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編輯推薦: |
《安全简史》出自信息安全领域知名专家、北京邮电大学教授杨义先,历时数载精心制作,积淀安全知识之精华,不仅要为百姓明心,为专家见性,而且还要外行不觉深,内行不觉浅。读本书,轻松畅快,其诙谐幽默的语言,丰富的案例故事及时事评说,让你轻松获取安全知识,增强安全意识。
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內容簡介: |
近期,许多恶性网络安全事件震惊全球,因此,丰富信息安全知识,提高安全意识,就显得迫在眉睫。本书以优美、风趣的文字,对网络空间安全的关键技术进行了深入浅出的科普;把高深的安全理论和技术,演绎得生动、活泼,以至于普通大众都能在笑声中,毫无障碍地阅读全书。
本书分为三部分和跋(量子密码)。*部分,是网络空间安全的高精尖技术和战术内容,主要包括:隐私保护、恶意代码与病毒、社会工程学、黑客、密电码、认证、信息隐藏、区块链、防火墙、入侵检测、灾备、安全熵。这部分以普通大众为读者对象。第二部分,战略部分,主要包括:安全管理学、安全心理学、安全经济学、正本清源话赛博、安全英雄谱等。这部分的科普对象既包括普通大众,又包括安全专家。第三部分,综合部分,主要包括:信息与安全、系统与安全。这部分主要以安全专家为科普对象,当然普通大众也可从中更加全面地了解网络空间安全。
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關於作者: |
杨义先,北京邮电大学教授、博士生导师、首届长江学者特聘教授、首届国家杰出青年基金获得者、国家教学名师、国家教学团队(信息安全)带头人、全国百篇优秀博士学位论文指导教师、国家精品课程负责人。现任北京邮电大学信息安全中心主任、灾备技术国家工程实验室主任、公共大数据国家重点实验室(筹)主任、中国密码学会副理事长。他长期从事网络与信息安全方面的科研、教学和成果转化工作。他创立的网络空间安全的统一理论安全通论和高级科普《安全简史》,在社会上引起了极大反响,被各种媒体和网友广泛转载、转发。曾获得荣誉:政府特殊津贴、国家有突出贡献的中青年专家、国家有突出贡献的中国博士学位获得者、第四届中国青年科学家奖、第四届中国青年科技创新奖、全国优秀科技工作者、中国科协第三届青年科技奖、首届茅以升北京青年科技奖、北京青年五四奖章、第三届北京十大杰出青年、有可能影响中国21世纪的IT青年人物。
钮心忻,北京邮电大学教授、博士生导师,中国通信学会高级会员。主要研究领域有:信息安全、信息隐藏与数字水印、数字内容及其安全等。她主持完成了国家863项目伪装式网络信息安全技术的研究与开发,国家自然科学基金项目信息伪装与信息检测算法及应用研究信息隐藏分析理论与技术研究等多项*科研项目。她的研究成果获得过教育部科技进步一等奖、中国通信学会科技进步二等奖、三等奖,中国电子学会科技进步三等奖,以及信息产业部科技进步三等奖等。她在包括IEEE Trans.on AES、Chinese Journal of Electronics、电子学报等国内外著名学术刊物上发表论文五十余篇,出版著作六部,申请国家发明专利六项,已获授权两项。
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目錄:
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第1章 大数据隐私 1
第2章 恶意代码与病毒 19
第3章 社会工程学 35
第4章 黑客 53
第5章 密电码 71
第6章 认证 93
第7章 信息隐藏 109
第8章 区块链 127
第9章 防火墙 145
第10章 入侵检测 161
第11章 灾备 179
第12章 安全熵 197
第13章 安全管理学 217
第14章 安全心理学 237
第15章 安全经济学 259
第16章 正本清源话赛博 275
第17章 信息与安全 295
第18章 系统与安全 335
第19章 安全英雄谱 353
跋 迎接量子密码的曙光 379
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內容試閱:
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前 言
科学是门学问,它能使当代傻瓜,超越上代天才!
但是,这是有条件的:若无科普红娘,上代天才与当代傻瓜,就永远不会成一家!即使穿越回上代,当代傻瓜,仍将是傻瓜;当代天才,也不会强过傻瓜,如果他投胎找错了妈。
如今,教授都忒聪明,日理万机:连出专著、发论文都来不及,谁还有闲情写科普!于是,如此苦差,便首当其冲,归属于我等傻瓜。
傻瓜就傻瓜,但愿能将上代天才成果,撰成傻瓜作品,奉献给尔等天才。供茶余饭后,一方面了解新知识,另一方面享受一点嘻嘻哈哈。
我知道,你想听相声;还知道,你爱看小品。阿弥陀佛,真心希望我们能让你开心。本书对象,不仅仅限于芸芸大众,而且某些刷新的观念,也许还能帮助安全专家!
其实,促使我们下决心,最终动笔撰写此书的原因主要有两点:
第一,霍金写了《时间简史》,布莱森写了《万物简史》,格雷克写了《信息简史》这些简史好不精彩!不但出神入化,而且还能改变读者的世界观!唉,咱信息安全界,谁能出面,也写部外行不觉深,内行不觉浅的《安全简史》,来为百姓明心,为专家见性;为安全写简史,为学科开通论呀!可惜,论文,咱比不过旅游文学作家布莱森和科普畅销书作家格雷克;论武,更不敢比世界顶级科学家霍金。可是,又确实需要《安全简史》!怎么办呢?笔者不才,想到了众筹和迭代,即为了引玉,先由我们抛砖,写一本初稿试试;然后,由广大读者来进行全方位的修改、批评和版本更新。希望三个臭皮匠真的能赛过诸葛亮。希望基于网络时代的群智能,可以最终集体创作出越来越完美的《安全简史》,甚至突破信息安全界,全方位进入安全领域。
第二,本书其实也是安全通论的副产品。后者是我们最近几年来,一直倾情攻克的难题。其最终目的在于:以通信界的信息论为榜样,在信息安全领域,建立一套能将各分支统一起来的基础学科理论。既然要想统一各学科分支,那当然就得首先了解,甚至精通这些分支,而这显然不是一件容易的事情(即使是在安全界,有此余力者也不多);因为,无论从理论、技术、逻辑等,甚至从世界观和方法论方面来看,如今,各安全分支之间的差异,实在太大,几乎是天壤之别!既然已经好不容易啃下了这一个个分支的硬骨头,那又何不再加一把劲,干脆把它们写成科普,让别人(包括大众和其他分支的安全专家)可以更轻松地了解它们呢?于是,本书便诞生了。当然,限于篇幅,本书只包含了19个主要安全分支,对其他分支有兴趣者,敬请指教我们即将出版的《安全通论》。但愿有朝一日,咱安全界既有《安全简史》来立地,又有《安全通论》来顶天。
除了该前言外,本书由19章正式内容和跋组成,现分别一一介绍如下。
第1章:大数据隐私。它将告诉你,到了大数据时代,你将如何成为皇帝,那位穿新衣的皇帝。因为,在大数据面前,你就是赤裸裸的百十来斤肉:你说过什么话,它知道;你做过什么事,它知道;你有什么爱好,它知道;你生过什么病,它知道;你家住哪里,它知道;你的亲朋好友都有谁,它也知道反正,你自己知道的,它几乎都知道,或者说它都能够知道,至少可以说它迟早会知道。甚至连你自己都不知道的事情,大数据也可能知道;再进一步地说,今后将要发生的事情,大数据它还是有可能知道。至于这些你知道的、不知道的或今后才知道的隐私信息,将会瞬间把你塑造成什么,是英雄还是狗熊,谁都不知道,只有天知道!
第2章:恶意代码与病毒。恶意代码能有多恶?这样说吧,从理论上看,它想有多恶,就能多恶!如果说普通代码(或善意代码)是佛,那么,恶意代码就是魔。若佛能使汽车无人驾驶,在满大街自如穿梭,那魔就能让车中的你魂飞魄散,或下河,或砸锅;若佛能让机器美女温良恭俭让,魔就能让她打滚撒泼,让你不得活;佛能使卫星上天,魔就能让火箭转弯;佛能让飞机自动续航,魔能让机长撞墙;佛让数控车床精准加工,魔让机器失控发疯;佛让你轻松转账,魔让你无法上网;若佛能送你上天堂,那魔就可送你下地狱,让你这辈子白忙。总之,从恶意代码的作恶能力来看,只有你想不到,没有它做不到;你若今天想到,也许明天它就能做到。
第3章:社会工程学。它可不是吃素的哟!就算你不理它,它也可能不会放过你!万一被它击中,你就惨了,后悔都来不及了!与黑客的所有其他工具不同,社会工程学对你的电脑几乎不感兴趣,对你的硬件、软件、系统等所有你严加防范的东西,也几乎都不感兴趣;因为,这些东西对它来说,简直是小菜一碟,根本就用不着劳它大驾,只需它的喽啰出手就行了。它自己则有更重要的事情要做,是的,它只攻击一样东西,就是那个有血有肉、能说会道还自以为是的活物。对,就是你!听明白了吗?就是你!如果你不理它,那么,它基本上可以百发百中,打得你哭爹喊娘;当然,如果你关注了它,那么,你就会马上掌握主动权,因为,社会工程学其实是易守难攻的,就怕你不屑一守。
第4章:黑客。若在《安全简史》中不写黑客,就像在《西游记》中不写齐天大圣一样!黑客,就是网络空间中的孙悟空!这猴子既可爱,又可恨;既聪明,又很傻;智商高,情商低;树敌多,朋友少;本领强,运气差;反正,他就是一个活脱脱的矛盾体,而且,在去西天取经的路上,还绝对少不了他。他的优点和缺点泾渭分明,与大熊猫一样,其照片永远非黑即白,没有过渡。
第5章:密电码。密码又叫密电码,它与认证宛如安全界的一对金童玉女,本章介绍的是金童。说起密码,人们马上想到的就是战争!确实,古今中外,人类历史上的每一场战争,无论大小或长短,几乎都与密码脱不了干系,甚至,可以说:战争的胜负,在很大程度上,直接取决于敌对双方密码对抗的胜负。因为,密码对抗的胜者,要么能把机密指令传给友军,以便同心协力,打败敌方;要么能够破译敌方密电码,从而掌握敌方的情况,始终把握主动权。这就像是明眼人打瞎子一样,密码失败者只有挨打的份儿,没有还手之力。
第6章:认证。都说女人是个谜,玉女认证更是谜中之谜!从古至今,即使是权威的安全专家,也从来没能看清过她的全貌;但是,即使是文盲半傻,却也都可以对其局部了如指掌,并巧加运用。都说女人似水,玉女认证更似水!其名本身,就是让人全无感觉的水,淡而无味的水。但是,正是这种无味,却蕴含着绝味,让人神魂颠倒的无尽之味;历史上不知有多少英雄豪杰,都曾拜倒在她的石榴裙下。玉女之水虽然柔弱,却能攻克万物,让混沌世界变得有序;能沉淀浊水,使之慢慢变清;能使躁动安宁,让虚静渐渐重生。都说女人善变,玉女认证更善变。可以说她小,小到无内,因为,她可以深入细胞,甚至变得微眇无形。可以说她大,大到无外,大到无边,并且还在飞速膨胀,膨胀至遥远;她既可生养万物,又能绵延不绝,用之不竭。如果非要找个现成人物来类比她的话,可能观音菩萨最合适。一是因为她们都很美;二是因为她们都有无数个化身,且真身永远是个谜。当然,她们还是有区别的:观音是专门救苦救难,哪里有灾,她就会在哪里出现;玉女则是专门治乱,哪里有混沌,她就会出现在哪里。当然,观音救难,只需用杨柳枝,在玉净瓶中,蘸点仙脂露,轻轻一洒,瞬间就能解决问题;而玉女治乱,则需永无休止地贴标签和验证标签。
第7章:信息隐藏。其核心就是要练就如下五功。第一是隐身功,即无论你翻箱倒柜也好,挖地三尺也好,刑讯逼供也好,听也好,看也好,闻也好,摸也好,舔也好,统计分析也好,用尽所有先进设备和算法也好,总之,你就是找不到它。其实,它一直就在你身边,甚至在尾随你偷笑呢。第二是不死功,即要像孙猴子大闹天宫那样,刀劈斧剁不死,雷公电闪不死,八卦火烧不死,总之,不但有九条命,而且还能够随时满血复活。第三是大肚功,就是要像八戒那样,能吃能喝,再怎么吃也不嫌多。反正,若干比特下肚后,都能够很快消化,让黑客找不到破绽,更不会因为吃得太多而影响隐身功的发挥。第四是蚯蚓功,即纵然被拦腰斩断,也能在截断处,分别重新长出尾和头,从而变成两条蚯蚓。第五是碰磁功,即要像大街上的无赖那样,敢于碰磁,善于碰磁。任何黑客,无论他多么小心翼翼,只要胆敢对你非礼,你就马上倒地,死给他看。
第8章:区块链。别一见区块链就头痛,其实没那么玄!只要你是中国人,哪怕是文盲或半文盲,那么,对区块链的理解就会变得非常容易了。因为,区块链就是虚拟部落的家谱。除了读写、存储、传输、验证、安全、共识等雕虫小技的IT细节外,区块链与你我家中,压箱底的传家宝家谱,其实并无本质差别。上帝是区块链专家,他的区块链家谱就写在你的脸上、手上、腿上血管里、头发里、鼻子里、眼睛里反正,在任何生物体内的任何地方,甚至在其排泄物里,都分布式存储着这个区块链的账本。这个区块链就是生物学家们正在全力研究的基因链。
第9章:防火墙。如果你爱它,请把它圈进防火墙,因为那里是天堂;如果你恨它,请把它圈进防火墙,因为那里是地狱。防火墙是一种古老而有效的安全思想;一种在未来任何时代,都将永放光芒的哲学体系。因为,人类彼此之间的任何矛盾,都来自于区别。没有区别,就没有矛盾;没有矛盾,就没有人为制造的绝大部分安全问题。面对区别,如何解决相关的安全问题呢?无非两条路:第一条路,就是修路、建桥,将有区别的各方连接起来,使他们像热熵那样充分融合,直到最终达到热平衡,从而,区别消失,安全问题也就迎刃而解。第二条路,就是修墙、守门,将有区别的各方分别圈起来,让他们彼此隔绝,感觉不到区别的存在,从而,将矛盾外化,以此消灭内部安全问题。严格地说,防火墙这个名字是不完整的,因为,它只强调了第二条路的前半部分修墙,却忽略了更重要的后半部分守门!所以,防火墙不该是拦水坝那样的死墙,而是有自己的居庸关,关口有结实的城门,城门有忠诚的卫兵;卫兵们严格按照指令,对来往行人或疏或堵。
第10章:入侵检测。如果你没听说过入侵检测这个专业名词的话,那你总听说过天气预报吧!没错,入侵检测就是网络空间中的天气预报;只不过,它不是报告天上风雪雨云的动静,而是报告网络空间中黑客的动静,比如,他们是否已经或即将攻击你的计算机等。其实,曾经在很长一段时间内,密码、防火墙和入侵检测一起,扮演着保护网络空间安全三剑客的角色。其基本逻辑是:首先,由小弟入侵检测,发现或预测出黑客(无论是来自内部或外部)的攻击,并及时报告给二哥防火墙。其次,当二哥收到警报后,便立即采取行动赶紧加强门卫,调整相应的配置,既不让外面黑客进入,也不让内鬼溜掉;赶紧亡羊补牢,清查可能已经入侵的木马等恶意代码,甚至向管理员报告,启动人工干预等。最后,如果黑客已经得手,偷走了相关机要信息,那么,嘿嘿,对不起,还有大哥密码在等着你呢;除非黑客能够破解密码(通常这是非常困难的),否则,前面的所有入侵行动都功亏一篑。
第11章:灾备。灾备很简单,因为,连兔子都懂狡兔三窟,所以大灰狼若想死守某个兔洞,那么这种灾,在兔子的三窟之备面前,早已灰飞烟灭。青蛙也是灾备专家,它知道蝌蚪的存活率极低,面临的天敌和灾难极多,所以,在产子时就采取了灾备思路:一次产它成千上万粒,总有几粒能闯过层层鬼门关。小蚂蚁更是灾备专家,它们随时都在深挖洞,广积粮。其实,几乎所有生物,都是灾备专家,因为它们都深刻理解,并完美地运用了灾备的核心:冗余。否则,面对众多意外灾难和杀戮,生物们可能早就绝种了。灾备很复杂,因为,灾太多,而且应对不同的灾,所需要的备也不同;灾更新后,备也得相应跟上。所以,在网络空间安全的所有保障措施中,灾备的成本最高,工程量最大,使用的技术最多,也最复杂;甚至,前面各章所介绍的所有信息安全技术,都可看成灾备的支撑,虽然它们也可以独立使用。
第12章:安全熵。熵是一种利器,是科学江湖的倚天屠龙剑。物理学家,用熵揭示了能量转换的基本规律,轻松俘获了热力学核心定理,惊得那爱因斯坦吐舌头、瞪双眼,竖起大拇指连声高叫:棒,棒,熵定律真乃科学定律之最也!化学家,用熵把所有化学反应的相变,都解释为熵变=熵产生 熵流,从此,化学反应的统一大业就完成了。数学家,在熵的世界里,蹦得更欢啦:一会儿,上九天揽月;一会儿,下五洋捉鳖。把一个个熵定理和公式,拍在所有科学家面前,为他们的专业研究保驾护航。社会学家,用熵来研究恐怖主义、疫病流行、社会革命、经济危机等重大问题,得出了若干让人耳目一新的结论。生物学家,用熵重新诠释了达尔文进化论,并声称生物之所以活着,全靠能获得负熵,几乎彻底颠覆了传统观念。香农更是用熵,在两军阵前,温酒斩信息,横扫六国,结束了长期以来的纷争局面,统一IT天下,建立了高度集权的信息论帝国。安全专家,在本章中,也试图用熵,来揭示安全的本质,从宏观上为各方提供最佳的攻防策略。
第13章:安全管理学。本章盛情邀请14种动物,结合自己的亲身体会,现身说法来讲讲安全管理学的一些重要效应,比如:蝴蝶妹妹讲蝴蝶效应;青蛙王子讲青蛙效应;鳄鱼大哥讲鳄鱼法则;滑头鲇鱼讲鲇鱼效应;喜羊羊讲羊群效应;刺猬讲刺猬效应;孙猴子讲手表定律;汤姆猫讲破窗理论;猪八戒讲二八定律;乌鸦小姐讲木桶理论;白龙马讲马太效应;八哥讲鸟笼逻辑;灰太狼讲责任分散效应;狗狗史努比讲习得性无助效应;等等。总之,把三分技术,七分管理讲清楚,让大家明白:哦,安全保障的效果,主要依靠管理,而不仅仅是技术;安全保障的两大法宝技术和管理,一个也不能丢;而且,还必须两手抓,两手都要硬。其实,比较理想的情况应该是:技术精英们,适当掌握一些管理精髓,并能将其应用于自己的研发中,充分发挥管理的四两拨千斤效能;管理精英们,也适当了解一些技术概念,以便向技术人员描述安全管理的需求,从而使得技术研发更加有的放矢。
第14章:安全心理学。网络空间的所有安全问题,全都可归罪于人!具体地说,归罪于三类人:破坏者(又称黑客)、建设者(含红客)和使用者(用户)。因此,只要把这三种人的安全行为搞清了,那么网络的安全威胁就明白了!而人的任何行为,包括安全行为,都取决于其心理。在心理学家眼里,人只不过是木偶,而人的心理才是拉动木偶的那根线;或者说,人只不过是魄,而心理才是魂。所以,网络空间安全的最核心根本,就藏在人的心里;必须依靠安全心理学,来揭示安全的人心奥秘!
第15章:安全经济学。本章将从黑白两道,来诠释大胡子爷爷的著名论调:如果有10%的利润,黑客就保证不会消停;如果有20%的利润,黑客就会异常活跃;如果有50%的利润,黑客就会铤而走险;为了100%的利润,黑客就敢践踏一切人间法律;如果有300%的利润,黑客就敢犯任何罪行,甚至冒绞首的危险。当然,主要是研究安全的经济形式(投入、产出、效益)和条件,通过对安全保障活动的合理规划、组织、协调和控制,实现安全性与经济性的高度协调,达到人、网(机)、技术、环境、社会最佳安全综合效益;它的两个基本目标:一是用有限的安全投入,实现最大的安全;二是在达到特定安全水平的前提下,尽量节约安全成本。
第16章:正本清源话赛博。本章试图给诺伯特维纳平反,给他的赛博学被狭隘地翻译成控制论而平反。因为,无论是从世界观,还是从方法论,或是从历史沿革、内涵与外延、研究内容和研究对象等方面来看,赛博都绝不仅仅囿于控制。而且,更准确地说,赛博学的终极目标是不控制,即所谓失控,所以,如果非要保留控制俩字的话,那么,所谓的控制论也该翻译成不控制论。同时,本章还想借机,纠正当前社会各界,对赛博的误解和偏见;希望在赛博时代,大家都拥有一颗真正的赛博心。当然,我们还要首次揭示发生在维纳身上的一些神奇现象,即所谓的维纳数。最后,以维纳小传结束本章。
第17章:信息与安全。这是全书最长的一章,主要包括信息的含义、信息的交流、信息的度量、信息安全技术、信息论大白话等内容。从字面上看,信息安全也可以解释为信息失控后,对人的身心造成的损害。当然,信息既不是物质,也不是能量,所以,信息失控只会直接损害人的心;而不可能像物质和能量那样,直接损害人的身。当然,心的直接损害,一般也都会对身造成间接损害,但是,这已不是信息安全的研究范畴了,至少不是重点。物质和能量失控的主要原因,基本上都是自然的或无意的;而与此相反,信息失控基本上都是人为因素造成的。这些人为因素,既有黑客的恶意破坏引起的过度型信息失控,也有集权机构的随意封堵引起的不足型信息失控。除了直接伤害的对象不同之外,由于信息的其他特性,也使得信息安全大别于物质安全和能量安全。比如,信息的快速传播特性造成了谣言失控等信息安全问题,信息的共享特性造成了失密等信息安全问题。如果要想按此思路,试图以罗列的方式,穷尽所有信息安全问题的话,那么,就会陷入信息安全的迷魂阵中而不能自拔。因此,与其一头钻入信息安全的牛角尖,还不如退出来,把信息本身搞清楚后,相应的安全问题,也就是秃子头上的虱子明摆着了。
第18章:系统与安全。本章通过科普系统论来阐述安全领域的武林秘籍:安全是整体的,不是割裂的;是动态的,不是静态的;是开放的,不是封闭的;是相对的,不是绝对的;是共同的,不是孤立的。由于系统论比信息论和赛博学更偏向于哲学,所以,理解起来就更难,甚至会觉得比较空泛。因此,普通读者可以略去本章;但是,对于安全专家来说,系统论确实不应回避,不但建议认真阅读本章,还建议深入思考安全的系统论方法。
第19章:安全英雄谱。本章首先送上一份李伯清散打版的香农外传,祝君笑口常开。为啥是外传呢?因为香农的正传已经太多,没必要由我们来写了。为啥写香农呢?因为他是信息论的创始人,现代密码学的奠基者。接着,以纪念文章的方式,介绍了国内三位信息论和密码学的开拓者代表:周炯槃院士、蔡长年教授和章照止教授。他们还是笔者的导师,他们对国家的贡献不应被遗忘,这也算是做弟子的应尽的本分吧。
最后,在跋迎接量子密码的曙光中,首先纠正了一个错误,即量子通信系统绝对(无条件)安全;其次澄清了一个误解,即量子计算机出现后,安全问题绝自行消失。当然,必须肯定的是:无论你怀疑或不怀疑,量子它就在那里,不东不西(测不准);无论你喜欢或不喜欢,量子它也在那里,不离不弃(纠缠);无论你研究或不研究,量子它还是在那里,不实不虚(波粒二象性)!量子是时代的必然,因为,既然可用一粒量子就能解决的问题,何必要动用一整束光呢!量子理论和技术正迅速发展,量子之帆已跃出遥远的海平面,正向我们驶来,并将毫无疑问地改变IT世界,使计算、通信、安全、存储等如虎添翼。
用字写成的文章最精确,比如法律等;用词写成的文章最实用,比如学术著作等;用意境写成的作品最美妙,比如本书。但愿本书能令君满意。
本书的每章,都会套用某位著名诗人的代表作,来做归纳和小结。比如此处,我们将套用汪国真的情诗《热爱生命》,来归纳并小结本前言。
不去想本书是否能成功,
既然选择了远方,
便只顾风雨兼程!
不去想它能否给咱功名,
既然钟情于玫瑰,
就勇敢地吐露真诚!
不去想出版后会不会袭来寒风冷雨,
既然目标是地平线,
留给世界的只能是背影!
我们不去想未来是平坦或泥泞,
只要热爱生命,
一切,都在意料之中!
作者于花溪
2017年3月3日
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