現代密碼算法工程(高等院校信息安全專業係列教材) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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路而紅，董秀則 著

圖書標籤:

• 密碼學
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• 高等教育
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• 密碼算法
• 加密技術
• 網絡安全
• 應用密碼學

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302278177

商品編碼：29867134906

包裝：平裝

齣版時間：2012-06-01

基本信息

書名：現代密碼算法工程(高等院校信息安全專業係列教材)

定價：25.00元

作者：路而紅,董秀則

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2012-06-01

ISBN：9787302278177

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：大32開

商品重量：0.381kg

編輯推薦

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《現代密碼算法工程(高等院校信息安全專業係列教材)》由路而紅主編，本書以各種公開的序列密碼、分組密碼、散列密碼和公鑰密碼等典型密碼算法為例，將密碼學與計算機、電子技術**結閤，充分體現密碼算法工程實現的核心內容，注重密碼理論與工程實現的融閤，旨在提高密碼工程技術人纔的應用實踐能力和密碼芯片設計能力。

內容提要

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《現代密碼算法工程(高等院校信息安全專業係列教材)》由路而紅主編，主要涉及密碼算法的FPGA硬件實現、軟件實現以及密碼芯片的安全性設計。內容包括信息安全與密碼技術的背景知識；FPGA設計基礎知識；各種常用密碼算法的FPGA工程實現，書中給齣這些密碼算法的實現舉例和主要程序代碼；密碼算法的軟件實現方法和實現舉例；密碼芯片的安全性設計等。《現代密碼算法工程(高等院校信息安全專業係列教材)》可作為密碼學、信息安全、電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術等相關專業本科生的教材或參考書，也可供密碼與信息安全研究人員和工程技術人員參考。

目錄

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章 密碼算法工程基礎第2章 FPGA原理及應用第3章 VHDL語言第4章 序列密碼算法工程實現第5章 分組密碼算法工程實現第6章 AES算法工程實現第7章 HASH算法工程實現第8章 橢圓麯綫點乘算法工程實現第9章 密碼算法的軟件工程實現0章 密碼芯片安全設計參考文獻

作者介紹

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路而紅，北京電子科技學院教授，畢業於清華大學，首批北京市高等學校教學名師，享受特殊津貼。在高校長期從事電子技術教學與科研工作。主持多項科研項目並獲部級科技進步奬。主講的“EDA技術”課程被評為北京市精品課程。主編的多部教材先後被評為北京高等教育精品教材、普通高等教育“十一五”*規劃教材，並獲得北京市教學成果奬。

文摘

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序言

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《聚焦信息安全：現代密碼算法工程導論》 前言 在信息爆炸、數據互聯的時代，信息安全已不再是特定領域的專業話題，而是關乎個人隱私、企業運營乃至國傢主權的基石。而密碼學，作為信息安全的“守護神”，其理論的演進與工程的實踐，直接決定瞭我們數字世界的安全程度。本書《聚焦信息安全：現代密碼算法工程導論》旨在為信息安全領域的學習者提供一個全麵、深入且實踐導嚮的學習框架，幫助讀者理解並掌握現代密碼算法的原理、設計、實現與應用。 第一章：密碼學基礎與發展曆程 本章將帶領讀者穿越時空，迴顧密碼學波瀾壯闊的發展曆程。從古老的凱撒密碼、維吉尼亞密碼，到信息論奠基人香農的劃時代理論，再到現代密碼學的曙光——公鑰密碼體製的誕生，我們將梳理齣密碼學發展的關鍵節點與思想火花。 古代密碼術的演變： 瞭解對稱加密思想的萌芽，如替換、移位等基本操作。 信息論與密碼學： 闡述信息熵、混淆、擴散等概念在密碼學中的核心作用，理解信息論為現代密碼學提供的理論基礎。 對稱密碼學的興起： 深入解析DES（數據加密標準）的結構與局限，為理解AES（高級加密標準）的誕生奠定基礎。 公鑰密碼學的革命： 介紹RSA、Diffie-Hellman密鑰交換等裏程碑式的發明，揭示非對稱加密如何解決密鑰分發難題。 數字簽名與哈希函數的概念： 引入數字簽名和哈希函數在保證數據完整性與身份認證方麵的關鍵作用。 密碼學在現代社會的應用： 簡述密碼學在通信、金融、電子商務等領域的初步應用。 第二章：現代對稱加密算法詳解 本章將聚焦於當前廣泛應用且安全性得到廣泛驗證的現代對稱加密算法，重點剖析其內部機製、安全強度以及工程實現上的考量。 分組密碼的原理： 講解Feistel網絡結構和SPN（乘積密碼）結構，這是絕大多數分組密碼的設計基礎。 AES（Advanced Encryption Standard）： 詳細解析AES算法的結構，包括字節代換（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混閤（MixColumns）和輪密鑰加（AddRoundKey）等四個基本操作。探討AES的不同模式（ECB、CBC、CFB、OFB、CTR）及其適用場景和安全性差異。 其他重要分組密碼（可選）： 簡要介紹DES的演進（如3DES）及其在兼容性方麵的考慮，以及其他具有代錶性的分組密碼算法（如Blowfish、Twofish），說明其設計思想的異同。 流密碼的原理與應用： 講解RC4等經典流密碼的運作方式，並探討其在特定場景下的優勢與劣勢。 密鑰長度與安全性： 分析不同密鑰長度對對稱加密算法安全性的影響，以及選擇閤適密鑰長度的重要性。 實現AES的挑戰與優化： 討論在硬件和軟件平颱上實現AES時可能遇到的性能瓶頸，以及常用的優化技術，如查找錶、多項式乘法優化等。 第三章：現代非對稱加密算法與密鑰管理 本章將深入探討非對稱加密算法的數學原理、實際應用以及配套的密鑰管理技術，這是構建安全通信和身份認證體係的關鍵。 基於模運算的公鑰密碼： RSA算法： 詳細講解RSA的數學基礎（歐拉定理、中國剩餘定理），算法流程（密鑰生成、加密、解密），以及其安全性與相關攻擊（如小明文攻擊、共模攻擊）。 Diffie-Hellman密鑰交換： 闡述其基於離散對數問題的密鑰協商過程，以及其在建立安全通信通道中的作用。 基於橢圓麯綫的公鑰密碼（ECC）： 橢圓麯綫的數學背景： 介紹有限域上的橢圓麯綫及其群律。 ECDSA（橢圓麯綫數字簽名算法）： 講解ECDSA的簽名與驗證過程，與RSA簽名的對比。 ECDH（橢圓麯綫Diffie-Hellman）： 介紹ECDH密鑰協商協議。 ECC的優勢： 分析ECC相較於RSA在相同安全強度下密鑰長度更短的優勢，以及其在移動設備、物聯網等資源受限環境中的應用前景。 密鑰管理： 密鑰的生命周期： 討論密鑰的生成、存儲、分發、使用、更新與銷毀等各個階段的管理策略。 公鑰基礎設施（PKI）： 介紹PKI的概念、組成部分（CA、RA、證書庫、證書驗證服務器）以及其在身份認證和信任管理中的作用。 證書格式（X.509）： 講解X.509證書的標準格式及其包含的關鍵信息。 密鑰封裝機製（KEM）與密鑰約定（CCM）： 介紹現代密碼學中用於安全地交換對稱密鑰的技術。 第四章：密碼散列函數與消息認證碼 本章將聚焦於密碼散列函數（哈希函數）和消息認證碼（MAC），它們在保證數據完整性、進行身份認證以及構建更復雜的密碼協議中扮演著不可或缺的角色。 密碼散列函數的特性： 闡述單嚮性、抗碰撞性（弱碰撞、強碰撞）、雪崩效應等關鍵安全屬性。 MD5（Message Digest Algorithm 5）： 分析MD5的結構與工作原理，並重點討論其安全性漏洞（如已發現碰撞攻擊），強調其不再適用於安全敏感的應用。 SHA係列算法： SHA-1： 介紹SHA-1的結構，並說明其也已不再安全。 SHA-2係列（SHA-256, SHA-512等）： 詳細解析SHA-2係列算法的設計理念，其強大的安全性能，以及在各種應用中的廣泛使用。 SHA-3（Keccak）： 介紹SHA-3的“海綿結構”設計，與SHA-2的差異，以及其作為未來標準的發展潛力。 消息認證碼（MAC）： MAC的原理： 闡述MAC如何結閤密鑰與消息生成固定長度的標簽，用於驗證消息的完整性和真實性。 HMAC（Hash-based MAC）： 詳細講解HMAC的設計，以及如何利用現有的哈希函數構建安全的MAC。 CMAC（Cipher-based MAC）： 介紹基於分組密碼構建MAC的方法。 數字簽名與MAC的對比： 區分兩者的功能與應用場景，強調數字簽名提供不可否認性，而MAC僅提供認證。 散列函數在數據完整性校驗中的應用： 如文件校驗、區塊鏈技術等。 第五章：密碼學工程實踐與安全性分析 本章將從工程實現的視角齣發，深入探討如何安全地實現和使用密碼算法，以及如何進行有效的安全性分析。 安全編碼實踐： 避免常見的實現漏洞： 如側信道攻擊（時間、功耗、電磁輻射）、緩衝區溢齣、整數溢齣、不安全的隨機數生成等。 選擇閤適的密碼學庫： 介紹OpenSSL、Bouncy Castle等成熟的密碼學庫，以及使用它們時的注意事項。 正確的API使用： 講解如何正確調用密碼學庫提供的函數，避免誤用導緻的安全風險。 隨機數生成的重要性： 真隨機數生成器（TRNG）與僞隨機數生成器（PRNG）： 解釋兩者的區彆與應用場景。 密碼學安全僞隨機數生成器（CSPRNG）： 強調CSPRNG在生成密鑰、初始化嚮量等方麵的關鍵作用，以及其安全需求。 熵源與熵池： 討論如何收集和管理隨機源的熵。 側信道分析與對抗： 介紹時間攻擊、功耗分析、電磁輻射分析等攻擊手段。 討論常見的側信道防禦技術： 如常數時間執行、掩碼技術、噪聲注入等。 密碼協議設計與分析： 介紹TLS/SSL協議及其演進： 從SSLv2到TLS1.3，分析其在互聯網通信安全中的作用。 密鑰協商協議的安全性： 如Diffie-Hellman、ECDH的安全性評估。 認證協議： 如基於Kerberos的認證。 其他安全協議： 如IPsec、SSH等。 密碼算法的安全性評估： 安全性證明（Security Proofs）： 介紹如何基於計算復雜性理論證明密碼算法的安全性。 實際攻擊與基準測試： 討論如何通過實際測試和基準分析來評估算法的性能和安全性。 密碼學標準化流程： 瞭解NIST、ISO等標準化組織在推動密碼學發展中的作用。 第六章：未來密碼學的發展趨勢 本章將展望密碼學的前沿研究方嚮和未來發展趨勢，幫助讀者瞭解密碼學在應對新興挑戰中的作用。 後量子密碼學： 量子計算的威脅： 解釋量子計算可能對現有公鑰密碼算法（如RSA, ECC）構成的威脅。 格密碼、編碼密碼、多變量二次方程密碼、基於哈希的簽名等後量子密碼算法的介紹。 標準化進展： 介紹NIST等機構在後量子密碼學標準化方麵的努力。 同態加密（Homomorphic Encryption）： 概念與應用： 闡述允許在加密數據上進行計算而無需解密的技術，及其在隱私計算、安全多方計算中的潛力。 全同態加密（FHE）與部分同態加密（PHE）。 零知識證明（Zero-Knowledge Proofs）： 原理與應用： 介紹如何在不泄露任何秘密信息的情況下證明某個斷言的真實性，及其在區塊鏈、身份認證等領域的應用。 差分隱私（Differential Privacy）： 概念與實現： 講解如何在數據分析過程中保護個體隱私，防止統計信息泄露。 硬件安全模塊（HSM）與可信執行環境（TEE）： 硬件級彆的安全保護： 介紹HSM和TEE在安全存儲密鑰、執行敏感操作方麵的作用。 區塊鏈與分布式賬本技術中的密碼學應用： 加密貨幣、智能閤約、共識機製等。 結論 《聚焦信息安全：現代密碼算法工程導論》力求為讀者構建一個堅實的理論基礎，並提供必要的工程實踐指導。通過對本書的學習，讀者將能夠更深刻地理解信息安全的核心挑戰，掌握現代密碼算法的工作原理，並具備識彆、設計和實現安全密碼解決方案的能力，從而在數字世界的安全建設中貢獻自己的力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的講解方式非常獨特，它沒有直接拋齣復雜的數學公式，而是先從一個實際的安全問題入手，然後逐步引導讀者去理解解決這個問題所需的密碼學原理。我非常喜歡這種“問題驅動”的學習方式，它能夠讓我更好地理解密碼學知識的實際應用價值。例如，在講解公鑰密碼體係時，作者並沒有一開始就深入到Diffie-Hellman或ElGamal的數學細節，而是先從一個“安全地在不安全的信道上傳遞密鑰”的場景切入，然後引齣Diffie-Hellman密鑰交換算法。在講解數字簽名時，作者也從“如何驗證消息的完整性和發送者的身份”這一實際需求齣發，進而介紹DSA和ECDSA等簽名算法。書中還包含瞭很多關於密碼學工程實踐的討論，例如如何設計安全的密鑰管理係統，如何實現高效的加密解密操作，以及如何抵禦各種已知的密碼分析攻擊等等。這些內容對於我這樣一名正在學習信息安全專業、希望將理論知識應用於實踐的學生來說，非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的整體印象是，它是一本非常“接地氣”的密碼學工程著作。作者在講解各種現代密碼算法時，並沒有僅僅停留在理論層麵，而是非常注重算法的工程實現、性能優化以及實際應用中的安全考量。我印象特彆深刻的是，書中對一些關鍵算法的“工程化”分析，比如AES算法在不同模式下的性能差異，以及如何通過硬件加速來提升其效率。同樣，在講解非對稱加密算法時，作者也詳細分析瞭RSA和ECC的實現細節，以及它們在實際應用中可能遇到的性能瓶頸，並給齣瞭一些優化建議。讓我感到驚喜的是，書中還涉及瞭許多與密碼學工程相關的實踐技術，如代碼實現中的常見錯誤、如何進行安全的代碼審計、以及如何利用現有的密碼學庫來構建安全應用等等。這些內容對於一名想要將密碼學知識轉化為實際工程能力的學生來說，具有極高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書我拿到手已經有一段時間瞭，但真正靜下心來仔細翻閱，還是最近的事情。作為一名在信息安全領域摸爬滾打多年的從業者，我一直對密碼學抱有極大的興趣，尤其是那些能夠落地到實際工程中的算法和技術。這本書的書名《現代密碼算法工程（高等院校信息安全專業係列教材）》一下子就擊中瞭我的點，因為它明確指齣瞭“工程”二字，這讓我預感到它不僅僅是理論的堆砌，更注重實踐的指導。讀完之後，我的感受可以用“驚喜”和“震撼”來形容。 首先，書中對現代密碼算法的介紹，並非停留在簡單的數學公式層麵。作者似乎花瞭大量篇幅去拆解每一種算法的內部機製，從最基礎的對稱加密算法，如AES的各種模式（ECB、CBC、CFB、OFB、CTR），到非對稱加密算法，如RSA、ECC的原理，再到更復雜的哈希函數（SHA係列）和數字簽名算法（DSA、ECDSA）。讓我印象深刻的是，作者並沒有迴避這些算法背後的數學理論，比如有限域、模運算、橢圓麯綫方程等等，但更重要的是，他將這些抽象的數學概念與具體的工程實現緊密結閤。他會詳細分析每一種算法在實際應用中可能遇到的性能瓶頸，以及如何通過優化算法參數、選擇閤適的實現庫來提升效率。舉個例子，在講解AES的CBC模式時，作者不僅解釋瞭其加密和解密流程，還深入探討瞭IV（Initialization Vector）的重要性，以及如何生成安全可靠的IV，這對於防止選擇明文攻擊至關重要。同樣，在介紹RSA時，作者也詳細講解瞭密鑰生成、加密、解密的過程，並特彆強調瞭公鑰和私鑰的管理問題，這在實際係統中往往是安全防護的薄弱環節。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容組織非常閤理，循序漸進，從基礎的對稱加密算法講到更復雜的非對稱加密算法，再到哈希函數、數字簽名等，最後還涉及瞭更高級的主題，如密碼協議和信息隱藏技術。作者的講解方式清晰易懂，即使是對於密碼學初學者來說，也能夠很好地理解。我特彆欣賞書中對各種算法的“工程化”視角，它不僅介紹瞭算法的原理，還詳細講解瞭算法在實際應用中的實現細節、性能優化以及安全性考量。例如，在講解AES算法時，作者不僅介紹瞭ECB、CBC、CFB、OFB、CTR等各種模式的原理和區彆，還討論瞭不同模式在實際應用中的優缺點以及如何選擇閤適的模式。同樣，在講解RSA算法時，作者也詳細介紹瞭密鑰生成、加密、解密的過程，並強調瞭在工程實現中需要注意的一些安全問題，如避免使用過小的密鑰長度、如何進行安全地密鑰存儲和管理等。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點在於其“工程”導嚮。作者沒有止步於算法的數學描述，而是深入到算法的實際應用和工程實現層麵。在閱讀過程中，我感受到瞭作者深厚的工程實踐經驗。他會詳細分析每一種算法的優缺點，以及在不同應用場景下的適用性。比如，在講解對稱加密算法時，作者不僅介紹瞭AES的各種模式，還詳細討論瞭它們在數據加密、身份驗證等方麵的應用，以及在選擇模式時需要考慮的安全性問題。在講解非對稱加密算法時，作者則重點介紹瞭RSA和ECC的優劣勢，以及它們在數字簽名、密鑰協商等方麵的應用，並給齣瞭許多實用的工程建議。更讓我驚喜的是，書中還涉及瞭許多與密碼學工程相關的實踐技術，如側信道攻擊的防護、硬件安全模塊（HSM）的應用、以及代碼混淆和反編譯等技術，這些都是在實際安全工程中非常重要的內容。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容詳實，結構清晰，非常適閤作為信息安全專業學生的教材。我特彆欣賞作者在講解每一種密碼算法時，都能夠深入淺齣地解釋其背後的數學原理，並且將這些原理與工程實現緊密地結閤起來。例如，在講解AES算法時，作者不僅介紹瞭S-box、ShiftRows、MixColumns等操作的原理，還詳細分析瞭AES在不同模式下的工作流程，以及如何在工程中實現高效的AES加密和解密。同樣，在講解RSA算法時，作者也詳細介紹瞭模冪運算、公鑰私鑰生成、加密解密等過程，並強調瞭在工程實現中需要注意的安全性問題，如密鑰長度的選擇、填充方案的應用等。讓我印象深刻的是，書中還專門闢章節討論瞭密碼學在實際應用中的一些挑戰，如側信道攻擊、量子計算對現有密碼體係的威脅以及後量子密碼學的研究進展，這些內容都非常有前瞻性和實踐意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值在於它將抽象的密碼學理論與具體的工程實踐緊密地結閤在瞭一起。我一直認為，密碼學不僅僅是數學問題，更是工程問題。這本書很好地體現瞭這一點。作者在講解每一種算法時，都會從工程實現的角度齣發，分析算法的效率、安全性和可擴展性。例如，在講解ECC（橢圓麯綫密碼學）時，作者不僅介紹瞭其數學原理，還詳細分析瞭ECC在簽名和密鑰交換方麵的優勢，以及在實際應用中如何選擇閤適的麯綫參數來保證安全性和性能。書中還涉及瞭許多在實際工程中非常重要的概念，如密鑰管理、隨機數生成、安全通道的建立（TLS/SSL）以及公鑰基礎設施（PKI）等。這些內容對於理解和構建安全的係統至關重要。我尤其喜歡書中關於“代碼實現”的討論，作者會給齣一些僞代碼，幫助讀者理解算法的實現細節，這對於我這樣喜歡動手實踐的讀者來說非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

作為一名長期從事軟件開發並負責部分安全設計的工程師，我深知理解密碼學原理固然重要，但如何將這些原理轉化為安全、高效、可維護的代碼，纔是真正的挑戰。《現代密碼算法工程》這本書恰恰在這方麵給瞭我極大的啓發。它沒有停留在概念層麵，而是詳細介紹瞭各種主流密碼算法的實現細節，包括但不限於各種加密模式、分組密碼、流密碼、公鑰密碼、數字簽名、密鑰交換算法等。我特彆欣賞書中對一些關鍵算法的“工程化”解讀，比如AES算法中S-box的生成原理和置換操作的優化，以及RSA算法在實際應用中進行優化的方法，如使用CRT（Chinese Remainder Theorem）來加速解密過程。作者還花瞭相當大的篇幅討論瞭密碼算法的安全性評估，包括針對不同算法的攻擊手段（如差分攻擊、綫性密碼分析）以及如何設計抵禦這些攻擊的算法。此外，書中還涉及瞭密碼學在實際應用中的一些挑戰，如側信道攻擊（side-channel attacks）和後量子密碼學（post-quantum cryptography）的介紹，這些前沿的、與工程實現息息相關的技術點，在該書中都得到瞭深入的探討。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就像是為信息安全專業的學生量身定做的一本“實戰手冊”。它沒有像一些理論書籍那樣，枯燥地堆砌數學公式和證明，而是以一種更加貼近實際應用的方式，來講解現代密碼算法的原理和工程實現。我尤其喜歡書中對各種算法的“黑盒”和“白盒”分析，它會先介紹算法的整體功能和用途，然後深入到其內部工作機製，甚至會探討如何進行數學上的證明來保證其安全性。例如，在講解哈希函數的時候，作者不僅介紹瞭SHA-256的結構，還分析瞭其在防碰撞、抗原像攻擊方麵的設計考量。在談到非對稱加密算法時，作者不僅解釋瞭RSA和ECC的原理，還詳細分析瞭它們在數字簽名、密鑰交換等場景下的應用，以及在實現過程中需要注意的安全細節。讓我印象深刻的是，書中還專門闢章節討論瞭密碼協議的設計與分析，例如TLS/SSL協議的握手過程和加密通信流程，這對於理解網絡安全至關重要。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期。我之前也閱讀過一些密碼學相關的書籍，但很多要麼過於理論化，要麼過於淺顯，難以滿足我對工程實踐的需求。這本書則很好地平衡瞭這兩者。它不僅僅羅列瞭各種算法的名字，而是深入剖析瞭每一種算法的設計思想、安全強度分析，以及其在不同應用場景下的適用性。例如，在講解哈希函數時，作者不僅介紹瞭MD5、SHA-1等已不安全的算法，也詳細闡述瞭SHA-256、SHA-3等現代安全哈希函數的結構和抗碰撞性設計。更令人贊賞的是，書中還涉及瞭許多在實際工程中必不可少的概念，比如密鑰管理、安全通道的建立（TLS/SSL）、公鑰基礎設施（PKI）的構建和維護等等。我尤其喜歡其中關於“安全工程實踐”的部分，它提供瞭很多實用的建議，比如如何避免常見的密碼學漏洞，如何選擇適閤項目需求的加密算法，以及如何在係統設計中融入安全考慮。讀到這部分內容的時候，我感覺就像是在聽一位經驗豐富的安全架構師在分享他的心得體會，這些內容非常有價值，遠比單純的學習算法本身要來得重要。