于公钥密码学的内容,比如 RSA 算法的原理,以及它是如何基于大数分解的困难性来保证安全的。同时,我也对椭圆曲线密码学 (ECC) 产生了浓厚的兴趣,希望书中能够对其数学基础和应用进行详细介绍。这本书能否让我建立起对密码学的全面认识,并为我未来的学习打下坚实的基础,是我非常关注的。

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坦白说,我购买《An Introduction to Cryptography》很大程度上是因为它在社区里获得了极高的评价,许多技术论坛和学习小组都将其列为入门必读书籍。我对这个领域一直有着一种“只闻其声,不见其形”的模糊认识,知道它很重要,但具体是什么,如何运作,却知之甚少。所以我非常需要一本能够系统地、循序渐进地介绍密码学基本概念的书籍。我特别关注书中关于各种加密算法的安全性分析部分,我想知道它们是如何被证明是安全的,以及历史上出现的著名破解案例,例如 Enigma 的故事,是否会在书中有所涉及。我对书中可能包含的数论基础知识也有所期待,因为我知道很多现代加密算法都建立在复杂的数论之上。如果书中能够提供一些易于理解的数论概念介绍,例如模运算、素数等,并且将其与加密算法的原理巧妙地结合起来,那将是极大的帮助。我渴望能够理解为什么某些算法能够抵抗穷举攻击,为什么大素数的分解是如此困难,以及这些数学特性如何被用来构建安全的通信协议。我对书中关于公钥基础设施 (PKI) 的内容也充满了好奇,了解证书颁发机构、数字证书的工作原理,以及它们在构建信任网络中的作用,对我来说意义重大。这本书能否在我心中勾勒出一幅清晰的密码学全景图,是我最期待的。

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这本书的封面设计就足够吸引人——一种深邃的蓝色背景,上面点缀着错综复杂的几何图案,仿佛暗示着隐藏在其中的数学奥秘。我一直对密码学有着浓厚的兴趣,尤其是在这个信息爆炸的时代,理解数据如何被保护,如何被破解,显得尤为重要。当我在书店里看到《An Introduction to Cryptography》这本书时,我立刻被它传递出的专业感和深度所吸引。我翻开目录,看到了诸如“对称加密”、“非对称加密”、“散列函数”、“数字签名”等章节,这些都是我在日常生活中常常听闻,但对其底层原理却知之甚少的概念。我尤其期待书中能够详细地讲解 RSA 算法和椭圆曲线加密的数学基础,我一直很好奇它们是如何在数学上实现安全性的,并且希望书中能够提供足够清晰的解释,即使对于像我这样没有深厚数学背景的读者也能理解。此外,我对书中关于哈希函数在数据完整性验证方面的应用也很感兴趣,以及数字签名如何确保信息的不可否认性。这本书的篇幅适中,既不像某些教材那样厚重得令人望而却步,也不像科普读物那样过于浅显,我希望它能在理论深度和实践应用之间找到一个绝佳的平衡点。我对手中的这本书抱有极高的期望,希望它能够成为我进入密码学世界的一块坚实的敲门砖,让我能够更深入地理解那些保护我们数字生活安全的关键技术。

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《An Introduction to Cryptography》这本书给我的第一印象是它足够“实用”。我希望这本书能够不仅仅停留在理论层面,还能提供一些实际应用的例子和思路。例如,我想知道书中是否会介绍一些常见的加密库的使用方法,以及如何在实际项目中应用这些加密技术。我特别期待书中关于数字签名和数字证书的内容,它们在身份验证和防伪方面扮演着至关重要的角色,我想了解它们是如何被实现的,以及在实际应用中可能遇到的问题。我希望书中能够解释数字签名是如何保证信息的真实性和不可否认性的,以及数字证书是如何建立起信任链的。此外,我对书中关于伪随机数生成器 (PRNG) 的讲解也充满了好奇。了解如何生成高质量的随机数对于加密至关重要,我希望书中能够解释不同 PRNG 的原理,以及它们在加密中的应用。我希望这本书能够成为我解决实际加密问题的“工具书”,让我能够自信地将密码学知识应用到我的工作或个人项目中。我期待这本书能够提供清晰的步骤和示例,帮助我将抽象的加密概念转化为具体的解决方案。

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当我翻开《An Introduction to Cryptography》这本书时,我脑海中浮现的是一个个精心设计的谜题和需要被破解的秘密。我一直对信息安全领域充满好奇,而密码学正是其中最核心、最神秘的部分。我希望这本书能够帮助我理解那些隐藏在日常通信和数据安全背后的复杂机制。我对书中关于对称加密算法的讲解充满期待,例如 AES 算法,我想了解它在分组加密方面是如何工作的,以及它如何被设计成一个高效且安全的算法。同时,我也对非对称加密算法,如 RSA,非常感兴趣,希望书中能够详细解释其数学原理,以及如何利用大数分解的困难性来实现安全通信。我对书中关于哈希函数在数据完整性验证和密码存储方面的应用也十分好奇,了解 SHA-256 等算法是如何保证数据的不可篡改和安全的。我希望这本书能够提供一些实际的应用案例,展示密码学如何在现实世界中发挥作用,比如在网络通信、数字签名、区块链等领域。这本书能否让我从一个对密码学一无所知的外行,转变为一个能够理解其基本原理的爱好者,是我购买它的主要原因。

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当我看到《An Introduction to Cryptography》这本书时,我立刻联想到了一场智力上的探险。我一直认为密码学是一门既需要严谨的数学逻辑,又需要巧妙的思维创新的学科。我希望这本书能够带领我进入这个充满挑战和乐趣的世界。我对书中关于密码学历史的介绍非常感兴趣,了解早期密码学的演变,以及那些伟大的密码学家们是如何突破时代限制,创造出革命性的加密方法的。例如,我想知道像布莱兹·帕斯卡、克劳德·香农这样的名字是否会在书中出现,以及他们的贡献是什么。我特别期待书中关于对称加密和非对称加密的深入对比分析,了解它们各自的优缺点,以及在不同场景下的适用性。例如,对称加密的效率高,但密钥分发是个难题;而非对称加密解决了密钥分发问题,但效率较低。我希望书中能够详细解释这些权衡,并给出合理的解决方案。我对书中关于哈希函数在数据完整性验证和密码存储方面的应用也充满好奇,了解它们如何确保数据的可靠性和安全性。这本书能否让我感受到密码学的魅力,并激发我深入探索的兴趣,是我最关注的。

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当我第一次拿到《An Introduction to Cryptography》这本书时,我脑海中闪过的是一个关于逻辑、数学和隐藏信息的画面。我一直对语言和信息本身的编码和解码过程感到着迷,而密码学正是将这种好奇心推向极致的领域。我希望这本书不仅仅是关于算法和公式的堆砌,更重要的是能够传达密码学的“艺术”和“科学”。例如,我希望它能够深入探讨密码学的历史演变,从古代的凯撒密码,到中世纪的恩尼格玛,再到现代的量子密码学,了解不同时期人们如何应对信息安全的挑战,以及这些演变背后的驱动力。我对书中关于密码分析的章节尤为感兴趣,我想了解密码学家是如何运用数学、统计学甚至逻辑推理来破解密码的。了解破解的方法,才能更深刻地理解加密的原理和安全性。如果书中能够提供一些真实的密码学挑战案例,并引导读者一步步思考如何解决,那将是一种非常棒的学习体验。我对书中关于不同加密体制的优缺点分析也抱有期待,例如,对称加密的效率与非对称加密的密钥管理之间的权衡,以及各种混合加密方案如何结合两者的优势。这本书能否成为一本既能满足我的求知欲,又能激发我探索精神的读物,是我密切关注的。

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我对《An Introduction to Cryptography》这本书的期望,更多地是希望它能够为我打开一扇理解数字世界底层安全机制的大门。在互联网如此普及的今天,我们几乎所有的交流、交易都通过网络进行,而密码学正是这一切安全的基础。我希望书中能够详细解释诸如 TLS/SSL 协议的工作原理,以及我们日常使用的 HTTPS 连接是如何保证我们的浏览安全的。我对书中关于哈希函数在比特币等区块链技术中的应用也充满了好奇,了解它是如何实现去中心化信任的。我想知道,当我们在网上购物,输入信用卡信息时,这些信息是如何被加密,传输,以及存储的,而这本书应该能够解答这些疑问。我希望书中能够清晰地阐述对称加密和非对称加密的根本区别,以及它们各自适用的场景。例如,为什么在安全地交换对称加密密钥时需要用到非对称加密。我对书中关于密钥交换协议(如 Diffie-Hellman)的讲解也非常期待,它们是如何在不安全的信道上安全地协商出共享密钥的,这听起来就像魔术一样,我希望能了解背后的数学原理。这本书能否让我摆脱对密码学的“神秘感”,真正理解其运作机制,是我的主要关注点。

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《An Introduction to Cryptography》这本书给我一种“深度探索”的感觉。我一直对信息科学的底层原理非常着迷,而密码学无疑是其中的一个重要组成部分。我希望这本书能够带领我深入理解那些保护我们数字世界安全的关键技术。我对书中关于密码学数学基础的介绍抱有极大的期待,特别是关于数论和抽象代数方面的知识,因为我知道这些是理解现代加密算法不可或缺的。我希望书中能够清晰地解释诸如模算术、有限域、群论等概念,并展示它们如何被应用于构建安全的加密系统。我特别期待书中关于椭圆曲线密码学 (ECC) 的详细讲解,了解它如何利用椭圆曲线的数学性质来实现高效且安全的加密。同时,我对书中关于密码学协议的设计和安全性分析也充满兴趣,比如 TLS/SSL 协议的握手过程,以及如何防止中间人攻击等。我希望这本书能够提供严谨的数学证明和清晰的算法描述,让我能够真正理解密码学的原理,并对其安全性有深刻的认识。这本书能否成为我深入研究密码学领域的“里程碑”,是我非常关注的。

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我之所以对《An Introduction to Cryptography》这本书产生浓厚兴趣,是因为它似乎能够填补我在计算机安全领域的知识空白。虽然我接触过一些网络安全和编程知识,但对于加密这个核心模块,我总是觉得一知半解。我希望这本书能够提供一个系统性的框架,帮助我理解密码学的基本原理,并逐步深入到更复杂的概念。我尤其关注书中关于公钥密码学的内容,比如 RSA、ECC 等算法,我想了解它们是如何利用数学上的困难问题(如大数分解、离散对数问题)来实现加密和解密的。如果书中能够用易于理解的语言解释这些数学概念,并展示它们如何被巧妙地应用在加密算法中,那将是非常宝贵的。此外,我对书中关于哈希函数在身份验证和完整性检查中的作用也很感兴趣。理解 MD5、SHA-256 等哈希函数的特性,以及它们在防止数据被篡改方面的作用,对我来说非常重要。这本书能否让我从一个“使用”加密的用户,转变为一个“理解”加密原理的人,是我购买它的重要原因。我希望通过这本书,能够建立起对密码学更扎实的基础认识,为我今后更深入地学习其他安全领域打下基础。

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