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密码学基础知识教程.pdf

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简介:
《密码学基础知识教程》是一本全面介绍密码学核心概念和技术原理的学习资料,适合初学者掌握加密与解密技术的基础知识。 作为数论专家与和平主义者,G. H. Hardy在其自传《一个数学家的致歉》中写道:“……令高斯以及少数数学家们欣慰的是,至少还有一种科学‘数论’……能够远离人们的日常活动,它应当保持纯粹和优雅。” Hardy的这本书于1940年出版时,他正处于职业生涯的尾声。如果他能推迟三十年再下结论的话,或许他的看法会完全不同。因为在后来的时间里,数论成为密码学的基础之一——而密码学是一门研究秘密编码的应用学科,并且与战争密切相关。

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    《密码学基础知识教程》是一本全面介绍密码学核心概念和技术原理的学习资料,适合初学者掌握加密与解密技术的基础知识。 作为数论专家与和平主义者,G. H. Hardy在其自传《一个数学家的致歉》中写道:“……令高斯以及少数数学家们欣慰的是,至少还有一种科学‘数论’……能够远离人们的日常活动,它应当保持纯粹和优雅。” Hardy的这本书于1940年出版时,他正处于职业生涯的尾声。如果他能推迟三十年再下结论的话,或许他的看法会完全不同。因为在后来的时间里,数论成为密码学的基础之一——而密码学是一门研究秘密编码的应用学科,并且与战争密切相关。
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    本教程为初学者提供Python数据分析库Pandas的基础知识讲解与实践操作指导,涵盖数据结构、基本函数及常用方法等内容。 ### pandas基础使用教程知识点概述 #### 1. pandas.Series `pandas.Series` 是一个一维数组对象,它能够保存任何数据类型(整型、字符串、浮点型等)。一个 `Series` 可以被看作是具有统一类型的数据数组,并且带有标签。 **参数解释**: - `data`: 数据内容,可以是列表、字典或其他可迭代对象。 - `index`: 索引标签,默认为整数索引。 - `dtype`: 数据类型,默认自动推断。 - `name`: 名称,默认为 None。 - `copy`: 是否复制数据,默认为 False。 **示例**: ```python # 默认索引从 0 开始 list_series = pd.Series([a, b, c]) print(list_series) # 输出: # 0 a # 1 b # 2 c # dtype: object # 自定义索引 list_series = pd.Series([Leslie, Jack, Mike], index=[2, 1, 3]) print(list_series) # 输出: # 2 Leslie # 1 Jack # 3 Mike # dtype: object # 通过字典创建 Series list_series = pd.Series({2: Leslie, 1: Jack, 3: Mike}) print(list_series) # 输出: # 2 Leslie # 1 Jack # 3 Mike # dtype: object # 指定索引并筛选 list_series = pd.Series({2: Leslie, 1: Jack, 3: Mike}, index=[2, 3]) print(list_series) # 输出: # 2 Leslie # 3 Mike # dtype: object # 指定列名 price = pd.Series([68, 90], name=price, index=[JAVA IN ACTION, Python Data Science Handbook]) print(price) # 输出: # JAVA IN ACTION 68 # Python Data Science Handbook 90 # Name: price, dtype: object ``` #### 2. pandas.DataFrame - 根据行建立数据 `DataFrame` 是一个表格型数据结构,它包含一组有序的列,每列可以是不同的值类型(例如整数、字符串、浮点数等)。DataFrame 的行和列都有标签。 **创建 DataFrame 方法**: - 通过列表创建 DataFrame - 通过字典创建 DataFrame - 通过数据创建 DataFrame **示例**: ```python # 通过列表创建 DataFrame df_list = pd.DataFrame([[1, 2], [3, 4]], columns=[A, B]) print(df_list) # 输出: # A B # 0 1 2 # 1 3 4 # 通过字典创建 DataFrame df_dict = pd.DataFrame({A: [1, 2], B: [3, 4]}) print(df_dict) # 输出: # A B # 0 1 3 # 1 2 4 # 使用数据创建 DataFrame data = {A: [1, 2], B: [3, 4]} df_data = pd.DataFrame(data) print(df_data) # 输出: # A B # 0 1 3 # 1 2 4 ``` #### 3. pandas.DataFrame - 根据列建立数据 通过提供一个字典,其中键作为列名,值作为对应的 Series 或者列表来构建 DataFrame。 **示例**: ```python # 使用字典创建 DataFrame df_dict = pd.DataFrame({A: [1, 2], B: [3, 4]}) print(df_dict) # 输出: # A B # 0 1 3 # 1 2 4 ``` #### 4. pandas.DataFrame - 根据数据建立列数据 通过提供一个列表,其中每个元素也是一个列表或元组,每个内部列表或元组代表 DataFrame 的一行来创建 DataFrame。 **示例**: ```python df = pd.DataFrame([[1,2],[3,4]], columns=[A, B]) print(df) # 输出: # A B # 0 1 2 # 1 3 4 ``` #### 5. 利用索引和标签进行数据选择 DataFrame 允许通过行名或列名来访问特定的数据。 **示例**: ```python df = pd.DataFrame({A: [1,2], B:[3,4]}, index=[row0, row1]) print(df) # 输出: # A B # row0 1 3 # row
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    本课程件涵盖密码学的基本概念、加密技术原理及应用,包括对称与非对称加密算法详解,适合初学者快速掌握密码学核心知识。 密码学是一门古老而现代的技术领域,专注于保护通信安全与信息安全资源。它主要分为两个分支:密码编码学和密码分析学。前者研究如何通过加密手段保证消息的安全传输,后者则致力于破解或伪造隐蔽信息的技巧。 基础概念包括明文、密文、加密、解密、密钥及算法等术语。其中,明文指的是原始的信息内容;而经过转换后的形式称为密文。这一过程从明到暗的过程被称为“加密”,反向操作即为“解密”。密钥是用于执行这些变换的敏感信息,密码算法则是实现加解与破译的技术手段。 在实际应用中,密码学的作用体现在四个方面:保障机密性、确保鉴别性、维护完整性和保证不可否认性。其中,“保密”指的是保护数据免遭非授权访问;“验证”则确认发送者的真实身份防止伪造行为。“完整性”确保信息传输过程中的原始状态不变;而“不可否认”原则使得消息的发出方无法抵赖其曾发过的任何内容。 两种主要加密方式是对称和非对称密码算法。前者利用相同的密钥进行加解操作,速度快且效率高但需要复杂的密钥管理机制以确保安全性。“公钥/私钥”体系属于后者,其中公开的部分用于加密而私人持有的则用来解码信息。这种方式简化了密钥分配过程并支持不可否认性验证,但在处理速度及所需内存上较前者稍逊一筹。 密码体制是基于特定的原语组合而成的安全系统设计框架,旨在为用户提供安全服务保障机制。按照其特点可分为单钥(对称)和双钥(非对称)两种模式。“单钥”方案主要用于保护机密信息、验证发送者的身份以及保证数据完整无损传输;“双钥”则通过简化管理流程来实现不可否认性。 根据处理明文的方法,密码体制又分为分组加密与流式编码两大类。前者将原始文本分割成固定长度的数据块进行统一的加解密操作,而后者则是逐字符或字节地连续执行变换动作。两者各有优缺点:分组方式具有较强的抗干扰能力和对插入错误的高度敏感性;相比之下,流式方法则以快速处理和较低的错误传播率见长。 评价密码体制的标准包括保密强度、密钥长度、算法复杂度及差错扩散性能等因素。“机密”程度取决于信息的重要等级,“键值”的大小影响到安全级别与记忆负担;“算法规模”决定了系统资源消耗情况,而对意外变动的敏感性则体现了其抵御通信故障的能力。 总而言之,在网络通信、数据存储和身份验证等多个领域中,密码学都扮演着至关重要的角色。随着技术进步不断推动该学科向前发展,新的加密算法与协议也应运而生以应对日益增长的安全挑战需求。
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