隨機數發生器及其在密碼學中的應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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申兵等編著 著

圖書標籤:

• 隨機數發生器
• 密碼學
• 隨機性
• 僞隨機數
• 真隨機數
• 密碼學應用
• 安全通信
• 數字簽名
• 密鑰生成
• 統計測試

店鋪： 文軒網少兒專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118110425

商品編碼：11928926547

叢書名： 網絡與信息安全前沿技術叢書

開本：16開

齣版時間：2016-12-01

頁數：248

字數：322000

作  者:申兵 等 編著 著作 定  價:86 齣 版 社:國防工業齣版社 齣版日期:2016年12月01日 頁  數:248 裝  幀:平裝 ISBN:9787118110425 ●第1章概述
●1.1信息社會和信息安全
●1.2隨機數的曆史
●1.3隨機數的定義
●1.3.1例子
●1.3.2定義
●1.4隨機數發生器的定義
●1.5本書的章節安排
●參考文獻
●第2章隨機數和密碼
●2.1保密通信
●2.2密碼技術概述
●2.2.1加密技術
●2.2.2數字簽名
●2.2.3密碼協議
●2.2.4量子密碼
●2.3理想保密和實際保密
●2.3.1理想保密
●2.3.2實際保密
●2.4密碼學中使用隨機數的例
●部分目錄

內容簡介

《隨機數發生器及其在密碼學中的應用》是網絡與信息安全前沿技術——隨機數發生器及其在密碼學中的應用——的專著，全麵論述瞭密碼學隨機數的性質、産生方法、標準以及應用等基本問題和*新研究成果。著作以通俗的語言和經典案例全麵介紹瞭密碼學隨機數在信息安全中的重要作用。在理論方麵，對僞隨機數發生器的理論安全、構造及其在密碼學理論方麵的應用做瞭初步討論。在應用方麵，對如何構造一個具有實際安全的僞隨機數發生器、真隨機數發生器、量子隨機數發生器做瞭詳述。《隨機數發生器及其在密碼學中的應用》適閤工程算法設計和密碼實現人員及密碼學和信息安全專業高年級本科生、研究生和從事密碼理論和方法的科技人員等。

隨機數發生器及其在密碼學中的應用 圖書簡介 本書深入探討瞭現代信息科學與工程領域中一個至關重要且極具挑戰性的主題：隨機數的生成、特性分析及其在構建安全信息係統中的核心作用。本書並非一本關於特定軟件工具或通用編程技巧的指南，而是一部嚴謹的、麵嚮理論與實踐相結閤的專業著作，旨在為讀者構建一個紮實、全麵的隨機性認知框架。 全書結構圍繞隨機數從其數學本質的抽象定義，到實際硬件與軟件實現過程中的工程挑戰，再到其在高度敏感應用（尤其是密碼學）中的關鍵地位展開。我們力求通過清晰的邏輯推導和詳盡的案例分析，揭示“真隨機”與“僞隨機”之間的深刻分野及其在不同場景下的適用性與局限性。 --- 第一部分：隨機性的數學基礎與理論建模 (約 300 字) 本部分首先從概率論和信息論的視角，對隨機性本身進行嚴格的數學定義。我們將探討什麼是統計學意義上的獨立同分布（i.i.d.），以及隨機過程的基本特徵。重點分析瞭信息熵的概念及其在量化隨機性強度中的不可替代性。 隨後，書籍詳細闡述瞭僞隨機數生成器（PRNGs）的理論基石。這包括對綫性同餘發生器（LCG）、移位寄存器（如Mersenne Twister）等經典算法的數學結構、周期長度、以及統計學缺陷的剖析。我們著重講解瞭“可預測性”的量化標準——即 PRNGs 如何在數學上被判定為“弱隨機”或“強隨機”，以及現代密碼學對 PRNGs 的苛刻要求。本部分為後續的工程實現和安全評估提供瞭堅實的理論支撐。 --- 第二部分：硬件隨機數發生器的物理實現與熵源采集 (約 450 字) 本書的第二部分將焦點轉移至真隨機數生成器（TRNGs）的物理實現層麵。我們認識到，真正的隨機性隻能來源於不可預測的物理現象，因此，本章詳盡考察瞭各種可行的熵源（Entropy Sources）的采集技術。 內容涵蓋瞭從微觀到宏觀的多種物理過程： 1. 電子噪聲源： 深入分析瞭熱噪聲（Johnson-Nyquist 噪聲）、散彈噪聲（Shot Noise）的産生機理，以及如何通過穩健的電路設計來最大限度地提取這些高頻、高熵的信號。這部分涉及半導體物理和噪聲放大電路的基礎知識。 2. 計時抖動與環境不確定性： 探討瞭利用係統時鍾的不確定性（Jitter）作為熵源的可行性，以及采集環境因素（如硬盤讀寫延遲、網絡延遲、鼠標鍵盤活動）的采樣策略和去偏方法。 3. 量子現象： 簡要介紹瞭基於光子散射、真空漲落等量子力學效應的下一代 TRNGs 的原理，強調瞭其在理論上提供不可預測性的潛力。 至關重要的一環是熵的後處理與健康性測試。采集到的原始噪聲往往存在偏差或周期性，本部分詳細介紹瞭熵提取算法（Extractor），例如使用哈希函數或密碼學原語對原始數據進行壓縮和混閤，確保輸齣流的統計均勻性。同時，我們闡述瞭健康性監測（Health Monitoring）的必要性，包括運行時對熵源的持續統計檢驗，以確保係統不會在關鍵時刻提供低質量的隨機數。 --- 第三部分：密碼學應用中的隨機性要求與挑戰 (約 400 字) 本部分是全書的核心應用篇章，專注於隨機性在構建信息安全基礎設施中的極端重要性。我們將隨機數的需求提升到瞭密碼學安全性的標準，而非僅僅是統計學的“足夠好”。 內容聚焦於以下關鍵領域： 1. 密鑰生成： 詳細討論瞭對稱密鑰（如AES密鑰）和非對稱密鑰對（如RSA模數、橢圓麯綫基點）生成過程中，對高熵率的絕對要求。解釋瞭如何利用密碼學安全的 PRNGs（CSPRNGs）或 TRNGs 來保證私鑰的不可猜測性。 2. 隨機數在協議中的應用： 分析瞭隨機數在著名協議中的具體功能，例如： Nonce (一次性數字) 的角色： 在消息認證碼（MAC）和數字簽名中，Nonce 如何防止重放攻擊。 挑戰-響應機製： 隨機挑戰（Challenge）如何確保身份驗證過程的安全性。 初始化嚮量（IVs）： 在塊密碼的加密模式（如CBC、GCM）中，IV 的隨機性和唯一性如何保證密文的安全性。 3. 安全填充與盲化： 討論瞭如何使用隨機數來填充數據結構（如 RSA 簽名中的 PSS 填充），以抵禦側信道攻擊和對特定結構攻擊的有效性。 --- 第四部分：高級主題與工程實踐中的陷阱 (約 350 字) 最後一部分著眼於當前隨機數技術的前沿發展和實際部署中常見的設計缺陷。 高級主題： 1. 基於密碼學的 PRNGs (CSPRNGs) 設計： 深入剖析瞭如 CTR_DRBG、Hash_DRBG 等基於 NIST 標準的確定性隨機數生成器的內部構造。重點闡述瞭它們如何利用加密原語（如AES或SHA-3）來保證其輸齣的不可預測性，即使熵源輸入被部分泄露。 2. 安全審計與標準： 介紹瞭國際上關於隨機數生成器的主要安全標準（如 NIST SP 800-90A/B/C 係列），以及如何進行滲透測試和安全審計，以驗證一個隨機數係統的健壯性。 工程陷阱： 本書特彆強調瞭實際部署中的常見錯誤，這些錯誤往往是係統安全崩潰的根源： 熵池耗盡（Entropy Starvation）： 在無交互的服務器或嵌入式環境中，TRNG 熵不足時如何安全地迴退（Fallback）到 CSPRNG，以及如何正確地“播種”（Seeding）和“重新播種”（Reseeding）。 跨平颱一緻性問題： 討論瞭不同操作係統和硬件架構中內置的隨機數接口（如`/dev/random` vs `/dev/urandom`）的內在差異及其對應用開發者帶來的誤導。 硬件故障模式： 分析瞭當底層物理熵源發生硬件故障或被外部因素乾擾時，係統如何未能及時檢測並報錯的風險。 本書旨在成為對信息安全工程師、係統架構師和高級計算機科學研究人員的一份必備參考，因為它揭示瞭隱藏在所有加密操作背後的、最基本也是最難完美實現的要素——真正的不可預測性。

評分☆☆☆☆☆

初次拿到這本《隨機數發生器及其在密碼學中的應用》，就被它宏大的主題深深吸引。雖然我並非密碼學領域的資深專傢，但對於信息安全和數據隱私的關注，讓我一直對“隨機”這個概念在現代技術中的重要性充滿好奇。本書的封麵設計簡潔卻不失專業感，讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。我尤其感興趣的是，在如此嚴謹的科學領域，如何處理和應用“隨機”這個看似模糊的概念。書中是否會深入剖析不同隨機數生成算法的數學原理？例如，僞隨機數生成器（PRNG）和真隨機數生成器（TRNG）在生成機製上究竟有何本質區彆？它們各自的優缺點又是什麼？在密碼學中，一個微小的隨機性缺陷可能導緻整個加密係統的崩潰，那麼本書會如何闡述這種“微觀”的隨機性是如何影響“宏觀”的安全性的呢？我猜想，書中可能會涉及到一些經典的隨機數生成算法，比如 Mersenne Twister 或是更底層的硬件隨機數發生器。同時，作者是否會用生動的案例來解釋這些算法在實際應用中的錶現？例如，在生成一次性密碼（OTP）或是密鑰對時，如何確保生成的隨機數足夠“不可預測”？我對這些技術細節充滿瞭求知欲，希望能在這本書中得到解答。

評分☆☆☆☆☆

在翻閱《隨機數發生器及其在密碼學中的應用》這本書之前，我心中一直有一個疑問，那就是“隨機”這個詞在不同領域是不是有不同的含義？我本人對統計學和概率論有一定的瞭解，我知道在統計學中，我們經常需要生成隨機樣本來做推斷。我猜想，這本書在介紹隨機數發生器時，很可能會從統計學角度齣發，探討如何生成滿足特定統計分布的隨機數，以及如何檢驗生成結果的統計學意義上的“隨機性”。比如，是否會有關於各種統計檢驗方法（如 Chi-squared test, Kolmogorov-Smirnov test）的介紹，用來評估隨機數序列的均勻性、獨立性等特性？我特彆想瞭解，在密碼學領域，對隨機數的“隨機性”要求，是否比統計學上的要求更嚴苛，或者說，側重點不同？例如，在密碼學中，我們可能更關注的是“不可預測性”，即使一個隨機數序列在統計學上看起來很隨機，但如果它能夠被攻擊者預測，那麼它在密碼學上就是失敗的。我希望這本書能夠清晰地闡述統計學上的隨機性與密碼學上的隨機性之間的聯係與區彆。

評分☆☆☆☆☆

對於《隨機數發生器及其在密碼學中的應用》這本書，我的腦海裏浮現齣很多關於“不確定性”在科技前沿的奧秘。我一直對“計算”這個概念的邊界很感興趣，尤其是在物理學和計算機科學交叉的領域。我好奇，在理論上，我們是否真的能實現完全意義上的“隨機”？或者說，我們現在所使用的“隨機數發生器”，在本質上是否都隻是某種程度上的“僞造”？書中是否會觸及一些與量子力學相關的隨機數生成原理？例如，利用量子現象的不可預測性來生成真正隨機的比特流，這聽起來就非常令人著迷。我希望作者能用通俗易懂的方式解釋這些前沿的理論，並且說明這些理論如何在密碼學中得到實際應用，比如在一些對安全性要求極高的場景下，例如生成用於量子密鑰分發的隨機數。我對這種將基礎物理原理與實際應用相結閤的探索非常感興趣。

評分☆☆☆☆☆

說實話，拿到這本《隨機數發生器及其在密碼學中的應用》時，我最開始的關注點其實是它能如何幫助我提升編程實踐的效率。我經常在開發一些需要模擬、測試或者進行遊戲設計的場景時，需要用到高質量的隨機數。然而，每次自己去實現或者查找資料，都覺得概念模糊，而且對生成結果的“真隨機性”或者“僞隨機性”缺乏清晰的理解。我希望這本書能夠提供清晰易懂的理論基礎，告訴我應該如何根據不同的應用場景選擇最閤適的隨機數生成方法。例如，在進行濛特卡洛模擬時，對隨機數的統計特性要求很高，那麼本書是否會介紹如何評估和檢驗隨機數的質量？又或者在需要大量隨機樣本進行大數據分析時，如何保證生成效率和結果的可靠性？我希望書中能有這方麵的具體指導，甚至是一些代碼示例或者僞代碼，能夠讓我直接應用到我的開發工作中。我希望它能幫助我理解，為什麼有時候簡單的 `rand()` 函數會不夠用，以及背後更深層次的原因。

評分☆☆☆☆☆

讀到《隨機數發生器及其在密碼學中的應用》這本書，我立即聯想到瞭它在當代信息安全領域舉足輕重的作用。在這個信息爆炸的時代，數據安全已經滲透到我們生活的方方麵麵，從網上銀行到電子郵件，再到國傢安全，幾乎沒有哪個領域可以脫離加密技術的保護。而隨機數，則是構建這些安全屏障的基石。我迫切想知道，這本書是如何深入剖析隨機數在加密算法中的具體角色。例如，在非對稱加密體係中，公鑰和私鑰的生成過程，是否高度依賴於不可預測的隨機數？同樣，在對稱加密算法中，生成密鑰流的隨機性又扮演著怎樣的關鍵作用？書中是否會詳細介紹一些經典的加密算法，比如 RSA、AES，然後去分析它們對隨機數生成器提齣的具體要求和挑戰？我對那些看似“隨機”的數字，是如何被轉化為保護我們敏感信息的強大武器，感到無比好奇。我相信，這本書會為我打開一個全新的視角，去理解隱藏在數字世界裏的安全邏輯。