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出版者:

作者:曹雪虹 编

出品人:

页数:173

译者:

出版时间:2009-6

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787302197454

丛书系列:

图书标签:

• 信息论
• 编码理论
• 通信原理
• 概率论
• 数学基础
• 机器学习
• 数据压缩
• 信号处理
• 人工智能
• 统计推断

图书名称：密码学原理与实践 内容简介： 本书深入探讨了现代密码学的理论基础、核心算法及其在信息安全实践中的应用。全书共分为六个主要部分，力求为读者构建一个从经典密码到前沿量子密码学的完整知识体系。 第一部分：密码学基础与历史回顾 本部分首先奠定了密码学的基础概念，包括加密、解密、密钥、安全模型等基本术语。我们追溯了密码学的起源，从古代的替代式密码（如凯撒密码、希尔密码）入手，逐步引入置换和代换的数学原理。随后，详细分析了香农的信息论在密码分析中的地位，特别是“完美保密”的概念和其局限性。本部分强调了Kerckhoffs原则（密码系统的安全性不应依赖于其保密性，而应依赖于密钥的保密性）在现代密码设计中的核心作用。此外，还对早期对称加密算法，如DES（数据加密标准）的结构和工作原理进行了初步介绍，并讨论了其在计算能力不断增强的背景下面临的挑战。 第二部分：对称加密算法的深入剖析 本部分聚焦于当前广泛应用的对称分组密码和流密码。在分组密码方面，本书详细解析了AES（高级加密标准）的结构，包括其轮函数、字节替代、行移位和列混合的操作细节，并辅以大量实例说明其安全性来源。我们不仅仅停留在算法描述层面，更深入探讨了相关密钥攻击、差分分析和线性分析等经典密码分析技术，以理解AES设计上的精妙之处。对于流密码，本书分析了基于线性反馈移位寄存器（LFSR）的生成器，以及更复杂的同步流密码和自同步流密码的设计思路。此外，我们还探讨了它们在实时通信（如无线通信加密）中的应用场景和性能考量。 第三部分：公钥密码学：非对称系统的基石 公钥密码学是现代网络安全的核心支柱。本部分系统地阐述了基于数论难题的非对称加密体系。首先，我们详细介绍了大数分解难题（Integer Factorization Problem, IFP）在RSA算法中的应用。书中不仅解释了RSA的密钥生成、加密和签名过程，还深入分析了如何利用中国剩余定理优化计算，以及针对攻击者可能采用的侧信道攻击的防御策略。 接着，我们转向基于离散对数问题（Discrete Logarithm Problem, DLP）的系统，特别是Diffie-Hellman密钥交换协议。随后，本书将重点放在椭圆曲线密码学（ECC）上。我们解释了有限域上的加法和标量乘法运算，并对比了ECC与传统RSA在相同安全级别下的效率优势。对于ECC的实现，书中详细讨论了NIST曲线和Curve25519的设计哲学。 第四部分：数据完整性与数字签名 安全性不仅关乎机密性，数据不被篡改同样重要。本部分探讨了消息认证码（MAC）和哈希函数的构造。我们详细分析了基于分组密码构造的MAC（如CMAC）和基于哈希函数的MAC（如HMAC），阐述了它们在保证数据完整性方面的作用。 在数字签名方面，本书着重讲解了DSA（数字签名算法）和基于椭圆曲线的ECDSA（椭圆曲线数字签名算法）。我们深入剖析了签名和验证过程中的数学依赖性，并讨论了如何抵抗伪造签名攻击。此外，本部分还涵盖了基于身份的加密（IBE）和属性基加密（ABE）等新兴的签名和授权机制的初步概念。 第五部分：网络安全协议与应用 理论知识必须应用于实践。本部分将密码学原理应用于主流的网络安全协议栈中。我们详尽分析了TLS/SSL协议的握手过程，解释了其中如何结合使用对称加密、公钥加密和数字签名来建立安全通道。对于IPSec，我们探讨了认证头部（AH）和封装安全载荷（ESP）的工作模式。 此外，我们还关注了密钥管理和证书体系（PKI）。本书详细描述了X.509证书的结构、证书颁发机构（CA）的信任模型、以及在线证书状态协议（OCSP）和证书吊销列表（CRL）的工作机制，强调了基础设施层面的安全保障。 第六部分：前沿密码学与新兴挑战 面对未来，密码学领域正经历深刻的变革。本部分展望了当前的研究热点。首先，我们详细介绍了格密码学（Lattice-based Cryptography），解释了其基于短向量问题的难解性，以及其在后量子密码学（PQC）中的核心地位，特别是 CRYSTALS-Kyber 和 Dilithium 等 NIST 标准化算法的原理。 其次，本书探讨了零知识证明（Zero-Knowledge Proofs），包括如何构建和验证SNARKs和STARKs，这在区块链和隐私保护计算中至关重要。最后，我们对同态加密（Homomorphic Encryption）进行了概述，阐释了如何在密文上直接进行计算而无需解密，从而实现真正意义上的安全云服务。 本书适合于计算机科学、信息安全、通信工程等相关专业的本科高年级学生、研究生以及希望系统性掌握密码学理论与实践的工程师和研究人员阅读。每章末尾均附有习题和进一步阅读推荐。

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这部关于信息论的经典之作，简直是打开了一扇通往数字世界本质的大门。作者以极其严谨的数学推导和清晰的逻辑构建，将那些抽象的概念——熵、信道容量、数据压缩——变得触手可及。我尤其欣赏书中对香农理论的深入剖析，它不仅仅是技术的描述，更是一种深刻的哲学思考：信息到底是什么？如何量化不确定性？阅读过程中，我仿佛跟随作者的思路，一步步构建起现代通信和数据科学的理论基石。对于那些希望真正理解带宽极限、纠错码原理背后数学逻辑的读者来说，这本书提供了无与伦比的深度。它不是那种翻阅式的科普读物，而是需要坐下来，用笔和纸去演算、去体会的“硬核”教材。书中的例子虽然经典，但作者总能从新的角度切入，揭示其深层含义，让人在反复品读中总能获得新的领悟。读完后，你会发现自己看待任何涉及信息流动的系统（从网络协议到生物遗传信息）的方式都发生了根本性的改变。

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这是一本需要“时间沉淀”的书。我第一次翻阅时，很多结论只是囫囵吞枣地接受了；时隔几年，在实际处理了大量的通信系统和信息管理项目后，我重新拾起它，才真正体会到其中三言两语中蕴含的巨大信息量。例如，书中关于“渐近等分割性质”（Asymptotic Equipartition Property, AEP）的论述，初看觉得只是一个技术性的引理，但深入理解后才明白，这才是将统计平均转化为确定性极限的关键桥梁。作者通过大量的数学工具，把“随机性”变成了可控的“资源”。这本书的价值在于，它提供了一个看待所有信息过程的底层框架，而不是针对特定技术的“操作手册”。它教会我如何批判性地评估任何声称能超越香农极限的“新理论”，因为你已经知道了那个“不可逾越的边界”究竟是如何定义的。

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说实话，我一开始被这本书的厚度和那些密密麻麻的公式吓到了，但一旦进入状态，那种酣畅淋漓的感觉是其他技术书籍难以比拟的。它像一位耐心而严厉的导师，要求你拿出十足的专注力。最让我印象深刻的是它在处理“噪声信道编码定理”时的那种优雅和震撼。那种“只要传输率低于信道容量，理论上就能实现无差错传输”的论断，简直是工程上的“奇迹宣言”。作者在阐述这些定理时，并没有停留在表面，而是细致地解释了构造性证明背后的思想，比如随机编码的有效性。这本书的好处在于，它逼着你把基础打牢。如果你只是想知道如何使用某个压缩算法，这本书可能显得有些“迂远”；但如果你想知道为什么这些算法能达到其理论极限，这本书就是唯一的圣经。它的结构非常清晰，从基础的概率论引入，逐步搭建起信息论的整个宏伟殿堂，每章的衔接都如同精密的机械联动。

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这本书的叙事风格非常“古典”和“求真”，它不像现代畅销书那样追求故事性和易读性，而是专注于概念的精确定义和定理的严格证明。这使得它在学术界拥有无可撼动的地位。对于我这个工程背景出身的读者来说，初读时对某些统计推断的跳跃感到不适应，需要反复查阅前置知识。然而，正是这种“不妥协”的态度，保证了其知识体系的内在一致性和完备性。比如，在讨论互信息时，作者不仅给出了定义，还深入探讨了其在机器学习中作为特征选择指标的潜力，这种前瞻性视角令人赞叹。唯一可能让部分读者却步的是，它对读者数学功底有一定的预设要求，尤其是在处理微分熵和KL散度等概念时，需要读者具备扎实的微积分和概率论基础。但对于志在深入研究的同行者而言，这种挑战正是其价值所在。

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从装帧和排版来看，这无疑是一本严肃的学术著作，而非市场流通的流行读物。它的价值不在于花哨的图表或鲜明的色彩，而在于每一个符号、每一个公式的精确性。我最欣赏其对“率失真理论”（Rate-Distortion Theory）的处理，它完美地平衡了“信息量”与“可接受的失真度”之间的矛盾统一关系。作者没有回避这个复杂的优化问题，而是用严密的变分法清晰地勾勒出了最优的失真函数轨迹。这本书更像是信息科学的“宪法”，它定义了我们在这个领域内所有活动的合法边界和可能性空间。对于任何希望在通信、数据压缩、机器学习优化等领域做出原创性贡献的人来说，这本书提供的理论基石是不可替代的。它带来的不仅仅是知识，更是一种思维方式——一种用信息和概率的语言来精确描述和解决复杂问题的能力。

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