Introduction to Modern Cryptography

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出版者:Chapman and Hall/CRC
作者:Jonathan Katz
出品人:
页数:552
译者:
出版时间:2007-8-31
价格:USD 89.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9781584885511
丛书系列:
图书标签:
  • 密码学
  • Cryptography
  • 计算机
  • 现代密码学
  • 密码
  • 计算机科学
  • cryptography
  • 数学
  • Cryptography
  • Modern Cryptography
  • Introduction
  • Cryptographic Systems
  • Security
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  • Blockchain
  • Crypto Analysis
  • Mathematics
  • Operations Research
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具体描述

Cryptography plays a key role in ensuring the privacy and integrity of data and the security of computer networks. "Introduction to Modern Cryptography" provides a rigorous yet accessible treatment of modern cryptography, with a focus on formal definitions, precise assumptions, and rigorous proofs. The authors introduce the core principles of modern cryptography, including the modern, computational approach to security that overcomes the limitations of perfect secrecy. An extensive treatment of private-key encryption and message authentication follows. The authors also illustrate design principles for block ciphers, such as the Data Encryption Standard (DES) and the Advanced Encryption Standard (AES), and present provably secure constructions of block ciphers from lower-level primitives.The second half of this book focuses on public-key cryptography, beginning with a self-contained introduction to the number theory needed to understand the RSA, Diffie-Hellman, El Gamal, and other cryptosystems. After exploring public-key encryption and digital signatures, this book concludes with a discussion of the random oracle model and its applications. Serving as a textbook, a reference, or for self-study, "Introduction to Modern Cryptography" presents the necessary tools to fully understand this fascinating subject.

深入密码学的核心:探寻数字世界的守护者 《信息安全理论与实践:从基础到前沿》 在当今这个万物互联的数字时代,信息已成为驱动社会运转的核心资产。从个人的隐私数据到国家级的机密信息,如何确保这些信息在传输、存储和处理过程中的机密性、完整性和可用性,构成了现代社会面临的严峻挑战。本书《信息安全理论与实践:从基础到前沿》旨在为读者构建一个全面、系统且深入的知识框架,用以理解和应对这些挑战。我们拒绝浮于表面的操作指南,而是致力于揭示信息安全背后的数学原理、算法逻辑以及工程实现细节。 本书的结构设计,旨在引导读者完成一次从坚实基础到尖端研究的探索之旅。我们深知,没有坚实的理论根基,任何安全措施都如同空中楼阁。因此,全书的叙事逻辑清晰,层次分明,确保每一位读者,无论是初入信息安全领域的学生,还是寻求知识深化的专业人士,都能从中获益。 第一部分:安全基石——数学与计算的视角 本部分聚焦于构建现代密码学及信息安全体系所必需的数学工具箱。我们不会停留在概念的罗列,而是深入探究这些工具如何被塑造成抵御攻击的壁垒。 数论的深度挖掘: 我们将详细阐述离散对数问题(DLP)、因子分解问题(FDP)及其变体在公钥密码体系中的核心作用。重点分析了有限域(Galois Fields)和有限环上的算术运算,这些运算构成了椭圆曲线密码学(ECC)的数学基础。涉及到的内容包括:二次剩余、勒让德符号、扩展欧几里得算法在高精度计算中的应用,以及二次筛法(QS)和数域筛法(NFS)在破解大整数因子方面的理论复杂度分析。 读者将理解,为什么特定的数学难题能被“量身定制”为加密算法的安全性保障。 信息论与概率: 信息熵的概念被用作衡量信息不确定性和随机性的标准。我们将引入香农的混淆(Confusion)与扩散(Diffusion)原则,并从信息论的角度评估密钥空间的大小和密码系统的健壮性。关于伪随机性(Pseudo-randomness)的讨论,不仅涉及线性同余发生器(LCG)的局限性,更深入到基于复杂性假设(如计算不可区分性)的真正伪随机数生成器(PRNG)和真随机数生成器(TRNG)的设计原理。 第二部分:经典密码学的演进与现代对称加密 在本部分,我们首先回顾了密码学历史上的里程碑——从凯撒密码到恩尼格玛,这些历史案例被用作引入安全概念的原型。随后,我们将重点转向现代对称密钥算法的设计艺术。 分组密码的结构剖析: 全书的核心内容之一是对Feistel结构和SPN(代换-置换网络)结构的深入对比和剖析。 我们将详细分析当前主流标准——AES(Advanced Encryption Standard) 的轮函数(Round Function)的每一个组件:S盒(Substitution Box)的设计哲学(如何达到高非线性度和雪崩效应)、列混淆层(MixColumns)的矩阵运算,以及轮密钥加法。这些细节的展示,远超一般教材对AES的表面介绍。 流密码的性能与安全: 对比分组密码,流密码以其高吞吐率和低延迟的特点在特定场景中不可或缺。本书细致探讨了自反馈移位寄存器(LFSRs) 的生成多项式选择,以及如何利用非线性反馈函数(如利用异或和的组合)来抵抗代数攻击和差分攻击。同时,我们也涵盖了现代同步流密码(如ChaCha20)的设计,着重分析其状态更新机制和输出扩展函数如何保障安全性。 第三部分:非对称加密的革命与数字签名 非对称密码系统是现代互联网安全协议(如TLS/SSL)的支柱。本部分系统梳理了RSA、Diffie-Hellman以及更先进的基于椭圆曲线的方案。 RSA的深度分析: 除了标准的密钥生成和加解密流程,本书着重讨论了如何防止常见的侧信道攻击(如计时攻击)和实施正确的填充方案(如OAEP)。我们用大量的篇幅讨论了模幂运算中的高效算法,以及如何利用中国剩余定理(CRT)来加速解密过程,同时指出CRT在实现中可能引入的侧信道风险。 椭圆曲线密码学(ECC)的数学魅力: 我们将对椭圆曲线群上的加法运算、点乘(标量乘法)的定义进行了详尽的数学推导。重点剖析了ECDLP(椭圆曲线离散对数问题) 相比于经典DLP的计算优势。针对ECDLP的攻击方法,如波拉德的ρ算法(Pollard's Rho Algorithm),也将被详细展示其算法步骤和预期时间复杂度。 数字签名的构造与验证: 本部分详细介绍了RSA签名、基于离散对数的数字签名算法(DSA)以及椭圆曲线数字签名算法(ECDSA) 的具体流程。特别关注了签名随机数(Nonce)的选择和管理在ECDSA中的关键性——一个不当的Nonce选择可能导致签名密钥的完全泄露。 第四部分:协议的构建——安全通信与认证机制 密码原语需要被合理地组织起来,才能形成有效的安全协议。本部分关注如何将这些“砖块”砌成坚固的“大厦”。 密钥交换与协商: 详细解析了Diffie-Hellman密钥交换 的基础逻辑,并深入探讨了其易受“中间人攻击”(Man-in-the-Middle, MITM)的弱点,引出基于证书和数字签名的身份认证密钥交换协议(如IKEv2) 的设计逻辑。 消息认证码(MAC)与数据完整性: 探讨了基于Hash函数的MAC(HMAC)的构造原理,以及它与基于分组密码的MAC(如CMAC)的适用场景区别。我们强调,MAC的核心在于其不可预测性和与密钥的绑定性。 认证与授权: 围绕Kerberos协议 展开,分析其基于票据(Ticket)的信任模型如何解决分布式环境下的安全认证问题。此外,还涵盖了现代Web环境中的身份验证机制,如OAuth 2.0和OpenID Connect 的安全考量。 第五部分:前沿挑战与新兴领域 本书的最后一部分将目光投向了密码学研究的前沿阵地,为读者指明未来的研究方向。 后量子密码学(PQC): 随着量子计算威胁的日益临近,基于格(Lattice-based)、基于编码(Code-based)、多变量(Multi-variate)和基于哈希的签名方案(如Merkle Signature Scheme)被详细介绍。我们将重点分析这些方案在抵抗Grover算法和Shor算法方面的理论依据,以及它们在密钥大小和计算开销上的工程权衡。 零知识证明(ZKP): 深入讲解了ZKP的基本概念,包括交互式和非交互式证明系统。着重分析了zk-SNARKs 的构造原理,包括它如何依赖于可信设置(Trusted Setup) 过程以及如何实现高效的证明生成和验证,这对于区块链和隐私保护计算具有革命性意义。 同态加密(HE): 本部分阐述了如何在密文上直接进行计算而不需解密的技术。区分部分同态加密(PHE)、层次化同态加密(SHE)和全同态加密(FHE)。着重介绍基于理想格的FHE方案(如BFV/BGV/CKKS),并讨论其在云计算中保护数据隐私的实际应用潜力与当前面临的性能瓶颈。 结论 《信息安全理论与实践:从基础到前沿》不仅仅是一本教科书,更是一部关于数字防御哲学的论著。它要求读者以一种批判性的眼光审视每一项安全声明,并以严谨的数学思维去构建和评估防御体系。本书承诺提供一种深邃的理解,使读者有能力驾驭信息安全的复杂性,成为数字世界中真正的信息守护者。

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目录信息

读后感

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如果Stinson的《密码学理论与实践》可以作为密码学的入门教材,Goldreich的《密码学基础》可以作为高级密码学理论研究的敲门砖,这本书就担当起了承上启下的作用,以严谨而不失易懂的文笔,清晰地将密码学中各个原语和他们依赖的安全基础假设完整的结合在一起,让每一个密码学...  

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到目前为止,还不能把课后习题都做出来。而不论是网络,还是通过其他方式,都拿不到习题集。这对于自学巩固没太多好处。 到目前为止,还不能把课后习题都做出来。而不论是网络,还是通过其他方式,都拿不到习题集。这对于自学巩固没太多好处。

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如果Stinson的《密码学理论与实践》可以作为密码学的入门教材,Goldreich的《密码学基础》可以作为高级密码学理论研究的敲门砖,这本书就担当起了承上启下的作用,以严谨而不失易懂的文笔,清晰地将密码学中各个原语和他们依赖的安全基础假设完整的结合在一起,让每一个密码学...  

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到目前为止,还不能把课后习题都做出来。而不论是网络,还是通过其他方式,都拿不到习题集。这对于自学巩固没太多好处。 到目前为止,还不能把课后习题都做出来。而不论是网络,还是通过其他方式,都拿不到习题集。这对于自学巩固没太多好处。

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很少有书能够把理论密码学的那些事儿系统的讲清楚,而且还能够给出详细的推导和说明。Bellare的那份讲义虽然非常好,但是厚度上还略差一些。  

用户评价

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这本书的封面设计简洁而专业,一种深邃的蓝色背景,上面是银白色的书名,简洁有力,一看就知道这是一本关于严谨学术领域的书籍。当我拿到它的时候,我感受到一种沉甸甸的质感,纸张的厚度和油墨的印刷质量都相当出色,这立刻让我对书的内容产生了高度的期待。翻开第一页,首先映入眼帘的是作者的介绍,他们深厚的学术背景和在密码学领域的杰出贡献,让我对这本书的权威性有了初步的信心。接着是目录,虽然我还没有深入阅读,但仅凭目录的条目,我就能感受到这本书的广度和深度。从基础的数论和代数概念,到对称加密、公钥加密,再到更高级的密码协议和应用,几乎涵盖了现代密码学的所有重要分支。而且,每一章的标题都透露着一种严谨和系统性,仿佛在构建一个清晰的学习路径,引导读者一步步深入到密码学的世界。我特别留意到书中引用了大量的经典论文和研究成果,这预示着这本书并非空中楼阁,而是建立在坚实的学术基础之上,能够帮助读者理解密码学发展的脉络和前沿动态。对于我这样一个对密码学充满好奇的初学者来说,这本书无疑是一扇通往未知领域的明亮窗口,我迫不及待地想开始我的探索之旅,去领略那些隐藏在数字世界背后的奥秘,去理解那些保护我们数字生活安全的基本原理。

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我特别喜欢这本书对理论与实践相结合的强调。书中在介绍完各种加密算法和协议后,往往会接着讨论它们在实际应用中的例子,比如TLS/SSL协议在互联网安全中的应用,或者AES加密算法在文件和数据加密中的使用。这种接地气的讲解方式,让我能够清晰地看到密码学理论如何转化为现实世界的安全解决方案。我发现,作者不仅仅满足于理论的探讨,更关注这些理论的实际效果和局限性。他们会详细分析在实际部署过程中可能遇到的问题,以及如何通过优化算法和协议来提高效率和安全性。例如,在讨论公钥基础设施(PKI)时,书中不仅解释了其基本架构,还深入探讨了证书的颁发、管理和撤销等关键环节,以及这些环节在实际应用中面临的挑战。这种对细节的关注,让我对密码学的工程实现有了更深刻的理解。这本书让我认识到,密码学的学习不仅仅是理解数学公式,更是要理解这些技术如何服务于现实世界,如何保护我们的数字资产和隐私。

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这本书的作者在梳理复杂概念时展现了非凡的组织能力。当我翻阅到关于椭圆曲线密码学的部分时,我惊叹于作者如何将抽象的群论和几何概念,与实际的加密算法巧妙地结合在一起。他们没有直接抛出复杂的数学公式,而是先从基本的群运算和点运算入手,一步步引导读者理解椭圆曲线在密码学中的核心作用。书中的插图在这个过程中起到了至关重要的作用,它们将抽象的数学结构具象化,使得理解过程更加直观和流畅。我特别欣赏作者对于不同加密体制的比较分析,他们会详细列出各种体制的优缺点、性能指标以及适用场景,这为我选择和应用合适的密码学技术提供了宝贵的参考。例如,在讨论对称加密和非对称加密时,书中清晰地阐述了它们的安全性、效率以及在不同场景下的互补性。这种深入的比较分析,让我能够更全面地认识密码学的各个组成部分,并理解它们是如何协同工作以构建强大的安全体系的。

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阅读这本书的过程,就像在攀登一座巍峨的山峰,每一页都充满了挑战,但也同样充满了惊喜。作者的讲解方式极其生动且逻辑性极强,他们善于将抽象的数学概念转化为直观的解释,并通过大量的例子和图示来辅助理解。例如,在介绍公钥加密体制时,书中不仅清晰地阐述了RSA算法的数学原理,还详细描绘了其在实际应用中的流程,包括密钥生成、加密和解密过程,甚至还探讨了其在安全通信中的重要作用。我尤其欣赏作者在处理复杂理论时的耐心和细致,他们不会急于求成,而是循序渐进,确保读者能够真正理解每一个环节。书中穿插的练习题更是设计得非常巧妙,它们不仅巩固了对前面知识点的掌握,还引导读者主动思考,将理论知识应用到解决实际问题中。我发现,完成这些练习题的过程,本身就是一种深刻的学习和内化,让我对密码学有了更深层次的认识。而且,作者在讨论一些重要的加密算法时,还会深入探讨其安全性分析和存在的弱点,这让我意识到,密码学的研究是一个不断演进和自我完善的过程,需要时刻保持警惕和创新。这本书让我明白,密码学不仅仅是一门技术,更是一门艺术,是数学、计算机科学和逻辑思维的完美结合。

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这本书的语言风格非常严谨且学术化,但同时又不失可读性。作者在确保技术准确性的前提下,力求将复杂的概念解释清楚。我注意到书中在介绍一些前沿理论时,会引用最新的研究成果,并且还会对这些成果的意义和影响进行深入的分析。这让我感受到这本书的知识是与时俱进的,能够帮助我了解密码学领域的最新进展。同时,作者在编写时非常注重逻辑的连贯性,每一章的内容都与前一章紧密相连,形成了一个完整的知识体系。阅读这本书的过程,就像是在构建一个精密的知识框架,每一个概念都找到了它在整个体系中的位置。而且,作者还会适当地穿插一些历史背景和人物故事,这让枯燥的理论知识变得更加生动有趣,也让我对密码学的发展历程有了更深的了解。这种兼具学术严谨性和故事趣味性的叙事方式,让我在学习过程中始终保持着高度的专注和兴趣。

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这本书的内容安排极具前瞻性,它并没有仅仅停留在介绍基础的概念和算法,而是将重点放在了现代密码学的发展趋势和前沿技术上。我注意到书中花了大量的篇幅来讨论密码学协议的设计与分析,例如数字签名、密钥交换、安全多方计算等等。这些内容对于理解现代网络安全体系至关重要,也为我提供了深入研究相关领域的可能性。作者在讲解这些协议时,不仅阐述了其基本工作原理,还深入剖析了其安全性证明和潜在的攻击方式,这让我对这些协议的可靠性有了更客观的认识。此外,书中还对一些新兴的密码学技术,如后量子密码学和零知识证明,进行了初步的介绍。尽管这些内容相对较为前沿,但作者的讲解清晰明了,即使是初学者也能大致了解其核心思想和重要意义。这让我感到非常振奋,因为这本书不仅为我打下了坚实的密码学基础,还为我指明了未来的学习方向。它让我看到了密码学在人工智能、区块链等新兴技术领域的巨大潜力,也让我对未来数字世界的安全充满了期待。

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这本书在阐述理论的同时,还注重培养读者的批判性思维。在讨论各种加密算法的安全性时,作者会详细介绍已知的攻击方法和防御策略,并且还会引导读者思考算法设计中的潜在漏洞。我记得在阅读关于哈希函数的部分时,书中不仅介绍了MD5和SHA-256等经典哈希函数,还详细分析了MD5被破解的原因,以及SHA-256的安全性优势。这种对安全性和攻击技术的深入探讨,让我意识到密码学是一个不断与攻击者博弈的领域,需要不断地学习和创新来保持领先。作者在讲解过程中,也会提出一些开放性的问题,鼓励读者去思考和探索,这极大地激发了我的学习兴趣。这本书不仅仅是在传授知识,更是在培养一种解决问题的能力和一种对安全风险的敏感度。它让我明白,真正的密码学专家不仅仅是算法的实现者,更是安全漏洞的发现者和防御者。

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这本书为我打开了一扇通往密码学世界的大门,它以一种系统而深入的方式,为我剖析了现代密码学中的核心概念、重要算法和关键协议。从基础的对称加密到复杂的公钥加密,从数字签名到安全多方计算,书中几乎涵盖了所有我想要了解的领域。我尤其欣赏作者在讲解过程中所展现出的耐心和细致,他们会一步步地引导读者理解每一个数学原理和算法流程,并通过大量的实例来加深理解。即使是一些非常抽象的概念,在作者的讲解下也变得清晰易懂。这本书不仅仅是知识的传授,更重要的是它培养了我的逻辑思维能力和解决问题的能力。在阅读过程中,我不仅学习了密码学的知识,更学会了如何去分析和理解复杂的系统,如何去识别潜在的安全风险。这本书为我未来的学习和研究奠定了坚实的基础,也让我对密码学这个充满魅力的领域有了更深的认识和热爱。

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这本书的排版和格式设计也非常人性化。我发现书中使用了清晰的字体,合理的行距和段落分隔,这使得阅读体验非常舒适。关键的数学公式和定理都得到了醒目的突出显示,并且附有详细的解释和说明。书中的图表和插图也绘制得非常精美,它们不仅能够帮助理解抽象的概念,还能够提升阅读的愉悦感。我特别注意到,书中在介绍一些复杂的数学证明时,会采用分步论证的方式,并且对每一步的逻辑都进行了详细的解释,这大大降低了理解的难度。此外,书后的索引和参考文献也为我提供了进一步研究的便利,我可以通过索引快速找到我感兴趣的内容,也可以通过参考文献深入了解某个特定主题的详细信息。这种细致入微的设计,充分体现了作者对读者的关怀,也让我在学习过程中少走了许多弯路。

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这本书的内容深度和广度都令人印象深刻。作者在涵盖现代密码学各个重要分支的同时,还对一些前沿的研究方向进行了介绍,这让我对密码学未来的发展趋势有了清晰的认识。书中的讲解清晰、准确,并且充满了逻辑性,让我能够循序渐进地掌握复杂的概念。我特别喜欢作者在讲解过程中所使用的类比和实例,它们能够帮助我更好地理解抽象的数学原理。这本书不仅仅是一本教材,更是一本引人入胜的读物,它让我沉浸在密码学的世界中,不断地探索和学习。通过阅读这本书,我不仅掌握了密码学的基础知识,更培养了对这个领域的浓厚兴趣。我相信,这本书将会成为我未来学习和工作中不可或缺的参考资料。它让我明白,密码学不仅仅是保护信息安全的工具,更是构建安全、可信赖的数字世界的基石。

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终于有一本书不是授课老师写的了

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终于有一本书不是授课老师写的了

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在祝老师指导下读完的密码学入门书籍。作者Katz来我们学校的时候还交流过。

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去年开始看,被开头的一堆数论和定理定义吓到了,为了期末的survey,终于啃到最后了

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非常棒的一本书。作者从读者的角度出发娓娓道来,解释的极其清楚!中文版出来了,翻译的好生硬。读英文版好,让宁波大学园区图书馆买了一本纸版的,才发觉好厚,看电子版没感觉这么多。有适当密码学基础的再看比较好!

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