大学信息技术应用基础上机实验指导与测试 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:123

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出版时间:2008-9

价格:15.00元

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isbn号码:9787115180162

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• 信息技术
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• 信息应用能力

现代密码学原理与实践 本书简介 《现代密码学原理与实践》旨在为信息安全领域的专业人士、高级计算机科学专业的学生以及对密码学有深入研究兴趣的读者提供一套全面、深入且具有实践指导意义的教材与参考书。本书摒弃了纯粹的理论推导和过于初级的入门介绍，聚焦于现代密码体系的核心概念、设计哲学、安全分析方法以及前沿技术应用。全书结构严谨，内容涵盖了密码学的理论基石、对称密码的演进、非对称密码的革新、散列函数与消息认证码的机制，直至后量子密码学的探索。 第一部分：密码学基础与数学背景 本部分奠定读者理解复杂密码系统所需的数学基础。我们将从数论在密码学中的应用（如模运算、有限域、椭圆曲线群论）入手，深入探讨代数结构如何支撑信息安全的构建。在此基础上，我们将详细剖析信息论中的熵、随机性与伪随机性的概念，阐述如何从理论上量化密码系统的安全性。重点内容包括迪菲-赫尔曼（Diffie-Hellman）密钥交换的数学本质、离散对数问题（DLP）及其变种的困难性分析，以及二次剩余与三次剩余的性质在古典密码学破解中的应用基础。我们还将讨论信息安全的基本模型，如敌手模型（如仅知明文攻击、选择密文攻击等）的严谨定义，为后续的安全证明提供框架。 第二部分：对称密码系统：设计与分析 对称密码是数据保密性的核心。本书将系统地回顾并深入分析当前主流的块密码和流密码。在块密码方面，我们聚焦于高级加密标准（AES）的结构——特别是其轮函数（S-box）、逆操作的精确数学描述和实现细节。本书不仅讲解如何使用AES，更会深入探讨其设计原理，如混淆与扩散的完美平衡，以及对差分分析和线性分析等经典攻击方法的防御机制。对于分组模式，我们将对比传统的ECB、CBC模式的缺陷，重点阐述GCM（Galois/Counter Mode）作为认证加密模式的优越性及其数学保证。 在流密码部分，我们将分析基于反馈移位寄存器（LFSR）的原理，并详细剖析现代流密码如ChaCha20的内在结构，强调其在高性能计算环境中的优势。此外，本部分将详细介绍密码学原语的安全性评估标准，例如有效周期长度、平衡性、非线性度等关键指标，并探讨如何利用侧信道攻击（如功耗分析、电磁辐射分析）对硬件实现进行深入的物理安全评估。 第三部分：非对称密码与数字签名 非对称密码支撑了现代网络通信的信任基础。本书将以Rivest-Shamir-Adleman (RSA) 算法为起点，详述大数分解（Factoring Problem）的计算复杂性，并分析RSA在密钥生成、加密与签名过程中的具体步骤和潜在的数学漏洞（如小指数攻击、广播攻击）。 随后，我们将重点转向基于离散对数问题的系统，特别是椭圆曲线密码学（ECC）。ECC部分将详尽介绍椭圆曲线的域定义、点的加法运算、标量乘法的优化算法（如Double-and-Add、滑动窗口法），以及如何选择安全的曲线参数。我们将对比传统有限域上的ECC与更具抵抗性（如素数域）的ECC方案。 数字签名方案是身份认证的关键。本书将深入探讨DSA（Digital Signature Algorithm）、ECDSA（Elliptic Curve Digital Signature Algorithm）的生成与验证流程。更进一步，我们将引入基于格（Lattice-based）的签名方案，如Dilithium的初步结构，作为向未来密码过渡的准备。对于签名方案的安全性，我们将从数字签名的不可否认性、抗伪造性等多个维度进行形式化安全分析。 第四部分：哈希函数、消息认证与密钥管理 散列函数（Hash Functions）是完整性校验和密码学构建单元。本书深入分析了MD5和SHA-1的结构缺陷，重点解析SHA-2族（如SHA-256）的设计哲学，并详细介绍SHA-3（Keccak）的替代性结构，特别是海绵函数（Sponge Construction）的优雅设计。我们将讨论抗碰撞性、原像攻击和第二原像攻击的理论界限。 消息认证码（MAC）是保证消息真实性的重要工具。本书将对比基于Hash的MAC（HMAC）与基于分组密码的MAC（如CMAC），分析其在不同应用场景下的性能和安全性权衡。 密钥管理是整个系统的生命线。本部分将覆盖密钥生命周期的各个阶段：生成、分发、存储、轮换与销毁。我们将详细探讨PKI（公钥基础设施）的架构，包括证书的结构（X.509标准）、信任链的建立与验证机制，以及证书吊销列表（CRL）和OCSP（在线证书状态协议）的工作原理。 第五部分：前沿与未来：量子威胁与安全协议 本章面向未来，探讨密码学面临的最大挑战——量子计算的威胁。我们将介绍Shor算法和Grover算法对现有公钥密码体系（RSA、ECC）和对称密码（如AES）的理论影响。 核心在于介绍后量子密码学（PQC）。本书将详细解析当前NIST PQC标准化竞赛中占据重要地位的几大类算法族：基于格（Lattice-based）的加密与密钥交换（如Kyber）、基于哈希的签名（如SPHINCS+），以及基于编码和同源（Isogeny-based）方案的初步概念。我们不会停留在概念层面，而是会选取一个代表性的PQC算法，剖析其核心数学难题（如LWE/SIS问题）以及关键的算法步骤。 此外，本书还将涉及更高级的应用协议，例如安全多方计算（MPC）中涉及的秘密共享方案（如Shamir's Scheme），以及零知识证明（Zero-Knowledge Proofs）的基本交互模型与非交互式证明（如zk-SNARKs/STARKs）的背景知识，展示密码学在隐私保护计算中的新兴应用。 全书侧重于密码算法的“为什么”和“如何做”，结合现代安全工程实践，力求使读者不仅能理解和应用这些技术，还能对新兴的密码学威胁和解决方案具备批判性分析能力。本书适合对信息安全有严肃学术或职业追求的读者。

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这本《大学信息技术应用基础》的教材给我留下了极其深刻的印象，尤其是在动手实践和理论结合方面做得相当到位。我记得第一次翻开它的时候，就被它清晰的章节结构吸引住了。它不仅仅是罗列了一堆枯燥的计算机基础知识，而是非常有心地将每一个知识点都与实际应用场景紧密地联系起来。比如，在讲解数据库基础时，它不是简单地介绍SQL语法，而是会设计一些贴近大学生活的案例，比如如何管理社团的成员信息、如何统计课程的成绩等等。这样的编排方式极大地激发了我学习的兴趣，让我觉得学到的知识是“活的”，是可以在日常学习和未来工作中派上用场的。此外，书中的插图和流程图设计得非常直观，即便是初次接触某个复杂概念，也能通过图示快速抓住核心要领。我个人认为，对于那些希望打下扎实信息技术基础的学生来说，这本书无疑是一个非常好的起点，它成功地架起了理论与实践之间的桥梁，让人在学习过程中充满成就感。

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读完这本实验指导书，我最大的感受是它的实用性和前瞻性。现在的技术发展日新月异，很多教材的内容更新速度跟不上，但这本书在这方面做得非常出色。它涵盖的内容既有经典的Office套件应用，也有对新兴技术如云计算、大数据基础概念的初步介绍，这使得学生在掌握基本技能的同时，也能对未来的技术趋势有所了解。书中提供的实验项目设计得非常巧妙，难度梯度设置合理，从简单的文件管理到稍微复杂的程序逻辑构建，循序渐进，让人感觉每完成一个模块都是一次能力的提升。尤其是那些涉及数据处理和简单编程逻辑的部分，它没有直接给出标准答案，而是引导我们去思考不同的解决方案，这种启发式的教学方式，远比死记硬背公式有效得多。可以说，这本书培养的不仅是操作技能，更重要的是解决问题的思维框架。

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总而言之，我非常欣赏这本书在“测试”环节的设计。很多实验指导书的测试部分往往只是简单地设置几个是非题或填空题来检验操作是否完成，但这本书显然在这方面做了更深入的思考。它的测试往往包含情景模拟题，要求你根据一个给定的业务需求，快速选择或构建合适的IT工具组合来解决问题。这极大地考验了我们对知识的融会贯通能力，而不是孤立地考察某一个软件的操作。比如，它可能会要求你结合电子表格的函数分析和演示文稿的图表制作能力，来完成一份季度汇报。这种综合性的考核方式，极大地贴合了未来职场对复合型人才的需求，让学习过程充满了目标感和紧迫感，确保我们不是学了就忘，而是真正将信息技术内化为一种解决问题的能力。

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这本书在结构布局上体现了高度的专业素养。我注意到它在每个实验单元的开头，都会有一个简短的“学习目标”和“知识点回顾”部分，这就像一张路线图，让你在开始动手之前就能明确这次实践的目的和需要调用的理论知识。而在实验的最后，它往往会设置一个“思考与拓展”环节，这部分内容往往是开放式的，鼓励我们去探索书本以外的可能性，比如尝试用另一种软件实现相同的功能，或者思考当前技术方案的局限性。这种设计有效地避免了学生将实验变成简单的“照猫画虎”，而是真正地将实验过程变成一个主动探索和创新的过程。这种对思维训练的重视，使得这本书的价值超越了一本普通的实验手册，更像是一本引导探索的实践哲学书。

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从一个纯粹的“技术小白”角度来看，这本书的语言风格简直是救星。我之前对计算机领域总有一种敬畏感，觉得术语太多，晦涩难懂。然而，这本书的作者显然深知初学者的痛点，他们用非常平实、甚至带点幽默感的语言来解释那些复杂的概念。比如，在解释网络协议时，作者会用“快递员和地址簿”的比喻来形象说明，一下子就把抽象的网络层概念具象化了。阅读体验非常流畅，几乎没有出现需要反复查阅其他资料才能理解的“卡壳”地方。更值得称赞的是，它对软件操作的步骤描述极其细致，每一个鼠标点击、每一个菜单选择都标注得清清楚楚，这对于缺乏实际操作经验的学生来说，无疑是极大的帮助，极大地降低了入门的心理门槛。

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