Games, Puzzles, and Computation

Games, Puzzles, and Computation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:A K Peters/CRC Press
作者:Robert A. Hearn
出品人:
页数:250
译者:
出版时间:2009-7
价格:USD 54.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9781568813226
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
  • Math
  • 游戏
  • 谜题
  • 计算
  • 算法
  • 编程
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  • 逻辑
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  • 计算机科学
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具体描述

《现代密码学原理与实践》 深入探索信息安全基石的权威指南 内容简介 《现代密码学原理与实践》是一本全面、深入且面向实践的著作,旨在为读者提供理解和应用当代密码学技术的坚实基础。本书不仅涵盖了密码学领域的核心理论,更侧重于现代密码系统在实际应用中所面临的挑战、设计原则以及实现细节。本书的编写旨在服务于计算机科学专业学生、网络安全工程师、软件开发者,以及任何对保护数字信息安全感兴趣的专业人士。 全书结构严谨,内容循序渐进,从密码学的基本概念和历史演变讲起,逐步深入到最前沿的研究领域。我们摒弃了过于抽象的纯数学证明,转而聚焦于如何将严谨的数学框架转化为可靠、高效的工程实践。 第一部分:基础理论与经典密码体制 本书的开篇将系统地回顾密码学的基础知识。我们将从信息论中的熵与不确定性概念入手,为理解加密的安全性奠定理论基石。随后,深入剖析经典密码学,包括置换密码和古典代换密码(如维吉尼亚密码)。虽然这些系统在现代应用中已不再安全,但它们是理解密码学思维模式和攻击手法的关键。 对称密码学的核心:分组与流密码 对称密钥密码学是现代加密系统的支柱。本部分将花费大量篇幅详述当前被广泛采用和研究的分组密码算法。首先,我们将详细解析数据加密标准(DES)的结构,并解释其被三重DES (3DES) 继承的原因。随后,重点转向当今的主流标准——高级加密标准(AES)。我们将对其轮函数、S盒的设计哲学、有限域上的运算,以及其抵抗差分攻击和线性攻击的原理进行透彻的分析。我们还将探讨不同操作模式(如ECB、CBC、CTR、GCM)的安全性、性能权衡及其在不同应用场景下的适用性。 对于流密码,本书会介绍其设计思想,并对比在线生成器(如RC4的局限性)与同步或自同步流密码的特性。重点会放在现代高性能流密码的设计原理,以及它们在需要高吞吐量场景中的应用。 第二部分:非对称密码学的基石与公钥基础设施 非对称(公钥)密码学是实现安全通信和数字签名的核心技术。本部分将详细介绍基于不同数学难题的公钥系统。 整数分解与离散对数难题:我们将深入探讨RSA算法的原理,包括欧拉定理、模幂运算的效率优化(如平方-乘法算法),以及其在密钥生成、加密和签名中的具体步骤。随后,我们将转向基于离散对数问题(DLP)的系统,详细阐述Diffie-Hellman密钥交换协议的机制,以及ElGamal加密体制的结构。 椭圆曲线密码学(ECC):作为当前最受青睐的公钥技术,本书将花费大量篇幅介绍ECC。我们将从基础的椭圆曲线的代数定义入手,讲解在有限域上点的加法运算,并详细分析椭圆曲线离散对数问题(ECDLP)的难度。重点会放在ECDH(椭圆曲线Diffie-Hellman)和ECDSA(椭圆曲线数字签名算法)的实际应用和性能优势。 公钥基础设施(PKI):安全证书的颁发、管理和验证至关重要。我们将剖析X.509证书的结构、信任链的建立、证书颁发机构(CA)的角色,以及证书吊销列表(CRL)和在线证书状态协议(OCSP)的工作流程。 第三部分:完整性、认证与数字签名 信息安全不仅仅关乎机密性,数据的完整性和来源认证同样重要。 哈希函数与消息认证码(MAC):我们将分析密码学哈希函数的设计原则,重点解读安全哈希算法(SHA-2、SHA-3)的内部结构(如Merkle-Damgård结构和海绵结构)。同时,我们将详细阐述基于哈希的消息认证码(HMAC)的构造,并解释其相对于简单校验和的安全性优势。 数字签名方案:除了RSA和ECDSA签名,我们还会介绍其他重要的签名机制,如Schnorr签名及其在聚合签名中的潜力,以及盲签名在隐私保护协议中的应用。 第四部分:高级密码学主题与新兴技术 本部分将目光投向更前沿和复杂的密码学应用,这些技术正在重塑未来的安全格局。 零知识证明(ZKP):我们将介绍零知识证明的基本概念,包括完备性、可靠性和零知识性。随后,深入讲解zk-SNARKs和zk-STARKs等高效证明系统的基本原理和结构,探讨它们在区块链隐私、身份验证等领域的变革性应用。 同态加密(HE):探讨在密文上直接进行计算的可能性。我们将对比部分同态加密(PHE)、层次同态加密(LHE)和全同态加密(FHE)的演进历程,并简要介绍如BGV、BFV和CKKS方案的核心数学基础和计算限制。 后量子密码学(PQC):面对量子计算机的威胁,本书将介绍当前被美国国家标准与技术研究院(NIST)标准化的后量子密码算法族,包括基于格(Lattice-based)的密钥封装机制(如Kyber)和数字签名(如Dilithium),以及基于哈希(Hash-based)和编码理论(Code-based)的替代方案,分析其性能和安全性权衡。 第五部分:协议安全与实践应用 理论必须与实践相结合。最后一部分将侧重于密码学协议的分析与安全实现。 安全协议分析:我们将剖析现实世界中最关键的安全协议,如传输层安全协议(TLS/SSL)的握手过程、密钥交换机制、认证流程以及数据加密传输的完整流程。同时,也会涉及安全套接层/传输层安全协议(SSL/TLS)的常见漏洞(如重放攻击、协议降级)。 侧信道攻击与防御:实践中的密码实现常因侧信道泄露而失败。本书将详细分析功耗分析(SPA/DPA)、电磁辐射分析和定时攻击的工作原理,并介绍防御技术,如掩码(Masking)和随机化技术,确保读者能够构建抗侧信道攻击的加密模块。 加密系统的安全实现:最后,本书将提供关于安全编程实践的指导,讨论如何正确地选择随机数生成器(CSPRNG)、管理密钥生命周期,以及避免常见的编程错误,确保最终的密码系统不仅理论上安全,而且在工程上健壮可靠。 《现代密码学原理与实践》力求成为一本结合了深厚学术背景与前沿工程指导的参考书,引导读者从“如何加密”迈向“如何安全地构建信任”。

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目录信息

读后感

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用户评价

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从一个纯粹的谜题爱好者角度来看,《Games, Puzzles, and Computation》简直是一座宝库,它将我过去仅仅凭直觉去解决的那些“脑筋急转弯”赋予了坚实的数学理论基础。我过去常常沉迷于那些复杂的逻辑推理谜题,但这本书让我明白了,许多看似是“灵光乍现”的解法,其背后都有着严谨的算法支撑,比如那些关于色域划分和图着色的问题,现在在我眼中不再是单纯的图形匹配,而是可以转化为约束满足问题的实例。书中对“不可能谜题”(Impossible Puzzles)的分析尤为精彩,它没有简单地宣布某些谜题无解,而是精确地运用了不变量(Invariants)的概念来证明其结构上的不可能性,这种清晰的论证过程,带给我的震撼远超于简单地知道“这个谜题是无解的”。这种将趣味性与严谨性完美结合的能力,使得这本书的阅读体验非常独特——它既满足了我对解谜的渴望,又提升了我对问题本质的理解高度。它让我意识到,真正的“游戏”和“谜题”的魅力,恰恰在于它们揭示了宇宙中某些深刻的、普适的计算限制和结构规律。这本书的价值在于,它教会我们如何用计算思维去看待和解构我们周围的一切“难题”。

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坦率地说,刚拿到《Games, Puzzles, and Computation》时,我有些担心它会过于偏重理论的纯粹性而忽略了实践的趣味性,但事实证明我的担忧是多余的。这本书在算法实现和实际问题解决方面的视角非常独到。它不仅仅是告诉你“如何证明一个问题是可解的”,更重要的是,它引导你思考“用最高效的方式解决它需要付出怎样的代价”。书中对各种剪枝算法(Pruning Techniques)的讨论,特别是Alpha-Beta剪枝在极大极小博弈树搜索中的应用,配上了清晰的性能对比图表,让我立刻明白了为什么在实际的AI对弈程序中,理论上的完美搜索往往是不可行的。此外,书中对“局部最优陷阱”的分析也极其深刻,它通过一些经典的“旅行推销员问题”的启发式算法案例,展示了贪心策略的局限性,并引入了元启发式方法(如模拟退火)来跳出局部最优。这本书的价值在于,它不仅仅停留在算法的描述层面,它深入到了算法设计背后的哲学思考:如何在有限的资源和时间限制下,追求一个足够好的解,而不是一个耗时无限的完美解。这种务实精神,使得这本书对于那些希望将理论应用于工程实践的读者来说,具有极高的参考价值。

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这本书的结构组织堪称典范,它以一种近乎完美的递进关系,将看似不相关的概念巧妙地编织在一起。从最基础的有限状态机和可达性问题入手,逐步过渡到图的遍历与连通性,再到引入时间维度和资源消耗,最终自然而然地导向了不可判定性(Undecidability)和计算的极限。这种层层剥笋的叙述方式,确保了读者在面对更高级的主题,比如自动机理论和形式语言时,不会感到突兀或无所适从。我特别欣赏作者在处理“完美信息零和博弈”与“不完美信息博弈”时的区分,前者使用清晰的递归和搜索,而后者则引入了概率和期望值的概念,这种处理方式展现了作者对不同复杂度问题的深刻洞察力。书中还专门辟出了一章讨论“非经典计算模型”对传统博弈的影响,这在很多同类书籍中是罕见的。通过对量子计算在某些特定博弈问题中可能带来的加速效应的探讨,这本书成功地将读者带入了前沿的研究领域,激发了对未来计算范式的思考。这本书的逻辑流畅性极高,很少出现为了堆砌知识点而强行连接的生硬感,一切都显得水到渠成,浑然一体。

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翻开这本《Games, Puzzles, and Computation》后,我立刻被它那种深入浅出的数学逻辑所吸引,简直就像是走进了一个充满奇思妙想的智力迷宫。作者显然对离散数学和算法理论有着极深的理解,但他们最厉害的地方在于,能够将那些晦涩难懂的概念,通过生动有趣的案例——比如复杂的棋盘游戏策略分析,或是那些看似随机却蕴含着深刻规律的数独变体——变得清晰易懂。阅读的过程中,我感觉自己不仅仅是在学习知识,更像是在参与一场场高强度的脑力激荡。特别是关于博弈论中纳什均衡的探讨部分,书中不仅解释了理论的本质,还巧妙地将它与现实中的资源分配问题联系起来,让我对“理性选择”有了全新的认识。书中对计算复杂性理论的介绍也极其到位,它没有停留在Turing机那种枯燥的理论层面,而是立刻将其与实际的P/NP问题挂钩,让读者体会到“解决一个问题”和“证明一个问题是困难的”之间那道难以逾越的鸿沟。这本书的排版和图示设计也极具匠心,复杂的图论结构图、状态转移图都绘制得极其精美,极大地降低了阅读障碍。这绝对是一本能让硬核程序员和数学爱好者都感到满足的佳作,它成功地架起了理论数学与实际趣味性之间的桥梁,让人在不知不觉中,思维的敏捷度和逻辑的严谨性都得到了显著提升。我尤其欣赏作者在介绍NP完全性证明时所采用的那种层层递进、抽丝剥茧的叙述方式,读完后感觉自己仿佛也掌握了一套解决复杂问题的“万能钥匙”。

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这本书的语言风格有一种令人意外的轻松和幽默感,完全不像一本技术专著,更像是一位博学的、充满激情的导师在与你进行一场深夜的长谈。作者似乎总能在最关键的地方抛出一个犀利的问题,让你不得不停下来,合上书本,对着天花板冥思苦想半天,直到茅塞顿开。我尤其喜欢那些穿插在章节之间的历史典故,它们往往能揭示出某个著名算法或难题的起源,让冰冷的数学逻辑瞬间有了“人情味”。例如,书中对“汉密尔顿路径”的起源和它在现实网络路由中的应用描述,就充满了史诗般的色彩。这本书的深度是毋庸置疑的,但它绝不故作高深,所有的专业术语都会在你第一次出现时就给予详尽且富有洞察力的解释。对我这个更偏向应用侧的读者来说,书中对“随机性与伪随机性”的论述尤其宝贵,它不仅解释了生成高质量随机数的算法基础,还批判性地探讨了在安全协议中过度依赖伪随机性的潜在风险,这为我的日常工作提供了不少启发。这本书的行文节奏把握得非常好,时而慢条斯理地拆解一个复杂的证明,时而又快速地跳转到一个引人入胜的谜题,使得整个阅读过程张弛有度,丝毫不会感到疲劳。它真正做到了将“游戏”的乐趣融入到“计算”的严谨之中,让人欲罢不能。

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