Quantum Cryptography and Secret-Key Distillation pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Cambridge University Press

作者:Gilles Van Assche

出品人:

页数:276

译者:

出版时间:2006-7-17

价格:USD 116.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780521864855

丛书系列:

图书标签:

量子密码学
密钥协商
量子密钥分发
秘密密钥提炼
信息论
量子信息
密码学
安全通信
量子计算
编码学

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具体描述

Quantum cryptography (or quantum key distribution) is a state-of-the-art technique that exploits properties of quantum mechanics to guarantee the secure exchange of secret keys. This 2006 text introduces the principles and techniques of quantum cryptography, setting it in the wider context of cryptography and security, with specific focus on secret-key distillation. The book starts with an overview chapter, progressing to classical cryptography, information theory (classical and quantum), and applications of quantum cryptography. The discussion moves to secret-key distillation, privacy amplification and reconciliation techniques, concluding with the security principles of quantum cryptography. The author explains the physical implementation and security of these systems, enabling engineers to gauge the suitability of quantum cryptography for securing transmission in their particular application. With its blend of fundamental theory, implementation techniques, and details of recent protocols, this book will be of interest to graduate students, researchers, and practitioners in electrical engineering, physics, and computer science.

好的，以下是一份为一本名为《量子密码学与密钥分馏》的图书撰写的图书简介，内容详实，侧重于该领域的核心概念和技术，旨在吸引对信息安全和量子信息感兴趣的读者。 --- 图书简介：《量子密码学与密钥分馏》：构建未来安全通信的基石在信息爆炸的时代，数据安全已成为国家安全、商业运作乃至个人隐私的生命线。传统的加密方法在计算能力的飞速发展面前日益脆弱，尤其是在量子计算的曙光初现之时，现有密码体系的安全性面临前所未有的挑战。本书《量子密码学与密钥分馏》深入剖析了这一关键领域的理论基础、前沿技术与实践应用，为读者构建一个全面且深入的认知框架，理解如何利用量子力学的基本原理来保障通信的绝对安全。本书的核心关注点在于量子密码学（Quantum Cryptography）的理论构建与密钥分馏（Secret-Key Distillation）的实用化技术。我们不再停留在对经典密码学的修补与改进，而是将目光投向了由量子物理定律所赋予的“信息安全保证”。第一部分：量子信息学的基石与经典密码学的挑战本书的开篇旨在为读者打下坚实的理论基础。我们首先回顾了经典密码学体系，如公钥密码（RSA, ECC）和对称密码（AES），并详细阐述了它们在面对未来计算能力提升时的理论脆弱性，特别是肖尔算法（Shor's algorithm）对数论难题的颠覆性影响。随后，我们将视角转向量子信息学的基本概念。这包括对量子比特（Qubit）的深入理解、量子叠加态（Superposition）和量子纠缠（Entanglement）的物理特性及其在信息处理中的独特作用。读者将通过本部分了解到，量子力学不仅提供了更快的计算工具，更重要的是，它提供了一种全新的、基于物理定律的安全保证机制。我们将详细探讨量子信息的度量（如冯·诺依曼熵）和不可克隆定理（No-Cloning Theorem）——后者是保证量子密码学安全性的核心物理约束。第二部分：量子密钥分发（QKD）的理论与实现量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD）是量子密码学最成熟的应用，也是本书的重点之一。本部分将详尽阐述QKD的两种主要协议：BB84协议和Ekert91（E91）协议。对于BB84协议，我们将细致解析其基于测量基选择的原理，如何利用光子的偏振态来安全地传输密钥信息。特别地，我们将深入探讨如何量化和分析窃听者可能造成的干扰，即量子信道中的错误率（Quantum Bit Error Rate, QBER）。我们不仅会介绍理论模型，还会阐述如何设计和构建实际的QKD系统，包括光源的选择（如单光子源、弱相干光源）和探测器的要求。对于E91协议，本书将侧重于利用量子纠缠的特性来分发密钥。纠缠对的特性保证了无论Alice和Bob相隔多远，只要他们发现纠缠对的关联性被破坏，就能立即察觉到窃听者的存在。我们将详细讨论贝尔不等式（Bell Inequalities）在E91协议中的作用，及其如何提供超越经典通信安全极限的保证。第三部分：密钥分馏（Secret-Key Distillation）的精炼过程即使在理想的量子信道中，由于硬件噪声和环境干扰，分发的原始密钥中仍会包含错误信息。密钥分馏（或称为密钥提纯/后处理）是确保最终共享密钥绝对安全的关键步骤，它将是一个“几乎完美”的原始密钥转化为一个“完美”的保密密钥的过程。本书将系统性地介绍密钥分馏的两个核心阶段：信息比对（Information Reconciliation）和隐私放大（Privacy Amplification）。在信息比对部分，我们将对比经典方法（如级联协议 Cascade Protocol）和基于纠错码的现代方法（如LDPC码）。重点在于如何在保证安全的前提下，高效地发现和纠正双方密钥中的错误，同时最小化泄露给窃听者的信息量。隐私放大是保障最终密钥绝对保密性的最后一道防线。本部分将详述如何利用随机哈希函数（Universal Hash Functions）将一个包含少量泄露信息的长密钥，压缩成一个信息量更少但绝对安全（窃听者获得的任何信息都近似于随机噪声）的短密钥。我们将深入探讨信息论中的熵概念，特别是条件熵（Conditional Entropy），来精确量化隐私放大的效率和最终安全强度。第四部分：抗量子攻击的密码学前沿与未来展望除了基于物理定律的QKD，本书还涵盖了对经典密码学体系进行“抗量子化”的努力，即后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）。虽然PQC并非直接依赖量子物理，但它是应对量子计算威胁的另一重要战略。本书将介绍基于格（Lattice-based）、基于编码（Code-based）以及基于多元方程（Multi-variate polynomial）的PQC候选算法，并讨论它们在安全性和效率方面的权衡。最后，本书展望了量子密码学的未来图景，包括： 1. 量子中继器（Quantum Repeaters）：解决QKD远距离传输的瓶颈，实现全球范围的安全连接。 2. 量子网络安全架构：如何将QKD集成到现有的通信基础设施中，构建混合安全网络。 3. 量子安全的应用场景：从金融交易到医疗数据，量子密码学在垂直行业的落地挑战与机遇。目标读者：本书适合于密码学研究人员、网络安全工程师、通信系统设计师、高等院校相关专业的学生（包括计算机科学、物理学和电子工程），以及所有希望深入理解下一代信息安全技术的专业人士。通过阅读本书，读者不仅能掌握量子密码学的理论精髓，更能理解如何将这些前沿技术转化为可信赖的安全解决方案。 ---