Post-Quantum Cryptography pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Bernstein, Daniel J. (EDT)/ Buchmann, Johannes (EDT)/ Dahmen, Erik (EDT)

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:

价格:695.00 元

装帧:

isbn号码:9783540887010

丛书系列:

图书标签:

• 密码学
• 后量子密码学
• 量子计算
• 信息安全
• 公钥密码学
• 密码分析
• 数学
• 算法
• 安全通信
• 标准化

《后量子密码学》：一场正在发生的计算范式巨变与安全应对之道 我们正站在一个历史性的技术转折点上。支撑着当今数字世界安全基石的密码学体系，正面临着前所未有的挑战。这份挑战并非源于对现有算法的微小改进或现有漏洞的修补，而是源于一种可能彻底颠覆计算能力的全新物理现象——量子计算。一旦大规模、稳定的量子计算机问世，它们将以我们目前无法想象的速度解决某些特定类型的数学问题，而这些问题正是当前公钥密码学体系赖以生存的基石。 量子计算的曙光：为何它会威胁到我们现有的安全？ 理解后量子密码学的重要性，首先需要认识到量子计算带来的潜在威胁。当前的互联网安全、金融交易、国家机密通信，乃至我们日常使用的软件更新和数字签名，都高度依赖于精心设计的数学难题。例如，RSA算法的安全性建立在分解大数（两个大素数的乘积）的困难性之上；椭圆曲线密码学（ECC）则依赖于椭圆曲线离散对数问题的计算复杂性。然而，根据著名的Shor算法，一个足够强大的量子计算机可以在多项式时间内高效地解决这些问题，这意味着它们能轻而易举地破解目前广泛使用的加密密钥。 这并非科幻小说中的情节，而是学术界和产业界都在认真研究和应对的现实威胁。虽然距离能够实际破解当前主流加密算法的通用量子计算机的出现可能还有一段时间，但“现在加密，未来解密”（Harvest Now, Decrypt Later）的风险已经存在。攻击者可能正在秘密地收集加密数据，等待量子计算机成熟的那一天，以便一举解密。更为紧迫的是，许多需要长期保密性的敏感信息，如国家安全数据、医疗记录、知识产权等，其安全性已经处于岌岌可危的境地。 后量子密码学：为未来网络安全构筑的坚固壁垒 《后量子密码学》一书，正是为了应对这场迫在眉睫的计算范式巨变而诞生的。它并非一本关于量子计算如何工作的科普读物，也不是一本理论物理学的深奥探讨。这本书的重心在于——如何在我们现有且不断演进的数字基础设施中，设计、分析和部署能够抵御量子计算攻击的新一代密码学算法。 这本书将带领读者深入了解一系列被认为是“后量子”的密码学构造。这些构造的共同特点是，它们的安全性并非依赖于那些容易被量子计算机破解的数学问题，而是基于其他被认为在量子计算模型下仍然困难的数学难题。这些难题涵盖了多个不同的数学领域，为密码学提供了多样化的安全基础，降低了“一子错，满盘皆输”的风险。 探索后量子密码学的核心主题： 本书的核心内容将围绕以下几个关键领域展开，层层递进，构建起一个全面而深入的理解框架： 基于格（Lattice-based）的密码学： 这是目前后量子密码学领域中最受关注和研究最深入的方向之一。基于格的密码学利用了高维格点上某些问题的复杂性，例如最近向量问题（Closest Vector Problem, CVP）或最近平面问题（Closest Point Problem, CPP）。这些问题即便在量子计算机面前，也被认为仍然难以有效解决。本书将详细介绍不同类型的格，以及如何基于这些格上的问题构建高效的公钥加密、数字签名等密码学方案。读者将了解如Learning With Errors (LWE) 和Ring-LWE等核心概念，以及它们在实现不同密码学功能时的优势与挑战。 基于编码（Code-based）的密码学： 这一方向基于纠错码的解码困难性。虽然早期的基于码的密码学方案（如McEliece）存在密钥尺寸过大的问题，但随着研究的深入，新的、更高效的基于码的方案正在涌现。本书将探讨如何利用不同类型的纠错码，如Goppa码或Reed-Solomon码，来构建安全的公钥加密系统，并分析其安全性和性能特点。 基于多变量（Multivariate）的密码学： 这类密码学方案利用解决多项式方程组在有限域上的困难性。其优势在于公钥尺寸相对较小，签名速度快，因此在某些应用场景中具有吸引力。本书将深入分析不同类型的多变量方程组（如MQ问题）以及基于这些问题的签名方案，同时也会讨论其面临的攻击手段和安全性考量。 基于哈希（Hash-based）的签名： 与其他方案不同，基于哈希的签名方案并不依赖于任何未被证实的数学难题。它们的安全性完全基于密码学哈希函数的安全强度，而哈希函数被认为是抗量子攻击的。这类签名方案通常是“一次性”或“状态化”的，意味着使用后需要更新密钥或状态。本书将详细介绍各种基于哈希的签名方案，如Lamport签名、Merle-Damgård结构以及更现代的Winternitz一次性签名（WOTS）和SPHINCS+等，并讨论它们在实际应用中的权衡。 基于同源（Isogeny-based）的密码学： 这是另一个新兴且充满潜力的后量子密码学方向，它基于超椭圆曲线上的同源映射计算的困难性。这类方案通常具有非常小的密钥尺寸，这使其在带宽受限的环境中具有优势。本书将介绍同源的概念，以及如何利用它来构建公钥加密和密钥交换协议，并探讨其最新的研究进展。 深入探讨后量子密码学的关键方面： 除了对各种后量子密码学体的详细介绍，本书还将深入探讨在实际部署和使用这些新算法时所面临的关键挑战和技术细节： 算法的标准化与评估： 国际标准化组织（如NIST）在后量子密码学标准化方面扮演着至关重要的角色。本书将概述NIST后量子密码学项目的发展历程、评审过程以及已经选定的标准化算法。读者将了解不同算法在安全性、性能、密钥尺寸和实现复杂度等方面的权衡，以及它们各自的优势和适用场景。 性能分析与优化： 量子计算的威胁迫使我们寻找新的算法，但这些新算法的性能表现可能与现有算法有所不同。本书将对各种后量子密码学方案进行细致的性能分析，包括加密/解密速度、签名/验证速度、密钥生成时间以及通信开销等。同时，也会探讨优化这些算法在硬件和软件层面上的实现方法，以满足实际应用的需求。 安全证明与抵抗攻击： 密码学的安全性离不开严格的数学证明。本书将介绍后量子密码学方案的安全模型和证明技术，以及它们是如何抵御已知的经典和量子攻击的。读者将了解随机预言模型、标准模型等概念，以及如何建立对新算法的信心。 迁移策略与混合模式： 现有的数字基础设施庞大而复杂，向后量子密码学的迁移将是一个渐进且充满挑战的过程。本书将探讨各种可行的迁移策略，包括过渡性的混合模式（例如，同时使用经典和后量子算法），以及如何逐步替换现有密码学组件。理解这些迁移策略对于企业和组织规划其安全升级至关重要。 实际应用场景与未来展望： 后量子密码学并非只存在于理论研究中，它将深刻影响我们生活的方方面面。本书将展望后量子密码学在物联网、5G/6G通信、区块链、云计算、金融科技、数字签名等领域的实际应用前景，并讨论在这些领域中可能遇到的具体挑战和机遇。 为什么阅读《后量子密码学》？ 无论您是密码学研究人员、网络安全专家、软件工程师，还是对数字安全充满好奇的读者，本书都将为您提供一个全面、深入且实用的知识体系。它将帮助您： 理解量子计算对当前密码学体系的颠覆性影响。 掌握一套应对量子威胁的实用技术和算法。 评估不同后量子密码学方案的优劣，并做出明智的技术选择。 为您的组织或项目制定有效的后量子安全迁移计划。 站在技术前沿，预见并参与塑造未来的数字安全格局。 《后量子密码学》一书，是您在迎接量子时代到来之际，为确保数字世界持续安全所必需的指南。它不仅仅是一本技术书籍，更是对未来数字社会安全基石的一次深入探索和精心构建。

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